Характеристики и свойства сплава дюралюминий

Дюралюминий — сплав на основе алюминия. Существует разные виды этого материала, которые отличаются количеством основных компонентов, техническими характеристиками. Сплав обладает высокой прочностью, твердостью, пластичностью.

История открытия

Открытие дюралюминия произошло в 1903 году. Его произвел Альфред Вильм. Мужчина работал инженером на немецком металлургическом заводе. При смешивании разных металлов он смог установить закономерность.

Мужчина смешивал алюминий с 4% меди, выполнял закалку при 500°C, резко охлаждал и выдерживал заготовку при комнатной температуре до 5 дней, а потом проверял ее технические характеристики. После нескольких экспериментов он смог доказать, что у готового сплава повышенные показатели твердости, прочности.

Позже инженер вместе с другими работниками начал проводить разные эксперименты, пытаться модернизировать полученный состав. При добавке легирующих компонентов удалось получить сплав с еще большей прочностью, но сохранением других характеристик на прежнем уровне.

Наименование соединения произошло от названия городка Дюрен в Германии. Там началось промышленное производство этих сплавов, их дальнейшее распространение по миру.

Промышленное получение

Этапы производства:

1. Формируется шихта, которая состоит из гранул легирующих добавок, алюминия.
2. Происходит сплавка гранул. Она осуществляется в несколько этапов.
3. Проводится закалка. Сплав нагревается до 500°C в промышленной печи.
4. Выполняется охлаждение.
5. Заготовка остывает при комнатной температуре несколько дней.

Часто производители ускоряют производственный процесс. Они выполняют слабое нагревание заготовок, чтобы они быстрее остывали. Это негативно влияет на технические характеристики сплава, но удешевляет и ускоряет процесс его производства.

Преимущества и недостатки

Положительные стороны:

1. Длительная эксплуатация при нормальных условиях.
2. Высокая статическая прочность.
3. Универсальность. Материал применяется в разных сферах деятельности.
4. Стойкость к перепадам температуры, механическим воздействиям.

Недостаток — низкая устойчивость к воздействию влаги.

Свойства и характеристики

Компоненты состава:

• медь — до 5%;
• алюминий — до 93%;
• легирующие элементы — до 3%.

Компоненты дюралюминиевого сплава с обозначением Д16:

1. Алюминий — от 90 до 94%.
2. Медь — от 3,8 до 4,9%.
3. Цинк — до 2,5%.
4. Магний — до 1,8%.
5. Дополнительные компоненты — железо, кремний. Их количество не превышает 0,5%.

Другие легирующие добавки, которые можно встретить в составе, — титан, марганец, хром.

Физико-механические свойства

Свойства:

1. Плотность — до 2,77 г/см³.
2. Температура плавления — до 650°C.
3. Модуль упругости — до 74 000 МПа (1).
4. Коэффициент теплового расширения — до 23 10−6/K.
5. Показатель теплопроводности — до 134 W/M°C.
6. Коэффициент Пуассона — до 0,33.
7. Удельная теплоемкость — до 920 Дж/кг°C.
8. Предел прочности — до 440 Мпа.
9. Предел упругости — до 300 Мпа.
10. Относительное удлинение — до 9%.

Технологические свойства

Свойства:

1. Изготовление в обычной среде. Технология производства простая, недорогая. Это удешевляет стоимость производства сплава.
2. Высокая температура плавления. Сплав может использоваться при изготовлении деталей для промышленной техники, корпусов самолетов.
3. Малый удельный вес. У стали показатель плотности доходит до 8 грамм на 1м³, а у дюралюминия — 2.
4. Высокая устойчивость к нагрузке. Сплав подходит для изготовления деталей, которые будут испытывать повышенную нагрузку. Готовые изделия сложно разрушить.

Дюралюминиевые сплавы восприимчивы к воздействию влаги. Если детали будут долго находиться в условиях повышенной влажности, они покроются слоем ржавчины. Чтобы не допустить этого, производители наносят слой защитного покрытия.

Виды сплавов

Разновидности:

1. Магний и алюминий, марганец и алюминий. При производстве соединения не проходят закалки. Применяются для изготовления герметичных баков, радиаторов для автомобилей, труб для сборки бензопроводов. Из них изготавливаются строительные материалы. Сплавы хорошо поддаются сварке, пайке, невосприимчивы к образованию ржавчины. Плохо разрезаются.
2. Марганец, медь и алюминий. Сложный конструкционный материал. Основой выступает алюминий, остальные компоненты легирующие. Сплав используется при сборке космических аппаратов, самолетов, скоростных железнодорожных составов. Недостаток — восприимчивость к воздействию влаги.
3. Кремний, марганец и алюминий. Сплав обладает малым удельным весом, стойкостью к образованию ржавчины.

При изготовлении последнего вида сплава соединение подвергается дополнительной закалке при температуре 525°C. После этого деталь резко охлаждается в воде до 20°C. Процесс охлаждения занимает 10 суток.

Где применяется дюралюминий?

Сферы применения:

1. Изготовление листов для строительных работ.
2. Производство проводов.
3. Изготовление буров.
4. Производство фольги.
5. Судостроение — изготовление корпусов для кораблей, лодок, внутренних узлов.
6. Производство труб для сборки промышленных, бытовых трубопроводов.
7. Станкостроение, автомобилестроение, самолетостроение.

Из этого материала часто собирают системы вентиляции, вытяжки.

Влияние на организм

Готовый дюралюминий, продукция из него безопасна для организма. Поэтому в продаже можно найти посуду из этого материала. При его плавке рекомендуется использовать респиратор, защитные перчатки.

Дюралюминий — собирательное название сплавов, которые изготавливаются из алюминия. К основе добавляются легирующие компоненты, чтобы изменить технические характеристики, добиться определенных показателей. Дюралюминиевые соединения применяются в сферах промышленности.