Розділ 12 алюміній та його стопи

Алюміній за обсягами світового виробництва вийшов на друге місце після сталі, а за темпами росту далеко випередив сталь. Такий стрімкий розвиток алюмінієвої промисловості можна пояснити рядом позитивних властивостей і дорівняно низькою вартістю алюмінію.

2.12.1. Властивості алюмінію

Алюміній — метал срібно-білого кольору, має гранецентровану кубічну ґратку з параметром а - 0,4041 нм; характеризується малою густиною (у = 2700 кг/м³), низькою температурою топлення (t = 660 °С), високими пластичністю, тепло- та електропровідністю, добрими зварюваністю й оброблюваністю різанням. Водночас алюміній відзначається низькою міцністю та твердістю (див. табл. 2.12.1). На повітрі він покривається тонкою щільною оксидною плівкою А1,О₃, яка надійно захищає його від корозії.

Таблиця 2.12.1 Марки та механічні властивості первинного алюмінію [42]

Марка	Алюміній, %		σ.	нв	5	Примітка
алюмінію	не менше ніж	МПа			%
Алюміній особливої чистоти
А999	99,999	-	40	150	-	[36], с.147
Алюміній високої чистоти
А995	99.995	—	—	_	—
А99	99,99	22	45	160	50	[37], с.11
А97	99,97	—	—	—	—
А95	99,95	—	_	—	—
	Алюміній технічної чистоти
А85	99,85	—	—	—	—
А8	99.8	25	—	—	45	[37], с.11
А7	99,7	50	60	180	38	[36], с.147
А7Е	99.7	—	—	—	—
А6	99,6	—	—	—	—
А5	99.5	60	70	200	30	[36], с.147
А5Е	99,5	—	—	—	—
А0	99,0	70	80	220	зо	[36], с.147

Сталими домішками алюмінію є залізо, кремній, мідь, магній, марганець, Цинк, титан та ін. Домішки спричиняються до погіршення фізико-хімічних властивостей і пластичності алюмінію, через що їх строго обмежують. Залежно ^В1Д сумарної частки домішок первинний алюміній поділяють [42] на алюміній °собливої, високої та технічної чистоти.

Алюміній особливої чистоти марок А999 містить 0,001 % домішок, високої чистоти марок А995, А99, А97 і А95 — від 0,005 до 0,05 % домішок, технічної чистоти марок А85, А8, А7, А7Е, А6, А5, А5Е і А0 — від 0,15 до 1,0 % домішок Алюміній особливої чистоти застосовують для дослідних робіт, в напівпровід. никовій і ядерній техніці.

У промисловості використовують переважно алюміній високої й технічної чистоти. З нього виготовляють головним чином стопи, а також електропроводи, кабелі, конденсатори та фольгу. Застосовувати алюміній як конструкційний матеріал недоцільно з огляду на його низьку міцність.

2.12.2. Стопи алюмінію

Стопи алюмінію, крім основного металу й домішок, мають спеціально введені легувальні елементи, які змінюють структуру та властивості у бажаному нап­рямку. Легують міддю, магнієм, кремнієм, марганцем, цинком, літієм, нікелем і титаном. Вони утворюють з алюмінієм обмежені α-тверді розчини зі змінною розчинністю другого компонента й інтерметалеві сполуки типу СиА1₂ (Q-фаза), Mg₂Si {β -фаза), Al₃Mg₂, Al₂CuMg (S-фаза), Al₂CuLi, AI₂Mg₃Zn₃ (Т-фаза) та ін' Стопи алюмінію відзначаються високими механічними й технологічними властивостями, більшість із цих стопів мають високу тепло- та електропровід­ність, добру корозійну тривкість. Питома міцність окремих стопів алюмінію наближається до високоміцних сталей. Завдяки переліченим властивостям, поміркованим цінам, а також естетичному виглядові, стопи алюмінію знайшли широке застосування у літако-, судно- й ракетобудуванні, транспорті, будівництві та побуті.

Залежно від технології виготовлення виробів стопи алюмінію поділяють на деформівні й ливарні. Із діаграми алюміній—легувальний елемент В (рис.2.12.1) видно, що стопи, які перебувають лівіше від точки D, можуть пере­ходити в однофазовий твердий розчин під час нагрівання. Завдяки високій плас­тичності ці стопи належать до деформівних Д стопів алюмінію. У свою чергу деформівні стопи алюмінію поділяють на стопи 1, що не зміцнюються термо­обробкою (теоретично лежать лівіше від точки F) і стопи 2, що зміцнюються

термообробкою (лежать між точками F і D). Стопи, що не зміцнюються термо­обробкою, за будь-яких температур мають у твердому стані однофазову структуру.

Стопи, що перебувають правіше від точки D, крім α-твердого розчину, мають евтектику, завдяки якій підвищуються ливарні властивості й погіршу­ється оброблюваність тиском.