Глава 6. Конструкционные материалы малой плотности
Алюминий и его сплавы
- Физико-химические свойства
tпл. = 660°С, ГЦК-решетка, Е ~ 71000 МПа, плотность d ~ 2,7 г/см3;
● не магнитный;
● электрическая проводимость хорошая σAl ~ 0,7 σCu;
● теплопроводность хорошая λAl ~ 0,55 λCu;
● коррозионная стойкость, стоек с пищевыми продуктами, не стоит в морской воде, стойкость зависит от чистоты (чем больше чистота, тем выше стойкость), Mn – единственный элемент, который повышает его коррозионную стойкость;
● очень склонен к схватыванию (в зонах трения не идет).
Маркировка:
- особой чистоты:
А999 – 99,999%;
А95 – 99,95%;
- технический:
А8 – 99,8%;
А1 – 99,7%;
А0 – 99,0%.
- Механические свойства
| σU (σB), МПа | σ0,2, МПа | δ, % | НВ | |
| особой чистоты | ||||
| технической чистоты | ||||
| декоративные | 140-150 |
● пластичность – легко деформируется;
● резание удовлетворительное;
● сваривание хорошее;
● литье удовлетворительное.
- Применение
1) электротехнические цели;
2) пищевая промышленность.
- Сплавы Al
I – деформируемые не упрочняемые ТО
Al+Mg (до 8%) – АМг-2 (2-3%), АМг-6 (6-7%) – сварные конструкции, кузовы:
| σU (σB), МПа | δ, % | |
| АМг-2 | ~190 | |
| АМг-6 | ~340 | |
| АМц | ~130 |
II – деформируемые, упрочняемые ТО
Дуралюмины (Д): Al + (4-4,5)% Cu + 1,5% Mg + 0,6% Mn
ТО: закалка 500°С, вода, 2-3 часа + старение (есть на 6 суток, есть на 6 часов, 180°С)
| σU (σB), МПа | δ, % | d, г/см3 |
| 400-500 | 10-14 | 2,8 |
Недостаток – ниже коррозионная стойкость.
Высокопрочные (В): Al + (8-9)% Zn + (2-2,5)% Cu + 3% Mg
ТО: закалка 470°С + старение 140°С
| σU (σB), МПа | δ, % | d, г/см3 |
| ~680 | 2,9 |
Al+Li+Mg: закалка 520°С + старение 170°С
| δ, % | d, г/см3 |
| 2,5 |
Это основной конструкционный материал авиации (обшивка, лопасти винтов).
III – литейные
[Al+Si] – силумины, АК12 (12% Si)
| σU (σB), МПа | δ, % |
| ~180 |
АК8М (8 Si + 1,5%Cu + 0,2%Ti + 0,4%Mg)
Сложные корпусные детали, литье под давлением.
§2. Магний и его сплавы (Al, Fe)
1. Физико-химические свойства
tпл. = 649°С, ГПУ-решетка, Е ~ 45000 МПа, плотность d ~ 1,74 г/см3;
● не магнитный;
● электрическая проводимость σMg ~ 0,3 σCu;
● теплопроводность λMg ~ 0,4 λCu;
● очень высокое сродство к кислороду;
● воспламеняется при 500°С;
● высочайшая деформирующая способность (гасит вибрации).
2. Механические свойства
| σU (σB), МПа | δ, % |
| ~200 |
● пластичность – низкая, не деформируется – ТО горячая обработка давлением 400-450°С;
● резание отличное;
● свариваемость с защитой от окисления;
● литье удовлетворительное.
Применение – пиротехника.
3. Сплавы Mg
+ Al, + Zn
1) из-за ГПУ-решетки во всех оплавах очень медленная диффузия – нет высокой прочности, упрочняющая ТО: закалка 420°С, 15-30 часов + старение 200°С, 16-24 часа;
2) очень сложный состав, т.к. добавляют элементы для ускорения диффузии (Cd), против воспламенения (Be), для сохранения мелкого зерна.
Сплавы:
1) деформируемые
Маркировка:
МА5 (8-9%Al + 0,5%Zn + 0.3%Mn)
| σU (σB), МПа | δ, % |
| ~320 | 12-14 |
2) литейные
Маркировка:
МА10 (8-9%Al + 7-8%Cd + 2-2/5%Ag)
| σU (σB), МПа | d, г/см3 |
| ~430 | 1,9 |
Применение деформируемых сплавов – сварные конструкции (платформы, петли, на которые крепится вибрирующая техника), литейных – корпусные детали (корпуса вибрирующих деталей).
Пластмассы
Строятся на базе полимеров (CH3-, C6H5-).
1. Линейное строение
Гибкие молекулы, сильные связи внутри молекулы, между молекулами связи нет.
При нагреве размягчаются, при охлаждении затвердевают (превращения обратимы и повторяются не один раз).