Характеристики и свойства сплава авиационного алюминия

Алюминий применяется в разных направлениях промышленности, сферах деятельности. Сплав авиационного алюминия — улучшенная основа чистого металла. У него повышенная прочность, твердость. Появился этот материал относительно недавно, но быстро получил популярность.

История открытия

История появления авиационного алюминия начинается с 1909 года. Его изобрел инженер-металлург Альфред Вильгельм. Он получил новое соединение, когда добавил к алюминию небольшое количество марганца, меда и магния. После этого ученый провел закалку соединения при температуре 500°C и резко охладил его до 25°C. Мужчина выдерживал сплав при такой температуре в течение 4 суток. С течением времени соединение становилось прочнее, тверже. Данную процедуру инженер назвал возмужанием или старением.

Первой освоила новый сплав компания Dürener Metallwerken. Вскоре открылась новая торговая марка под названием Dural. Именно от нее пошло название «дуралюминий». В последующие годы новое соединение было модернизировано американскими металловедами В. Джафрис, Р. Арчер. Первый улучшенный сплав получил маркировку 2024.

Промышленное получение

Процесс промышленного получения авиационного алюминия состоит из нескольких этапов:

1. Расплавление основы.
2. Добавление легирующих компонентов.
3. Закалка при 500°C.
4. Резкое охлаждение, выдерживание заготовки на протяжении нескольких суток при комнатной температуре.

После этого заготовки проходят конечную обработку, поступают в продажу.

Марки

По марке авиационного алюминия можно узнать, какие примеси он содержит. Первая цифра указывает на легирующие добавки:

1. 1 — чистый алюминий.
2. 2 — сплавы с медью.
3. 3 — соединения с марганцем.
4. 4 — сплавы с кадмием.
5. 5 — смесь с магнием.
6. 6 — сплавы с высоким показателем пластичности. Легирующие добавки — кремний, магний.
7. 7 — соединения, которые проходили дополнительную термическую закалку. К ним добавлен магний, цинк.

Следующая цифра обозначает модификацию сплава. Последние две цифры — номер соединения, наличие сторонних примесей.

Самыми популярными считаются сплавы с маркировкой 5056, 2025, 5052, 2219, 3003, 2017, 2024. Данные соединения обладают большим количеством преимуществ — стойкостью к трению, высокой прочностью, устойчивостью к высоким нагрузкам, пластичностью, легкостью.

Свойства и характеристики

Чтобы определить характеристики соединения, нужно знать из каких компонентов он состоит, учитывать их количество. Основа материала — алюминий. Легирующие компоненты — медь (до 5,2%), марганец (до 1%), магний (до 2,7%). Могут добавляться другие металлы для изменения характеристик и свойств, но их количество подбирается индивидуально.

Физические

Свойства:

1. Цвет — серебристо-белый.
2. Плотность — 2698,9 кг/м3.
3. Температура кипения — 2500°C.
4. Показатель теплопроводности — 343 Вт/м.
5. Температура плавления — 660°C.
6. Удельная теплоемкость — 2,39 • 10-5 град-1.
7. Пластичность — до 50%.

Соединение устойчиво к органической, азотной кислоте.

Химические

Свойства:

1. Степень окисления — +3.
2. При взаимодействии с кислородом образуется Al2О3.
3. При высоких температурах может соединяться с серой, углеродом, азотом.
4. Не взаимодействует с водородом.
5. Растворяется в щелочах. При этом выделяется водород.

На открытом воздухе поверхности покрываются прочной оксидной пленкой, которая защищает металл от образования ржавчины, окисления.

Механические

Свойства:

1. Модуль упругости — 66600 Н/мм2.
2. Предел текучести — до 120 Мпа.
3. Предел усталости — до 50 Мпа.
4. Относительное удлинение — до 40%.
5. Относительное сужение — до 90%.
6. Твердость по системе Бринелля — 20 НВ.

Механические характеристики зависят от наличия дополнительных примесей, легирующих добавок, типа соединения.

Технологические

Свойства:

1. Высокая пластичность. Из этого соединения можно изготавливать тонкие детали, заклепки.
2. Низкая обрабатываемость процессом резки.
3. Хрупкость при сильном нагревании.
4. Температура отпуска — 150°C, рекристаллизации — 400°.

Могут возникать трудности при сваривании. Они связаны с высоким показателем теплопроводности, появлением прочной оксидной пленки на воздухе.

Сферы применения

Авиационные металлы и сплавы на основе алюминия изначально начали применяться для сборки различных летательных аппаратов, ракет. Постепенно список сфер применения расширился.

Сплав используется в разных отраслях:

• автомобилестроении;
• изготовлении промышленного оборудования;
• проведении строительных работ;
• атомной промышленности;
• производстве железнодорожного транспорта;
• сборке летательных аппаратов.

Из этого материала изготавливаются фонарики, наушники, мобильные телефоны и т. д.

Влияние на организм

Большое количество алюминия содержится в разных органах, крови, мышечных тканях. Он может накапливаться в почках, головном мозге, легких, печени, опорно-двигательной и нервной системе. Алюминий участвует в регенерации, строении плотной соединительной ткани, эпителия, оказывает воздействие на работу пищеварительного тракта.

Больший положительный эффект этот вид металла можно принести людям с остеопорозом, гастритом, язвенными заболеваниями. Его назначают в таблетках после хирургических вмешательств.

Изначально авиационный алюминий применялся для изготовления корпусов самолетов, других летательных аппаратов. Сейчас для этой цели применяется только материал с маркировкой 7075. Остальные виды сплава применяются в других сферах промышленности.