Особенности и сферы применения алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы популярны в различных сферах. Металл и смеси на его основе входят в топ-5 самых распространённых на земле. При изготовлении деталей, проводов или корпусов из этого материала важно понимать, какие виды сплавов алюминия существуют и как они классифицируются.

Характеристика алюминия

Чтобы понимать, какие свойства имеют сплавы алюминия, нужно знать характеристики основного материала. Он представляет собой лёгкий и блестящий металл. Алюминий хорошо проводит тепло и электричество благодаря чему из него изготавливают провода и различные радиодетали. Из-за низкой температуры плавления его не используют в сильно нагревающихся конструкциях.

Сверху алюминий защищён оксидной плёнкой, которая защищает материал от разрушительного воздействия факторов окружающей среды. В природе этот металл содержится в составе горных пород. Чтобы улучшить характеристики алюминия, к нему добавляют другие материалы и получаются более качественные смеси.

Состав алюминия и его сплавов обуславливает характеристики готовых изделий. Чаще всего, к этому металлу добавляют медь, марганец и магний.

Температура плавления алюминия — 660 градусов по Цельсию. По сравнению с другими металлами это низкий показатель, который ограничивает область применения металла. Чтобы повысить его жаростойкость, к нему добавляют железо. Дополнительно в состав сплава добавляется марганец и магний. Эти компоненты повышают прочность готового состава. В итоге получается сплав известный под названием «дюралюминий».

Отдельно нужно поговорить о том, как магний влияет на характеристики сплава:

  1. Алюминиевый сплав с большим количеством магния будет обладать высоким показателем прочности. Однако его коррозийная устойчивость значительно снизится.
  2. Оптимальное количество магния в составе — 6%. Таким образом можно избежать покрытия поверхностей ржавчиной и появления трещин при активной эксплуатации.

Смесь марганца с алюминием позволяет получить материал, который невозможно обрабатывать термическим методом. Закалка не будет изменять структуру металла и его характеристики.

Чтобы добиться максимальных показателей прочности не в убыток коррозийной устойчивости, изготавливаются смеси из алюминия, цинка и магния. Особенности сплава:

  1. Повысить показатель прочности можно с помощью термической обработки.
  2. Нельзя пропускать через заготовки из этой смеси электричество. Связано это с тем, что после пропускания тока ухудшится устойчивость к коррозийным процессам.
  3. Чтобы повысить устойчивость к образованию и развитию коррозии, в алюминиевый сплав добавляется медь.

Также к основному материалу может добавляться железо, титан или кремний. От новых компонентов изменяется температура плавления, показатель прочности, текучесть, пластичность, электропроводность и коррозийная устойчивость.

Производство алюминия

В природе алюминий можно найти в составе горных пород. Самой насыщенной считается боксит. Производство этого металла можно разделить на несколько этапов:

  1. В первую очередь руда дробится и сушится.
  2. Получившаяся масса нагревается над паром.
  3. Обработанная смесь пересыпается в щелочь. Во время этого процесса из неё выделяются оксиды алюминия.
  4. Состав тщательно перемешивается.
  5. Далее получившийся глинозем подвергается действию электрического тока. Его сила доходит до 400 кА.

Последним этапом является отливка алюминия в формы. В этот момент в состав могут добавляться различные компоненты, которые изменяют его характеристики.

Особенности классификации сплавов

Сплавы на основе алюминия позволяют эффективнее использовать основной материал и расширить сферу его применения. Для изменения характеристик используются различные виды металлов. Редко добавляется железо или титан.

Сплавы алюминия разделяются на две большие группы:

  1. Литейные. Текучесть улучшается с помощью добавления в состав кремния. Расплавленный металл заливается в заранее подготовленные формы.
  2. Деформируемые. Из этих смесей изначально изготавливают слитки, после этого с помощью специального оборудования им придаётся требуемая форма.

В отдельную группу выделяется технический алюминий. Он представляет собой материал, в котором сдержится менее 1% посторонних примесей и компонентов. Из-за этого на поверхности металла образуется оксидная плёнка, которая защищает его от воздействия факторов окружающей среды. Однако показатель прочности у технического металла низкий.

Обрабатывают слитки разными методами. Это зависит от того, какую форму необходимо получить после обработки. Технологические процессы:

  1. Прокатка. Метод применяется при изготовлении фольги и цельных листов.
  2. Ковка. Технологический процесс, с помощью которого изготавливаются детали сложной формы.
  3. Формовка. Также применяется для изготовления заготовок сложной формы.
  4. Прессование. Таким образом изготавливаются трубы, профиля и прутья.

Дополнительно, чтобы улучшились характеристики, металл подвергается термической обработке.

Марки алюминия и алюминиевых сплавов

Сплавы алюминия обозначаются по ГОСТ 4784-97. В государственном документе указывается маркировка алюминиевых сплавов, состоящая из букв и цифр. Расшифровка:

  1. Д — этой буквой обозначается дюралюминий.
  2. АК — маркировка алюминиевых сплавов, обработанных в процессе ковки.
  3. А — обозначается технический материал.
  4. АВ — авиаль.
  5. АЛ — обозначение литейного металла.
  6. АМц — марки алюминия с добавлением марганца.
  7. В — сплав с высоким показателем прочности.
  8. САП — порошки, спеченные в подготовленных формах.
  9. АМг — смеси с добавлением магния.
  10. САС — сплавы спеченные.

После буквенного обозначения указывается номер, который указывает на марку алюминия. После цифр указывается буква. Почитать детальную расшифровку цифр можно в ГОСТе.

Виды и свойства алюминиевых сплавов

Работая с этим металлом и смесями на его основе, важно знать свойства алюминиевых сплавов. От этого будет зависеть область применения материала и его характеристики. Классификация алюминиевых сплавов приведена выше. Ниже будут описаны самые популярные виды сплавов и их свойства.

Алюминиево-магниевые сплавы

Сплавы алюминия с магнием обладают высоким показателем прочности и хорошо поддаются сварке. Дополнительного компонента в состав не добавляют более 6%. В противном случае ухудшается устойчивость материала к коррозийным процессам. Чтобы дополнительно увеличить показатель прочности без ущерба защите от коррозии, алюминиевые сплавы разбавляются марганцем, ванадием, хромом или кремнием. От каждого процента магния, добавленного в состав, показатель прочности изменяется на 30 Мпа.

Алюминиево-марганцевые сплавы

Чтобы увеличить показатель коррозийной устойчивости, алюминиевый сплав разбавляется марганцем. Этот компонент дополнительно увеличивает прочность изделия и показатель свариваемости. Компоненты, которые могут добавляться в такие составы — железо и кремний.

Сплавы с алюминием, медью и кремнием

Второе название этого материала — алькусин. Марки алюминия с добавлением меди и кремния идут на производство деталей для промышленного оборудования. Благодаря высоким техническим характеристикам они выдерживают постоянные нагрузки.

Алюминиево-медные сплавы

Смеси меди с алюминием по техническим характеристикам можно сравнить с низкоуглеродистыми сталями. Главный минус этого материала — подверженность к развитию коррозийных процессов. На детали наносится защитное покрытие, которое сохраняет их от воздействия факторов окружающей среды. Состав алюминия и меди улучшают с помощью легирующий добавок. Ими является марганец, железо, магний и кремний.

Алюминиево-кремниевые сплавы

Называются такие смеси силумином. Дополнительно эти сплавы улучшаются с помощью натрия и лития. Чаще всего, силумин используется для изготовления декоративных изделий.

Сплавы с алюминием, цинком и магнием

Сплавы на основе алюминия, в которые добавляется магний и цинк, легко обрабатываются и имеют высокий показатель прочности. Увеличить характеристики материала можно проведя термическую обработку. Недостаток смеси трёх металлов — низкая коррозийная устойчивость. Исправить этот недостаток можно с помощью легирующей медной примеси.

Авиаль

В состав этих сплавов входит алюминий, магний и кремний. Отличительные особенности — высокий показатель пластичности, хорошая устойчивость к коррозийным процессам.

Читайте также:  Методическое обеспечение анализа деятельности банка

Сферы применения алюминиевых сплавов

Сферы применения алюминия и его сплавов:

  1. Столовые приборы. Посуда из алюминия, вилки, ложки и емкости для хранения жидкостей популярны до сих пор.
  2. Пищевая промышленность. Этот металл используется в качестве добавки к пище. Его обозначение в составе продуктов — E Он является пищевой добавкой с помощью которой красят кондитерские изделия или защищают продукты от плесени.
  3. Ракетостроение. Алюминий используется при изготовлении топлива для запуска ракет.
  4. Военная промышленность. Приемлемая цена и малая удельная масса сделала этот металл популярным при производстве деталей для стрелкового оружия.
  5. Стекловарение. Этот материал используется при изготовлении зеркал. Связано это с его высоким коэффициентом отражения.
  6. Ювелирные изделия. Раньше украшения из алюминия были очень популярны. Однако постепенно его вытеснило серебро и золото.

Благодаря высокому показателю электропроводности этот металл используется для изготовления проводов и радиодеталей. В плане проводимости электрического тока, алюминий уступает только меди и серебру.

Нельзя забывать про небольшую удельную массу материала. Алюминий считается одним из самых лёгких видов металла. Благодаря этому он используется для изготовления корпусов для самолётов и машин. Углубляясь в эту тему, можно сказать о том, что весь самолёт состоит минимум на 50% из этого металла.

Также этот металл содержится в организме человека. Если этого компонента не хватает, замедляются процессы роста и регенерации тканей. Человек чувствует усталость, могут появляться мышечные боли и повышенная сонливость. Однако чаще возникают ситуации, когда этого компонента больше нормы в организме. Из-за этого человек становится раздражительным и нервным. В случае переизбытка требуется отказаться от косметики с добавлением алюминия и медицинских препаратов с его содержанием в составе.

Смеси с алюминием распространены в разных сферах промышленности. Связано это с тем, что этот металл входит в топ-5 самых распространённых в мире. В природе он содержится в различных рудах. На производстве слабые показатели этого металла увеличиваются с помощью добавления других компонентов. Так можно поднять устойчивость к коррозийным процессам, прочность, температуру плавления.

Источник

Материаловедение

Алюминий – металл серебристо-белого цвета, характеризуется низкой плотностью, высокой электропроводностью, температура плавления 660° С. Механические свойства алюминия невысокие, поэтому в чистом виде как конструкционный материал применяется ограниченно.

Для повышения физико-механических и технологических свойств алюминий легируют различными элементами (Cu, Сr, Mg, Si, Zn, Mn, Ni).

В зависимости от содержания постоянных примесей различают:

  • алюминий особой чистоты марки А999 (0,001 % примесей);
  • алюминий высокой чистоты – А935, А99, А97, А95 (0,005…0,5 % примесей);
  • технический алюминий – А35, А3, А7, А5, А0 (0,15…0,5 % примесей).

Технический алюминий выпускают в виде полуфабрикатов для дальнейшей переработки в изделия. Алюминий высокой чистоты применяют для изготовления фольги, токопроводящих и кабельных изделий.

Сплавы на основе алюминия классифицируются по следующим признакам:

  • по технологии изготовления;
  • по степени упрочнения после термической обработки;
  • по эксплуатационным свойствам.

Деформируемые сплавы

К неупрочняемым термической обработкой относятся сплавы:

  • алюминия с марганцем марки АМц;
  • алюминия с магнием марок АМг; АМгЗ, АМг5В, АМг5П, АМг6.

Эти сплавы обладают высокой пластичностью, коррозионной стойкостью, хорошо штампуются и свариваются, но имеют невысокую прочность. Из них изготовляют бензиновые баки, проволоку, заклепки, а также сварные резервуары для жидкостей и газов, детали вагонов.

В группе деформируемых алюминиевых сплавов, упрочняемых термической обработкой, различают сплавы:

  • нормальной прочности;
  • высокопрочные сплавы;
  • жаропрочные сплавы;
  • сплавы для ковки и штамповки.

Сплавы нормальной прочности

К сплавам нормальной прочности относятся сплавы системы Алюминий + Медь + Магний (дуралюмины, дюралюмины), которые маркируются буквой «Д».
Дюралюмины (Д1, Д16, Д18) характеризуются высокой прочностью, достаточной твердостью и вязкостью.
Для упрочнения сплавов применяют закалку с последующим охлаждением в воде. Закаленные дуралюмины подвергаются старению, что способствует увеличению их коррозионной стойкости.

Дуралюмины широко используются в авиастроении: из сплава Д1 изготовляют лопасти винтов, из Д16 – несущие элементы фюзеляжей самолетов, сплав Д18 – один из основных заклепочных материалов.

Высокопрочные сплавы

Высокопрочные сплавы алюминия (В93, В95, В96) относятся к системе Алюминий + Цинк + Магний + Медь. В качестве легирующих добавок используют марганец и хром, которые увеличивают коррозионную стойкость и эффект старения сплава. Для достижения требуемых прочностных свойств, сплавы закаливают с последующим старением.
Высокопрочные сплавы по своим прочностным показателям превосходят дюралюмины, однако менее пластичны и более чувствительны к концентраторам напряжений (надрезам). Из этих сплавов изготовляют высоконагруженные наружные конструкции в авиастроении – детали каркасов, шасси и обшивки.

Жаропрочные сплавы

Жаропрочные сплавы алюминия (АК4-1, Д20) имеют сложный химический состав, легированы железом, никелем, медью и другими элементами. Жаропрочность сплавам придает легирование, замедляющее диффузионные процессы.

Детали из жаропрочных сплавов используются после закалки и искусственного старения и могут эксплуатироваться при температуре до 300° С.

Сплавы для ковки и штамповки

Сплавы для ковки и штамповки (АК2, АК4, АК6, АК8) относятся к системе Алюминий + Медь + Магний с добавками кремния.
Сплавы применяют после закалки и старения для изготовления средненагруженных деталей сложной формы (АК6) и высоконагруженных штампованных деталей – поршни, лопасти винтов, крыльчатки насосов и др.

Литейные сплавы

Для изготовления деталей методом литья применяют алюминиевые сплавы систем Al-Si, Al-Cu, Al-Mg.
Для улучшения механических свойств сплавы легируют титаном, бором, ванадием.
Главным достоинством литейных сплавов является высокая жидкотекучесть, небольшая усадка, хорошие механические свойства.

Источник

Исследование зависимостей «состав – структура – свойства» для сплавов на основе алюминия

С 66 Состав – структура – свойства цветных металлов и сплавов, полимерных материалов: лабораторный практикум по курсу «Материаловедение и технология конструкционных материалов» для студентов химических и технологических специальностей / А. К. Вершина [и др.]. – Минск: БГТУ, 2010. – 62 с.

В лабораторном практикуме приводится классификация, маркировка, состав, структура, свойства и применение алюминия, меди и их сплавов, устанавливается связь между структурой, свойствами и диаграммами состояния данных материалов. Рассматриваются виды, классификация, структура, физико-механические свойства и применение пластических масс, проводится сравнение свойств металлических и полимерных материалов.

УДК 669.2/8.017:691.175

ББК 34.23я73

© УО «Белорусский государственный технологический университет», 2010

© Вершина А. К., Свидунович Н. А.,

Куис Д. В., Пискунова О. Ю., 2010


оглавление

Лабораторная работа № 1. Исследование зависимостей «состав – структура – свойства» для сплавов на основе алюминия………………………………………………….
Лабораторная работа № 2. Исследование зависимостей «состав – структура – свойства» для сплавов на основе меди. ….
Лабораторная работа № 3. Исследование зависимостей «состав – структура – свойства» для полимерных материалов..….

Лабораторная работа № 1

Исследование зависимостей «состав – структура – свойства» для сплавов на основе алюминия

Цель работы: изучение микроструктуры и свойств алюминия и его сплавов, установление связи между структурой, свойствами и диаграммой состояния, области применения алюминия и его сплавов.

Приборы и материалы: коллекция протравленных и не травленых микрошлифов алюминия и его сплавов и металлографический микроcкоп МИ-1.

Задания: 1. Ознакомиться с микроструктурой и свойствами алюминия и его сплавов. 2. Изучить основные операции термической обработки алюминиевых сплавов. 3. Изучить влияние естественного старения на свойства и структуру алюминиевых сплавов. 4. Составить отчет о проделанной работе.

Читайте также:  Pest анализ республики карелия

Свойства алюминия

Наиболее характерные свойства чистого алюминия – небольшая плотность (g = 2,7) и низкая температура плавления (660°С). По сравнению с железом, у которого g = 7,8, а Tпл = 1535°С, алюминий имеет почти в три раза более низкую плотность, вследствие чего этот металл, а также его сплавы широко применяются там, где малая плотность и большая удельная прочность (sв/g) играют важную роль. Благодаря более низкой температуре плавления (по сравнению с железом) технология обработки алюминия и его сплавов резко отличается от технологии обработки стали.

Алюминий обладает высокой пластичностью и малой прочностью. Прокатанный и отожженный алюминий высокой чистоты имеет:

sв = 58 МПа; s0,2 = 20 МПа; твердость НВ 25;

сужение y = 85%; удлинение d = 40%.

Алюминий кристаллизуется в гранецентрированной решетке. Параметр решетки при 20°С равен 0,404 нм, атомный радиус – 0,143 нм. Алюминий не имеет аллотропических модификаций, обладает высокой теплопроводностью, электропроводностью и очень высокой скрытой теплотой плавления.

Несмотря на большое сродство к кислороду, алюминий весьма слабо подвергается коррозии на воздухе и в некоторых других средах. Это объясняется образованием в начальный момент очень тонкой (толщиной приблизительно 10 нм), плотной окисной пленки Al2O3, изолирующей металл от окружающей среды и защищающей его от коррозии. Чем чище алюминий и чем он более свободен от различных примесей, тем выше его коррозионная устойчивость.

Применять алюминий как конструкционный материал из-за низкой прочности нецелесообразно, однако некоторые его свойства – высокая пластичность, коррозионная стойкость и электропроводность – позволяют эффективно использовать его для других целей.

Выделяют три направления применения технического алюминия:

1) высокая пластичность позволяет производить из него глубокую штамповку, прокатку до малой толщины (например, алюминиевая фольга);

2) высокая электропроводность (65% от меди) дает возможность применять алюминий для электротехнических целей (проводниковый металл). Провод из алюминия равной электропроводности легче, чем из меди;

3) высокая коррозионная стойкость позволяет широко использовать его в быту, для транспортировки и хранения продуктов питания.

Сплавы алюминия

А1 – Сu

Для алюминиевых сплавов медь – основной легирующий элемент, введение других легирующих элементов, кроме или вместо меди, не вносит принципиальных изменений.

Диаграмма состояния Al – Сu приведена на рис. 1.1.

Диаграмма состояния двойного сплава, компоненты которого образуют между собой твердые растворы с ограниченной растворимостью эвтектического типа, эвтектика содержит 33% Сu и состоит из
a-твердого раствора Cu в Al и упрочняющей фазы CuAl2.

Как видно из рис. 1.1, при комнатной температуре медь растворяется в алюминии в количестве около 0,2%, а максимальная растворимость при эвтектической температуре 548°С равна 5,7%. Любой сплав, содержащий до 5,7% Сu, можно перевести в однофазное
a-состояние соответствующим нагревом. Это состояние фиксируется быстрым охлаждением – закалкой.

На изменении растворимости соединения CuAl2 в a-твердомалюминиевом растворе основана упрочняющая термическая обработка в А1 – Сu сплавах.

Рис. 1.1. Диаграмма состояния Al – Cu

Термическая обработка алюминиевых сплавов состоит из двух циклов – закалки и старения.

Теоретические вопросы, связанные с закалкой алюминиевых сплавов, относительно просты: в процессе закалки фиксируется пересыщенный твердый раствор. Важно, чтобы охлаждение было достаточно быстрым.

Необходимая скорость охлаждения при закалке определяется скоростью выпадения избыточных фаз из переохлажденного и пересыщенного твердого раствора. Для этой цели строят диаграммы изотермического превращения переохлажденного твердого раствора
(С-образные диаграммы для сплавов Al + 4% Сu; и Al + 4% Zn – рис. 1.2). Согласно диаграмме максимальная скорость превращения наблюдается вблизи температуры 300°С.

Рис. 1.2. Диаграмма изотермического распада переохлажденного твердого раствора в алюминиевых сплавах (указано начало распада):

1 – А1 + 4% Сu + 1,5% Mg; 2 – Al + 4% Zn + % Mg

Полученный после закалки твердый раствор является пересыщенным при содержании в нем меди более 0,2%. В таком пересыщенном и неустойчивом твердом растворе происходят изменения, в конечном итоге приводящие к выделению фазы CuAl2 и сохранению в растворе лишь соответствующего равновесной системе количества меди (0,2%). Этот процесс называется старением.

Названный процесс может происходить при комнатной температуре – естественное старение, если при повышении температуры – искусственное старение.

Микроструктура иллюстрирует и объясняет фазовые изменения, вызванные закалкой (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Структура сплава А1 + 4% Сu:

а, б – структура отожженного сплава Al + 4% Сu – на фоне алюминиевого
твердого раствора (почти чистого алюминия) видны включения CuAl2 (а – × 900;
б – × 120); в – микроструктура того же сплава после закалки – гомогенный
твердый раствор, нагрев до температуры закалки привел к полному растворению включений CuAl2, а быстрое охлаждение при закалке зафиксировало
пересыщенный твердый раствор (× 100)

Старение существенно изменяет свойства сплава Al – Сu:

— в отожженном состоянии сплав Al + 4% Сu имеет предел прочности sв = 200 МПа;

— в свежезакаленном состоянии (т. е. при испытании сразу после закалки) предел прочности несколько повышается sв » 250 МПа;

— после старения предел прочности возрастает значительно и достигает 400 МПа.

При естественном старении (20°С) прочность становится максимальной через 4–5 сут после закалки, причем скорость упрочнения в первые часы значительно меньше, чем в последующие, но затем интенсивность упрочнения убывает. Типичный ход кривой упрочнения при естественном старении показан на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Изменение прочности при естественном старении алюминиевого сплава:

1 – закаленное состояние; 2 – отожженное

Начальный период, характеризующийся отсутствием или весьма слабым повышением прочности, называется инкубационным.

Инкубационный период имеет важное технологическое значение, так как в этот момент сплав обладает большой способностью к пластической деформации и закаленные детали можно подвергать разнообразным технологическим операциям, связанным с деформацией (расклепке заклепок, гибке, отбортовке и т. д.). Через 2–3 ч способность пластически деформироваться начинает резко уменьшаться и эти операции становятся неосуществимыми.

При искусственном старении его скорость сильно зависит от температуры (рис. 1.5):

– повышение температуры ускоряет процесс,

– получаемая максимальная прочность тем ниже, чем выше температура старения,

– в результате старения при температуре выше 150°С явно отмечается разупрочнение сплава при выдержке более той, которая вызывает максимальное упрочнение, и тем скорее, чем выше температура.

– при температурах, ниже комнатной, старение замедляется и при -50°С можно считать, что закаленное состояние практически устойчиво и старение не происходит.

Рис. 1.5. Кривые старения дюралюминия при различных температурах

Естественно состаренное состояние сплава является неустойчивым. Если недолго выдержать подвергнутый естественному старению алюминиевый сплав при 200–250°С, то он разупрочняется. Выделившиеся дисперсные частицы избыточной фазы растворятся и сплав получит свойства, характерные для свежезакаленного состояния, так как он вновь приобретет способность к естественному старению (рис. 1.6). Это явление (т. е. возвращение к свежезакаленному состоянию после кратковременного нагрева) называется возвратом.

При старении сплава А1 – Сu протекают следующие процессы.

Вторая фаза (т. е. выделения из твердого раствора) отчетливо обнаруживается после искусственного старения при температуре выше 200°С (рис. 1.7), когда сплав не имеет максимальной прочности.

Читайте также:  Анализ мочи эритроцитов 200

Рис. 1.6. Кривые старения после возврата к свежезакаленному
состоянию (кратковременный нагрев при 230°С)

Рис. 1.7. Структура сплава А1 + 4% Сu, закаленного и искусственно
состаренного при 250ºС, × 900

Рентгеноструктурный анализ показывает, что, когда сплав при естественном старении достигает максимальной прочности, избыточная фаза в обычном смысле отсутствует и упрочнение не связано с распадом твердого раствора.

Современные представления о механизме старения, подтверждаемые особым методом рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопией, таковы:

– в процессе естественного старения происходят подготовительные к выделению процессы, само же выделение может совершиться лишь при более высоких температурах, обеспечивающих достаточную скорость атомных перемещений (диффузии).

– в начальный период старения (первая стадия старения) в пересыщенном твердом растворе атомы меди, расположенные в свежезакаленном сплаве в случайных местах, собираются в определенных местах кристаллической решетки, в результате внутри кристалла образуются зоны повышенной концентрации растворенного компонента – Cu, их называютзоны Гинье – Престона (зоны Г. – П.);

– атомы меди на этой стадии старения из раствора не выделяются, поэтому среднее значение параметра решетки не изменяется;

– однако в местах повышенной концентрации второго компонента – Cu параметр иной, чем в обедненны, это создает большие напряжения в кристалле и дробит блоки мозаики, что и приводит к повышению твердости;

– содержание меди в зонах Г. – П. повышенное, но еще не отвечает формуле CuAl2;

– зоны Г. – П. представляют собой тонкие пластинчатые, дискообразные образования толщиной в несколько атомных слоев и протяженностью в несколько десятков атомных слоев (рис. 1.8, а). Указываются такие размеры: толщина – 0,5–1 нм, диаметр 4–10 нм;

– дальнейшее развитие процесса старения заключается в увеличении зон (толщина их достигает 1–4 нм, диаметр 20–30 нм) и повышении содержания в них меди до стехиометрического соотношения фазы CuAl2; принято первые маленькие зоны называть зонами Г. – П.-1, а вторые большие – зонами Г. – П.-2; процесс старения, связанный с образованием зон Г. – П., называют также зонным старением, отмечая тем самым отличие от следующей стадии старения – фазовое старение;

– после образования зон Г. – П.-2 повышение температурыили увеличение выдержки при повышенных температурах, например 100°С, приводит к преобразованию зон Г. – П.-2 в фазу, обозначаемую через q‘. Это уже выделения, т. е. новая фаза, которая имеет отличную от твердого раствора и от стабильной q-фазы (CuAl2) решетку, когерентно связанную с матричным твердым раствором (рис. 1.8, б);

– при дальнейшем повышении температуры q’-фаза превращается в стабильную q-фазу (СuАl2) и происходит ее коагуляция (рис. 1.8, в).

Источник

Анализы алюминия

Сверхчистый алюминий. Пробу из расплава отбирают графитовой ложкой. Для мокрого химического анализа жидкий металл отливают в специальную изложницу (рис. 69), чтобы получить пруток диаметром 25 мм, длиной 150 мм. После удаления верхнего слоя отливки механической обточкой по всему поперечному сечению получают стружку, от которой отбирают необходимое для анализа количество материала.

Однако в большинстве случаев для мокрого химического анализа используют пробу, отлитую для спектрального анализа. После обточки наружной поверхности отливку фрезеруют или обтачивают по всему поперечному сечению диска или цилиндра в зависимости от формы пробы. Еще лучше пробу разрезать в продольном направлении пополам и половинки пробы фрезеровать по всей поверхности сечения. Разделять пробы на сегменты и дробить весь сегмент при анализе сверхчистого алюминия не нужно, так как ликвацию в расчет не принимают.

При отборе проб для спектрального анализа можно использовать

все изложницы, используемые при пробоотборе от сплавов; пробы сверхчистого алюминия предпочтительно изготовлять в виде цилиндров, которые разрезают точно -посередине перпендикулярно оси цилиндра. Для спектрального анализа используют обе поверхности разреза.

Пробу в виде цилиндра можно использовать и при отборе проб от сплавов на основе сверхчистого алюминия.

Черновой и чистый алюминий. Для отбора проб от расплава используют предварительно хорошо нагретую и обмазанную железную ложку. В обмазке не должен содержаться металл, который возможно выявить в пробе.

При отборе проб от чернового и чистого алюминия для мокрого химического анализа также используется только проба для спектрального анализа. Только в особых случаях, например для определения содержания водорода или кислорода, пробу отливают в специальную изложницу для получения прутка, как при отборе проб сверхчистого алюминия. Отбор стружки для мокрого химического анализа и подготовку пробы для спектрального анализа проводят так же, как и для сверхчистого алюминия.

Трудности возникают при опробовании чернового металла с содержанием железа свыше 1,5%. Эти пробы при охлаждении очень сильно ликвируют. Опробование ведут методами, используемыми при исследовании расплавленных алюминиевых сплавов, — при заливке в теплоизоляционное кольцо из волокнистого асбеста и связующего вещества, лежащее на медной плите (рис. слева). После удаления верхнего слоя отливки вырезают сегмент в 90°, который полностью дробят.

Твердый металл и слитки. Хорошая обрабатываемость алюминия и его сплавов позволяет отбирать пробы резанием на гораздо больших скоростях, чем при опробовании других цветных металлов и железа, не вызывая сильного нагрева материала, его окисления и изменений в составе материала пробы. Использование смазочных средств (жиров и масел) не допускается. Легче обрабатывать пробы, охлаждая их метанолом или дистиллированной водой. Обычно при отборе проб пользуются сверлильными, токарными, фрезеровальными, строгальными станками и пилами.

Для сверления алюминия и его сплавов рекомендуется применять специальные сверла с большим (

40°) углом подъема винто-

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Источник

Анализ алюминиевых сплавов

Чтобы раскрыть наиболее важные количественные и качественные характеристики материала для проектирования алюминиевых конструкций, необходимо провести анализ алюминиевых сплавов. Сочетания свойств нескольких металлов в сплаве обуславливает общие конструктивные характеристики материала, и от их показателей зависит сфера применения того или иного сплава.

Немаловажные роль в этом играет оценка качества алюминиевого сплава, так как иногда недобросовестные производители нечетко соблюдают технологию производства, в попытке сэкономить.

Что показывает анализ алюминиевых сплавов

Анализ алюминиевых сплавов проводят для определения трех основных конструктивных характеристик: удельной прочности, удельной жесткости и отношение прочности к модулю упругости. Особый интерес у заказчиков может возникнуть к вопросу сварки алюминиевых сплавов, так как есть сплавы неподдающиеся свариванию, дающие трещины и имеющие низкую коррозийную стойкость. Задача химического анализа состоит в том, чтобы исследовать и определить качество продукта, его прочность и способность к деформированию.

Какие алюминиевые сплавы подвергаются анализу

Лабораторный анализ можно провести любого алюминиевого сплава. Их несколько видов и все они отличаются прочностью, термической обработкой, степенью свариваемости. Высококвалифицированные специалисты АНО «Центр Химических Экспертиз» в лабораторных условиях проводят анализ сплавов:

  • алюминиево-марганцевого;
  • алюминиево-магниевого;
  • дуралюмина;
  • алюминиево-кремниевого;
  • высокопрочных сплавов с цинком, медью и другими легирующими элементами.

На основании результатов анализов в самые сжатые сроки вы получите объективное заключение о качестве алюминиевого сплава.

Источник

On: