Что такое алюминиевый сплав?
Алюминиевый сплав – это химический состав, в котором к чистому алюминию добавляются другие элементы для улучшения его свойств, в первую очередь, для повышения прочности. К таким элементам относятся железо, кремний, медь, магний, марганец и цинк в количестве, которое в сумме может составлять до 15% от массы сплава. Сплавам присваивается четырёхзначный номер, первая цифра которого обозначает общий класс или серию, характеризующуюся основными легирующими элементами.
Чистый алюминий
Серия 1xxx
Сплавы серии 1xxx состоят из алюминия чистотой 99% и выше. Эта серия обладает превосходной коррозионной стойкостью, превосходной обрабатываемостью, а также высокой тепло- и электропроводностью. Именно поэтому сплавы серии 1xxx широко используются для линий электропередачи и электросетей. Распространенные обозначения сплавов этой серии: 1350 (для электротехнических применений) и 1100 (для поддонов для упаковки пищевых продуктов).
Термообрабатываемые сплавы
Некоторые сплавы упрочняются термической обработкой на твердый раствор с последующей закалкой или быстрым охлаждением. При термической обработке твердый легированный металл нагревается до определенной температуры. Легирующие элементы, называемые растворенными веществами, равномерно распределены, а алюминий образует с ними твердый раствор. Затем металл подвергается закалке или быстрому охлаждению, что приводит к замораживанию растворенных атомов. В результате атомы растворенных веществ объединяются в мелкодисперсный осадок. Это происходит при комнатной температуре (естественное старение) или в печи при низкой температуре (искусственное старение).
Серия 2xxx
В серии 2xxx медь используется в качестве основного легирующего элемента и может быть значительно упрочнена термообработкой на твердый раствор. Эти сплавы обладают хорошим сочетанием высокой прочности и вязкости, но не обладают такой стойкостью к атмосферной коррозии, как многие другие алюминиевые сплавы. Поэтому эти сплавы обычно окрашиваются или плакируются для защиты от атмосферной коррозии. Для повышения коррозионной стойкости их обычно плакируют высокочистым сплавом или сплавом серии 6xxx. Сплав 2024, пожалуй, самый известный авиационный сплав.
Серия 6xxx
Сплавы серии 6xxx универсальны, термообрабатываемы, хорошо формуются, свариваются и обладают умеренно высокой прочностью в сочетании с превосходной коррозионной стойкостью. Сплавы этой серии содержат кремний и магний, что способствует образованию силицида магния. Прессованные изделия серии 6xxx являются лучшим выбором для архитектурных и конструкционных применений. Сплав 6061 является наиболее широко используемым сплавом этой серии и часто используется в рамах грузовых автомобилей и судов. Кроме того, из сплава серии 6xxx изготавливаются некоторые чехлы для телефонов.
Серия 7xxx
Основным легирующим элементом в этой серии является цинк, а добавление магния в небольших количествах позволяет получить термообрабатываемый, очень прочный сплав. В небольших количествах могут добавляться и другие элементы, такие как медь и хром. Наиболее распространённые сплавы — 7050 и 7075, широко используемые в авиационной промышленности.
Нетермообрабатываемые сплавы
Нетермообработанные сплавы упрочняются холодной деформацией. Холодная деформация происходит при прокатке или ковке и представляет собой процесс «обработки» металла с целью повышения его прочности. Например, при прокатке алюминия до более тонких листов он становится прочнее. Это происходит потому, что холодная деформация приводит к образованию дислокаций и вакансий в структуре, что препятствует движению атомов относительно друг друга. Это повышает прочность металла. Легирующие элементы, такие как магний, усиливают этот эффект, что приводит к ещё большему повышению прочности.
Серия 3xxx
Марганец является основным легирующим элементом в этой серии, часто с добавлением небольшого количества магния. Однако эффективное добавление марганца к алюминию возможно лишь в ограниченном количестве. 3003 — популярный сплав общего назначения благодаря умеренной прочности и хорошей обрабатываемости, который может использоваться в таких изделиях, как теплообменники и кухонная утварь. Сплав 3004 и его модификации используются для изготовления корпусов алюминиевых банок для напитков.
Серия 4xxx
Сплавы серии 4xxx содержат кремний, который можно добавлять в достаточных количествах для снижения температуры плавления алюминия, не вызывая при этом его хрупкости. Благодаря этому сплавы серии 4xxx отлично подходят для производства сварочной проволоки и припоев, где требуется более низкая температура плавления. Сплав 4043 — один из наиболее распространённых присадочных материалов для сварки сплавов серии 6xxx в конструкционном и автомобильном производстве.
Серия 5xxx
Магний является основным легирующим элементом в серии 5xxx и одним из наиболее эффективных и широко используемых легирующих элементов для алюминия. Сплавы этой серии обладают прочностью от средней до высокой, а также хорошей свариваемостью и стойкостью к коррозии в морской среде. Благодаря этому алюминиево-магниевые сплавы широко используются в строительстве, резервуарах для хранения, сосудах высокого давления и в судостроении. Примеры распространённых применений сплавов: сплав 5052 в электронике, сплав 5083 в судостроении, анодированные листы сплава 5005 для архитектурных целей и сплав 5182 для изготовления крышек алюминиевых банок для напитков.
