Alumíniumötvözetek - ötvözetek, amelyek fő tömegrésze alumínium . Az alumíniumötvözetek leggyakoribb ötvözőelemei a következők: réz , magnézium , mangán , szilícium és cink . Ritkábban - cirkónium , lítium , berillium , titán . Alapvetően az alumíniumötvözetek két fő csoportra oszthatók: öntött ötvözetek és kovácsolt (szerkezeti). A szerkezeti ötvözeteket viszont hőkezeltre és hőkezeltre osztják . Az előállított ötvözetek nagy részét kovácsolják, amelyeket utólagos kovácsolásra és sajtolásra szánnak [1] .
Az amerikai nemzeti szabványok ( ANSI H35.1 szabvány ) és az orosz GOST szerint szerepel . Oroszországban a fő szabványok a GOST 1583 „Öntött alumíniumötvözetek. Specifikációk” és GOST 4784 „Alumínium és kovácsolt alumíniumötvözetek. Marks. Létezik még UNS jelölés és nemzetközi szabvány az alumíniumötvözetekre és jelöléseikre ISO R209 b.
Az Al-Mg rendszer ötvözeteit a kielégítő szilárdság, jó alakíthatóság, nagyon jó hegeszthetőség és korrózióállóság kombinációja jellemzi [2] . Ezen túlmenően ezeket az ötvözeteket nagy kifáradási szilárdság jellemzi.
Ennek a rendszernek a legfeljebb 6% Mg-ot tartalmazó ötvözeteiben Al 3 Mg 2 atomi összetételű eutektikus rendszer jön létre alumínium szilárd magnézium-oldattal. Az iparban legszélesebb körben az 1-5% magnéziumtartalmú ötvözetek használatosak.
Az ötvözet magnéziumtartalmának növekedése jelentősen növeli az ötvözet szilárdságát. A magnéziumkoncentráció növekedése a tartalom minden százalékánál az ötvözet szakítószilárdságát ≈30 MPa-val [3] , a folyáshatárt pedig ≈20 M Pa -val növeli . Ebben az esetben a relatív nyúlás enyhén csökken, és 30-35% tartományba esik.
A legfeljebb 3 tömegszázalék magnéziumtartalmú ötvözetek szoba- és emelt hőmérsékleten még lényegesen megmunkálásilag edzett állapotban sem változtatják meg a kristályszerkezetet. Az ötvözetben a magnézium koncentrációjának növekedésével hidegen megmunkált állapotban az ötvözet mechanikai szerkezete instabillá válik. Ezenkívül a magnéziumtartalom 6% feletti növekedése az ötvözet korrózióállóságának romlásához vezet.
Az Al-Mg rendszerű, krómmal, mangánnal, titánnal, szilíciummal vagy vanádiummal ötvözött ötvözetek szilárdsági jellemzőinek javítására. A réz-vas rendszer ötvözeteiben lévő szennyeződések nemkívánatosak, mivel csökkentik a korrózióállóságukat és a hegeszthetőségüket.
Ennek a rendszernek az ötvözetei jó szilárdsággal, rugalmassággal és megmunkálhatósággal, nagy korrózióállósággal és jó hegeszthetőséggel rendelkeznek.
Az Al-Mn rendszer ötvözeteinek fő szennyeződése a vas és a szilícium. Mindkét elem csökkenti a mangán alumíniumban való oldhatóságát. A finomszemcsés szerkezet elérése érdekében ennek a rendszernek az ötvözeteit titánnal ötvözik.
A dopping elegendő[ mi? ] a mangán mennyisége biztosítja a hidegen megmunkált fémszerkezet stabilitását szoba- és emelt hőmérsékleten.
E rendszer ötvözeteinek mechanikai tulajdonságai hővel megerősített állapotban elérik, sőt néha meg is haladják az alacsony széntartalmú acélok mechanikai tulajdonságait . Ezek az ötvözetek jól megmunkálhatók. Jelentős hátrányuk az alacsony korrózióállóság, ezért felületvédő bevonatok alkalmazása szükséges.
A mangánt, a szilíciumot, a vasat és a magnéziumot ötvöző adalékanyagként használják. Ráadásul a magnézium hat a legerősebben az ötvözet tulajdonságaira: a magnéziummal való ötvözés jelentősen növeli a szakítószilárdságot és a folyáshatárt. A szilícium hozzáadása az ötvözethez növeli a mesterséges öregedés képességét. A vassal és nikkellel való ötvözés növeli az ötvözetek hőállóságát.
Ezen ötvözetek edzés utáni keményedése felgyorsítja a mesterséges öregedést, valamint növeli a szilárdságot és a feszültségkorrózióval szembeni ellenállást.
Alumínium súrlódásgátló ötvözetek, más néven alkusinok (más néven aeron). Alkalmazzák karmantyús csapágyakban [4] , valamint alakítható hengerblokkok gyártásánál, pl. öntés [5] . Nagy felületi keménységűek, ezért nem futnak be jól.
Ennek a rendszernek az ötvözetei kellően nagy szilárdsággal és jó megmunkálhatósággal rendelkeznek. Ennek a rendszernek a tipikus ötvözetei – a B95 ötvözetek (az USA -ban 7075 ötvözet ) nagy szilárdságú alumíniumötvözetek. A nagy keményedés hatása a cink (legfeljebb 70%) és a magnézium (akár 17,4%) nagy oldhatóságának köszönhető az ötvözet olvadáspontján, de az oldhatóság meredeken csökken lehűléskor.
Ezen ötvözetek jelentős hátránya a rendkívül alacsony mechanikai igénybevétellel szembeni korrózióállóság. A feszültség alatt álló ötvözetek korrózióállóságának növelése rézzel való ötvözéssel érhető el.
Az 1960-as években felfedeztek egy mintát: az alumíniumötvözetek lítiummal való ötvözése lelassítja a természetes és felgyorsítja a mesterséges öregedést. Ezenkívül a lítium jelenléte csökkenti az ötvözet sűrűségét és jelentősen megnöveli annak rugalmassági modulusát [6] . Ezen felfedezés alapján[ mi? ] új rendszereket fejlesztett ki Al-Mg-Li, Al-Cu-Li és Al-Mg-Cu-Li ötvözetekből.
2019-ben a MISiS Nemzeti Kutatási Technológiai Egyetem orosz tudósai új, egyedülállóan erős alumínium-nikkel-lantán kompozitot készítettek. Az alumíniumolvadékhoz ötvözőelemeket adtak, amelyek az alumíniummal kémiai vegyületeket képeztek, amelyek az ötvözet megszilárdulásakor erős megerősítő keretet alkotnak. A könnyedséggel és rugalmassággal kombinált szilárdság tekintetében a legjobb eredményeket az Al-La-Ni ötvözetek mutatták, amelyek La-tartalma legfeljebb 8 tömeg%, Ni-tartalma pedig legfeljebb 5 tömeg% [7] . A mikrotanulmányok szerint az ötvözet primer Al kristályokból és egy ultrafinom hármas eutektikumból (körülbelül 30-70 nm részecskevastagság) áll, amely Al 3 Ni és Al 4 La bináris vegyületekből áll. Egy ígéretes Al 7 La 4 Ni ötvözet egytengelyű szakítóvizsgálata öntött állapotban körülbelül 250 ± 10 MPa szakítószilárdságot, 200 ± 10 MPa folyáshatárt és 3,0 ± 0,2%-os plaszticitást mutatott [7] . A természetes kristályosodásnak köszönhetően a részecskék egyenletesen oszlanak el, így erősítő keret jön létre, a kompozit pedig erősebb és rugalmasabb, mint „por” társai. Az új ötvözet nagyon ígéretes a légi közlekedésben és az autóiparban, a modern robotika tervezésében, beleértve a pilóta nélküli légi járműveket is, ahol a drónok súlyának csökkentése kritikus fontosságú. Az ötvözet teljesítménye felülmúlja a többi alumíniummátrix kompozitot. [nyolc]
Alfanumerikus jelölési rendszert vezettek be. Az elején álló betű jelentése:
A - műszaki alumínium;
D - duralumínium;
AK - alumínium ötvözet, képlékeny;
AB - madárház;
B - nagy szilárdságú alumíniumötvözet;
AL - öntött alumíniumötvözet;
AMg - alumínium-magnézium ötvözet;
AMts - alumínium-mangán ötvözet;
SAP - szinterezett alumíniumporok;
SAS - szinterezett alumíniumötvözetek.
A betűket az ötvözet minőségi száma követi. Az ötvözet minősége mögött egy betű található, amely az ötvözet állapotát jelzi:
M - ötvözet izzítás után (lágy);
T - keményedés és természetes öregedés után;
A - burkolt (tiszta alumíniumréteget alkalmaznak);
H - hidegen megmunkált;
P - félig edzett.
Alkalmazása: lágyítás, keményítés, öregítés.
A lágyításnak 3 típusa van:
A homogenizálás diffúzióval (a dendrites szegregáció csökkenése) kiegyenlíti a szemcsék kémiai mikroheterogenitását .
Az újrakristályosító izzítás visszaállítja a plaszticitást a nyomáskezelés után.
A hővel edzhető ötvözetek izzítása teljesen eltávolítja a keményedést.
A GOST [9] szerint az alumíniumötvözetekben a szilícium és a vas arányának egynél kisebbnek kell lennie.
| Alumíniumötvözetek | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| márka | elemek tömeghányada, % | Sűrűség, kg/dm³ | |||||||||||
| GOST | ISO 209-1-89 |
Szilícium (Si) | vas (Fe) | Réz (Cu) | Mangán (Mn) | Magnézium (Mg) | Chrome (Cr) | Cink (Zn) | Titán (Ti) | Egyéb | Alumínium nem kevesebb | ||
| Minden egyes | Összeg | ||||||||||||
| AD000 | A199.8 1080A |
0,15 | 0,15 | 0,03 | 0,02 | 0,02 | 0,06 | 0,02 | 0,02 | 99.8 | 2.7 | ||
| AD00 1010 |
A199.7 1070A |
0.2 | 0,25 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,07 | 0,03 | 0,03 | 99.7 | 2.7 | ||
| AD00E 1010E |
EA199.7 1370 |
0.1 | 0,25 | 0,02 | 0,01 | 0,02 | 0,01 | 0,04 | Bór: 0,02 vanádium+titán: 0,02 |
0.1 | 99.7 | 2.7 | |
1997 és 2017 között az Orosz Föderáció Energiaügyi Minisztériuma betiltotta az alumíniumötvözetek használatát az épületek és építmények elektromos vezetékeinél.