Duralumínium , duralumínium , duralumínium – az alumínium ( alumíniumötvözet ) alapú nagy szilárdságú ötvözetek csoportjának gyűjtőneve , réz , magnézium és mangán hozzáadásával . Az ötvözet neve a Dural ( fr. dur - hard) védjegyből származik - az egyik első hőkezeléssel és ezt követő öregítéssel megkeményedett alumíniumötvözet kereskedelmi megnevezése . A fő ötvözőelemek benne a réz (4,5 tömeg%), magnézium (1,5%) és mangán (0,5%) voltak; a többi alumínium (93,5%). A szakítóvizsgálatoknál a duralumíniumok folyáshatárának jellemző értéke körülbelül 250 M Pa , a rövid távú szilárdsági határ 400 ... 500 MPa , azonban egy adott ötvözet szilárdsági jellemzői az összetételétől és különösen az ötvözettől függnek. , hőkezelésről .
Az ötvözet neve a 20. század első évtizedében Németországból került Oroszországba ( német Duraluminium ), és oroszul a rézzel, magnéziummal és mangánnal ötvözött alumínium alapú ötvözetek egész csoportjának általános elnevezésévé vált [1] . Néha előfordul a régi (az 1940-es évekig fő) " duralumin " forma és az angolosított " duralumin " is. A név a németországi Düren városból ( németül Düren ) származik, ahol 1909-ben kezdték meg az ötvözet ipari gyártását [2] .
A duralumíniumot Alfred Wilm ( Alfréd Wilm ) német kohászati mérnök , a Dürener Metallwerke AG kohászati üzem alkalmazottja fejlesztette ki. 1903-ban Vilm úgy találta, hogy egy alumíniumötvözet 4% réz hozzáadásával gyors lehűlés után ( 500 ° C oltási hőmérséklet ), 4-5 napig szobahőmérsékleten, fokozatosan keményebbé és erősebbé válik , anélkül, hogy elveszítené plaszticitását . 1909-ben Alfred Wilm „Módszer a magnéziumot tartalmazó alumíniumötvözetek javítására” [3] szabadalmat kért . Hamarosan a módszerre vonatkozó engedélyeket a Dürener Metallwerken szerezte meg, amely "duraluminium" ( németül duraluminium ) márkanév alatti termékkel lépett piacra [4] . A Dürener Metallwerken üzemben gyártott szabadalmaztatott duralumínium összetétele: 3,5-5,5% Cu; 0,5-0,8% Mg; 0,6% Mn.
Az 1909-ben Frankfurtban megrendezett nemzetközi léghajókiállításon az új ötvözet harmadik díjat kapott. 1910-ben a szentpétervári léghajókiállításon Wilm megkapta a Nagy Ezüst Érmet a legjobb léghajók anyagáért, valamint a Nagy Aranyérmet a "haditechnika terén elért eredményekért".
A Wilm által felfedezett alumíniumötvözetek öregedési jelensége lehetővé tette a duralumínium szilárdságának 350-370 MPa -ra való növelését a tiszta alumínium 70-80 MPa - hoz képest [5] .
Az Európában elterjedt Hidunium és Avional márkák ötvözetei más gyártók duralumíniumához hasonló összetételű ötvözetek - a High Duty Alloys Ltd. (UK) és az Aluminium-Industrie AG. (Svájc).
A Szovjetunióban / Oroszországban az Al - Cu - Mg rendszer kovácsolt ötvözeteit duraluminoknak nevezik , amelyekbe mangánt is bevezetnek. Tipikus duralumínium a D1 ötvözet (összetétel: 4,3% Cu, 0,6% Mg, 0,6% Mn, a többi Al), azonban a viszonylag alacsony mechanikai tulajdonságok miatt termelése érezhetően csökken; a lemezeknél és profiloknál a D1 ötvözetet a D16 ötvözet váltja fel.
Az USA-ban és az Európai Unióban a duraluminokat elsősorban a 2024 , 2017 (Franciaországban korábban AU4G vagy duralumínium) és 2117 ötvözetek képviselik. A nemzetközi univerzális osztályozás szerint a kovácsolt alumíniumötvözetek csoportja az Al-Cu-Mg 2000-től 2999-ig jelölték ki.
| Ötvözet | - | Si | Fe | Cu | Mn | mg | Kr | Ni | Zn | Ti | Zr+Ti | Egyéb
mindenki |
Egyéb
összeg |
Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2017A | min. | 0,20 | / | 3.50 | 0,40 | 0,40 | / | / | / | / | / | / | / | az alapítás |
| Max. | 0,80 | 0,70 | 4.50 | 1.00 | 1.00 | 0.10 | / | 0,25 | / | 0,25 | 0,05 | 0,15 | ||
| 2024 | min. | / | / | 3.80 | 0.30 | 1.20 | / | / | / | / | / | / | / | az alapítás |
| Max. | 0,50 | 0,50 | 4.90 | 0,90 | 1.80 | 0.10 | / | 0,25 | 0,15 | 0,20 | 0,05 | 0,15 |
| / | 2017 | 2024 |
|---|---|---|
| Tömegsűrűség (g/cm³) | 2.79 | 2.77 |
| Olvadási tartomány | 510-640 | 500-638 |
| Lineáris hőtágulási együttható (10 −6 /K) | 23.0 | 22.9 |
| MPa rugalmassági modulus (1) | 74 000 | 73 000 |
| Poisson-arány | 0,33 | 0,33 |
| Hővezetőképesség (W/M°C) | állapot T4: 134 | állapot T3: 120 |
| Fajlagos hő (J/kg°C) | 920 | 920 |
| Rugalmas határ RP0,2 (MPa) | 260 (2) | 300. cikk (3) |
| Szakítószilárdság Rm (MPa) | 390 (2) | 440 (3) |
| Relatív kiterjesztése (%) | 9. cikk (2) | 9. cikk (3) |
(1) Átlagos húzó- és nyomómodulus
(2) Rúd, T4 temperálás (edzés és természetes öregedés) 6-75 mm átmérőig
(3) Rúd, T3 temper (edzés, hideg megmunkálás, öregedés) 50-100 mm
A duralumínium a fő szerkezeti anyag a repülésben, az űrhajózásban és a gépészet más területein, amelynél a szerkezet minimális tömege alapvető szerepet játszik.
A duralumínium első felhasználása merev léghajóvázak gyártásában volt . 1911 óta a duralumíniumot széles körben használják más mérnöki ágakban. Az első világháború idején az ötvözet összetételét és a hőkezelést osztályozták. Az 1920-as évektől a duralumínium nagy fajszilárdságának köszönhetően a repülőgépgyártás legfontosabb szerkezeti anyagává vált.
Ötvözet sűrűsége : 2500-2800 kg / m³ . Az ötvözet olvadáspontja: körülbelül 650 °C .
Az ötvözetet széles körben használják a repülőgépiparban, a nagysebességű vonatok (például Shinkansen vonatok ) gyártásában és számos más mérnöki ágban (mivel lényegesen erősebb, mint a tiszta alumínium).
Az izzítás (körülbelül 500 °C - ra melegítés és hűtés) után az ötvözet puhává és rugalmassá válik (mint az alumínium). Az öregedés (természetes, több napig szobahőmérsékleten, vagy mesterséges, több órán át magas hőmérsékleten eláll) után kemény és merev lesz.
Jelenleg a mangán adalékokat tartalmazó alumínium-réz-magnézium ötvözetek összefoglaló néven duraluminok . A duralumíniumok közé tartoznak a következő minőségű szovjet ötvözetek: D1, D16, D18, V65, D19, V17, VAD1. A duraluminokat hőkezeléssel keményítik; rendszerint keményedésnek és természetes vagy mesterséges öregedésnek vannak kitéve. Jellemzőjük a nagy statikus szilárdság (akár 450-500 MPa ) szoba- és emelt ( 150...175 °C -ig ) hőmérsékleten, nagy kifáradási szilárdság és törési szilárdság kombinációja [6] .
A duraluminok hátránya az alacsony korrózióállóság . A termékek gondos korrózióvédelmet igényelnek. A hengerelt duralumíniumot általában tiszta alumíniummal burkolják, ebből kétoldalas bevonatú lapot, úgynevezett alcled -t készítenek . Ezenkívül általában a repülőgépgyártásban használt összes alumíniumötvözet alkatrész eloxált , speciálisan repüléshez tervezett alapozóval bevonva (általában sárga vagy zöld), és szükség esetén festett.