Алюминий и сплавы на его основе. Fe+Al=FeAl3, входит в состав эвтектики, хрупкое, снижает пластичность Al

Al – Ме с tпл = 660˚С, ГЦК – решетка. Имеет повышенную тепло- и электропроводность(60% от Cu). в чистом виде используется в электротехнической пром-ти, в составе есть примеси (Fe, Si)

Fe+Al=FeAl3, входит в состав эвтектики, хрупкое, снижает пластичность Al.

Si+Al, диаграмма эвтектического типа. Выше 0,05% Si, Si концентрируется по границам зерен и делает Al хрупким.

Al – хим стабильность на воздухе и в некоторых средах, прочность 80-100 МПа, можно упрочнять введением в него легир эл-тов.

Упрочнение обусловлено тем, что Al легирующими эл-тами образует твердые растворы или хим соединения. Si и Fe в кач-ве примесей, а не легирующих эл-тов, повышают прочность и снижают пластичность.

В автомобилестроении используют сплавы на основе Al, кот делятся на литейные и деформируемые. Литейные: для получения деталей литьем. Деформируемые: для полуфабрикатов(ленты, прутки, прокаты).

Клитейным относятся: Al – Si – силумины. Al+Si образует эвтектику при 11,6%. Силумины с крупноигольчатой эвтектикой отличаются невысоким качеством прочности(пред. прочность ~130…140 МПа). При относит удлинении 1…2% снижаются металлич и коррозионные св-ва. Для повышения св-в силумины обрабатывабт солями фтористых(NaF) или NaCl – модифицирование (изм стр-ры сплава).

По структуре сплавы эвтектического и заэвтектического состава становятся до???, сама эвтектика – мелкоигольчатая.

13%Si(немодиф) –> предел прочности при растяжении140 МПа, относит удлинение 3%

13%Si(модиф) –> предел прочности при растяжении180 МПа, относит удлинение 8%

Двойные силумины Al-Si обладают лучшими литейными св-вами(жидкотекучесть – способность расплава заполнять форму) с целью увеличения технологич св-в. Силумины легируют.

Маркируют: АК12, двойной силумин 12%Si

Все силумины подвергают упрочняющей ТО, но степень упрочнения тем ниже, чем более легирован сплав.

Деформируемые сплав делятся на упрочняемые ТО и не упрочняемые ТО

Теоретич: границей отделения этих групп сплавов служит степень растворения легир. эл-та в тв. растворе при комнатной t˚C. Практич: в не упрочняемых сплавах с легирующими элементами в большом кол-ве не позволяет оценить эффект упрочнения, т.к. кол-во упрочняемой фазы мало.

Al – не упрочняемые сплавы имеют предел прочности ~ пределу прочности чистого Al. Al+Mn(Мц), Al+Mg(Мг). АМг2 – 2%Mg. К деф сплавам, упрочняемым ТО, относятся Al+Cu+Mg – дюралюминий.

Классич. состав дюралюминия: 0,5%Mg, 4%Cu. При комнатной t˚C, растворимость Cu в Al 0,2 %. При tплавл эвтектики 548˚С растворимость Cu в Al 5,7%. Сплавы, содержащие более 0,2 % Cu, при нагреве можно перевести в твердый раствор, а затем при распаде тв р-ра из Al выделяется упрочняемая фаза, кот в окончательной стадии имеет состав CuAl2.

Эффект ТО, при кот происходит упрочнение дюралюминов, называется старением. Если при комнатной t˚C, его называют естественным, при повышенных – искусственным. ТО дюралюминов: закалка + старение tстарения.

После закалки и естественного старения max твердость, при выдержке 7 суток. Увеличение t˚C способствует ускоренному распаду α тв р-ра, но значение твердости, достигаемое при естественном старении, искусств старение не обеспечивает.

При t˚C -50 распад не происходит. В сплаве сохран свежее-закаленное состояние. Д1, Д16 – супердюралюмины. Д1 – 3,8 – 4,8% Cu, 0,4 – 0,8% Mn, 0,4…0,8% Mg.

Сплавы типа САПР и САС. Это жаропрочные Al сплавы. Изделия получают методом порошковой металлургии, включая приготовление порошка, формирование и спекание. САПР – спеченная Al-ая пудра, смесь порошка Al и оксида Al2O3. САС – спеченные Al-ые сплавы.

Подшипниковые Al-сплавы, предназначены для изготовления подшипников скольжения. Структура должна иметь твердые включения, равномерно распределенные в мягкой пластичной основе, они играбт роль островков(трение). Мягкая основа обеспечивает прирабатываемость подшипника шейки вала. Основные подшипико алюминиевые сплавы: сплав двойных систем(Al-Si, Al-Sn, Al-Fe) твердые включения – интерметаллиды соответств нелигир эл-тов с Al

Мягкая основа – тв раствор на основе Al. Подшипниковые сплавы основаны на сплавах 2-х систем:1. Al-Cu, 2. Al-Fe, 3. Al-Ni. Тв включения являются интерметаллитами CuAl2, FeAl3, NiAl3.

Подшипниковые сплавы на основе Al удовлетворительно работают при окружной скорости до 5м/с, при нагрузке до 50 кг/см2 в условиях хорошей смазки.

Лучшие сплавы исп (Al) – Al+Sn от 6…30%. Недостаток Al-подшип сплавов: 1. повышенная тв, что требует увеличения твердости шейки вала. 2. высокий коэффициент линейного расширения, что требует повышения зазора м/у подшипником и шейкой вала до 0,1 мм. В противном случае возможно заедание подшипника при высоких удельных нагрузках

Алюминиевые припои

Вследствие широкого использования Al сплаво в различныз отрослях машиностроения возникает необходимость пайки отдельных частей конструкции. Для этой цели необходимо использовать спец Al припои(34А, 35А). 34А – 5% Cu, остальное Al.

Al припои по структуре: 3-ая эвтектика αтв+CuAl2(интерметаллит)+Si). Припои имеют мех св-ва. Предел прочности при растяжении 180…200 МПа, относит удлин 1%. Низкие мех св-ва объясняются грубым строением эвтектики, присутствием Si в виде крупных игл – увеличивают хрупкость припоя. Увеличить мех св-ва возможно путем обработки расплава фтористыми и хлористыми солями Na. Обработку t - 800˚C.

После модифицирования эвтектика становится мелкоигольчатой. Св-ва увеличиваются в 1,5 раза. ВАЖНО – модифицированная ст-ра созраняется в зоне плавки на всем протяжении эксплуатации конструкции.