Энциклопедия техники

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы
Алюминиевые сплавы
Первый А. с. (дуралюмин), получивший промышленное применение, был разработан в 1909 А. Вильмом (Германия). С производством этого А. с. связан начальный. период развития металлического самолётостроения. В РСФСР в 1922 на заводе по обработке цветных металлов в посёлке Кольчугино Владимирской области было начато промышленное производство листового и сортового проката из отечественного А. с. кольчугалюминия (создатели Ю. Г. Музалевский и С. М. Воронов), отличавшегося по составу от немецкого дуралюминия. Большая роль, которую играют А. с. в авиастроении, определяется удачным сочетанием свойств: малой плотностью (2500—2900 кг/м3), высокими прочностью (до 500—600 МПа), коррозионной стойкостью, технологичностью при литье, обработке давлением, сварке и обработке резанием. Благодаря высокой удельной прочности начиная с 20 х гг. XX в. А. с. являются важнейшим конструкционным материалом в самолётостроении.
Основные легирующие компоненты А. с. — магний, медь, цинк, кремний. В результате легирования алюминия одним, двумя и более элементами из числа перечисленных в различных сочетаниях, а также малыми добавками одного или нескольких переходных металлов — марганца, хрома, титана, циркония, никеля, железа, ванадия — получены и применяются в промышленности более 150 А. с. В 70 е гг. в число легирующих компонентов А. с. вошел также питий.
Все А. с. обычно разделяют на деформируемые, из которых изготовляют листы, плиты, профили и другие полуфабрикаты путём пластинчатой деформации литой заготовки, и литейные, которые предназначены исключительно для фасонного литья. Из деформируемых А. с. наибольшее значение имеют сплавы следующих систем.
Алюминий — магний с добавками марганца, титана, циркония (сплавы АМr2, АМr5, АМr6; цифра в марке показывает приблизительное содержание магния в процентах). Эти сплавы не упрочняются термообработкой; в отожжённом состоянии характеризуются умеренной прочностью (до 350 МПа для АМr6), высокой пластичностью, очень высокой коррозионной стойкостью, хорошей свариваемостью. Широко применяются для ответственных сварных конструкций.
Алюминий — медь — магний с добавками марганца — дуралюмины (Д1, Д16, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1). Упрочняются термообработкой; подвергаются, как правило, закалке и естественному старению. Характеризуются сочетанием высокой статической прочности (до 450—500 МПа) при комнатной и повышенной (до 150—175°С) температуpax, высоких усталостной прочности и вязкости разрушения. Такое сочетание свойств определило широкое применение этих сплавов, особенно Д16 и Д16ч (чистого по примесям железа и кремния), в самолётостроении. Недостаток — низкая коррозионная стойкость; изделия требуют тщательной защиты от коррозии.
Алюминий — цинк — магний — медь с добавками марганца, хрома, циркония. Подвергаются закалке и искусственному старению. Сплавы имеют самую высокую из всех А. с. прочность (до 700 МПа для В96Ц). Однако при старении на максимальную прочность повышается чувствительность этих А. с. к коррозионному растрескиванию, снижаются пластичность и значения характеристик конструкционной прочности. Для этих сплавов внедрены режимы смягчающего старения (перестаривания), которые обеспечивают сочетание достаточно высокой прочности (420—470 МПа для В93 и В95) с удовлетворительными значениями сопротивления коррозионному растрескиванию и конструкционной прочности. Сплав В95, особенно его модификация В95пч (повышения чистоты по примесям железа и кремния), относится к числу наиболее важных конструкционных материалов в самолётостроении.
Алюминий — магний — литий с добавками марганца и циркония. Подвергаются закалке и искусственному старению. Отличительная особенность — сочетание достаточно высокой прочности (420—450 МПа) с наименьшей для промышленных А. с. плотностью (2500 кг/м ), высоким модулем упругости (75 ГПа) и удовлетворительной свариваемостью. Недостатки: пониженная пластичность, плохие технологические свойства.
Из литейных сплавов наибольшее значение имеют сплавы следующих систем.
Алюминий — кремний, (силумины) с добавками магния, меди, марганца, титана, никеля (АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ5, АЛ34) — самые распространённые литейные А. с. При наличии магния и меди сплавы упрочняются термообработкой. Механические свойства колеблются в широких пределах (прочность от 15 МПа для АЛ2 до 350 МПа для АЛ34). Сплавы отличаются очень хорошими литейными свойствами, удовлетворительной коррозионной стойкостью и хорошей свариваемостью.
Алюминий — медь с добавками марганца, титана, никеля, циркония, церия, кадмия (АЛ7, АЛ19, АЛЗЗ, ВАЛ10). Упрочняются закалкой с последующим искусственным старением. К этой группе относятся самые прочные (до 500 МПа для ВАЛ10) и самые жаропрочные (90 МПа для АЛ33) литейные А. с. Недостатки: низкая коррозионная стойкость, пониженные литейные свойства.
Наряду с деформируемыми к литейными А. с. в авиастроении используются спечённые материалы — спечённая алюминевая пудра и спечённый алюминевый сплав.
Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия 1994