Якими характеристиками володіє дюралюміній, і де застосовується цей матеріал
Дюралюміній був розроблений більше сотні років тому, в 1903 році. Тоді Альфред Вільм, інженер-металург, будучи співробітником німецького металургійного заводу, встановив певну закономірність. Виявилося, що сплав алюмінію з чотирма відсотками міді після загартування при +500° C і різкого охолодження, витримавши при кімнатній температурі кілька днів (до 4-5), стає більш міцним і твердим, але і не втрачає при цьому своєї пластичності. Подальші експерименти привели до розширення кількості входять до складу елементів, що підвищило міцність чистого алюмінію (приблизно 70-80 МПа) до 350-370 МПа.
Історія назви
Група сплавів цього типу названа на честь німецького міста Дюрен. Тут же і було розпочато їх виробництво у промисловому масштабі в 1909 році, через шість років після відкриття і вивчення властивостей. Крім назви «дюралюміній» зустрічається також:
- англизированный варіант – «дюралюмин»;
- стара форма – «дуралюминий»;
- «дюраль», як загальну назву «сімейства» алюмінію цього типу.
В них відчувається алюзія на латинське слово Durus, що означає жорсткий, твердий. Саме так характеризуються основні властивості цих металів.
Склад сплавів алюмінію: різні види
- Системи Al-Mn, Al-Mg. Головна характеристика — висока корозійна стійкість (трохи менше, ніж у чистого алюмінію). Крім того, вони добре піддаються зварюванні і паянні, але не різанні. Ці сплави не зміцнюють за допомогою термічної обробки. Застосовують для виготовлення баків, маслопроводів, бензопроводов, радіаторів авто і тракторів, елементів посуду, в будівництві (в залежності від конкретного виду та його характеристик).
Сімейство Al-Mg-Si — сплави, які називаються корозійно-стійкими. Зміцнюють їх за допомогою термічної обробки. Вона полягає в гарті при температурі 515-525 градусів Цельсія з подальшим охолодженням у холодній воді з природним старінням при 20 градусах близько десяти діб. Основною властивістю готових матеріалів цієї групи є висока корозійна стійкість в звичайних умовах і у випадках експлуатації під напругою.
- Сплави Al-Cu-Mg називаються конструкційними, або ж дюралюмінієвий. Їх основа – алюміній, який легований в різних пропорціях міддю, магнієм і марганцем. Виходячи з них, отримують різні види зі своїми характеристиками, які можна розділити на деяке число груп, що буде розглянуто далі.
Матеріали групи дюраль володіють потужними механічними властивостями, але сильніше схильні до корозії, ніж другий розглянутий вид сімейства сплавів. З цим частково бореться марганець, який додатково вводять до складу. Але при експлуатації дюралюмінію необхідно захищати його за допомогою лакофарбових покриттів або ж піддавати анодуванню. Якщо сплав застосовується для плакованих листів, то вони і самі відрізняються достатнім ступенем стійкості до корозії. Тобто, вона також багато в чому залежить від типу обробки.
Крім перерахованих вище систем сплавів, є також:
- жароміцні;
- кувальні;
- жароміцні кувальні;
- високоміцні конструкційні сплави.
Як бачимо, багато хто року вивчення властивостей матеріалів з основою алюмінію дозволило створити безліч їх різних видів і типів, які володіють необхідними в конкретній галузі властивостями.
Сплави типу дюралюміній
Всього є 4 сплаву типу дюралюміній. Всі вони в різній пропорції містять як основні компоненти (купрум, магній, марганець), так і інші (Fe, Si, Ti, Zn, Ni).
- Д1: купрум — 4,4 ±0,4%, магній — 0,6 ± 0,2%, марганець — від 0,6 ± 0,2%;
- Д16: купрум — від 3,8 до 4,9%, магній — 1,5 ±0,3%, марганець — 0,6 ±0,3%;
- Д19: купрум — від 3,8 до 4,3%, магній — 2,0 ±0,3%, марганець — від 0,5 до 1,0%;
- ВД17: купрум — 2,9 ±0,3%, магній — 2,2 ±0,2%, марганець — від 0,45 до 0,7%.
Інші елементи присутні в матеріалах в загальному розмірі не більше двох відсотків.
Для кожного типу дуралюмина також необхідний свій режим термічної обробки.
Сплав Д1 гартується при температурі 495-510° C, а потім проходить стадію природного старіння при 20° C протягом 96 годин і більше.
Для Д16 загартування проходить у двох режимах (залежно від того, в якому вигляді буде представлений вихідний матеріал). Якщо мова про аркушах з Д16, то для нього потрібна температура гарту 500 ± 5°C. Процес старіння можна зробити при 20 °C протягом чотирьох діб і більше, або при 188-193°C за набагато меншу кількість годин — 11-13. Якщо ж цей Д16 після використовують для пресованих виробів, то межа температур гартування падає до 485-503° C. Старіння теж можна виконати двома шляхами:
- кімнатна температура — в ті ж терміни;
- при температурах 185-195° C — в інтервалі 6-8 годин.
ВД17 загартовується в межах 495-505° C, а старіння виконується в примусовому порядку при 170 ± 5° C протягом 16 ±1 годин.
Д19, як і Д16, має різні умови загартування і старіння матеріалів:
- для листів — t=505 ± 5° C, старіння — при 20° C протягом 5-10 діб або при 185-195° C 13 ±1 годин;
- прессованныее вироби — t=500 ± 5°C, старіння — аналогічне при кімнатних умовах, або при 190 ± 5°C за 9 ±1 годин;
