Металл материалдары
Алюминий және оның қорытпалары
жүктеу/скачать 6.13 Mb.
|
| 15.1 Алюминий және оның қорытпалары
15.1.1 Алюминий Таза алюминий – тығыздығы төмен (ρ=2,7г/см³), жеңіл металл. Кристалдық торы – беттік центрленген куб торы. Жылу және электр өткізгіштігі жақсы, коррозияға төзімді, созымталдығы жоғары. Балқу температурасы 660ºС, қайнау температурасы 2500ºС. Ауада тез тотығуының салдарынан оның бетінде Al2O3 тотығының тығыз қабыршығы түзіледі, бұл қабыршық оны одан әрі тотығудан және атмосфера туғызатын коррозиядан сақтап қалады. Таза алюминийдің созымталдығы жақсы (δ≤40%), беріктігі шамалы (σв ≤ 80мн/м² (МПа)). Құрамындағы кірмелерге қарап ерекше таза алюминий А999 (99.999 % Al), тазалығы жоғары алюминий А99, А995,А97 және техникалық таза алюминий А85, А8 т.б. болып ажыратылады. 15.1.2 Алюминий қорытпалары Таза алюминийдің беріктігі шамалы болғандықтан конструкциялық материалдар ретінде өндірісте алюминий негізді қорытпалар қолданылады. 59-сурет. Al-Cu диаграммасы. Үзік сызық қорытпаның шынықтыру температурасын көрсетеді. Мұндай негізі алюминий болатын қорытпалар дайындау технологиясы бойынша келесі топтарға бөлінеді: I – деформацияланатын, термиялық өңдеу арқылы беріктігі нығайтылмайтын қорытпа; II – деформацияланатын термиялық өңдеу арқылы беріктігі нығайтылатын қорытпа; III – құйылмалы қорытпа. Деформацияланатын қорытпаға алюминий және мыс (Al+ Cu) қорытпасы жатады. Мыстың мөлшері 4...11%. 11, 12, 13 -кестелерде алюминий негізді қорытпалар көрсетілген. 16-кесте. Термиялық өңдеу арқылы беріктігі нығайтылмайтын алюминий негізді қорытпалар
17- кесте. Термиялық өңдеу арқылы беріктігі нығайтылатын алюминий негізді қорытпалар.
15.1.3 Алюминий негізді қорытпаларды маркалау реті Марканың басындағы Д әрпі дуралюмин типті қорытпалардың, ал марканың басындағы А әрпі – техникалық алюминийдің белгісі. АК – соғылымды (ковкий) алюминийлі қорытпа, В – аса берік (высокопрочный) алюминийлі қорытпа, АЛ әрпімен құйылмалы (литейный) қорытпалар белгіленеді. Осы әріптерден кейін қойылатын сан – қорытпаның шартты нөмірі. Шартты нөмірден кейін қорытпаның күйін сипаттайтын белгі тұруы мүмкін: М – жұмсақ (мягкий) – жасытылған; Т – термиялық өңделген (шыңдау + ескірту); Н–(нагартованный) беріктігі нығайтылған; П – (полунагартованный) беріктігі жартылай нығайтылған және т.б.
15.1.4 Алюминий негізді қорытпаларды термиялық өңдеу 59 – суретте көрсетілген Al – Cu диаграммасының көмегімен алюминий негізді қорытпаларды өңдеу үстінде жүретін процестердің мағынасын, құрамында 0,5 < Cu < 5,7% қорытпаны шыңдау және ескірту арқылы қарастыралық. Қорытпаны бір фазалы α ауданына дейін қыздырғанда CuAl2 фазасы толығымен α фазада ериді. Al-Cu жүйелі қорытпаны шыңдауда тұрақсыз аса қаныққан α-қатты ерітіндісі түзіледі. Ескірту процесінің мағынасы: жасанды (150°С – тан төмен) ескіру және табиғи ( 5-7 тәулік бойында) ескіру үстінде аса қаныққан α- қатты ерітінді ыдырап, Гинье-Престон (ГП) зоналарының пайда болуы. Гинье-Престон (ГП-1) зонасы деп мыс атомдарының диффузия жолымен диаметрі 30...60А (3...6нм), қалыңдығы 1...2 атомдық қабатталып, ретсіз орналасқан жазық табақшалардың құрылуын атайды. Ескірту ұзақ уақыт үстінде жүрсе ГП-1 зонасы ірілеп, оның диаметрі 200...300 А (20...30нм), қалыңдығы 10...40А (1...4 нм) жетеді. Қорытпа мыспен байытылып, оның мөлшері CuAl2 химиялық қосылысында құрамына теңеледі. Мыс пен алюминий атомдарының тордағы өзара орналасуы реттелген зона құрады. Ол ГП-2 зонасы немесе Ө˝- фазасы деп аталады. Қатты ерітіндінің ыдырауы басталып, одан ө’- аралық фазасы бөлініп шығады, құрамы Ө(CuAl2) химиялық қосылыспен бірдей, өзгешелігі - α-қатты ерітінді мен когерентті байланысы бар екі тор құрады. Табиғи ескіру үстінде тек ГП зоналары ғана құралады. Жасанды ескірту үстінде Ө’- фаза пайда болады. Алюминий қорытпаларын жасытуда (300...400°С, қыздыру) келесі процестер жүреді: - Ө(CuAl2) – тұрақты фазасы пайда болады және α мен ө- фазалы торлардың когеренттігі бұзылады. - бөлініп шыққан ө-фазаның бөлшектері іріленеді. Жасытылған қорытпаның коррозияға беріктігі жоғарылап, беріктік шегі (σв) төмендейді. Ескірту температурасы 20°С-тан 200°С аралығында алынады. 11.1.5 Деформацияланатын, термиялық өңдеу арқылы беріктігі нығайтылатын алюминий негізді қорытпалар Мұндай қорытпаларға Al-Cu-Mg немесе Al-Mg-Zn-Cu (17-кесте) жүйелеріндегі күрделі қорытпа-дуралюмин жатады. Дуралюминнің коррозияға төзімділігі төмен, оны көтеру үшін құрамына марганец енгізіледі, кейбір кезде дуралюмин табақшаларының беті таза алюминиймен қапталады (плакирование). Ескіртілген дуралюмин күрделі Al2CuMg (S-фазасы), Аl2Cu3Zn3 (Т-фазасы) және басқа фазалар түзіледі. Дуралюмин көбінесе шыңдалады [температурасы (500 ± 5) °С ] және табиғи ескіртіледі. Беріктігінің ең жоғарғы нығаюына 4...5 тәулік ескірту қажет. Алюминий негізді қорытпалар әуе көліктерін, автомобильдер, вагондар жасауда, құрылыста пайдаланылады. Аса берік, ескіртілетін алюминий негізді қорытпалар құрамына мыс пен магнийден басқа мырыш енгізілген (B95, B96). 15.1.6 Деформацияланатын термиялық өңдеу арқылы беріктігі нығайтылмайтын алюминий негізді қорытпалар Мұндай қорытпаларға Al – Mn (АМц- тобы) және Al – Mg (АМг- тобы) жатады. Қорытпалардың құрамы мен қасиеті 16-кестеде көрсетілен. Бұл қорытпалардың коррозияға төзімділігі жоғары, жақсы пісіріледі және қысумен жақсы өңделеді. Беріктігі тойтару арқылы көтеріледі. Құрылыс конструкцияларында және сұйық құйылатын ыдыстар жасауда қолданылады. 15.1.7 Құйылмалы алюминий негізді қорытпалар Мұндай қорытпаларға АЛ2, АЛ4, АЛ9 маркалы силуминдер Al + Si (10…13%Si) жатады. Al – Si жүйесінің диаграммасы 60 - суретте берілген. Құйылмалы қорытпаға қосымша енгізілген Mg, Cu ескірту үстінде оның беріктігін нығайтады, Ті, Zr түйіршіктерін ұсатады, Mn коррозияға беріктік қасиетін көтереді, Ni, Fe алюминий негізді құйылмалы қорытпалардың қызуға беріктігін көтереді. Силуминдердің беріктігін балқыған металды 2/3 NaF және 1/3 NaCl тұздарымен модификаттау арқылы көтереді. 60- суретте үзік сызықпен Al–Si диаграмасында модификаттардың әсері көрсетілген. Қорытпаға енгізілген Na эвтектикадағы кремнийдің мөлшерін көтеріп (Si- 14% дейін), ұзік сызықты оңға жылжытады. Сондықтан АЛ2 (11...13%Si) қорытпасындағы модификаттауға дейінгі эвтектикалық немесе эвтектикадан кейінгі қорытпа эвтектикаға дейінгі қорытпаға ауысады. Модификатталынбаған қорытпаның құрамы ине тәрізді Si + Э(α+Si) кристалдардан тұрады. Модификатталғаннан кейін құрылымы α + Э (α+Si) жұқа құрылымды эвтектикадан тұрады. Мұндай құрылымды құймалардың механикалық қасиеттері жақсарады. 18–кестеде алюминий негізді құйылмалы қорытпалардың құрамы және қасиеттері берілген. Құйылмалы қорытпалардың беріктігін нығайту үшін ‹‹шыңдау + жасанды ескірту›› (150...200ºС) жүргізіледі. 60-сурет. Al – Si диаграммасы (a) мен кремнийдің механикалық қасиетіне көрсетер әсері,(б): 1- модификатталмаған қорытпаның механикалық қасиеті. Қызуға төзімді қорытпаларға АЛ1, АЛ 20 қорытпалары жатады. Олардан 275 - 300 ºС температурада жұмыс атқаруға жарамды бөлшектер, цилиндрдің басы, поршеньдер жасалынады. Al – Cu қорытпаларының (АЛ7, АЛ19) құйылмалық қасиеті төмен, термиялық өңдеу арқылы механикалық қасиеттері көтеріледі. Al – Mg қорытпаларының (АЛ8, АЛ27 т.б.) құйылмалық қасиеті төмен. Оларға тән қасиет – коррозияға төзімділігі, механикалық қасиетінің жоғарылығы, кесіп өңделуге ыңғайлылығы. жүктеу/скачать 6.13 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||