Сплавы алюминия поршковые и гранулируемые

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО  БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ БУЗНЕСА И СЕРВИСА

КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ  И СФЕРЫ УСЛУГ» 
 
 

РЕФЕРАТ

по дисциплине: «Материаловедение» 

ТЕМА: «Сплавы Al (порошковые и гранулированные)» 
 
 
 
 

Выполнила:

студентка группы 170910 Медведева Е.Н.

Проверила:

к.ф.-м.н., доцент Ткаченко Г.И.  
 
 
 
 
 
 

Белгород, 2011

Содержание 

Введение...................................................................................................................3

1. Классификация алюминиевых сплавов.............................................................5

2. Порошковые сплавы алюминия.......................................................................10

3. Гранулированные сплавы алюминия...............................................................13

Заключение.............................................................................................................17

Список использованной литературы...................................................................18 

 

Введение 

     Алюминий  – элемент 3 группы Периодической  системы элементов Д. И. Менделеева, порядковый номер 13, атомная масса 26,98, температура плавления 660ºС. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность. Алюминий обладает высокой электропроводностью. В зависимости от чистоты различают алюминий особой чистоты (99,999%), высокой чистоты (99,995%) и технической чистоты (99%).

     В качестве примесей в алюминии присутствуют Fe, Si, Cu, Mn, Zn. Алюминий обладает высокой  коррозионной стойкостью вследствие образования на его поверхности тонкой прочной пленки Al2O3. Чем чище алюминий, тем выше его коррозионная стойкость.

      Алюминий - это серебристо-белый металл, легкий (r = 2,7 г/см³) , легкоплавкий (t_пл = 660,4 °С ), пластичный, легко вытягивается в проволоку и фольгу. Электропроводность алюминия довольно высока и уступает только серебру (Ag) и меди (Cu) (в 2,3 раза больше чем у меди)

      Алюминий  находится практически везде  на земном шаре так как его оксид (Al₂O₃) составляет основу глинозема. Алюминий в природе встречается в соединениях - его основные минералы:

1. боксит  - смесь минералов диаспора, бемита AlOOH, гидраргиллита Al(OH)₃  и оксидов других металлов - алюминиевая руда;
2. алунит - (Na,K)₂SO_{4 *} Al₂(SO₄)_{3 *} 4Al(OH)₃ ;
3. нефелин - (Na,K)₂O _* Al₂O_{3 *} 2SiO₂ ;
4. корунд - Al₂O₃ - прозрачные кристаллы;
5. полевой шпат (ортоклаз) - K₂O _* Al₂O_{3 *} 6SiO₂ ;
6. каолинит - Al₂O_{3 *} 2SiO_{2 *} 2H₂O - важнейшая составляющая часть глины и другие алюмосиликаты, входящие в состав глин.

      И хотя содержание его в земной коре 8,8% (для сравнения, например, железа в земной коре 4,65% - в два раза меньше), а по распространенности занимает третье место после кислорода (O) кремния (Si) в свободном состоянии впервые был получен в 1825 году Х. К. Эрстедом.

      Немецкий  химик Ф. Вёлер в 1827 получил алюминий при нагревании хлорида алюминия AlCl₃ со щелочными металлами калием (K) и натрием (Na) без доступа воздуха.

      Алюминий  представляет собой серебристо-белый  пластичный металл. В воздушной среде  он быстро покрывается окисной пленкой, которая защищает его от коррозии. Алюминий химически стоек против азотной и органических кислот, но разрушается щелочами, а также соляной и серной кислотами. Важнейшее свойство алюминия - небольшая плотность, он в три раза легче железа. Алюминий хорошо сваривается, однако трудно обрабатывается резанием. Для повышения прочности в алюминий вводят кремний, марганец, медь и другие компоненты. Значительные природные запасы алюминия, его небольшая плотность, высокие антикоррозийные свойства, хорошая электропроводность способствовали широкому распространению этого металла в различных отраслях техники.

      Алюминий  и его сплавы применяются в  самолето - и машиностроении, при  строительстве зданий и линий  электропередачи, во многих отраслях промышленности. Из него изготавливают различные емкости и арматуру для химической промышленности, в пищевой промышленности применяется упаковочная фольга из алюминия и его сплавов (для обертки кондитерских и молочных изделий). Широкое признание получила алюминиевая посуда. Алюминий хорошо подвергается различным тонким покрытиям и окраске, поэтому его используют и как декоративный материал.

      Так как прочность алюминия очень  незначительна, то в качестве конструкционных  материалов применяют его сплавы. Сплавы подразделяются на деформированные - в основном, дюралюминий и литейные - главным образом силумин. 
 
 
 

1. Классификация алюминиевых сплавов 

      Все сплавы алюминия можно разделить  на три группы:

1. Деформируемые  сплавы, предназначенные для получения  полуфабрикатов, а также поковок  и штамповок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки. В эту группу можно отнести порошковые алюминиевые сплавы и гранулированные алюминиевые сплавы.

2. Литейные  сплавы, предназначенные для фасонного  литья.

      Деформируемые сплавы по способности упрочняться термической обработкой подразделяют на сплавы, не упрочняемые термической обработкой, и сплавы, упрочняемые термической обработкой.

      Сплавы  алюминия широко применяют в тех  случаях, когда важно снижение массы  машины (конструкции).

      1.2 Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термической обработкой.

      Дуралюмины. Дуралюминами называют сплавы Al – Cu – Mg, в которые дополнительно вводят марганец. Марганец повышает стойкость  дуралюмина против коррозии, а, присутствуя  в виде дисперсных частиц фазы Т (Al12Mn2Cu), повышает температуру рекристаллизации и улучшает механические свойства. В качестве примесей в дуралюмине присутствуют железо и кремний. Железо, понижает прочность и пластичность дуралюмина. Кроме того, железо образует соединение Al7Cu2Fe, нерастворимое в алюминии. Железо связывает медь в этом соединении, вследствие чего снижается эффект упрочнения при старении, поэтому содержание железа не должно превышать 0,5 – 0,7%.

      Кремний образует фазы Mg2Si и W(AlxMg5Cu4Si4), которые  растворяются в алюминии и при  последующем старении упрочняют сплав. Дуралюмин хорошо деформируется в горячем и холодном состояниях. При закалке дуралюмина важно обеспечить высокую скорость охлаждения, поэтому ее проводят в холодной воде. Дуралюмины после закалки подвергают естественному старению, так как оно обеспечивает получение более высокой коррозионной стойкости. Понижение температуры тормозит старение, а повышение ее, наоборот, увеличивает скорость процесса, но понижает пластичность и сопротивление коррозии.

      Дуралюмины  удовлетворительно обрабатываются резанием в закаленном и состаренном состояниях и плохо – в отожженном состоянии, хорошо свариваются точечной сваркой и не свариваются сваркой плавлением вследствие склонности к образованию трещин. Из дуралюминов изготавливают обшивки, шпангоуты, стрингера и лонжероны самолетов, силовые каркасы, строительные конструкции, кузова грузовых автомобилей.

      Сплавы  авиаль. Эти сплавы уступают дуралюминам  по прочности, но обладают лучшей пластичностью  в холодном и горячем состояниях. Авиаль удовлетворительно обрабатывается резанием и сваривается контактной и аргонодуговой сваркой. Сплав обладает высокой общей сопротивляемостью коррозии, но склонен к межкристаллитной коррозии.

      Из  авиалей изготовляют различные  полуфабрикаты, кроме того, лопасти  винтов вертолетов, кованые детали двигателей, рамы, двери, для которых требуется высокая пластичность в холодном и горячем состояниях.

Высокопрочные сплавы. Прочность этих сплавов достигает 55 – 70 кгс/мм2, но при меньшей пластичности, чем у дуралюминов.

      При увеличении содержания цинка и магния прочность сплавов повышается. А их пластичность и коррозионная стойкость понижаются. Добавки марганца и хрома улучшают коррозионную стойкость. По сравнению с дуралюмином эти сплавы обладают большей чувствительностью к концентраторам напряжений и пониженной коррозионной стойкостью под напряжением. У них меньше предел выносливости и сопротивляемость повторным статическим нагрузкам.

      Сплавы  обладают хорошей пластичностью  в горячем состоянии и сравнительно легко деформируются в холодном состоянии после отжига. Высокопрочные сплавы применяют в самолетостроении для нагруженных конструкций, для изготовления прессованных и кованых изделий. Они рекомендуются для сжатых зон конструкций, для деталей без концентратов напряжения.

      Сплавы для ковки и штамповки. Сплавы этого типа отличаются высокой пластичностью и удовлетворительными свойствами, позволяющими получить качественные слитки.

      Эти сплавы используют для деталей сложной  формы и средней прочности, изготовление, которых требует высокой пластичности в горячем состоянии. Также рекомендуются для тяжело нагруженных штампованных деталей.

      Сплавы  хорошо обрабатываются резанием и удовлетворительно  свариваются контактной и аргонодуговой  сваркой. Сплавы склонны к коррозии под напряжением и межкристаллитной коррозии.

      Жаропрочные сплавы. Эти сплавы используют для  деталей, работающих при температурах до 300ºС (поршни, головки цилиндров, крыльчатки, лопатки и диски осевых компрессоров турбореактивных двигателей, обшивка сверхзвуковых самолетов). Жаропрочные сплавы имеют более сложный химический состав, чем рассмотренные выше алюминиевые сплавы. Их дополнительно легируют железом, никелем и титаном.

      Высокая жаропрочность сплавов достигается  благодаря высокому содержанию меди, а также марганца и титана, замедляющих диффузионные процессы. Кроме того, титан задерживает процесс рекристаллизации.

      1.3. Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой.

      К этим сплавам относятся сплавы алюминия с марганцем или с магнием.

      Сплавы Al – Mg добавочно легируют марганцем, который, образуя дисперсные частицы Al6Mn, упрочняет сплав. Эффект от закалки и старения этих сплавов невелик, и их применяют в отожженном состоянии.

      Сплавы  легко обрабатываются давлением. Хорошо свариваются и обладают высокой коррозионной стойкостью. Обработка резанием затруднена. Сплавы применяются для сварных и клепаных элементов конструкций, испытывающих небольшие нагрузки и требующие высокого сопротивления коррозии.

      1.4.Литые  алюминиевые сплавы.

      Сплавы  для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами, сопротивлением коррозии.

      Сплавы Al – Si. Эти сплавы, получившие название силумины, близки по составу к эвтектическому и потому отличаются высокими литейными свойствами, а отливки – большей плотностью. Обладают высокой коррозийной стойкостью.

      Сплавы Al – Cu. Эти сплавы после термической  обработки имеют высокие механические свойства при комнатной и повышенных температурах и хорошо обрабатываются резанием. Литейные свойства сплавов низкие. Эти сплавы используют для отливки небольших деталей простой формы. Они склонны к хрупкому разрушению вследствие выделения по границам зерен грубых частиц CuAl2 и Al2Cu2Fe, поэтому сплавы Al – Cu применяют в закаленном состоянии, когда эти соединения переведены в твердый раствор.

      Сплавы Al – Mg. Сплавы алюминий с магнием  имеют низкие литейные свойства, так  как не содержат эвтектики. Характерной  особенностью этих сплавов является хорошая коррозийная стойкость, повышенные механические свойства и обрабатываемость резанием. Добавление к сплавам модифицирующих присадок (Ti, Zr) улучшает механические свойства, а бериллия уменьшает окисляемость расплава, что позволяет вести плавку без защитных флюсов.