Алюминий и его сплавы. Свойства, маркировка и применение
Аl - один из наиб. распростр-ых и легких конструкционных материалов. Плотность - 2.7 г/см3, температура плавления около 660 °С, твердость после прокатки и отжига около 20-25 НВ, относит. удлинение 30-40%, предел прочности на растяжение 80-100 МПа. Пластичный, серебристо-белого цвета, высокая теплопроводность и электропроводность, хорошо обраб-ся давлением и сваривается; на воздухе покрывается тонкой оксидной пленкой, защищающей от дальнейшего окисления и коррозии в разл. средах. Недостатки: плохая обрабат-мость на металлорежущих станках и низкие литейные свойства.
Осн. руды для выплавки Al: бокситы, алуниты, каолины и др. Наиб. богатые - бокситы - содержат до 50-60% оксида Al, а также оксиды железа, кремния, титана, кальция…
Осн. этапы технолог. процесса производства Al: получение глинозема из руд (выщелачивание его едким натром и переводе в раствор алюмината натрия, из кот. затем осаждается гидрат оксида Al, в рез-те промывки и прокаливания гидрата оксида Al получают глинозем) и извлечение Al из глинозема (электролитич. разложением глинозема в электролизной ванне, электролит - раствор глинозема в криолите) и рафинирование Al.
В зав-сти от содержания примесей выпускается около 30 марок Al. Причем чистота Al всех марок превышает 99%. Превышение чистоты на десятые или сотые доли процента указывается в марке после начальной буквы А. Так, в Al особой чистоты А999 содержится 0,001% примесей, высокой чистоты А995, А99, А97, А95—от 0,005 до 0,05% примесей и технической чистоты А 85, Л 8, А 7, А 6, А 5, АЕ — от 0,15% до 1,0% примесей. Буква Е в марке АЕ показывает, что Al предназначен для изготовления электрич. проводов.
Al отливают в виде чушек массой 5,15 и 1000 кг и плоских слитков разл. длины толщиной 140-400 мм и шириной 560-025 мм.
Применение: электрические провода, в быту, в пищевой пром-сти, в электронике и ядерной энергетике (корпуса самолетов, блоки, коробки передач, моторы, насосы, детали для искусств. спутников и космич. кораблей, цистерны для перевозки и хранения хим. продуктов, трубопроводы, рамы и двери); как антикоррозионное покрытие, в качестве легирующего эл-та в разл. сплавах и активного раскислителя при выплавке сталей.
Сплавы алюминия делятся на группы: 1.Деформируемые - легируются медью, магнием, марганцем, цинком, железом, кремнием и др. элементами, имеют высокую пластичность, выпускаются в виде листов, полос, плит, прутков, проволоки, труб и т. д. Эти сплавы делятся на упрочняемые (могут повышать свою прочность при термической обработке; наиб. распростр. – дюралюминий - сплав Al с медью, кремнием и железом, а иногда с марганцем и магнием, маркируется буквой Д и цифрой, указывающей номер сплава, его хим. состав при маркировке не отражается) и неупрочняемые (высокая коррозионная стойкость; повышение прочности этих сплавов достигается в рез-те пластической деформации).
Осн. марок дюралюминия: Д1, Д16, Д18, Д19 и Д20, в которых содержится меди 2,2-7,0%, кремния и железа 0,6-1,4%, марганца и магния 0,4-2,5%. Однако дюралюминий имеет низкую коррозионную стойкость и для защиты от коррозии подвергается плакированию - нанесению на поверхность деталей и изделий тонкого защитного слоя из чистого Al. Наиб. распростр. неупрочняемые сплавы - на основе Al и марганца, Al и магния, маркируются АМц и АМг, за кот. следуют цифры номера сплава. Пром-сть выпускает сплавы Al с марганцем марки АМц, содержащей от 1,0 до 1,6% марганца, и сплавы с магнием марок АМг1, …, АМг6, содержащие от 0,5 до 6,8% магния.
2.Литейные - высокая жидкотекучесть. В зав-сти от осн. легирующего эл-та - 5 групп: 1 группа сплавов легируется магнием, 2 - кремнием, 3 - медью, 4 - кремнием и медью и 5 - несколькими легирующими эл-тами одновременно. Маркируются буквами АЛ и номером, который не хар-ет ни состав, ни свойства сплавов: АЛ1, АЛ2, ..., АЛЗО. Сплавы алюминия с высоким содержанием магния - высокие механич. и антикоррозионные свойства, но худшие литейные свойства по сравнению с др. группами сплавов. Сплавы с высоким содержанием кремния - силумины - содержат 10-13% кремния, хар-ся лучшими литейными свойствами, но недостаточно прочны. Для ↑прочности силуминов снижают содержание в них кремния и увеличивают добавки меди, марганца и магния. Легирование силуминов цинком повышает их жидкотекучесть и коррозионную стойкость. Литейные сплавы алюминия поставляются как в виде готовых отливок, так и в виде чушек.