Тема 3. 1. Классификация, структура, свойства и области применения сплавов на основе алюминия

Алюминий – металл серебристо-белого цвета в изломе, легкий (имеет малую плотность 2, 7 г/см³), обладает высокими тепло- и электропроводностью, стоек к коррозии, пластичен, хорошо обрабатывается методами пластического деформирования, хорошо сваривается всеми видами сварки, плохо поддается обработке резанием (малая прочность s_в£ 140 МПа даже в наклепанном состоянии).

В зависимости от степени чистоты алюминий согласно ГОСТ 11069-74 бывает особой (А999), высокой (А995, А95) и технической чистоты (А85, А7Е, АО и др.).

Алюминий маркируют буквой «А» и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99, 0% алюминия. Буква " Е" обозначает повышенное содержание железа и пониженное кремния.

Алюминиевые сплавы разделяют на деформируемые и литейные. Те и другие могут быть не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

Деформируемые алюминиевые сплавы хорошо обрабатываются прокаткой, ковкой, штамповкой. Их марки приведены в ГОСТ 4784-74. К деформируемым алюминиевым сплавам, не упрочняемым термообработкой, относятся сплавы системы алюминий-марганец (Al–Mn) и алюминий-магний (Al–Mg): AМц; АМг1; АМг4, 5; АМг6. Аббревиатура включает в себя начальные буквы, входящих в состав сплава компонентов, и цифры, указывающие содержание легирующего элемента в процентах.

К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся сплавы системы Al-Cu-Mg с добавками некоторых элементов (дуралюмины, ковочные сплавы), а также высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного хим.состава. Дуралюмины маркируются буквой " Д" и порядковым номером, например: Д1, Д12, Д18, АК4, АК8.

Чистый деформируемый алюминий обозначается буквами " АД" и условным обозначением степени его чистоты: АДОч (не менее 99, 98% Al), АДООО (не менее 99, 80% Аl), АДО (99, 5% Аl), АД1 (99, 30% Al), АД (не менее 98, 80% Аl).

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой, легируют медью, магнием, марганцем, цинком, литием. Эти элементы образуют с алюминием твердые растворы (a) с ограниченной растворимостью и промежуточные фазы, например CuAl₂, Mg₂Al₃, MnAl₆, Al₃Li.

Характерной особенностью a‑ твердого раствора на основе алюминия является значительное увеличение растворимости легирующих элементов с повышением температуры (например, в системе Al-Cu максимальная растворимость меди в алюминии возрастает почти в 30 раз при нагреве в интервале 20–548 °С, рис. 3.1).

Основы теории термической обработки алюминиевых сплавов могут быть рассмотрены на примере дуралюминов - сплавов системы Al-Cu-Mg. Эти сплавы содержат около 4–5 % Cu, поэтому согласно диаграмме Al-Cu (рис. 3.1) их структура в равновесном состоянии: a‑ твердый раствор с включениями промежуточной фазы CuAl₂, называемой q‑ фазой.