Деформируемые алюминиевые сплавы реферат

Обновлено: 02.07.2024

Алюминий — элемент III группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева . Порядковый номер алюминия 13. Кристаллическая решетка — ГЦК. Температура плавления — 660 °C. Алюминий — металл серебристобелого цвета. Его важной особенностью является низкая плотность — 2,7 г/см3 (плотность стали — 7,8 г/см3). Алюминий обладает высокой теплои электропроводностью, коррозионной стойкостью… Читать ещё >

Алюминий и сплавы на его основе ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Алюминий — элемент III группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева . Порядковый номер алюминия 13. Кристаллическая решетка — ГЦК. Температура плавления — 660 °C. Алюминий — металл серебристобелого цвета. Его важной особенностью является низкая плотность — 2,7 г/см3 (плотность стали — 7,8 г/см3). Алюминий обладает высокой теплои электропроводностью, коррозионной стойкостью и пластичностью. Электрохимический потенциал алюминия в воздушной среде отрицательный, т. е. он окисляется на воздухе; коррозионная стойкость объясняется тем, что в результате взаимодействия с кислородом воздуха на поверхности образуется плотная пленка оксида алюминия (А12O3) толщиной ~10 нм, которая изолирует металл от окружающей среды (см. 10.3.2). Коррозионная стойкость алюминия тем выше, чем меньше содержится в нем примесей.

В зависимости от количества примесей различают алюминий особой чистоты, в котором содержится не более 0,001% примесей, высокой чистоты — до 0,05% примесей и технической чистоты — до 1% примесей. В промышленности применяют алюминий высокой и технической чистоты. Технический алюминий (марки АД0 и АД1) поставляется в виде листов, профилей, прутков, проволоки и других полуфабрикатов.

Наиболее широкое применение алюминий получил в электротехнической промышленности благодаря высокой электропроводности (см. 10.6.2).

Высокая теплопроводность позволяет использовать алюминий для различных теплообменников.

Коррозионная стойкость определила применение алюминия в пищевой промышленности (посуда, цистерны для молока).

Применение алюминия как конструкционного материала ограничено его низкой прочностью (?? — 58 МПа). Поэтому его используют для изготовления элементов конструкций и деталей, не несущих нагрузки, когда основными требованиями являются малый вес и сопротивление коррозии (палубные надстройки морских и речных судов, рамы, перегородки и т. д. ).

Алюминий весьма пластичен, хорошо обрабатывается давлением в холодном состоянии, его применяют для изготовления фольги различного назначения (обертка конфет).

Алюминий является основой большого количества конструкционных машиностроительных сплавов.

Алюминиевые сплавы

Основными легирующими компонентами алюминиевых сплавов являются Cu, Mg, Si, ?? и? n. Они образуют с алюминием твердые растворы с ограниченной растворимостью и интерметаллидные фазы.

Достоинство алюминиевых сплавов, определяющее область их применения, — малая плотность (2,7…3,0 г/см3) при достаточно высоких механических свойствах. Алюминиевые сплавы, за исключением сплавов с медью, имеют высокую коррозионную стойкость. Кроме того, они отличаются хорошей теплои электропроводностью.

По технологическому признаку алюминиевые сплавы подразделяют на деформируемые (заготовки получают методами холодной и горячей пластической деформации) и литейные (заготовки — отливки). Структура деформируемых сплавов — твердый раствор, в структуре литейных содержится эвтектика (рис. 8.6).

Деформируемые алюминиевые сплавы

В зависимости от возможности упрочнения термической обработкой различают упрочняемые и неупрочняемые сплавы. Высокая пластичность сплавов обусловлена их структурой — это однофазный твердый раствор. У неупрочняемых сплавов такая структура сохраняется вплоть до температуры солидус (начала плавления). У упрочняемых сплавов однофазный твердый раствор образуется при нагреве в однофазную область (см. рис. 8.6).

Сплавы, не упрочняемые термической обработкой. Упрочнение таких сплавов возможно только за счет наклепа при холодной пластической деформации.

Легирующими компонентами этих сплавов являются марганец (сплавы АМц) и магний (сплавы АМг). В марке цифра показывает содержание легирующего компонента (например, сплав АМг2 содержит 2% Mg). Сплавы АМг.

содержат помимо магния 0,2…0,6% марганца. Увеличение содержания магния вызывает рост пределов прочности и текучести; так, предел прочности сплава АМГ2 — 130 МПа, а сплава АМГ6 — 340 МПа, при этом пластичность снижается незначительно.

Сплавы, упрочняемые термической обработкой. Такие сплавы (см. рис. 8.6) в равновесном (отожженном) состоянии при цеховой температуре имеют двухфазную структуру, которая состоит из ?-твердого раствора и вторичной фазы. Упрочнение достигается в результате дисперсионного твердения. Это возможно, поскольку растворимость второго компонента уменьшается при понижении температуры (подробно это упрочнение рассмотрено выше, см. 3.5.2).

Упрочняющая термическая обработка состоит из операций закалки и старения. Приведем режимы термической обработки сплавов Д1 и Д18. Закалку выполняют от температуры 490…500 °С с быстрым охлаждением в воде. Затем проводят естественное старение при цеховой температуре в течение четырех суток.

Твердость и прочность дуралюминов примерно такая же, как и у низкоуглеродистых сталей (табл. 8.1). Однако при этом алюминиевые сплавы значительно превосходят сталь по удельной прочности (т.е. соотношению предела прочности и плотности — ??/?, где р — плотность), так как плотность алюминиевых сплавов (2,7 г/см3) почти в три раза ниже, чем у стали (7,8 г/см3). Эта характеристика играет важную роль для конструкций, в которых необходим минимальный вес. Именно поэтому дуралюмины нашли широкое применение в авиации. Дуралюмины обладают высокой пластичностью, их выпускают в виде листов, труб, прессованных и катаных профилей.

Химический состав и механические свойства дуралюминов

Марка сплава (стали).

Химический состав, % масс.

т. е. способность элемента конструкции сопротивляться упругой деформации, у этих сплавов значительно ниже, чем у сталей (72 и 210 ГПа соответственно). Поэтому алюминиевые сплавы нельзя использовать для тяжело нагруженных изделий.

Коэффициент трения скольжения алюминиевых сплавов значительно выше, чем у сплавов на основе железа и особенно медных. Это ограничивает возможность их применения для деталей, работающих в парах трения.

Литейные алюминиевые сплавы

Одно из важнейших требований к литейным сплавам — хорошая жидкотекучесть, которая тем выше, чем ниже температура затвердевания — линия солидус (см. 11.2). При самой низкой температуре происходит затвердевание эвтектики, поэтому литейными являются сплавы, в структуре которых имеется эвтектика (см. рис 8.6). Наиболее высокими литейными свойствами обладают сплавы эвтектического состава, когда температуры ликвидуса и солидуса совпадают, они кристаллизуются при постоянной температуре, что предотвращает ликвацию. Такие сплавы хорошо заполняют литейные формы, оставаясь в однофазном, жидком состоянии до низких температур.

Маркировка сплавов: буква, А — алюминиевый сплав; буква, обозначающая легирующий компонент (К — кремний, М — медь, Ц — цинк); цифра за буквой — среднее содержание компонента (аналогично обозначению сталей). Например, состав сплава АК5М7 — 5% Si, 7% Си, остальное (88%) — А1.

Наиболее высокими литейными свойствами обладает сплав АК12, имеющий эвтектическую структуру. Недостатком сплава является наличие в структуре кристаллов кремния, приводящее к снижению механических свойств (улучшение технологических и эксплуатационных свойств.

достигается модифицированием, см. ниже рис. 11.2). Этот сплав нс подвергается упрочняющей термической обработке, имеет низкие твердость и прочность, используется для изготовления малонагруженных деталей (корпуса приборов).

Некоторые литейные сплавы можно упрочнить за счет дисперсионного твердения, их подвергают термической обработке — закалке и последующему искусственному старению. К упрочняемым относится сплав АК9 (средний состав — 9% Si, 0,25% Mg, 0,4% ?n). Термическая обработка — закалка и последующее старение; упрочняющая фаза — Mg2Si. Этот сплав применяют для средних и крупных деталей ответственного назначения: корпусов компрессоров, картеров, блоков и т. д.

Силумины по ряду характеристик уступают чугунам, применяемым в промышленности в качестве литейных сплавов, вследствие более низких механических свойств, высокого коэффициента трения, большой литейной усадки. Кроме того, их стоимость в несколько раз выше. Широкое применение силуминов определяется основным преимуществом перед чугунами. Это малая плотность, а значит, и существенно меньшая масса отливок из силуминов при одинаковых габаритах с отливками из чугуна.

Алюминиевые сплавы можно разделить на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы обладают высокой пластичностью в нагретом состоянии. Литейные - способны заполнять литейные формы.
Сырье для получения сплавов обоего типа - не только технически чистый алюминий, но и силумин - сплав алюминия с кремнием (10-13%)

Прикрепленные файлы: 1 файл

Алюминиевые деформируемые сплавы.docx

Алюминиевые деформируемые сплавы. Основные сведения.

Сырье для получения сплавов обоего типа - не только технически чистый алюминий, но и силумин - сплав алюминия с кремнием (10-13%)

Их структура обеспечивает наибольшую пластичность и наименьшую прочность при обработке давлением под нагревом. Основными легирующие элементы - медь, магний, марганец и цинк. В небольших количествах - кремний, железо, никель и т.д. Деформируемые алюминиевые сплавы обычно делят на упрочняемые (их прочность можно повысить термической обработкой) и неупрочняемые. К наиболее распространенным упрочняемым сплавам относят дюралюминии Д1, Д16, Д18, Д19, Д20, сплавы АК4, АК4-1, АК6, АК8, высокопрочные сплавы В93, В94, В95. К неупрочняемым сплавам относят сплавы на основе марганца и магния – АМц, АМг2, АМг3, АМг5, АМг6, АМг61 (1561).

Сплавы алюминия с медью (2,2 – 7,0%), содержащие примеси кремния и железа называется дюралюминиями. Дюралюминии могут быть легированы магнием и марганцем.

С повышением легирования прочность дюралюминия растет, а пластичность падает.

Термическая обработка дюралюминия состоит из двух этапов. Сначала его нагревают до температуры свыше 500C, затем производят закалку (охлаждение в воде). В этот момент дюралюминий становится мягким и пластичным. После этого в течение нескольких суток при комнатной температуре происходит изменение структуры закаленного дюралюминия, которое приводит к значительному повышению прочности с одновременным понижением пластичности сплава. Этот процесс называется естественным старением. Он наиболее интенсивно происходит в течение первых нескольких часов. Тот же процесс, но при подогреве сплава до 100-150 C называется искусственным старением. В этом случае изменение структуры завешается быстрее, но упрочнение меньше.

Максимальное упрочнение дюралюминия может быть достигнуто методом естественного старения в течение четырех дней.

В эту группу входят сплавы на основе магния и марганца. Они повышают прочность и коррозионную стойкость алюминия (при содержании магния не более 3%). Сплавы с магнием более легкие, чем чистый алюминий.

Увеличение прочности может быть достигнуто с помощью пластической деформации. Наклепанные (нагартованные) изделия из этих сплавов обладают существенно более высокой прочностью, чем в отожженном состоянии. В сплаве АМц, например, при поклепе временное сопротивление повышается с 13 до 22 кГ/мм .

Читайте также: