Alumīnija un alumīnija sakausējumu veidi
Tīrs alumīnijs
Tīra alumīnija īpašība ir tā zemais blīvums, kas ir 2,72 g/cm³, tikai aptuveni viena trešdaļa no dzelzs vai vara blīvuma. Laba vadītspēja un siltumvadītspēja, otrajā vietā aiz sudraba un vara. Alumīnija ķīmiskās īpašības ir ļoti aktīvas.
Gaisā, alumīnija virsma var apvienoties ar skābekli, veidojot blīvu Al2O3 aizsargplēvi, kas novērš turpmāku alumīnija oksidēšanos. Tāpēc, alumīnijam ir laba izturība pret koroziju gaisā un ūdenī, bet tas nevar pretoties skābei, sārms, un sāls korozija.
Alumīnijam ir ar seju centrēta kubiskā režģis un laba plastika (d=50%, ψ=80%). To var apstrādāt profilos, piemēram, vados, plāksnes, sloksnes, un caurules caur aukstu vai karstu spiedienu, bet tā spēks nav liels, σb＝80 MPa， Pēc aukstās apstrādes, σb＝(150～ 250)MPa。 Tātad tīru alumīniju galvenokārt izmanto vadu izgatavošanai, kabeļi, siltuma izlietnes, un ikdienas vajadzībām vai sakausējumiem, kam nepieciešama izturība pret rūsu un koroziju, bet zemas izturības prasības.
Tirdzniecības tīrības alumīnijs nav tik tīrs kā ķīmiskās tīrības alumīnijs, jo tajā ir piemaisījumi, piemēram, Fe, Un, utt. dažādās pakāpēs. Jo vairāk piemaisījumu ir alumīnijā, jo zemāka tā vadītspēja, siltumvadītspēja, izturība pret atmosfēras koroziju, un plastiskums.
Rūpnieciskā tīrā alumīnija kategorijas mūsu valstī ir formulētas, pamatojoties uz piemaisījumu robežu, piemēram, L1 L2、L3……。 L ir pirmā ķīniešu piņjiņa rakstzīme “alumīnija”, un jo lielāks ir pēc tā pievienotais kārtas numurs, jo zemāka tā tīrība.
Alumīnija sakausējums
Tīram alumīnijam ir zema izturība un tas nav piemērots kā konstrukcijas materiāls. Lai uzlabotu tā spēku, visefektīvākā metode ir leģējošu elementu, piemēram, Si, pievienošana, Cu, Mg, Mn, utt. alumīnija sakausējuma izgatavošanai (aerolīts). Šiem alumīnija sakausējumiem ir augsta izturība, bet joprojām ir zems blīvums, īpaši augsta īpatnējā izturība (t.i. stiprības robežas attiecība pret blīvumu), kā arī laba siltumvadītspēja un izturība pret koroziju.
Alumīnija sakausējumu klasifikācija
Atbilstoši alumīnija sakausējumu sastāvam un ražošanas procesa īpašībām, tos var iedalīt divās kategorijās: deformēti alumīnija sakausējumi un lietie alumīnija sakausējumi.
Ja sakausējuma sastāvs ir mazāks par D/punktu, karsējot tas var veidot vienfāzes cietā šķīduma struktūru, ar labu plastiskumu un piemērota spiediena apstrādei, tāpēc to sauc par deformētu alumīnija sakausējumu.
Alumīnija sakausējumi, kuru sastāvs ir mazāks par F punktu deformācijā, kuru cietā šķīduma sastāvs nemainās līdz ar temperatūru un nevar tikt nostiprināts ar termisko apstrādi, sauc par termiski neapstrādātiem alumīnija sakausējumiem; Sakausējums ar sastāvu starp F un D/, kuru cietā šķīduma sastāvs mainās līdz ar temperatūru, var stiprināt ar termisko apstrādi, tāpēc to sauc par alumīnija sakausējumu, ko var stiprināt ar termisko apstrādi.
Sakausējumi, kuru sastāvs ir lielāks par D/punktu, zemas kušanas temperatūras eitektiskā struktūra, laba plūstamība, piemērots liešanai, sauc par alumīnija sakausējumiem, bet nav piemērots apstrādei ar spiedienu.
Deformējamos alumīnija sakausējumus var klasificēt arī nerūsējošā alumīnijā, ciets alumīnijs, īpaši ciets alumīnijs, un kalts alumīnijs atbilstoši to galvenajiem veiktspējas parametriem.
Alumīnija sakausējumu liešanu var klasificēt arī pēc dažādiem galvenajiem sakausējuma elementiem: Uz Jā, Al Cu, Al Mg, Al Zn, utt.
Alumīnija sakausējuma termiskās apstrādes īpašības
Alumīnija sakausējumi var ne tikai uzlabot to izturību, izmantojot aukstās deformācijas darba sacietēšanu, bet arī vēl vairāk uzlabo to izturību, izmantojot termisko apstrādi – “vecuma sacietēšana” metodi.
Alumīnija sakausējuma termiskās apstrādes mehānisms atšķiras no tērauda. Pēc dzēšanas, tērauda cietība un izturība nekavējoties palielinās, kamēr plastika samazinās. Alumīnija sakausējumus ar komponentiem no F līdz D/var karsēt līdz alfa fāzes apgabalam, izolēts, un atdzesē ar ūdens dzesēšanu, lai istabas temperatūrā iegūtu pārsātinātus alfa cietos šķīdumus. To izturību un cietību nevar uzreiz palielināt, bet to plastiskums ir ievērojami uzlabojies. Šo procesu sauc par dzēšanu vai apstrādi ar šķīdumu.
Sakarā ar pārsātinātā cietā šķīduma nestabilitāti, kas iegūta pēc dzēšanas, ir tendence izgulsnēties otrā fāze (stiprināšanas fāze). Pēc tam, kad tas kādu laiku ir atstāts istabas temperatūrā vai karsēts zemā temperatūrā, atomiem ir iespēja pārvietoties režģī un pakāpeniski pāriet uz stabilu stāvokli, kā rezultātā ievērojami palielinās izturība un cietība, kamēr plastika samazinās. Par sakausējuma turpmāku nostiprināšanos pēc apstrādes ar cietu šķīdumu laika gaitā sauc fenomenu “vecuma sacietēšana” vai “vecuma sacietēšana”. Novecošanās procesu, kas tiek veikts istabas temperatūrā, sauc par dabisko novecošanu, savukārt karsēšanas apstākļos veikto novecošanas procesu sauc par mākslīgo novecošanu.
Deformējams alumīnija sakausējums
1. Pretrūsas alumīnija sakausējums
Galvenie leģējošie elementi ir Mn un Mg. Šāda veida sakausējums ir vienfāzes ciets šķīdums pēc kalšanas un atkausēšanas, tāpēc tai ir laba izturība pret koroziju un plastiskums. Nerūsējošā alumīnija marka ir apzīmēta ar ķīniešu Pinyin prefiksu “LF” kam seko kārtas numurs. Piemēram, LF5, LF11, LF21, utt. Šāda veida sakausējumu galvenokārt izmanto velmēšanai, metināšana, vai korozijizturīgas konstrukcijas sastāvdaļas ar zemu slodzi, piemēram, naftas tvertnes, caurules, vadi, vieglas slodzes skeleti, un dažādas sadzīves tehnikas. Visu veidu pretrūsas alumīnija sakausējumi ir alumīnija sakausējumi, kurus nevar stiprināt ar termisko apstrādi. Lai uzlabotu sakausējuma izturību, var izmantot aukstā spiediena apstrādi, kas var radīt darba rūdījumu.
2. Ciets alumīnija sakausējums
Duralumīnijs būtībā ir Al Cu Mg sakausējums ar nelielu Mn daudzumu. Novecojot, var nostiprināties dažāda veida duralumīnijs, bet to izturība pret koroziju ir vāja, īpaši jūras ūdenī. Tāpēc, cietā alumīnija detaļas, kurām nepieciešama aizsardzība, no ārpuses ir ietītas ar augstas tīrības pakāpes alumīniju, lai izgatavotu cietus alumīnija materiālus ar alumīnija pārklājumu. Cietās alumīnija markās tiek izmantots ķīniešu Pinyin prefikss “LY” kam seko kārtas numurs, piemēram, LY1 (kniedes cietais alumīnijs), LY11 (standarta cietais alumīnijs), un LY12 (augstas stiprības cietais alumīnijs).
Cietais alumīnijs ir konstrukcijas materiāls ar augstu īpatnējo izturību, kas ir plaši izmantots aviācijas nozarē un instrumentu ražošanā.
3. Super ciets alumīnija sakausējums (SD sakausējums)
Tas ir Al Cu Mg Zn sakausējums, ko izgatavo, pievienojot cietajam alumīnijam Zn. Šis sakausējuma veids šobrīd ir spēcīgākais alumīnija sakausējums, ar lielāku īpatnējo stiprību, tāpēc to sauc par īpaši cieto alumīniju. Trūkums ir arī slikta izturība pret koroziju, kas var paaugstināt mākslīgās novecošanas temperatūru vai alumīnija pārklājumu.
Īpaši cietā alumīnija sakausējuma pakāpi apzīmē ķīniešu Pinyin prefikss “LC” kam seko kārtas numurs. LC4, LC6, utt. parasti izmanto svarīgu komponentu ražošanai ar augstu spriegumu, piemēram, gaisa kuģu sijas.
4. Kalts alumīnija sakausējums
Tas ir Al Cu Mg Si sakausējums ar dažādiem leģējošiem elementiem, bet katra elementa saturs ir salīdzinoši zems, tādējādi tai ir laba termoplastiskā un korozijas izturība, un tā izturība ir salīdzināma ar cieto alumīniju. Pēc dzēšanas un novecošanas, spēku var uzlabot.
Kalta alumīnija sakausējuma pakāpi apzīmē ķīniešu Pinyin prefikss “LD” kam seko kārtas numurs, piemēram, LD5, LD7, utt. Pateicoties lieliskajai kalšanas veiktspējai, to galvenokārt izmanto tādu detaļu kalšanai vai kalšanai, kas iztur lielas slodzes uz lidmašīnām vai dīzeļlokomotīvēm.
Lietais alumīnija sakausējums
Ir daudz veidu lietie alumīnija sakausējumi, starp kuriem alumīnija silīcija sakausējumiem ir labas liešanas īpašības, pietiekams spēks, un zems blīvums, un tiek plaši izmantoti, kas veido vairāk nekā 50% no kopējā alumīnija sakausējumu ražošanas apjoma. Al sakausējumi saskaras ar Si (10-13)% ir tipiskākie alumīnija silīcija sakausējumi, kas pieder eitektiskajam sastāvam, plaši pazīstams kā “silīcija alumīnija sakausējumi”.
Lietā alumīnija sakausējuma pakāpi apzīmē ķīniešu Pinyin prefikss “Z”+Al+citi galveno elementu simboli un vārda procentuālais saturs “cast”. Piemēram, ZAlSi12 ir liets Al Si sakausējums, kas satur 12% Un.
Sakausējuma kodu apzīmē ķīniešu Pinyin prefikss “ZL” no “liets alumīnijs” kam seko trīs cipari. Pirmais cipars apzīmē sakausējuma kategoriju, savukārt otrais un trešais cipars norāda sakausējuma kārtas numuru.
Piemērā ZL102 attēlots alumīnija sakausējums no Al Si sērijas Nr. 2.
Alumīnija sakausējuma liešanu parasti izmanto vieglu detaļu ražošanai, izturīgs pret koroziju, ir sarežģītas formas, un tiem ir noteiktas mehāniskās īpašības. Piemēram, alumīnija virzuļi, instrumentu korpusi, ūdens dzesēšanas dzinēja cilindru sastāvdaļas, karteri, utt.