Презентация на тему Материаловедение

полиморфных превращений не имеет. Плотность – 2,7 г/см3, Тпл.–

660 °С. Характеризуется высокой электро- и теплопроводностью, высокой пластичностью и малой прочностью. Механические свойства: σв = 60…80 МПа, δ = 40…50 %, Е = 70 гПа, где σв -предельные напряжения, δ -относительное удлинение, Е –модуль упругой деформации. Алюминий обладает хорошей коррозионной стойкостью из-за плотной оксидной пленки Al2O3.

Первичный Al выпускается трех сортов: особой чистоты (А999), высокой чистоты (А995…А95) и технической чистоты (А85…А0). Например, алюминий марки А995 содержит не менее 99,995 % Al, марки А6 – 99,6 % Al, марки А0 – 99,0 % Al.
Технический Al выпускается в виде листов, проволоки, прутков, труб, которые применяются в отожженном (М), полунагартованном (Н2) или нагартованном (Н), горячекатаном (ГК) состояниях. Механические свойства в состоянии М составляют σв = 60 МПа, δ = 20…28 %, в состоянии Н – σв = 130…145 МПа, δ = 3…5 % и в состоянии ГК – σв = 70 МПа, δ = 15 %.

Самыми распространенными являются полевые шпаты, нефелины, бокситы, глины, в

состав которых входит оксид алюминия, являющиеся алюмосиликатами.

Нахождение в природе

Mn, Zr.
По способу производства алюминиевые сплавы делятся на

: деформируемые, литейные и порошковые.
По способности к упрочнению термической обработкой алюминиевые сплавы подразделяются на неупрочняемые термообработкой и упрочняемые термообработкой.

В зависимости от уровня прочности, технологических свойств и назначения алюминиевые сплавы разделяют на сплавы высокой, средней и пониженной прочности; ковочные, заклепочные, свариваемые; коррозионностойкие, жаропрочные, криогенные, со специальными физическими свойствами (например, пониженной плотности) и др.

и цифровая системы обозначений. Буквы могут обозначать Al и

основной легирующий компонент – АМц (Al – Mn), АМг1 (Al – Mg), АМг2 (Al – Mg), назначение сплава (АК6, АК4–1 – алюминий ковочный), название сплава (АВ – авиаль, Д16 – дуралюминий), могут быть связаны с названием института, разработавшего сплав (ВАД1, ВАД23 – ВИАМ, алюминиевый, деформируемый) и т.д.
Цифровая маркировка. Первая цифра обозначает основу сплава. Al – «1». Вторая цифра обозначает основной легирующий компонент. «0» – спеченные алюминиевые сплавы (САС). «1» – сплавы на основе системы Al–Сu–Мg; «2» – сплавы на основе системы Al–Сu; «3» – сплавы на основе системы Al–Mg–Si; «4» – сплавы на основе системы Аl–Li, а также сплавы, легированные малорастворимыми компонентами, (марганец, хром, цирконий); «5» – сплавы системы Al–Mg (магналии); «9» – сплавы на основе систем Аl–Zn–Мg или Аl– Zn–Мg–Сu обозначаются цифрой. Цифры «6», «7» и «8» – резервные.
Последние две цифры в цифровом обозначении алюминиевого сплава –порядковый номер. Последняя цифра несет дополнительную информацию: сплавы, оканчивающиеся на нечетную цифру – деформируемые, на четную – литейные.
Если сплав опытный, то перед маркой ставят цифру «0» (01570, 01970) и маркировка становится пятизначной.

сплавы алюминия с марганцем или магнием. Структура этих сплавов

после медленного охлаждения состоит только из α-твердого раствора марганца или магния в алюминии. Никаких структурных изменений в этих сплавах при нагревании и охлаждении не происходит, поэтому применение термической обработки с целью повышения прочности невозможно. Упрочнение этих сплавов возможно только за счет холодной пластической деформации, т.е. наклепа (нагартовки).
Эти сплавы легко обрабатываются давлением, хорошо свариваются и имеют высокую коррозионную стойкость. Имеют сравнительно невысокую прочность и твердость, хорошую пластичность. Их применяют для изготовления изделий, испытывающих небольшие нагрузки.

алюминиевые сплавы.
Дуралюмины. Дуралюминами называют сплавы на основе Al и

Cu, которые содержат также Mg и Mn, а в качестве примесей – Fe и Si. Наибольшее практическое применение имеют марки дуралюмина Д1 и Д16.
Для упрочнения дуралюминов проводят закалку и старение. Закалка состоит в нагреве сплавов до температуры, при которой избыточные интерметаллидные фазы полностью или почти полностью растворяются в алюминии (выше линии сольвус) и в быстром охлаждении. После такой обработки фиксируется пересыщенный α-твердый раствор.
Пересыщенный α-твердый раствор неустойчив и из него самопроизвольно начинает выделяться избыточная мелкодисперсная интерметаллическая фаза CuAl2, что придает дуралюмину повышенную твердость и прочность. Этот процесс называется старением.

Удельная прочность дуралюмина после закалки и старения близка к удельной прочности легированной стали.

— сплав алюминия, основными легирующими (добавочными) металлами которого являются

медь (4,4% массы), магний (1,5%) и марганец (0,5%).

В авиации
В космической
технике
В электротехнике
В судостроении
В строительстве
В автотранспорте
В быту

конструкции.
Один из распространенных теперь сплавов был получен в

промышленных масштабах в 1911 году в немецком городе Дюрене.
Новый сплав, названный в честь города дюралюминием, вскоре стал известен во всем мире.

Дюраль - долговечный, высокопрочный и легкий, устойчивый к коррозии, деформации и воздействиям внешней среды, эстетичный и простой в обслуживании, поэтому он является одним из самых востребованных сплавов в современной промышленности.

сплавов являются магний, медь, марганец и цинк. Наибольшее распространение

среди высокопрочных алюминиевых сплавов имеет сплав В95 (Al – основа, 1,4…2,0 % Сu; 1,8…2,8 % Mg; 0,2…0,6 % Mn; 5…7 % Zn, 0,1…0,25 % Cr). Механические свойства: σв = 560…600 МПа, σ0,2 = 530…550 МПа, δ = 8 % (после закалки и старения).
Упрочняющими фазами в этих сплавах являются соединения MgZn2, Al2Mg3Zn3, Al2CuMg. Чем выше содержание цинка и магния, тем выше прочность этих сплавов, но пластичность и коррозионная стойкость уменьшаются. Повысить коррозионную стойкость можно путем добавления в сплав марганца и хрома. С целью повышения прочности эти сплавы подвергают закалке (460…470 °С) и искусственному старению (135…145 °С в течение 16 ч). По сравнению с дуралюминами высокопрочные сплавы обладают большей чувствительностью к концентраторам напряжений, меньшим пределом выносливости и вязкостью разрушения.
Сплавы обладают хорошей пластичностью в горячем состоянии и сравнительно легко деформируются в холодном состоянии после отжига. Их применяют в самолетостроении для наружных конструкций, работающих длительное время при температурах 100…120 °С, например, обшивка, шпангоуты, стрингеры и т.д.

легируют не только медью и магнием, но и железом,

никелем и титаном.
Упрочняющими фазами жаропрочных сплавов являются CuAl2, Al2CuMg, Al9FeNi и Al6CuNi. После закалки и старения при частичном распаде твердого раствора эти фазы выделяются в виде дисперсных частиц, которые значительно повышают жаропрочность сплавов.

Жаропрочные алюминиевые сплавы используют для изготовления деталей, работающих при температурах до 300 °С (поршни двигателей внутреннего сгорания, детали турбореактивных двигателей и т.д.).

обладают высокой пластичностью и удовлетворительными литейными свойствами. К ним

относятся сплавы АК6, АК8. Основными легирующими элементами являются медь, магний, марганец и кремний. Ковку и штамповку сплавов проводят при температуре ~ 450 °С. Для повышения прочности проводят термическую обработку, состоящую из закалки и искусственного старения. Упрочняющими фазами при старении являются Mg2Si, CuAl2, AlxMg5CuSi4.
Эти сплавы хорошо обрабатываются резанием и удовлетворительно свариваются контактной и аргонодуговой сваркой. Литейные свойства улучшаются за счет добавки кремния. Однако эти сплавы склонны к межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением. Используют их для изготовления крепежных деталей, лопастей винтов вертолета и т.д.

сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин

и пор, хорошими механическими свойствами.
В качестве литейных сплавов применяют сплавы систем Al – Si, Al – Cu, Al – Mg. Маркируются эти сплавы буквами АЛ и далее стоит цифра, которая соответствует порядковому номеру из ГОСТа, например, АЛ2, АЛ4 и т.д.
Силумины. Сплавы Al – Si называют силуминами. Они обладают высокими литейными свойствами.
Наибольшее распространение получил сплав АЛ2. Si выделяется в виде крупных кристаллов игольчатой формы. Сплав с такой структурой обладает плохими механическими свойствами. Для измельчения структуры силумины подвергают модифицированию (вводят NaF и NaCl). Сплав АЛ2 не подвергают упрочняющей термической обработке.
Сплавы АЛ4 и АЛ9 дополнительно легируют Mg и подвергают упрочнению термической обработкой (закалка + искусственное старение), при этом в 2 раза повышается предел прочности. Упрочняющей фазой служит Mg2Si.
Силумины легко обрабатываются резанием, свариваются. Их используют для изготовления различных корпусов, блоков цилиндров двигателей и т.д.

а)




б)




а - немодифицированный силумин имеет грубую игольчатую структуру и очень хрупок; б - после модифицирования становится мелкозернистой, в результате чего сплав при­обретает пластичность

– спеченные Al порошки, САС – спеченные Al сплавы.
Спеченные

алюминиевые порошки (САП). Используют алюминиевую пудру и мелкодисперсную Al2О3, которые перемешивают, засыпают в пресс-формы и прессуют, проводят спекание при 600 °С. Они имеют хорошую жаропрочность, прочность, высокую коррозионную стойкость, хорошую тепло- и электропроводность, высокое сопротивление истиранию. Свойства изделий из САП зависят от содержания Al2О3 и степени дисперсности алюминиевой пудры. САП применяют вместо нержавеющих сплавов для изготовления деталей в малонагруженных конструкциях, эксплуатируемых при температурах 300…500 °С (кратковременно до 1000 °С).

легированного алюминиевого порошка или гранул. В зависимости от легирующих

компонентов САС подразделяются на три группы.
Первая группа содержит Mn, Cr, Zr, Ti. В результате технологических нагревов под горячее прессование и экструзию (обработка давлением) они распадаются с выделением дисперсных интерметаллидных фаз, что приводит к повышению прочности.
Вторая группа САС легирована Fe, Ni и Co. Большая скорость охлаждения частиц порошка обеспечивает образование гетерогенной структуры, т.е. дисперсные интерметаллидные фазы равномерно распределены в матрице.
Третью группу САС составляют гранулированные сплавы, полученные их алюминиевых сплавов, содержащих Pb, Sn, Cd.
Полуфабрикаты из САС получают, нагревая сначала порошки и гранулы в алюминиевой оболочке, а затем подвергая горячему прессованию и экструзии. Для сплавов первой и второй групп этот процесс проводится при температуре 400…500 °С, что обеспечивает создание и сохранение необходимой структуры и получение требуемых свойств.
Применяют САС для деталей, работающих в паре со сталью при температуре 20..200 °С, которые требуют сочетания низкого коэффициента линейного расширения и малой теплопроводности, а также в приборостроении, когда путем литья и обработки давлением трудно получить соответствующий сплав.