4. Цветные металлы и сплавы в машиностроении

0. Алюминий и его сплавы

Из трех легких металлов (алюминий, магний, бериллий) алюминий имеет наибольшее значение, что хотя бы характеризуется объемом производства (второе место после железа) и невысокой стоимостью.

Наиболее характерные свойства чистого алюминия — небольшая плотность (γ=2,7) и низкая температура плавления (660°С). По сравнению с железом, алюминий имеет почти в три раза более низкую плотность, вследствие чего алюминий и его сплавы широко применяют там, где малая плотность и большая удельная прочность ( ) имеют важное значение. Благодаря более низкой температуре плавления алюминия по сравнению с железом технология обработки алюминия и его сплавов резко отличается от технологии обработки стали.

Характерные свойства алюминия — высокая пластичность и малая прочность. Прокатанный и отожженный алюминий высокой чистоты имеет твердость НВ 25. Алюминий кристаллизуется в гранецентрированной решетке. Алюминий не имеет аллотропических модификаций, обладает высокой теплопроводностью, электропроводностью и очень высокой скрытой теплотой плавления.

Несмотря на большое сродство к кислороду, алюминий подвергается коррозии на воздухе и в некоторых других средах весьма слабо, что объясняется образованием плотной пленки Аl₂O₃, защищающей металл от коррозии. Чем чище алюминий и чем он более свободен от различных примесей, тем выше его коррозионная устойчивость.

Наиболее чистый алюминий (табл. 4.1.) содержит 99,999% Аl, а сумма всех примесей составляет не более 0,001%. Его применяют преимущественно для лабораторных опытов. В промышленности в зависимости от требований применяют алюминий высокой чистоты (99,995— 99,15% Al) и технической чистоты (99,85—99,0% Аl).

Таблица 4.1.

Марки первичного алюминия

Марка алюминия	Al, % не менее	Химический состав примеси, % (не более)
		Fe	Si	всего
Особой чистоты
А999	99,999	—	—	0,001
Высокой чистоты
А995	99,995	0,0015	0,0015	0,005
А99	99,99	0,003	0,003	0,010
А97	99,97	0,015	0,015	0,030
А95	99,95	0,030	0,030	0,050
Технической чистоты
А85	99,85	0,08	0,06	0,15
А8	99,8	0,12	0,10	0,20
А7	99,7	0,16	0,16	0,30
А6	99,6	0,25	0,20	0,40
А5	99,5	0,30	0,30	0,50
А0	99,0	0,50	0,50	1,0

Применять алюминий как конструкционный материал из-за низкой прочности совершенно нецелесообразно, однако некоторые его свойства — высокая пластичность, коррозионная стойкость и электропроводность — позволяют весьма эффективно его использовать. Таким образом имеются три направления применения технического алюминия:

• высокая пластичность позволяет производить из алюминия глубокую штамповку, прокатку до тонкой толщины (например, алюминиевая фольга для обертки конфет и др.);

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