Свойства алюминиевых сплавов: Свойства алюминия и его сплавы
alexxlab | 18.04.2023 | 0 | Разное
Свойства алюминиевых сплавов. Стандарты AA и BS
Содержание страницы
- 1. Плотность
- 2. Электрические свойства
- 3. Технологические свойства
- 4. Усталостные свойства
- 5. Механические свойства литейных сплавов
- 6. Механические свойства ковких сплавов
- 7. Тепловые свойства
Свойства алюминиевых сплавов по системе Алюминиевой ассоциации США (AA) и Британскому стандарту (BS).
1. Плотность
Плотность алюминия при 20°С равна 2.69·103 кг·м-3, а сплавы имеют плотность примерно 2.6…2.8·103 кг·м-3.
2. Электрические свойства
В Таблицах 1 и 2 приведены для температуры 20°С удельные электрические сопротивления сплавов в единицах Ом·м и электропроводности по шкале Международного стандарта на отожженную медную проволоку (IАCS). Эта шкала выражает проводимости в процентах по отношению к проводимости отожженной меди при 20°С, удельное сопротивление которой равно 1.
7241·10-8 Ом·м (стандарт удельного сопротивления).
Таблица 1. Электрические параметры литейных алюминиевых сплавов
| BS/АА | Степень твердости | Проводимость [% IАCS] | Удельное электрическое сопротивление [мкОм·м] |
| LM4/319.0 | M, тF (F, т6) | 32 | 0.054 |
| LM5/514.0 | M (F) | 31 | 0.056 |
| LM6 | M | 37 | 0.047 |
| LM9/А360.0 | M, тЕ (F, т10) | 38 | 0.045 |
| LM10/520.0 | тB (т4) | 20 | 0.086 |
| LM12/222.0 | M (F) | 33 | 0.052 |
| LM13/А332.0 | тЕ, тF (т10, т6) | 29 | 0.059 |
| LM16/355.0 | тB, тF (т4, т6) | 36 | 0.048 |
| LM18/443.0 | M (F) | 37 | 0.047 |
LM20/413. 0 | M (F) | 37 | 0.047 |
| LM21/319.0 | M (F) | 32 | 0.054 |
| LM24/380.0 | M (F) | 24 | 0.072 |
| LM25/356.0 | M, тЕ (F, т10) | 39 | 0.044 |
| LM30/390.0 | M, тS (F, т) | 20 | 0.086 |
Примечание:
Закалки даны в обозначениях британского стандарта с указанием в круглых скобках соответствующих им американских эквивалентов.
Таблица 2. Электрические параметры ковких алюминиевых сплавов
| АА | Степень твердости | Проводимость [% IАCS] | Удельное сопротивление [мкОм·м] |
| Нелегированный алюминий | |||
| 1050 | О | 61 | 0.028 |
| 1060 | О | 62 | 0.028 |
| Н18 | 61 | 0.028 | |
| 1100 | О | 59 | 0. 029 |
| Н18 | 57 | 0.030 | |
| 1200 | О, Н4, Н8 | 60 | 0.029 |
| Сплавы алюминий-медь | |||
| 2011 | Т3, T4(TD, TB) | 39 | 0.044 |
| T8(TH) | 0.038 | ||
| 2014 | O | 50 | 0.034 |
| T3, T4(TD, TB) | 34 | 0.051 | |
| T6(TF) | 40 | 0.043 | |
| 2024 | O | 50 | 0.034 |
| T3, T4(TD, TB) | 30 | 0.057 | |
| T6(TF) | 37 | 0.046 | |
| T8(TH) | 39 | 0.044 | |
| 2219 | O | 44 | 0.039 |
| T31, T37(TD) | 28 | 0.062 | |
| T351 | — | — | |
| T62, T81(TF, TH) | 30 | 0.057 | |
| T851 | — | — | |
| 2618 | T61(TF) | 37 | 0. 047 |
| Сплавы алюминий-марганец | |||
| 3003 | O | 47 | 0.037 |
| h22 | 42 | 0.041 | |
| h24 | 41 | 0.042 | |
| h28 | 40 | 0.043 | |
| 3004 | Все | 42 | 0.041 |
| 3105 | Все | 45 | 0.038 |
| Сплавы алюминий-магний | |||
| 5005 | О, Н38 | 52 | 0.033 |
| 5050 | О, Н38 | 50 | 0.034 |
| 5052 | О, Н38 | 35 | 0.049 |
| 5083 | Все | 29 | 0.060 |
| 5086 | Все | 31 | 0.056 |
| 5154 | Все | 32 | 0.054 |
| 5252 | Все | 35 | 0.049 |
| 5454 | Все | 34 | 0.051 |
| 5456 | Все | 29 | 0. |
| Сплавы алюминий-магний-кремний | |||
| 6061 | О | 47 | 0.037 |
| Т4(ТВ) | 40 | 0.043 | |
| Т6(ТF) | 43 | 0.040 | |
| 6063 | O | 58 | 0.030 |
| T6(TF) | 53 | 0.033 | |
| 6151 | O | 54 | 0.032 |
| T4(TB) | 42 | 0.041 | |
| T6(TF) | 45 | 0.038 | |
| 6262 | T9 | 44 | 0.039 |
| Сплавы алюминий-цинк-магний-медь | |||
| 7075 | O | 43 | 0.040 |
| T6(TF) | 35 | 0.049 | |
Примечание:
Степени твердости даны в американских обозначениях, при их отличии от британского стандарта соответствующие обозначения указаны в круглых скобках.
3.
Технологические свойстваВ Таблице 3 даны основные обозначения для обрабатываемости на станках и свариваемости алюминиевых сплавов.
Таблица 3. Технологические свойства алюминиевых сплавов
| АА | Степень твердости АА (BS) | Обрабатываемость на станках | Свариваемость |
| Нелегированный алюминий | |||
| 1050 | O, h22 | P | G |
| h24.16 | F | G | |
| 1060 | O, h22 | P | G |
| h24.18 | F | G | |
| 1100 | O, h22 | P | G |
| h24.18 | F | G | |
| 1200 | O, h22 | P | G |
| h24.18 | F | G | |
| Сплавы алюминий-медь | |||
| 2011 | T3,4,8(TD,TЕ,TH) | VG | NO |
| 2014 | O | G | F |
| T3,4,6(TD,TЕ,TH) | G/VG | F | |
| 2024 | T3,4,8(TD,TЕ,TH) | G/VG | L |
| 2219 | T3,8(TD,TH) | G/VG | G |
| 2618 | T61(TH) | G/VG | L |
| Сплавы алюминий-марганец | |||
| 3003 | O, h22 | P | G |
h24. 18 | F | G | |
| 3004 | O, h42 | F | G |
| h44.38 | G | G | |
| 3105 | O, h22 | P | G |
| h24.18 | F | G | |
| Сплавы алюминий-магний | |||
| 5005 | O, h22 | P | G |
| h24.18 | F | G | |
| 5050 | O | P | G |
| h42.38 | F/G | G | |
| 5052 | O, h42 | F | G |
| h44.38 | G | G | |
| 5083 | O, h211 | F | F |
| h423 | F | F | |
| 5086 | O, h42 | F | F |
| h44.38 | G | F | |
| 5154 | O, h42 | F | F |
h44. 38 | G | F | |
| 5252 | h34 | F | G |
| h35.28 | G | G | |
| 5454 | O, h42 | F | F |
| h44 | G | F | |
| 5456 | O | F | F |
| h211,321 | F | G | |
| Сплавы алюминий-магний-кремний | |||
| 6061 | O | F | G |
| T4, T6(TB,TF) | G | G | |
| 6063 | T1, T4(TB) | F | G |
| T5, T6(TF) | G | G | |
| 6262 | T6, T9(TF) | G/VG | G |
| Сплавы алюминий-цинк-магний-медь | |||
| 7075 | O | F | NO |
| T6(TF) | G/VG | NO | |
Примечание:
Обрабатываемость на станках: VG — очень хорошая, дающая превосходный конечный вид деталей, G — хорошая, дающая хороший вид деталей, F — неплохая, дающая удовлетворительный конечный вид деталей, Р — плохая, детали нуждаются в дополнительной обработке для получения удовлетворительного конечного вида.
Свариваемость: G — хорошая, годная для всех технических способов сварки, F — хорошая, годная для большинства технических способов сварки, L — ограниченная свариваемость, No — не рекомендуется для сварки. Степени твердости даны в американских обозначениях, в круглых скобках — эквивалентные им обозначения по британскому стандарту.
4. Усталостные свойства
Предел усталости, при 50·106 циклах, алюминиевых сплавов находится в промежутке 0.3…0.5 от предела прочности на растяжение. Это значение для конкретного сплава зависит от его степени твердости.
5. Механические свойства литейных сплавов
В Таблицах 4 и 5 приведены механические свойства литейных алюминиевых сплавов. Модули упругости для всех сплавов равны примерно 71 ГПа, или ГН·м-2, за исключением сплавов с высоким процентным содержанием кремния (более 15%), у которых модули составляют 80.88 ГПа, или ГН·м-2. Чем выше процентное содержание кремния, тем выше модуль упругости сплава.
Таблица 4. Механические свойства литейных алюминиевых сплавов по системе AA
| АА | Процесс | Степень твердости | Предел прочности на растяжение [МПа] | Предел текучести [МПа] | Удлинение [%] |
| 208.0 | S | F(М) | 145 | 97 | 2.5 |
| 242.0 | S | T21 | 185 | 125 | 1 |
| S | T571 | 220 | 205 | 0.5 | |
| S | T77 | 205 | 160 | 2 | |
| P | T571 | 275 | 235 | 1 | |
| P | T61 | 325 | 290 | 0.5 | |
| 295.0 | S | T4(TB) | 220 | 110 | 8.5 |
| S | T6(TF) | 250 | 165 | 5 | |
| 308.0 | P | F(M) | 195 | 110 | 2 |
319. 0 | S | F(M) | 185 | 125 | 2 |
| S | T6(TF) | 250 | 165 | 2 | |
| P | F(M) | 235 | 130 | 2.5 | |
| P | T6(TF) | 280 | 185 | 3 | |
| 355.0 | S | T6(TF) | 240 | 175 | 3 |
| S | T7 | 265 | 250 | 0.5 | |
| P | T6(TF) | 290 | 190 | 4 | |
| P | T7 | 280 | 210 | 2 | |
| 356.0 | S | T6(TF) | 230 | 165 | 3.5 |
| S | T7 | 235 | 210 | 2 | |
| P | T6(TF) | 265 | 185 | 5 | |
| P | T7 | 220 | 165 | 6 | |
| 360.0 | D | F(M) | 325 | 170 | 3 |
А360. 0 | D | F(M) | 320 | 165 | 5 |
| 380.0 | D | F(M) | 330 | 165 | 3 |
| 413.0 | D | F(M) | 300 | 140 | 2.5 |
| C443.0 | S | F(M) | 130 | 55 | 8 |
Примечание: Значения пределов текучести указаны для 0.2% пробного напряжения. Значения степеней твердости даны в американских обозначениях с эквивалентными им обозначениями по британскому стандарту в круглых скобках. S — песочное литье, Р — литье в постоянную пресс-форму, D — литье в пресс-форму.
Таблица 5 . Механические свойства литейных алюминиевых сплавов по британскому стандарту BS
| BS | Процесс | Степень твердости | Предел прочности на растяжение [МПа] | Удлинение [%] |
| LM4 | S | M(F) | 140 | 2 |
| S | TF(T6) | 230 | — | |
| C | M(F) | 160 | 2 | |
| C | TF(T6) | 280 | — | |
| LM5 | S | M(F) | 140 | 3 |
| C | M(F) | 170 | 5 | |
| LM6 | S | M(F) | 160 | 5 |
| C | M(F) | 190 | 7 | |
| LM9 | S | TЕ(T10) | 170 | 1. 5 |
| S | TF(T6) | 240 | — | |
| C | M(F) | 190 | 3 | |
| C | TЕ(T10) | 230 | 2 | |
| C | TF(T6) | 295 | — | |
| LM10 | S | TB(T4) | 280 | 8 |
| C | TB(T4) | 310 | 12 | |
| LM12 | C | M(F) | 170 | — |
| LM13 | S | TF(T6) | 170 | — |
| S | TF7(T7) | 140 | — | |
| C | TЕ(T10) | 210 | — | |
| C | TF(T6) | 280 | — | |
| C | TF7 | 200 | — | |
| LM16 | S | TB(T4) | 170 | 2 |
| S | TF(T6) | 230 | — | |
| C | TB(T4) | 230 | 3 | |
| C | TF(T6) | 280 | — | |
| LM18 | S | M(F) | 120 | 3 |
| C | M(F) | 140 | 4 | |
| LM20 | C | M(F) | 190 | 5 |
| LM21 | S | M(F) | 150 | 1 |
| C | M(F) | 170 | 1 | |
| LM24 | C | M(F) | 180 | 1. 5 |
| LM25 | S | M(F) | 130 | 2 |
| S | TЕ(T10) | 150 | 1 | |
| S | TB7(T7) | 160 | 2.5 | |
| S | TF(T6) | 230 | — | |
| C | M(F) | 160 | 3 | |
| C | TЕ(T10) | 190 | 2 | |
| C | TB7(T7) | 230 | 5 | |
| C | TF(T6) | 280 | 2 | |
| LM30 | C | M(F) | 150 | — |
Примечание: Степени твердости даны в обозначениях британского стандарта с американскими аналогичными обозначениями в круглых скобках. S — песочное литье, С — кокильная отливка, у которой скорость охлаждения выше, чем в песочном литье, например как при литье под давлением.
6. Механические свойства ковких сплавов
В Табл. 6 приведены типичные механические свойства ковких сплавов по системе Алюминиевой ассоциации США (AA).
Таблица 6. Механические свойства ковких сплавов
| АА | Степень твердости | Предел прочности на растяжение [МПа] | Предел текучести [МПа] | Удлинение [%] | Твердость [ПB] |
| Нелегированный алюминий | |||||
| 1050 | O | 76 | 28 | — | — |
| h24 | 110 | 105 | — | — | |
| h28 | 160 | 145 | — | — | |
| 1060 | O | 69 | 28 | 43 | 19 |
| h22 | 83 | 76 | 16 | 23 | |
| h28 | 130 | 125 | 6 | 35 | |
| 1100 | O | 90 | 34 | 35 | 23 |
| h22 | 110 | 105 | 12 | 28 | |
| h28 | 165 | 150 | 5 | 44 | |
| 1200 | O | 87 | — | 30 | — |
| h22 | 108 | — | 8 | — | |
| h28 | 150 | — | 4 | — | |
| Сплавы алюминий-медь | |||||
| 2011 | T3(TD) | 380 | 295 | 15* | 95 |
| T8(Tн) | 405 | 310 | 15* | 100 | |
| 2014 | O | 185 | 97 | 18* | 45 |
| T4(TB) | 425 | 290 | 20* | 105 | |
| T6(TF) | 485 | 415 | 13* | 135 | |
| 2014 плакированный | O | 170 | 69 | 21 | — |
| T4(TB) | 420 | 255 | 22 | — | |
| T6(TF) | 470 | 415 | 10 | — | |
| 2024 | O | 185 | 76 | 20 | 47 |
| T3(TD) | 485 | 345 | 18 | 120 | |
| T4(TB) | 470 | 325 | 20 | 120 | |
| 2024 плакированный | O | 180 | 76 | 20 | — |
| T4(TB) | 440 | 290 | 19 | — | |
| T81(Tн) | 450 | 415 | 6 | — | |
| 2219 | O | 170 | 76 | 18 | — |
| T42(TB) | 360 | 185 | 20 | — | |
| T62(TF) | 415 | 290 | 10 | — | |
| T81(Tн) | 455 | 350 | 10 | — | |
| 2618 | Все | 440 | 370 | 10 | — |
| Сплавы алюминий-марганец | |||||
| 3003 | O | 110 | 42 | 30 | 28 |
| h22 | 130 | 125 | 10 | 35 | |
| h28 | 200 | 185 | 4 | 55 | |
| 3004 | O | 180 | 69 | 20 | 45 |
| h42 | 215 | 170 | 10 | 52 | |
| h48 | 285 | 250 | 5 | 77 | |
| 3105 | O | 115 | 55 | 24 | — |
| h22 | 150 | 130 | 7 | — | |
| h28 | 215 | 195 | 3 | — | |
| Сплавы алюминий-магний | |||||
| 5005 | O | 125 | 41 | 25 | 28 |
| h22 | 140 | 130 | 10 | — | |
| h28 | 200 | 195 | 4 | — | |
| h44 | 160 | 140 | 8 | 41 | |
| 5050 | O | 145 | 55 | 24 | 36 |
| h42 | 170 | 145 | 9 | 46 | |
| h48 | 220 | 200 | 5 | 63 | |
| 5083 | O | 290 | 145 | 22* | — |
| h212 | 305 | 195 | 16* | — | |
| h44 | 345 | 285 | 9* | — | |
| 5086 | O | 260 | 115 | 22 | — |
| h42 | 290 | 205 | 12 | — | |
| h44 | 325 | 244 | 10 | — | |
| 5154 | O | 240 | 115 | 27 | — |
| h42 | 270 | 205 | 15 | 67 | |
| h48 | 330 | 270 | 10 | 80 | |
| 5252 | h35 | 235 | 170 | 11 | 68 |
| h38 | 285 | 240 | 5 | 75 | |
| 5454 | O | 250 | 115 | 22 | 62 |
| h42 | 275 | 205 | 10 | 73 | |
| h48 | 370 | 310 | 8 | — | |
| 5456 | O | 310 | 160 | 24* | — |
| h211 | 325 | 230 | 18* | — | |
| h421 | 350 | 255 | 16* | 90 | |
| Сплавы алюминий-магний-кремний | |||||
| 6061 | O | 125 | 55 | 25 | 30 |
| T4(TB) | 240 | 145 | 22 | 65 | |
| T6(TF) | 310 | 275 | 12 | 95 | |
| 6061 плакированный | O | 115 | 48 | 25 | — |
| T4(TB) | 230 | 130 | 22 | — | |
| T6(TF) | 290 | 255 | 12 | — | |
| 6063 | O | 90 | 48 | 25 | — |
| T4(TB) | 170 | 90 | 22 | — | |
| T6(TF) | 240 | 215 | 12 | 73 | |
| 6151 | T6(TF) | 220 | 195 | 15 | 71 |
| 6262 | T9 | 400 | 380 | 10* | 120 |
| Сплавы алюминий-цинк-магний-медь | |||||
| 7075 | O | 230 | 105 | 17 | 60 |
| T6(TF) | 570 | 505 | 11 | 150 | |
| 7075 плакирOванный | O | 220 | 95 | 17 | — |
| T6(TF) | 525 | 460 | 11 | — | |
Примечание: * — указывает, что удлинение измерено на образце для испытаний толщиной 12.
5 мм. Для всех других сплавов образцы для испытаний имели толщину 1.6 мм. Твердости измерены при нагрузке 500 кг с помощью шара диаметром 10 мм. Степени твердости обозначены соответственно американской системе, отличающиеся британские обозначения даны в круглых скобках.
7. Тепловые свойства
Температурный коэффициент линейного расширения ковких алюминиевых сплавов имеет тенденцию изменяться примерно от 22 до 24·10-6·°С-1, для литейных алюминиевых сплавов он в основном ниже, примерно от 18 до 22·10-6·°С-1. Оба значения указаны для температур 20…100°С. Ковкие сплавы имеют при 20°С коэффициент теплопроводности 100…200 Вт·м-1·°С-1, литейные сплавы — 90.150 Вт·м-1·°С-1. В Таблице 7 приведены значения этих параметров для некоторых ковких сплавов.
Таблица 7. Тепловые свойства ковких алюминиевых сплавов
| Сплав | Степень твердости | Температурный коэфф. линейного расширения [10-6·°С-1] | Коэффициент теплопроводности [Вт·м-1·°С-1] |
| Нелегированный алюминий | |||
| 1050 | O, H8 | 24 | 230 |
| 1060 | O, h28 | 24 | 234 |
| 1100 | O | 24 | 222 |
| h28 | 24 | 218 | |
| 1200 | O, h5, H8 | 24 | 226 |
| Сплавы алюминий-медь | |||
| 2011 | T3, T6(TD, TF) | 23 | 163 |
| 2014 | T4(TF) | 22 | 142 |
| T6(TF) | 22 | 159 | |
| 2024 | T3, T4(TD, TB) | 23 | 121 |
| 2618 | T6(TF) | 22 | 151 |
| 3003 | O | 23 | 180 |
| h28 | 23 | 155 | |
| 3105 | Все | 24 | 172 |
| Сплавы алюминий-магний | |||
| 5005 | Все | 24 | 201 |
| 5050 | Все | 24 | 191 |
| 5052 | Все | 24 | 137 |
| 5083 | Все | 25 | 109 |
| 5086 | Все | 24 | 127 |
| 5154 | Все | 25 | 138 |
| 5454 | Все | 24 | 147 |
| 5456 | Все | 24 | 116 |
| Сплавы алюминий-магний-кремний | |||
| 6061 | Все | 24 | 156 |
| 6063 | Т4(ТВ) | 24 | 197 |
| Т6(ТF) | 24 | 201 | |
| 6151 | T4(TB) | 23 | 163 |
| T6(TF) | 23 | 175 | |
| Сплавы алюминий-цинк-магний-медь | |||
| 7075 | T6(TF) | 24 | 130 |
Примечание: Степени твердости даны в американской системе, отличающиеся значения по британскому стандарту указаны в круглых скобках.
Просмотров: 242
Ученые продвинулись в создании жаропрочных алюминиевых сплавов
Российские ученые с норвежскими коллегами исследовали атомную структуру пластин/частиц, ответственную за высокие прочностные свойства алюминиевых сплавов при повышенных температурах. Специалисты смоделировали атомные конфигурации пластин/частиц и оценили их структурную согласуемость с окружающей алюминиевой матрицей. Эти знания помогут разработать новые технологии производства высокопрочных алюминиевых сплавов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), были опубликованы в журнале Materials Characterization.
Современная авиационная промышленность предъявляет все более высокие требования к материалам для авиастроения, которые должны сочетать в себе легкость, прочность, устойчивость к нагрузкам, трещинам, повышенным температурам и коррозии. Поэтому в производстве воздушных судов используются алюминиевые сплавы, отвечающие определенному набору характеристик.
Однако при эксплуатации обшивка корпуса и крыльев самолета подвергаются колоссальной нагрузке, что при особом температурном режиме работы ускоряет их износ и последующее разрушение.
Обычно требуемые механические и химические (в частности, коррозионные) свойства алюминиевых сплавов достигаются благодаря термической или термомеханической обработке. Кроме того, свойства материала зависят от его химического состава (легирования), который определяется в процессе литья. Таким образом, множество различных факторов может оказывать влияние на конечные свойства готовых изделий. Чтобы соответствовать постоянно ужесточающимся требованиям к характеристикам авиационных материалов, разрабатываются алюминиевые сплавы с добавками меди (Cu), магния (Mg), серебра (Ag) и ряда других химических элементов. Данные сплавы, относящиеся к системе легирования Al-Cu-Mg-Ag, отличаются высокой жаропрочностью по сравнению с другими алюминиевыми аналогами. Однако атомная структура Al-Cu-Mg-Ag сплавов, ее изменение при разных режимах термической и термомеханической обработки, а также в процессе эксплуатации деталей при повышенных температурах до сих пор плохо изучены.
Ученые из Белгородского государственного национального исследовательского университета (Белгород) и Сколковского института науки и технологий (Москва) совместно с коллегами из независимой исследовательской организации SINTEF (Норвегия) и Норвежского университета естественных и технических наук (Норвегия) исследовали атомную структуру алюминиевых сплавов, чтобы понять механизмы их упрочнения и эволюции при термической/термомеханической обработке.
В более раннем исследовании научный коллектив смоделировал атомную структуру пластин/частиц из атомов меди, магния и серебра, которая была встроена в алюминиевую матрицу. Это позволило получить новые данные о напряженно-деформированном состоянии частиц/пластин, более детально описать механизмы их формирования в сплаве при термической и термомеханической обработке, а также установить причины уникальных механических свойств Al-Cu-Mg-Ag сплавов.
В новой работе ученые исследовали структуру границ между пластиной/частицей и алюминиевой матрицей, в результате чего обнаружили взаимосвязь структурной согласуемости пластин/частиц различной толщины с матрицей и ориентацией границ пластин, а также скоплением вдоль них легирующих элементов — атомов меди.
«Сплав системы Al-Cu-Mg-Ag применяется в авиастроении для изготовления обшивки крыла и фюзеляжа, работающих при повышенных температурах, а также может использоваться для легкого бронирования спецтехники. Полученные фундаментальные знания будут способствовать переходу к новым технологиям производства алюминиевых сплавов с улучшенным комплексом механических свойств для изготовления деталей и узлов воздушных транспортных средств нового поколения», — рассказывает руководитель проекта РНФ Марат Газизов, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Лаборатории механических свойств наноструктурных и жаропрочных материалов НИУ БелГУ.
Алюминиевые сплавы — свойства и применение
17 декабря 2022 г. 17 декабря 2022 г. | 12:22
Алюминиевые сплавы становятся все более популярными для различных применений благодаря их легкому весу и исключительной прочности. Алюминиевые сплавы состоят из алюминия, самого распространенного металла в земной коре, в сочетании с другими элементами, такими как магний, кремний, медь, цинк, марганец и титан.
В этом сообщении блога мы рассмотрим свойства алюминиевых сплавов, которые делают их такими полезными в различных отраслях промышленности.
Свойства алюминиевого сплава
Применение алюминиевых сплавов
Свойства алюминиевого сплава могут варьироваться в зависимости от состава, но в целом они обеспечивают превосходную коррозионную стойкость и хорошую формуемость. Они также обладают высокой теплопроводностью и электропроводностью по сравнению с другими металлами. Алюминиевые сплавы используются в самых разных областях, от бытовой электроники до аэрокосмических компонентов, благодаря их низкой стоимости и простоте изготовления. Алюминиевые сплавы можно сваривать традиционными методами или паять специальными методами, такими как вакуумная пайка или диффузионная сварка. Они также могут быть обработаны в сложные формы с помощью станков с ЧПУ. Механические свойства алюминиевых сплавов зависят от их состава; они могут варьироваться от достаточно мягких для ручной обработки до очень твердых и достаточно прочных для использования в аэрокосмических компонентах.
- Благодаря своим свойствам алюминиевые сплавы используются в различных областях.
- Плотность алюминия составляет около 2710 кг/м3. Плотность алюминиевого сплава не сильно отличается от этой цифры, колеблясь от 2640 кг/м3 до 2810 кг/м3 . Алюминиевые сплавы
- легкие, прочные и устойчивые к коррозии.
- Температура плавления алюминиевого сплава имеет более высокую температуру плавления по сравнению с другими металлами, такими как медь, железо и латунь. В чистом виде его температура плавления составляет примерно 660 градусов по Цельсию или 1220 градусов по Фаренгейту . Алюминиевые сплавы
- можно подвергать термической обработке для повышения их прочности и твердости. Алюминиевые сплавы
- немагнитны и обладают хорошей электро- и теплопроводностью. Алюминиевые сплавы
- поддаются сварке и могут подвергаться механической обработке для создания сложных форм.
Алюминиевые сплавы - подлежат вторичной переработке и могут перерабатываться неограниченное время без потери своих свойств.
Процесс термообработки
Свойства алюминиевого сплава могут быть дополнительно улучшены с помощью процессов термообработки, таких как отжиг или старение. Отжиг — это процесс, используемый для смягчения алюминия, чтобы ему было легче придать форму, а старение используется для повышения прочности за счет увеличения твердости. Процессы термической обработки часто используются при изготовлении компонентов из алюминиевых сплавов, поскольку они помогают улучшить эксплуатационные характеристики, такие как усталостная прочность или коррозионная стойкость, без ущерба для пластичности или формуемости. Процессы термообработки должны тщательно контролироваться для достижения оптимальных рабочих характеристик для любого конкретного применения.
Заключение
Алюминиевые сплавы стали незаменимыми материалами благодаря сочетанию легкого веса, прочности, формуемости, коррозионной стойкости, теплопроводности и электропроводности при относительно низких затратах по сравнению с другими металлами.
При тщательном выборе состава сплава и процессов термообработки можно адаптировать свойства практически для любого мыслимого применения, от бытовой электроники до аэрокосмических компонентов. Понимание ключевых характеристик свойств алюминиевого сплава необходимо для инженеров, стремящихся разрабатывать успешные продукты с оптимальными характеристиками.
Бхавеш Ядав
Познакомьтесь с Бхавешем, опытным блоггером с богатыми знаниями и опытом. От производства металлических изделий до розничной торговли, Бхавеш имеет разнообразный опыт работы в различных отраслях и стремится поделиться своими знаниями и опытом с читателями.
Что такое алюминиевые сплавы?
Алюминиевые сплавы невероятно универсальны, прочны и надежны. По этой причине они очень востребованы в машиностроении, строительстве и автомобилестроении, что делает их одним из самых распространенных металлических материалов наряду со сталью. Продолжайте читать, чтобы узнать больше о качествах, областях применения и уникальных характеристиках алюминиевых сплавов.
Хотя алюминий обладает некоторыми удивительными свойствами как чистый элемент, он может быть недостаточно прочным для достижения высокой долговечности. По этой причине его можно комбинировать с другими элементами для образования сплавов, которые экспоненциально более долговечны и подходят для промышленного применения. Алюминиевые сплавы особенно желательны, когда инженеры стремятся уменьшить вес предмета (например, самолета) без ущерба для прочности.
• Привилегии и области применения
По сей день алюминий является одним из самых популярных цветных металлов, используемых в строительстве, машиностроении и промышленности, и в этом нет ничего удивительного. Существует не так много материалов, которые были бы такими же прочными, удобными и универсальными, как алюминиевые сплавы. Хотя инженеры и производители широко ценят его за свои свойства, большинство людей могут не знать о свойствах алюминия. На что способен этот металл? Когда большинство людей думают об этом элементе, они, конечно же, не связывают их с учеными-ракетчиками или передовой автомобильной инженерией! Первое, что приходит на ум большинству людей, это, несомненно, кухонная утварь или, возможно, другие предметы домашнего обихода.
Однако этот замечательный элемент невероятно универсален, и из него можно не только делать причудливые кастрюли и сковородки! Алюминий действительно замечательный металл, известный своей прочностью, гибкостью и универсальностью. Благодаря своим востребованным свойствам алюминий используется во многих отраслях промышленности и является отличной альтернативой для многих областей применения, начиная от изоляции и заканчивая посудой, строительством, прототипированием и многим другим. Особой популярностью пользуются алюминиевые сплавы.
• Что такое алюминиевый сплав?
«Сплав» представляет собой смесь различных металлических элементов, часто создаваемых для повышения прочности и долговечности материала. Алюминиевый сплав обычно состоит из последнего в качестве основного металла в смеси, часто в сочетании с другими элементами, такими как кремний, олово, марганец или даже медь, олово и магний, в зависимости от желаемого применения. При правильном сочетании элементов алюминий может приобрести гораздо большую прочность, а в некоторых случаях даже превзойти сталь.
Сплавы обладают теми же преимуществами, что и чистый алюминий, и они также относительно экономичны, поскольку имеют более низкую температуру плавления.
• Наиболее популярные области применения алюминиевого сплава
> Авиакосмическая промышленность и автомобилестроение
Алюминиевые сплавы часто используются в машиностроении, а также при изготовлении легких компонентов и коррозионностойких металлических деталей. Одна из отраслей, которая в значительной степени зависит от алюминиевых сплавов в аэрокосмической и автомобильной промышленности. В этом конкретном контексте алюминиевый сплав становится все более важным материалом. Это связано с тем, что он может уменьшить вес транспортного средства, тем самым максимально увеличив его эффективность и топливную экономичность в долгосрочной перспективе. В дополнение к этому долговечность алюминиевого сплава также делает его безопасным вариантом, поскольку он действительно хорошо показал себя в краш-тестах и превосходит требования большинства правил безопасности во всем мире.
Алюминий намного легче стали (около одной трети его веса) и позволяет производителям изготавливать прочные металлические детали, не добавляя лишнего веса, который снижает производительность их автомобилей.
> Здания и конструкции
Высокопрочный алюминиевый сплав также является очень популярным инструментом в строительстве. Сталь по-прежнему остается одним из самых основных материалов в строительстве, но алюминиевые сплавы определенно занимают второе место. При строительстве современных небоскребов и сооружений очень важно учитывать прочность и безопасность. Дополнительные преимущества высокой коррозионной стойкости и низкой воспламеняемости, а также природные изоляционные свойства алюминия делают его идеальным выбором. В последние годы алюминий получил высокую международную оценку за использование в конструкциях, где возможно возгорание. Для повышения температуры алюминия на один градус требуется примерно в два раза больше тепла по сравнению с такой же массой стали. Кроме того, алюминий не горит на воздухе, не образует дыма и других ядовитых паров.
> Электротехника и электроника
Алюминий часто используется в электротехнике и электронике, поскольку он не вызывает магнитных помех. Алюминий, в отличие от других металлов, на самом деле не является ферромагнитным, что делает его очень ценным и важным для производства электроники, электрического экранирования и других применений.
> и более того…
Помимо чрезвычайной прочности, алюминиевый сплав, особенно с магнием, менее горюч по сравнению с другими сплавами и менее подвержен коррозии. Очень важно выбрать лучший алюминиевый сплав для каждого конкретного применения с учетом таких факторов, как ковкость, плотность, пластичность и прочность на растяжение, среди прочего.
Неудивительно, что крупные учреждения, такие как НАСА и несколько армий по всему миру, доверяют алюминиевым сплавам для многих важных применений. Если этого недостаточно убедительного свидетельства массивной прочности алюминия, вот еще одно для вас: клетки для акул!
Акулы являются одними из самых старых и смертоносных машин для убийства на планете Земля, и их укус достаточно силен, чтобы сломать китовые кости и разорвать человеческую конечность, как горячее лезвие, пронзающее растопленное масло.
Однако они не могут пройти через клетки из алюминиевого сплава! Морская вода очень агрессивна для металлов из-за содержания кислоты и солености. Однако, как упоминалось ранее, алюминий очень устойчив к коррозии. В дополнение к этому, у него очень хорошая плавучесть, а это означает, что он имеет тенденцию чувствовать себя легче в воде.
Заключительные замечания
Итак, вот он, взгляд на многогранность алюминиевых сплавов. Эти невероятно многогранные материалы предоставляют производителям и производителям большую гибкость, и они также становятся все более популярными.
В заключение, это лишь некоторые из вещей, которые делают алюминий фантастическим. Многие люди, от крупных государственных учреждений до огромных корпораций и небольших независимых производителей, ценят преимущества и преимущества алюминия и его многочисленных родственных сплавов, которые часто являются синонимом гибкости, прочности и надежности
Источники и дополнительная литература
http://www.