Сплавы на основе цветных металлов

Алюминий и сплавы на алюминиевой основе

Высокая удельная прочность и удельная жесткость в сплавах алюминия сочетается с высокой пластичностью (легко прокатываются на лист, ленту, фольгу, протягиваются в трубы и проволоку). Сплавы обладают хорошей коррозионной стойкостью во многих кислых средах (но в щелочных средах коррозионная стойкость низкая). Высокая устойчивость против коррозии в кислых средах связана с тем, что на поверхности этих сплавов легко образуется защитная плёнка окисла алюминия – Al₂O₃. В этих сплавах очень высокая тепло- и электропроводность.

В зависимости от степени чистоты алюминий делят на несколько групп: 1) особой чистоты – А999 (99,999 %), 2) А955 (99,995 %) и А99 (99,99 %) – это марки алюминия высокой чистоты, 3) технически чистый алюминий (А8, А7…А0 – примесей в этих марках содержится до 1 %). Примесями в техническом алюминии является Cu, Mg, Mn, Si.

Широкое применение получил алюминий для изготовления различных профилированных изделий, проводов, кабелей.

В пищевой промышленности его используют для изготовления различных ёмкостей, крышек, пробок, а также фольги для упаковки продуктов. В тех отраслях пищевой промышленности, где предъявляются повышенные санитарно-гигиенические требования (при изготовлении детского и лечебного питания), используется особо чистый, либо высокочистый алюминий.

Но еще большим разнообразием свойств и более широкими областями применения характеризуются сплавы на основе алюминия.

Основными легирующими элементами при изготовлении сплавов являются магний, марганец, медь, кремний. Эти сплавы разделяются на деформируемые и литейные.

Деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются в свою очередь на упрочняемые только деформацией и упрочняемые деформацией и термообработкой (старением). К числу первых относятся бинарные сплавы Al –Mg (с содержанием Mg от 2 до 6 %) и сплавы Al –Mn, содержащие от 1 до 2 % Mn. По структуре эти сплавы являются однофазными твердыми растворами. Маркируются они как АМг2, АМг5, АМц, АМц2 (цифры указывают содержание магния или марганца).

Прочность указанных сплавов сравнительно невелика (напр., для сплава АМц s_в равна 130 Мпа при d = 23 %). Пластической деформацией сплавы упрочняются примерно в два раза, s_в = 220 Мпа при d = 5 % для вышеуказанного сплава.

В пищевой промышленности эти сплавы используются для изготовления цистерн в молочной промышленности, деталей холодильных агрегатов, различных сварных конструкций. Сплав АМг3 используется в транспортных системах сахарной промышленности (трубы сатураторных установок), сплав АМц используется для труб масляных насосов.

Из числа сплавов, упрочняемых совместно деформацией и старением, наибольшее использование получили сплавы дюралюмины. Такое название получили сплавы системы Al-Cu-Mg-Mn. В зависимости от содержания легирующих элементов они маркируются как Д1,….. до Д19, но цифры здесь условны. Так, классический дюралюминий Д1 имеет состав: (3, 8-4.8 % Cu, 0.4-0.8 % Mn, 0,4-0,8 Mg 0,4-0,8 Mg).

Сплавы данной группы подвергаются старению (изменению фазового состава, а, следовательно, и прочности) после закалки. Причем старение может быть искусственным – нагрев закаленных сплавов до температур 190-200⁰С, так и естественным в результате вылёживания сплава после закалки при комнатной температуре.

Например, прочность сплава Д1 после закалки колеблется в пределах 220-230 Мпа, а после естественного старения в течение 3 – 4-х дней она увеличивается до 420 – 440 Мпа при d = 60 %.

В пищевой промышленности дюралюмины используют для изготовления деталей различных сепараторов, тестомесильной аппаратуры, холодильных агрегатов. Поскольку присутствие в сплавах меди при контакте с некоторыми пищевыми продуктами может приводить к снижению качества продуктов и ухудшению их органолептических свойств, изделия из дюралюминов рекомендуется покрывать чистым алюминием.

К числу литейных алюминиевых сплавов относятся бинарные сплавы системы Al-Si (силумины), сплавы Al-Mg, Al-Cu либо комплексно легированные сплавы. Наилучшим сочетанием механических свойств с технологическими (жидко-текучесть) обладают силумины. Маркируются литейные сплавы буквами АЛ и цифрами, но цифра условна и не отражает содержания легирующих элементов, напр., сплав АЛ12 – бинарный сплав Al-12% Si, а сплав АЛ9 – сплав с 6-8%Si и 0,2-0,4%Mg.

Уровень механических свойств силуминов меняется от s_в = 150-180 Мпа для бинарных сплавов до 320-360 Мпа для сплава АЛ27 (11,5%Si с добавками Ti, Zr, Be в пределах от 0,05 до 0,15%).

Сплав АЛ8 (Al – 10%Si) в пищевой промышленности используется для отливки корпусов насосов, контактирующих с пищевыми продуктами. Для защиты корпусов иногда их рекомендуется покрывать специальными пищевыми лаками.

Дата добавления: 2015-07-25