9.1.3. Литейные алюминиевые сплавы

Типичными литейными алюминиевыми сплавами являются силумины – сплавы алюминия с кремнием (АК12, АК9, АК7). Диаграмма состояния системы Al–Si приведена на рис.50.

Рис. 50. Диаграмма состояния сплавов системы Al – Si

Распространенный силумин АК12 содержит 11…13% Si. В равновесном (литом) состоянии сплав является заэвтектическим и состоит из эвтектики (α+Si) крупноигольчатого строения и включений хрупких первичных кристаллов кремния (рис. 51а).

а) б)

Рис. 51. Микроструктура силумина: а – до модифицирования; б – после модифицирования

Для повышения механических свойств силуминов проводят модифицирование. В расплав вводят соли натрия – 67% NaF и 33% NaCl. Натрий - поверхностно-активный элемент, способствует измельчению первичных кристаллов кремния и эвтектики. Кроме того, в присутствии натрия точка эвтектики смещается в сторону больших концентраций кремния (пунктирные линии на рис. 50), так что сплав АК12 становится доэвтектическим. Структура модифицированного сплава состоит из кристаллов α-раствора и мелкозернистой эвтектики (рис. 51б).

Доэвтектические сплавы АК9 (8…10%Si) и АК7 (6…8%Si) дополнительно содержат магний (до 0,3…0,4%Mg) и могут упрочняться закалкой с последующим старением за счет выделения частиц упрочняющей фазы Mg2Si.

Применяют силумины для изготовления мелких (АК12), а также средних и крупных (АК9, АК7) литых деталей (корпусов компрессоров, картеров двигателей внутреннего сгорания, блоков цилиндров автомобильных двигателей).

9.1.4. Порошковые алюминиевые сплавы

К этим сплавам относят материалы, получаемые методами порошковой металлургии:

САП – спеченные алюминиевые порошки;

САС – спеченные алюминиевые сплавы.

Спеченные алюминиевые порошки (САП) – это сплавы Al–Al2O3. Структура САП представляет собой алюминиевую матрицу с равномерно распределенными мелкодисперсными включениями Al2O3, которые обеспечивают дисперсионное упрочнение сплава. Свойства САП:

высокая жаропрочность;

высокие технологические свойства: сплавы хорошо деформируются в холодном и горячем состояниях, легко обрабатываются резанием и удовлетворительно свариваются;

высокая электропроводность;

высокая коррозионная стойкость;

малая плотность.

В зависимости от содержания оксида алюминия (от 6 до 22%) различают 4 марки сплавов от САП-1 до САП-4. С увеличением содержания Al2O3 повышается прочность, твердость, жаропрочность и уменьшается пластичность сплавов.

Применяют САП для деталей, работающих при температурах 300…500°С, от которых требуется высокая прочность и коррозионная стойкость (штоки, лопатки компрессоров, лопасти вентиляторов и турбин в химической и нефтяной промышленности, конденсаторы, обмотки трансформаторов в электротехнике).

Спеченные алюминиевые сплавы (САС) – это порошковые сплавы, систем Al-Si-Ni (САС-1) и Al-Si-Fe (САС-2). Например, САС-1 содержит 25…30% Si, 5…7% Ni, остальное Al. Сплав имеет структуру, содержащую дисперсные включения кремния и интерметаллидов.

Свойства САС: высокая прочность, высокая твердость, низкая пластичность.

Применение: САС заменяют стали при изготовлении отдельных деталей приборов, работающих в паре со сталью.