Конструкционные материалы малой плостности: алюминевые деформируемые сплавы упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой, их состав, марки и применение

Материалы с малой плотностью (легкие материалы) широко используются в авиации, ракетной и космической технике, а также в автомобилестроении, судостроении, строительстве и других отраслях промышленности.

Алюминий – металл серебристо-белого цвета. Он не имеет полиморфных превращений и кристаллизуется в решетке ГЦК с периодом a=0.4041нм.

Алюминий обладает малой плотностью, хорошими теплопроводностью и электрической проводиостью, высокой пластичностью и коррозионной стойкостью. Примеси ухудшают все эти свойства алюминия.

Постоянные примеси алюминия – Fe, Si, Cu, Zn, Ti.

В зависимости от содержания примесей подразделяют на три класса:

1) особой чистоты А999 (<= 0.001% примесей); 2) высокой чистоты А995, А99, А97, А95 (0.005 – 0.05% примесей) и технической чистоты А85, А8 и др. (0.15 – 1% примесей). Технический маркируют – АД0 и АД1.

Ввиду низкой прочности алюминий применяют для ненагруженных деталей и жлементов конструкций, когда от материала требуется легкость, свариваемость, пластичность. (рамы, двери, трубопроводы, фольга, цистерны для перевозки нефти и нефтепродуктов, посуда ит.д.). Высокая электрическая проводимость – широкое применение для конденсаторов, проводов, кабелей, шин и т.п. Высокая отражательная способность – прожекторы, рефлекторы, экраны телевизоров. Имеет малое эффективное поперечное сечение захвата нейтронов, хорошо обрабатывается давлением, сваривается газовой и контактной сваркой, плохо обрабатывается резанием. Имеет большую усадку при затвердевании (6%).Высокая теплота плавления и теплоемкость способствуют медленному остыванию алюминия из жидкого состояния, что дает возможность улучшать отливки из алюминия и его сплавов путем модифицирования, рафинирования и других технологических операций.

Деформируемые алюминиевы сплавы.

Неупрочняемые термической обработкой – АМц и АМг.

эта диаграма относится к дюралюминам

Сплавы типа АМц и АМг применяют для изделий, получаемых глубокой вытяжкой, сваркой, от кот. Требуется высокая коррозионная стойкость (трубопроводы для бензина и масла, сварные баки), а также для заклепок, переборок, корпусов и матчт судов, лифтов, узлов подъемных кранов, рам вагонов, кузовов автомобилей и др. С плавы, упрочняемые термической обработкой, - сплавы нормальной прочности и высокопрочные. Типичные представители – дюралюмины (маркируются буквой Д). Они характеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности и относятся к сплавам системы Al-Cu-Mg.

Дюралюмины широко применяются в авиации. (Д1 – лопасти воздушных винтов; Д16 – шпангоуты, нервюры, тяги управления. Используют для сторительных конструкций, кузовов грузовых автомобилей, обсадных труб и т.д. Д19 – один из основных заклепочных алюминиевых сплавов. Ковочные алюминиевые сплавы маркируют буквами АК (обладают зорошей пластичностью, стойки к образованию трещин при горячей пластической деформации). По хим. Составу они близки к дюралюминам, отличаются более высоким содержанием кремния. Применяют после закалки и искуственного старения. Используют для стредненагруженных деталей сложной формы: большие и малые крыльчатки, фитинги, качалки, крпежные детали.

Высокопрочные сплавы маркируются букваой В. Отличаются высоким временным сопротивлением (600-700Мпа) и близким к нему пределом текучести. Наибольшее упрочнение вызывается закалка (465-475 С) и старение (140 С, 16 ч.). После указанной обработки сплавы имеют низкие пластичность и вязкость разрушения. Для повышения этих характеристик сплавы подвергаются двухступенчатому смягчающему старению по 100-120 С, 3-4 ч, а потом 160-170 С, 10-30 ч.

Применяют для высоконагруженных деталей конструкций, работающих в основном в условиях напряжения сжатия (обшивка, стрингеры, шпангоуты, лонжероны самолетов).

Билет17