Дуралюмины

Дуралюмины - это сплавы алюминия на основе меди и магния, в которые для повышения коррозионной стойкости вводят марганец.

• Марки дуралюминов Д16, Д18,Д1 -цифра условный номер сплава по ГОСТу.

Д1: меди -3,8-4,8 % σ= 400Мпа δ=20% 95НВ

магния - 0,4-0,8 %

марганца - 0,4-0,8 %

Д16: меди- 3,8-4,9 %

магния -1,2-1,8 % σ =440Мпа δ =18% 105НВ

марганца 0,3-0,9 %

Железо- вредная примесь для дуралюминов

Железо снижает эффект упрочнения при закалке

Способность их упрочняться можно показать на диаграмме состояния алюминий- медь

Медь образует с алюминием твердый раствор переменной растворимости.

Если двухфазный сплав нагреть до 500-540 о, то частицы СиА растворяются в алюминии и сплав приобретает однофазную структуру твердого раствора. Быстрое охлаждение его (закалка) не дает возможность выделится фазе СuАl2 из твердого раствора, что позволяет получить упрочнение сплава.

Состояние пересыщенного твердого раствора неустойчиво и в нем самопроизвольно начинается выделение избыточной меди. В результате продолжительного выдерживания при комнатной температуре спустя 4-5 суток прочность сплава увеличивается до 400Мпа, одновременно уменьшается пластичность -- это называется естественное старение.

Рентгеноструктурный анализ показал, что упрочнение является следствием изменений в тонком кристаллическом строении. Сразу после закалки начинается диффузия атомов меди к некоторым участкам. Эти скопления меди образуются в местах скопления дислокаций. Впервые эти образования обнаружили одновременно француз Гинье и англичанин Престон, в честь их эти зоны назвали зонами Гинье-Престона.

при нагревании до 150-200° диффузия атомов идет активнее, поэтому процесс идет за несколько часов. Это будет искусственное старение.

Обязательным компонентом дуралюминов является марганец. повышающий коррозионную стойкость сплава.

температурный интервал закалочных температур очень мал

• Д1 505- 510 о

• Д6 495-505 о

• Д16 495-505

• Без термообработки - σ=220 Мпа δ=15-17%

После термообработки свойства мало изменяются, но после старения они увеличиваются: σ =420-470Мпа δ = 15-17%

Применение дуралюминов

детали машин, конструкции в виде листов, лент, прутков, профилей.

Дуралюмины широко применяются в авиации

• Д1- лопасти воздушных винтов

• Д18 - шпангоуты, нервюры, тяги управления

•  

Их используют для строительных конструкций, кузовов грузовых автомобилей

• Д18 - один из основных заклепочных сплавов

Дуралюмины не обладают необходимой коррозионной стойкостью, поэтому их плакируют чистым алюминием.

Дуралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием в закаленном и состаренном состоянии, хуже - в отожженном состоянии

Свариваются точечной сваркой и не свариваются сваркой плавлением, вследствие склонности к образованию трещин.

Сплавы авиали (АВ)

Они уступают дуралюминам в прочности, но более пластичны как в горячем, так и в холодном состоянии. Из них изготавливают листы, трубы, используемые для элементов конструкций, несущих умеренные нагрузки- кованные детали двигателей, рамы, двери. Их используют для легких конструкций, требующих гибки и других деформаций при монтаже.

• Химический состав их следующий - Си - 0,1-0,5% Мg =0,5-0,9%

Мп- 0,15-0,35% Si - 0,5-1,2%

σ= 260Мпа δ =15%

Авиали закаливают с 515 -525оС с охлаждением в воде и подвергают естественному старению.

Алюминиевые сплавы для ковки и штамповки (АК)

• АК6 - 1.8-2.6 % Си 0,4-0,8 % Мg 0,4-0,8 Мп ) 0,7-1,2 % Si

• АК8 - 3,9-4,8 % Си 0,4-0,8 % Мg 0,4-0,8 Мп ) 0,7-1,2 % Si

По составу они близки к дуралюминам, но содержат больший процент кремния.

Данные сплавы отличаются высокой пластичностью, удовлетворительными литейными свойствами, позволяющими получить качественные слитки.

• АК6 - это детали сложной формы и средней прочности - подмоторные рамы, фитинги, крепежные детали

• АК8 - тяжелонагруженные штампованные детали- подмоторные рамы, стыковые узлы, лопасти винтов вертолетов

Ковку и штамповку проводят при температуре 450-470о

• Закаливают при 520о с охлаждением в воде и проводят старение.

• Алюминий и его сплавы

Высокопрочные алюминиевые сплавы (В)

σ=600-700 Мпа и близким к нему пределом текучести. δ=8% ниже, чем у дуралюминов.

• Си=1,4-2% Мg=1,8-2,8% Мп=0,2-0,6% Zn=5-7% 0,1%Cr

• Применяется для высоконагруженных конструкций, работающих в условиях напряжения сжатия - обшивки и лонжероны самолетов

• В95, В96

Они еще менее коррозионно-устойчивые, чем дуралюмины. Их закаливают от 460-470о в воде и искусственно состаривают.

ЛИТЕЙНЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Они содержат почти те же легирующие компоненты, что и деформированные алюминиевые сплавы. но в значительно большем количестве ( до 9-11% по отдельным компонентам).

Они предназначены для изготовления фасонных отливок. Литье алюминиевых сплавов производят в земляные формы или в кокиль, литьем под давлением. Разливку ведут при температуре 6800760о

Маркируют их буквами АЛ и цифра - условный номер сплава.

Выпускают 35 марок литейных алюминиевых сплавов в зависимости от химического состава. например, алюминий-кремний, алюминий-магний

Сплавы на основе алюминия и кремния называются - силумины

АЛ2- 10-13% кремния σ =130Мпа δ=2% 50НВ - малонагруженные детали (корпуса приборов. кронштейны)

АЛ4 -8-10% кремния 0,3% магния 0,3% Мп σ =200Мпа δ =4% 75НВ - корпуса компрессоров. картеры, блоки

АЛ9 - 6-8% кремния,0,2-0,4 Мп σ =220Мпа δ =2% 50НВ - головки цилиндров, поршни

 

Для улучшения механических свойств, силумины, содержащие более 50 кремния модифицируют натрием. при этом измельчается структура силуминов и сплав становится более пластичным.

 

Силумины тщательно контролируют с целью обнаружения различных дефектов - газовые раковины, поры, трещины, рыхлоты.

 

АЛ17 - цинковый силумин. содержит кроме кремния еще и цинк