Дюралюминий состав: Сплав дюралюминий — состав, описание и стоимость за 1 кг лома дюрали

Сплав дюралюминий — состав, описание и стоимость за 1 кг лома дюрали

Дюралюминий известен еще с начала 20-го века. Более правильное название «дюраль», это сплав алюминия с медью, имеющий интересную историю появления на свет.

Немецкий инженер-металлург Альфред Вильм, являясь сотрудником компании «Dürener Metallwerke AG», подметил особые свойства сплавов алюминия с медью и еще несколькими металлами и веществами. Уже в 1909 году он запатентовал собственное изобретение по изготовлению нового материала, который практически сразу перекупила его компания.

С появлением дюралюминия фантазия разработчиков бурно разыгралась

Новая технология в тот же год привлекла внимание мировых производителей. Но только лишь к 40-ым прошлого столетия сплавы алюминия – дюраль, стали производиться в Советском Союзе. Название в нескольких вариантах закрепилось за всеми сочетаниями Al-Cu с добавлением других металлов.

Примечание. Похожее слово «дюралит» иногда ошибочно относят к этой же группе сплавов. Но на самом деле это разновидность мрамора, для изготовления которого используют акриловые смолы.

Для тех, кому действительно интересно узнать об алюминии и его сплавах – предлагаем посмотреть старое советское научное видео (фильм):

Открытие дюрали, состав и технология производства

Читайте также статьи про силумин и ЦАМ.

Метод изготовления дюрали заключался не только в специфическом подборе компонентов. Раскаленный сплав резко охлаждался, после чего материал подвергался механизму искусственного старения с помощью закалки. Именно такой итоговый дюраль сегодня знают потребители.

Литье алюминия

Но появился он не сразу. Специалисты немецкой компании, к слову сказать, обосновавшейся в городе Дюрен, изнурительно трудились всю неделю. И в одну из пятниц они решили испытать новый сплав – дюраль, состав, которого к тому моменту мало отличался от того, что имеют современные: Al-Cu-Mn-Mg-Fe. Решающую роль играл алюминий. По окончании испытаний специалисты сильно удивились измеренной твердости дюраль – сплава. Приняв полученное за ошибку, решили проверить результаты в понедельник.

К изумлению инженеров, новый сплав – дюраль, состав которого они совсем недавно изобрели, показывал твердость на 30% большую, чем три дня до этого. Так случайно, было подмечено свойство соединения металлов Al-Cu-Mn-Mg-Fe  – оно быстро становится тверже. Вопрос о том, из чего состоит дюраль в итоге можно несколько расширить. Ведь без процесса старения этот сплав почти такой же мягкий, как металл, лежащий в его основе.

Если сохранять математическую точность, состав дюралюминия в процентах выглядел следующим образом:

• 93% алюминий;
• 4-5% медь;
• 2-3% остальные металлы, иногда называемые «лигатура».

Долгие годы процесс старения происходил в естественных условиях при средне комнатных температурах 20-25 градусов по Цельсию. Но с началом войны, дюраль – состав сплава и технология, их результат, стали стратегически важным материалом. Выросла заинтересованность в создании методов, ускоряющих старение, а вместе с ним и твердость вещества.

Была изобретена методика искусственного старения дюралюминий, состав которого сильно не меняется уже более, чем полвека. Изделия из сплава в течении 2-3 часов разогревали до 500 градусов, после 2-3 минуты охлаждали водой или селитрой.

к содержанию ↑

ГОСТ и марки сплавов алюминия

Эксперименты не закончились, что впоследствии подарило миру целую группу аналогичных, но все-таки отличающихся по свойствам сплавов.

ГОСТа дюралюминия не существует, но ГОСТ 4784-97 “Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые” , в котором отображено разнообразие алюминиевых деформируемых соединений – вы можете скачать данный ГОСТ здесь.

Однако тонкости формулировки сегодня мало беспокоят обывателей, желающих просто сдать в металлолом дюралюминий марки Е или АМг2. Первая гарантирует наличие электрических свойств, а вторая говорит о том, что металл используется в пищевой промышленности. К первой может относится разновидность систем Al-Mg-Si: алюминий дюраль АД31 с соответствующей пометкой «Е».

Всего насчитывается 8 таблиц ГОСТ 4784-97. Среди них есть марка дюраль д16, которая несколько раз появляется в них. Один раз просто, второй – с пометкой «П», что означает предназначенность материала для изготовления проволоки холодной высадки.

Одна из многочисленных таблиц сплавов алюминия из ГОСТа

При этом бросается в глаза существенное отличие многих видов дюрали в ГОСТ 4784-97, а точнее состава сплавов, от первоначального. Вместо привычных 93% доли алюминия – все 99 с маленьким хвостиком. Но это не касается распространенной марки дюралюминий д16. Ее состав выглядит примерно так:

• основная доля алюминий 90-94%;
• медь колеблется от 3.8 до 4.9%;
• в равных частях железо и кремний по 0.5%, причем их соотношение не должно быть меньше 1;
• цинка не более 2.5%;
• магния – 1.8%;
• хром 1%, чуть больше титана и 0.9% – марганца.

Здесь очень важно отметить, что производимые детали из этого сплава сохраняют относительную мягкость. Поэтому речь часто идет о полуфабрикатах. Изделия из дюраля 16 можно подвергать термической обработке с последующим охлаждением, что и приводит их к скорейшему старению, то есть упрочнению. Маркируется такой материал, как дюраль Д16Т. Для это марки расшифровка будет выглядеть так.

В таблице представлена расшифровка марки Д16:

Fe	Si	Mn	Cr	Ti	Al	Cu	Mg	Zn	Примесей	–
До 0,5	До 0,5	0,3-0,9	До 0,1	До 0,15	90,9-94,7	3,8-4,9	1,2-1,8	До 0,25	Прочие, каждая 0,05; всего 0,15	Ti+Zr < 0,2

Сам же процесс стал необходим, несмотря на прекрасные свойства сплава, проявляемые при температурах 120-250⁰С. Их рассмотрению отводится следующий раздел.

к содержанию ↑

Дюралюминий Д16 свойства и характеристики, что дает улучшение

Таблицы – Механические и физические свойства сплава Д16

Еще на старте зарождения алюминиевые сплавы были заявлены, как отличный материал для строения летательных аппаратов, в частности дирижаблей. Далекий 1911 год выделил важные свойства дюралюминия: прочность и относительная легкость.

Тогда на выставке в Санкт-Петербурге материал увез в Германию большую серебряную медаль за лучшие качества для создания дирижаблей. Сегодня этот материал используется в строительстве самолетов, космических кораблей, ракет.

Итак, марка Д16 довольно близкая по своему составу к первоначальному демонстрирует отличные качества при температурах в диапазоне 120-250°C. Однако уже при нагреве до 80⁰С начинает проявляться склонность к образованию межкристаллической коррозии.

Корпус из сплава Д16

На выручку приходит процесс искусственного старения с помощью закалки. Он позволяет избавиться от появления коррозии, одновременно с этим сохраняет прочность, пластичность сплава.

В чистом виде дюраль, характеристики которой показывают достаточно высокие показатели при использовании в среде с умеренными температурами, практически не применяется. В виду высокой вероятности возникновения коррозии. Сегодня существует несколько форм выпуска этого материала:

• закаленные в естественных условиях, маркируется буквой «Т»;
• прошедшие процесс искусственного старения «Т1»;
• покрытые специальными лаками, анодированные варианты – «А».

Примечание. Дюрали склонны к коррозии не только при повышении температур, некоторые марки проявляют такую склонность, реагируя на нагрузки.

ВД95 имеет более высокие показатели, чем дюраль Д16Т. Характеристики ВД95Т1, прошедшей процесс искусственного старения, многообещающие. Но потенциал материала остается не использованным до конца, в виду того, что он не выдерживает высоких нагрузок.

На фото круг из материала Д16Т

Из полуфабрикатов Д16, производят: плиты, прутки с маркировкой Д16Т, встречаются листы Д16АТ или Д15ТА. Кроме того, есть изделия, дополнительно отмечаемые буквой «М», что обозначает – «отожженные».

к содержанию ↑

Область применения

Заклепки из дюралюминия

Дюралюминий Д16Т, свойства которого не позволяют производить сварку, закрепляют с помощью заклепок, разъемных или нет соединений. Упрочненный в термических условиях или состаренный естественным образом материал нашел широкое применение в народном хозяйстве:

• авиатехника – силовые элементы, детали обшивки, тяги управления, прочее;
• автомобилестроение – кузова, трубы, другое;
• заклепки для крепления более мягкий материалов, например, из мангалия AlMg6;
• круги для бурильных установок;
• листовой дюралюминий.

На Западе эти сплавы используют при изготовлении носовой части шаттлов.

Нос шаттла укреплен дюралюминием. Конечно состав дюралюминия там немного другой и отличается от бытового

 

к содержанию ↑

Температура плавления дюралюминия

Иногда таким вопросом задаются бытовые пользователи. Причин для этого множество. Вероятно, некоторые беспокоятся о том, чтобы их кастрюли не дали течь (шутка).

Сама постановка вопроса – какая же у дюрали температура плавления, не совсем корректна, поскольку речь идет о сплаве. В таких ситуациях принято говорить о диапазоне температур. Что и делают профессионалы, особенно, когда затрагивается тематика ковки материала.

Плавление дюралюминия в домашних условиях

Температура плавления дюрали и алюминия в корне отличается, стоит отследить несколько фиксируемых показателей:

• чистый Al (99,9%) плавится при 660⁰С;
• уменьшение доли вещества алюминия всего на 0.4% дает снижение температуры до 657⁰С;
• большее снижение до 99% ведет к порогу 643⁰С.

Температура плавления дюралюминия в домашних условиях все равно кажется недостижимой, даже несмотря на то, что процесс в некоторых случаях начинается уже при 500⁰С.

Видео – плавка алюминиево-магниевого сплава:

 

к содержанию ↑

Плотность дюралюминия

Этот физический параметр необходим для расчета теоретической массы изделий. Дюраль, плотность которого вычисляется посредством переводного коэффициента, согласно ГОСТ 21488-97, может отклонятся по весу при взвешивании.

Плотность дюралюминия Д16Т соответствует показателю для Д16 и коэффициент перевода 1.03. Из таблицы или рассчитав, получается значение 2.78 г/см³. Что довольно близко к плотности самого алюминия: 2.7 г/см³.

Удельный вес дюралюминия также может использоваться для расчетов окончательной массы изделий или количества материалов необходимых для изготовления.

Для некоторых изделий не понадобится даже удельный вес дюрали. Например, ГОСТ 18475-82 содержит данные по трубам стандартного диаметра с вариативностью по толщинам стенок: одному погонному метру соответствует числовое значение веса в кг.

Если же подойти формально к понятию: удельный вес дюрали Д16Т, то его можно вычислить из следующего выражения:

γ=P/V, – где Р=mg (вес куска металла) и V-объем предмета.

к содержанию ↑

Как отличить алюминий от дюралей?

Обычно в магазинах на изделиях имеется маркировка и по ней следует ориентироваться. Однако часто возникают вопросы о подделках. Бывает есть необходимость проверить партию изделий от неизвестного лица, не имеющего документации, других достоверных подтверждений тому, что предлагаемое именно дюраль. Конечно, анализатор химического состава сразу покажет отличие дюраля от алюминия. Ведь в классическом представлении, первый содержит единицы долей меди, а второй – ее десятые или даже сотые.

Также есть ряд субъективных способов, как определить дюраль в руках или нет. Сплав имеет характерный серо-стальной цвет. Если попытаться поцарапать поверхность, это получится довольно легко. Стружка ломкая и не вязкая. Попытки согнуть образцы покажут отсутствие пластической деформации. При ударе должен слышаться звон. В следах от царапин просматривается мелкокристаллическая структура.

Зная достоверно, чем отличается алюминий от дюралюминия, стоит воспользоваться еще одним опытным способом определения вида материала. Для этого на небольшой участок исследуемого образца наносят каплю едкого натрия. Оставляют на 5-10 минут. После удаляют вещество и смотрят на цвет образовавшегося пятна. Если оно темное, то это дюраль, но не сплавы алюминия с низким содержанием меди и не магналий.

Кроме того, алюминий растворяется в кислотах при добавлении щелочи, давая белый порошковый осадок. Проделав то же самое с куском дюралюминия, на выходе получают еще и голубенькие гранулы, которые дает присутствующая медь.

Уголок из алюминия

Лист из дюрали

Самое главное отличие дюрали от алюминия  – это твердость, хрупкость и отсутствие пластичности. Если провести визуальное сравнение раза 3-4 (разных деталей) выполненных из алюминия и дюралюминия – отличие станет явным и в последующем взяв руки изделие из того или иного материала определить его будет уже просто.

к содержанию ↑

Сколько стоит лом дюрали за 1 кг?

После долгого рассказа обо всех преимуществах и отличительных чертах дюрали от алюминия приходится констатировать, что стоимость этих материалов не сильно отличается, если речь идет о металлоломе. Более того, учитывая колебания цены дюрали за 1 кг в разных приемных п

Общие свойства и состав дюралюминия Д16 (Д16Т), Д19, Д1

Промышленные сплавы системы Al-Cu-Mg

Конструкционные дюралюминиевые сплавы (дюраль, дуралюмин) Д1, Д16, Д19, ВД17, 2024 и др. упрочняют термической обработкой, они обладают высокими характеристиками механических свойств. Упрочнение дуралюмина при термической обработке достигается в результате образования зон Гинье-Престона сложного состава или метастабильных фаз S’ и θ’.

Дюралюминий получают легированием алюминия медью и магнием. Система легирования Al-Cu-Mg была открыта А. Вильмом, когда он получил сплав Д1. Дюралюмины остаются важнейшим сплавом для машиностроения и авиации. Самые значимые для промышленности сплавы в группе дюралюминов Д16 или 2024 и его модификации Д16ч и 1163 используют в термически упрочненном состоянии. Стадия старения после закалки проходит в естественных условиях при комнатной температуре (20°С) и обозначается буквой «Т» после марки сплава — Д16Т, Д16чТ, 1163Т по ГОСТ или «Т4» (близкий «Т3511») в импортной маркировке — 2024Т4 (2024Т3511). Такая термообработка создает хорошее сочетание характеристик вязкости разрушения, выносливости и скорости роста усталостной трещины. Дюралюминий Д16 уступает по прочности и коррозионной стойкости сплавам системы Al-Zn-Mg-Cu (В95, В95пч, В95оч), но превосходит по сопротивлению трещинообразованию при одинаковых относительно прочности напряжениях. Плотность Д16 равна 2,78 г/см

3, что ниже плотности В95 — 2,85г/см³. Сплавы 1163 и Д16ч применяются для деталей, от которых требуется повышенная выносливость в условиях растягивающих напряжений.

Сплавы типа дуралюмин упрочняются при термической обработке, состоящей из закалки с 490—525°С (в зависимости от со­става сплава) и естественного (зонного) или искусственного (фазового) старения.

В наиболее легированных сплавах (Д16, Д19, ВД17 и ВАД-1) содержание меди и магния превышает предельную растворимость этих элементов в твердом растворе или приближается к ней, что обусловли­вает гетерогенное состояние сплавов при температурах нагрева перед закалкой. Ограничение верхнего предела по содержанию легирующих элементов позволяет уменьшить количество растворимых избыточных фаз и повысить вязкость разрушения без снижения прочности.

Различие естественного и искусственного состаренных сплавов

Температура эксплуатации сплавов Д16, Д16ч, 1163 в естественно состаренном состоянии ограничена 80°С из-за снижения коррозионной стойкости в случае нагревов при более высоких температурах.

Эти сплавы в искусственно состаренном состоянии имеют улучшенную коррозионную стойкость, которая не снижается при нагревах, более высокие прочностные свойства, особенно предел текучести, однако более низкие значения относительного удлинения, вязкости разрушения, выносливости по сравнению с естественно состаренным состоянием.

Существенное улучшение вязкости разрушения в искусственно состаренном состоянии достигается в результате снижения содержания железа, кремния, а также легирующих элементов. Поэтому для деталей в искусственно состаренном состоянии используются улучшенные модификации сплава Д16 — Д16ч и 1163. Эти сплавы в искусственно состаренном состоянии могут применяться в температурно-временных областях, в которых не рекомендуется применять сплавы в естественно состаренном состоянии: при эксплуатационных нагревах при температурах выше 80°С или технологических нагревах выше 125°С, а также при повышенной опасности коррозии под напряжением. При изготовлении деталей из сплавов Д16ч и 1163 в искусственно состаренном состоянии необходимо выбирать конструктивные формы с минимальной концентрацией напряжений, отрабатывать плавность переходов при изменении сечения деталей, уменьшать эксцентриситеты. Кроме того, ограничиваются допустимые деформации при формообразовании и правке в зависимости от состояния термообработки, величины зазора перед сборкой, не рекомендуется ударная клепка.

Сплавы системы Аl-Сu-Mg превосходят по жаропрочности сплавы систем Аl-Mg, Аl-Mg-Si, Аl-Zn-Mg-Cu. Их преимущество перед высокопрочными алюминиевыми сплавами проявляется при температурах выше 100°С и особенно при длительных выдержках. Сплавы Д1, Д16 склонны к образованию кристаллизационных трещин и поэтому относятся к категории несваривающихся плавлением сплавов. Cвариваемым сплавом является сплав ВАД-1.

Возврат при старении

В естественно состаренных сплавах типа дуралюмин при быстром и кратковременном (2 мин) нагреве до 250—300°С происходит снижение прочности до значений, свойственных свежезакаленному состоянию. Это явление называется возвратом при старении. Искусственное старение уменьшает явление возврата.

Зависимость свойств дюралюминия от степени рекристаллизации

Механические свойства горячедеформированных полуфабрикатов из сплавов типа дуралюмин сильно зависят от степени рекристаллизации в процессе нагрева при деформации и термической обработке. Разница в прочности закаленного и состаренного рекристаллизованного и нерекристаллизованного материалов достигает 200 МПа.

Полуфабрикаты с нерекристаллизованной структурой по сравнению с рекристализованной при повышенных прочностных свойствах в долевом направлении имеют преимущество по вязкости разрушения, выносливости при одинаковом по абсолютной величине уровне напряжения, сопротивлению коррозии под напряжением, но обладают более низким относительным удлинением в долевом направлении; выигрыш по прочностным свойствам уменьшается на образце с отверстием.

Листовой материал, изготовленный методом горячей и последующей холодной прокатки, а также проволока и трубы, изготовленные холодной прокаткой и волочением, в закаленном состоянии имеют полностью рекристаллизованную структуру. Профили и прутки, полученные горячим прессованием, после термической обработки могут иметь структуру от полностью нерекристаллизованной до полностью рекристаллизованной. Возможно получение преимущественно нерекристаллизованной структуры и в плитах. Сохранению нерекристаллизованной структуры способствует повышение температуры и уменьшение степени горячей деформации изделий, понижение температуры и времени выдержки при нагреве под закалку, увеличение содержания элементов (Мn, Cr, Zr и др.), повышающих температуру рекристаллизации.

Химический состав по ГОСТ 4784–77 и ОСТ 190048–77

Сплавы данной группы содержат от 2 до 5 % Cu, 0,15–2,7 % Mg, 0–1,0 % Mn, до 0,7 % Fe, до 0,7 % Si и небольшие количества цинка и титана в виде примесей. В сплавы с повышенным содержанием магния (Д19, ВАД-1, Д19П) вводят небольшие количества бериллия для понижения окисления в процессе плавки, литья и термической обработки.

Химический состав (%) конструкционных сплавов типа дуралюмин (дюралюминий)

Сплав	Основные компоненты			Примеси (не более)
	Си	Mg	Мп	Fe	Si	Ni	Zn	Ti	Прочие
									Каждая	Сумма
Конструкционные сплавы
*  В сплавах Д19, Д19ч, Д19П, ВАД-1 содержится 0,0002—0,005%   Be.
Д1	3,8–4,8	0,4–0,8	0,4–0,8	0,7	0,7	0,1	0,3	0,1	0,05	0,1
Д1ч	3,8–4,8	0,4–0,8	0,4–0,8	0,4	0,5	0,1	0,3	0,1	0,05	0,1
Д16	3,8–4,9	1,2–1,8	0,3–0,9	0,5	0,5	0,1	0,3	0.1	0,05	0,1
Д16ч	3,8–4,9	1,2–1,8	0,3–0,9	0,3	0,2	0,05	0,1	0,1	0,05	0,1
1163	3,8–4,5	1,2–1,6	0,4–0,8	0,15	0,1	0,05	0,1	0,01–0,07	0,05	0,1
Д19*	3,8–4,3	1,7–2,3	0,5–1,0	0,5	0,5	—	0,1	0,1	0,05	0,1
Д19ч*	3,8–4,3	1,7–2,3	0,4–0,9	0,3	0,3	—	0,1	0,1	0,05	0,1
ВАД-1*	3,8–4,5	2,3–2,7	0,35–0,8	0,3	0,2	—	0,1	—	0,05	0,1
ВД17	2,6–3,2	2,0–2,4	0,45–0,7	0,3	0,3	—	0,1	0,1	0,05	0,1
Заклепочные сплавы
Д19П*	3,2–3,7	2,1–2,6	0,5–0,8	0,3	0,3	—	0,1	0,1	0,05	0,1
Д18	2,2–3,0	0,2–0,5	0,2	0,5	0,5	—	0,1	0,1	0,05	0,1
В65	3,9–4,5	0,15–0,3	0,3–0,5	0,2	0,25	0,1	0,1	0,1	0,05	0,1

Влияние примесей на механические свойства

Кроме основных легирующих элементов, в дюралюминии присутствуют небольшие количества примесей. Некоторые из них (железо и кремний) имеются в исходном первичном алюминии, другие (цинк и никель) попадают в сплавы при переплаве отходов, третьи (бериллий, титан и цирконий) вводят в сплавы специально в качестве технологических добавок.

В сплавах типа дуралюмин железо образует соединения, оказывающие охрупчивающее влияние. Железо соединяется с медью и уменьшает количество растворимой меди, которая упрочнеяет сплав при старении.

Кремний в этих сплавах увеличивает склонность к трещинообразованию при сварке (ВАД-1) и литье, особенно крупных слитков из сплавов Д16, Д19, понижает пластичность заклепок из всех сплавов. Для нейтрализации вредного влияния кремния при литье и сварке содержание железа в сплавах должно в 1,1–1,5 раза превышать содержание кремния.

Для получения высокой пластичности литого и деформированного материала, а также для повышения вязкости разрушения содержание железа и кремния должно быть минимальным.

Никель образует нерастворимые фазы с медью и железом, уменьшает пластичность и прочность термически обрабатываемых сплавов, улучшает твердость и прочность при повышенных температурах и понижает коэффициент линейного расширения.

Совместное присутствие железа и никеля в сплавах системы Al-Cu-Mg обеспечивает повышение механических свойств при комнатной и повышенных температурах по сравнению со сплавами, содержащими либо железо, либо только никель. Положительное влияние совместного содержания железа и никеля связано с образованием нерастворимой фазы FeNiAl9, в которой отсутствует медь.

В дюралюминах Д1, Д16 и др, содержащих железо и кремний в виде примесей, при введении никеля фаза FeNiAl9 не образуется. Небольшие количества цинка (0,1—0,5 %) не влияют на механические свойства рассматриваемых сплавов при комнатной температуре и значительно понижают их жаропрочность. Примесь цинка в количестве 0,1—0,3 % увеличивает склонность к трещинообразованию при литье и сварке.

Бериллий в небольших количествах (около 0,005 %) предохраняет сплавы с высоким содержанием магния (1,5 % и более) от окисления при литье и термической обработке, не оказывая влияния на механические свойства как при комнатной, так и при повышенных температурах.

Бериллий входит в состав окисной пленки, состоящей в этих сплавах главным образом из окиси магния, способствует ее упрочнению и, следовательно, уменьшает дальнейшее окисление сплава.

Более высокое содержание в сплавах бериллия (0,1— 0,5 %) требует особых мер предосторожности при плавке и литье из-за его токсичности.

Литий увеличивает прочность при комнатной и повышенных температурах, понижает плотность и увеличивает модуль упругости, но снижает пластичность.

Хром, как и марганец, повышает температуру рекристаллизации сплавов. Выделения частиц, содержащих хром, имеют игольчатую форму и в большей мере, чем марганцовистые, снижают характеристики разрушения. Хром в присутствии марганца, железа и титана может выпадать в виде грубых составляющих фазы СгAl₇. В промышленные сплавы типа дуралюмин хром не добавляют. Титан, в алюминиевых сплавах применяется в основном для измельчения зерна литого металла. Природу способности титана измельчать литое зерно объясняют образованием в расплаве зародышей, служащих центрами кристаллизации. По данным одних авторов, эти зародыши — алюминид титана, по данным других авторов,— карбид титана. В присутствии бора такими зародышами будут частички борида титана.

Цирконий в небольших количествах, так же как и титан, является модификатором. Добавка циркония практически не влияет на прочностные свойства холоднодеформированных полуфабрикатов из сплавов, содержащих марганец, и несколько повышает их у сплавов без марганца. Цирконий аналогично марганцу, но при значительно меньшем содержании повышает температуру рекристаллизации сплава, что способствует получению нерекристаллизованной структуры и высокой прочности горячепрессованных полуфабрикатов.

Влияние циркония как антирекристаллизатора в сплаве Д16 при содержании менее 0,1 % незначительно. При концентрации циркония более 0,15 % отмечается появление первичных интерметаллидов с цирконием, увеличивается количество дефектов, выявляемых ультразвуковым контролем. Цирконий снижает сопротивление коррозии под напряжением. Небольшие количества бора (0,005—0,01 %) измельчают зерно алюминия и его сплавов. Эффект модифицирования увеличивается в присутствии небольших количеств титана (0,01 %). Эти два элемента образуют соединение TiB₂.

Режимы термической обработки конструкционных сплавов типа дуралюмин

Сплав	Температура нагрева под закалку, °С	Старение
		Температура, °С	Время, ч
Д1	495—510	20	>96
Д16	495—505 (листы)	20	>96
		188—193	11-13
	485—503 (прессованные изделия)	20	>96
		185—195	6-8
Д19	500—510 (листы)	20	120—240
		185—195	12-14
	495—505 (прессованные изделия)	20	120—240
		185—195	8—10
ВД17	495—505	165—175	15—17

Технологические свойства дюрали

Плакированные листы отличаются высокой коррозионной стойкостью, прессованные изделия, штамповки и поковки — пониженной стойкостью. Прессованные изделия из дюралюминия Д1 и Д16 в закаленном и естественно состаренном состоянии при эксплуатационных нагревах выше 100°С склонны к межкристаллитной коррозии; искусственное старение повышает сопротивление коррозии. Неплакированные детали из дуралюминов следует подвергать анодированию и защищать лакокрасочными покрытиями.

Сплавы хорошо свариваются точечной сваркой и не свариваются плавлением из-за высокой склонности к трещинообразованию. Все дуралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием (в закаленном и состаренном состоянии) и химическим фрезерованием (размерным травлением). Обрабатываемость резанием в отожженном состоянии плохая. Высокотемпературная пайка не применяется из-за опасности пережога.

Температура начала ковки Д16, Д16П — 460°C, конца — 380°C.
Дуралюмин широко применяют во всех областях народного хозяйства, особенно в авиации. Сплав Д16 в виде листов и прессованных полуфабрикатов — основной материал для силовых элементов конструкции самолетов (детали каркаса, обшивка, шпангоуты, нервюры, лонжероны, тяги управления) и других нагруженных конструкций.
Сплав Д19 применяют для тех же деталей, что и сплав Д16, работающих в условиях эксплуатационных нагревов до температуры 200—250°С, а также для изготовления заклепок. Сплав Д1 используют для штамповки лопастей воздушных винтов, а также различных узлов крепления. Сплав ВД17 применяют для изготовления лопаток компрессора двигателей.

Дюраль состав сплава в процентах

Алюминиевый сплав Д16 – дюралюминий повышенной прочности системы А1–Сu–Мg с легируемыми добавками марганца. По твердости и механической прочности он не уступает стали, но, в отличие от нее, обладает в 3 раза более легким удельным весом. В связи с этим, он активно используется во всех областях промышленности, особенно в авиастроении, при изготовлении силовых конструкционных элементов.

Однако, дюралюминий Д16 обладает одним главным недостатком – низкой коррозионной стойкостью и нуждается в специальных антикоррозийных средствах защиты. В большинстве своем сплав плакируют или анодируют, что существенно повышает его сопротивление коррозии.

Химический состав.

Дюралюминий Д16 относится к алюминиевым сплавам, содержащим до 94,7% алюминия. Остальное приходится на легируемые элементы – медь, магний, марганец, а также ряд примесей.

Примечание: Al – основа; процентное содержание Al дано приблизительно

Примеси железа и кремния негативно сказываются на прочности и пластичности сплава Д16, поэтому их содержание строго регламентируется стандартом – доля каждого из них не должна превышать 0,5-0,7%.
Марганец не входит в состав упрочняющих фаз, но его присутствие в дюралюминии повышает его антикоррозийность, улучшает механические свойства и увеличивает температуру рекристализации. В связи с этим, сплав Д16 удовлетворительно куется, режется и фрезеруется с помощью размерного травления, а также сваривается точечной сваркой.

Температурная обработка.

Для увеличения прочности, дюралюминий Д16 подвергают температурной закалке, нагревая до 495-505 градусов. Старение при более высоких температурах приводит к пережогу алюминия, его окислению и оплавлению, в результате чего понижается прочность и пластичность сплава.

Закалку проводят в холодной воде, что значительно увеличивает стойкость дюралюминия Д16 к кристаллизационной коррозии. Затем его подвергают естественно старению в течение 4-5 суток при комнатной температуре, обеспечивающему максимальные антикоррозийные свойства. В серийном производстве полуфабрикаты сплава Д16 подвергают ускоренному старению, повышая температуру до 100 градусов. Процесс заканчивается буквально через несколько часов, а изделия получают практически такие же прочностные характеристики, как и при естественном старении.

Антикоррозийная защита дюралюминия Д16.

Повышенной стойкостью к коррозии обладает дюралюминиевый сплав Д16, прошедший высокотемпературную закалку, плакировку чистым алюминием или анодирование. Первый способ применим только для листов, поскольку тонкий слой алюминия (не более 4% от толщины изделия) необходимо наносить с обеих сторон заготовки. Для этого отфрезерованные слитки дюралюминия, покрывают планшетами из чистого алюминия, а затем прокатывают. В результате получают листовые полуфабрикаты, устойчивые к коррозии, царапинам и другим механическим повреждениям. Правда, у них имеется недостаток – пониженная усталостная прочность.

Другие полуфабрикаты подвергают анодированию или электрохимическому оксидированию в серной кислоте. Таким образом, на их поверхности образуется плотная и толстая оксидная пленка, которая эффективно защищает дюралюминиевый сплав от коррозии.

Однако, коррозионная стойкость естественно состаренного дюралюминия, не имеющего защитного слоя, резко снижается при температуре более 100 градусов. Нагрев ведет к возникновению межкристаллитной коррозии и растрескиванию готового изделия.

Применение дюраля Д16.

Дюралюминий Д16 превосходно деформируется в горячем или холодном состоянии, позволяя получать трубы, прутки, профили, заклепки и листы.

Листы и прессованные заготовки нашли широкое применение в авиации. Из них изготавливают обшивку, детали каркасов, шпангоуты и тяги управления для самолетов. Трубы Д16, обладающие отличной пластичностью, используются во многих силовых конструкциях нефтяной, газовой, химической, энергетической и пищевой отраслях промышленности. Они превосходно подходят для возведения металлоконструкций, поскольку, в отличие от стальных труб, имеют множество достоинств – легкий вес, удобство при транспортировке, высокую пропускную способность, устойчивость к влаге и коррозии.

В последнее время легкосплавные трубы для бурения стали делать из плакированного или оксидированного дюралюминия Д16, так как он имеет меньшую чувствительность к надрезу, чем высокопрочные алюминиевые сплавы В95, а также обладает повышенной выносливостью в глинистом растворе.

Приобрести металлопрокат Д16: прутки, профили, трубы и листы Д16АТ в любом количестве можно у нас, сделав заказ на сайте или позвонив по телефону.

Дюраль (дюралюмин) представляет собой группу важных промышленных сплавов, сыгравших большую роль в развитии самолётостроения и других областей техники. Современные дюралюмины – это многокомпонентные сплавы на основе системы А1-Cu-Mg с добавками марганца и других элементов.

Все дюралюмины, применяющиеся в настоящее время в промышленности, можно разделить на четыре подгруппы:

1. классический дюралюмин (Д1), состав которого практически не изменился с 1908 года;

2. дюраль повышенной прочности (Д16), отличается от сплава Д1 более высоким содержанием магния;

3. дюраль повышенной жаропрочности (Д19 и ВД17), главным отличием которых является увеличенное отношение Mg/Сu;

4. дюраль повышенной пластичности (Д18), отличается пониженным содержанием меди и магния.

Помимо меди и магния в дюрали всегда содержатся марганец и примеси железа и кремния.

Медь и магний – основные компоненты, обеспечивающие упрочнение сплавов. Марганец является обязательной присадкой, измельчающей структуру, повышающей прочность и коррозионную стойкость.

Железо и кремний – неизбежные примеси. Железо является вредной примесью, снижающей прочность и пластичность дюралюмина. Кремний до некоторой степени устраняет вредное влияние железа, связывая его в более легко разрушаемую при деформации фазу.

Наибольшее применение среди дюралюминов нашли сплавы Д1 и Д16, которые широко используют в авиационной промышленности. Из сплава Д1 изготовляют листы, профили, трубы, проволоку, штамповки и поковки. Такие же полуфабрикаты, кроме поковок и штамповок, получают из сплава Д16.

Дюралюмины повышенной пластичности (Д18) имеют узкое назначение – из них изготовляют заклёпки для авиастроения. Из сплавов ВД17 и Д19 можно получать различные деформированные полуфабрикаты, предназначенные для работы при повышенных температурах.

Сплав Д16 при комнатной температуре обладает наиболее высокой прочностью по сравнению с другими дюралюминами.

Для обеспечения высокой прочности дюраль подвергают закалке и естественному или искусственному старению. Чтобы уяснить причины упрочнения сплавов при термической обработке, рассмотрим фазовый состав и превращения в двухкомпонентном сплаве, состоящем из алюминия и 4% меди (рис1.).

Рис. 1 .Часть диаграммы состояния Аl – Cu.

Равновесная структура сплава при комнатной температуре представляет собой – твёрдый раствор, содержащий около 0,5% меди, и включения интерметаллидов типа СuАl2, При такой структуре сплавы обладают низкой прочностью и хорошей пластичностью. Для максимального упрочнения сплавов термической обработкой необходимо решить две задачи:

1. Повысить прочность основной части структуры, т.е. кристаллов – твёрдого раствора;

2. Обеспечить образование вместо относительно крупных избыточных кристаллов интерметаллида СuАl2,большого количества мельчайших вторичных выделений, препятствующих движению дислокаций.

Известно, что напряжение, необходимое для «проталкивания» дислокации между частицами, разделёнными расстоянием L, равно:

G – модуль сдвига, в – вектор Бюргерса дислокации.

Следовательно, чем мельче частицы, тем больше их количество, меньшее расстояние L между ними и большее напряжение «проталкивания». Отсюда, чем мельче частицы, тем больше их упрочняющее воздействие.

Первой упрочняющей операцией для дюралюмина является закалка. Возможность применения закалки основана на наличии переменной растворимости меди в алюминии. Её цель – получить в сплаве неравновесную структуру пересыщенного твёрдого раствора с максимальной концентрацией меди. Закалка заключается в нагреве сплава несколько выше линии переменной растворимости (но не выше солидуса) с последующим резким охлаждением в холодной воде.

При нагреве происходит полное растворение вторичных кристаллов Си Аl2, и сплав приобретает однофазную структуру – твёрдого раствора с высокой концентрацией меди (около 4%). В результате быстрого охлаждения распад высокотемпературного твёрдого раствора не успевает происходить, несмотря на понижение растворимости меди. Таким образом, при комнатной температуре удается зафиксировать пересыщенный твёрдый раствор меди в алюминии с сильно искажённой кристаллической решёткой. Это искажение решётки твёрдого раствора способствует торможению дислокаций и вызывает повышение прочности сплава.

Так, например, отожжённый дюралюмин Д16 имеет предел прочности 220 Мпа, а непосредственно после закалки около 300 Мпа. Однако наибольшее упрочнение происходит при последующем старении.

Старение представляет собой выдержку закалённого сплава при сравнительно невысоких температурах, при которых начинается распад пересыщенного твёрдого раствора или подготовительные процессы, предшествующие его распаду.

Сильная пересыщенность твёрдого раствора после закалки обуславливает его высокую свободную энергию. Распад твёрдого раствора приближает структуру к равновесной, а следовательно, ведёт к уменьшению свободной энергии системы, т.е. является самопроизвольным процессом.

В закалённом дюралюмине подготовительные стадии распада проходят без специального нагрева, при вылёживании в естественных условиях в цехе, на складе или в другом помещении, где температура составляет от 0°С до 30°С. Такое вылёживание в естественных условиях приводит к некоторым изменениям структуры и сопровождается повышением твёрдости и прочности. Этот процесс длится около 5. 7 суток и называется естественным старением. Процесс старения, происходящий при повышенных температурах 100. 20 OC, называется искусственным старением.

При старении изменение структуры и свойств в зависимости от температуры и времени выдержки происходит в несколько этапов.

На первом этапе в решётке твёрдого раствора образуются субмикроскопические зоны с высокой концентрацией меди. Если в основном пересыщенном растворе содержится около 4% меди (в рассматриваемом сплаве Аl + 4% Cu), а в соединении CuАl2, которое должно выделиться в конечном счёте из раствора – 52% Cu, то в этих зонах концентрация меди промежуточная и возрастает по мере развития процесса. Эти зоны получили название зоны Гинье-Престона, или зон Г.П.. В сплавах типа дюралюмин они имеют пластинчатую форму, а их кристаллическая структура такая же, как и у твёрдого раствора, но с меньшим параметром решётки.

Сущность второго этапа процесса (деление на этапы весьма условно) заключается в некотором росте зон Г.П., обогащении их медью до концентрации, близкой к соединению СuAl2, и упорядочении их структуры.

Третий этап наблюдается при повышенных температурах старения (или при длительных выдержках), когда из пересыщенного раствора выделяются частицы промежуточной фазы . Этот этап является началом собственно распада пересыщенного твёрдого раствора. – фаза по составу соответствует стабильной фазе (CuAl2), но имеет свою особую кристаллическую решётку, отличающуюся от решётки твёрдого раствора и от решётки CuА12. Выделения – фазы не полностью отделены от твёрдого раствора, так как их кристаллические решётки когерентны и не отделены друг от друга поверхностью раздела.

Четвёртый этап характеризуется образованием стабильной фазы (CuAl2). Когерентность решёток твёрдого раствора и выделяющейся фазы полностью нарушается. В дальнейшем частицы CuAl2 коагулируют (укрупняются).

Рассмотренные выше этапы охватывают процесс распада пересыщенного раствора полностью, до получения равновесной структуры, соответствующей диаграмме состояния. При естественном старении обычно образуются зоны Г.П., при искусственном старении – фаза. Четвёртая стадия наблюдается лишь при отжиге, т.е. при нагреве до высоких температур 300. 400 OС.

Описанные выше превращения при старении закалённого дюралюмина сопровождаются изменением свойств. На рис.2. схематично показана типичная закономерность изменения твёрдости (прочности) закалённого сплава в зависимости от температуры нагрева при старении.

Рис.2 Изменение твёрдости закалённого дюралюмина в зависимости от температуры старения

Нагрев пересыщенного раствора первоначально сопровождается ростом твёрдости и прочности, а затем вызывает их снижение. Упрочнение связано с первыми этапами процесса распада, т.е. с образованием з

Д16т характеристики и расшифровка марки, сплав алюминия Д16т плотность, ГОСТ и другая информация

Д16т характеристики и расшифровка марки, сплав алюминия Д16т плотность, ГОСТ и другая информация.

Д16т – один из самых востребованных дюралюминиевых сплавов в судостроительной, авиационной и космической промышленности.  Главное его преимущество заключается в том, что получаемый из него металлопрокат обладает:

• стабильной структурой;
• высокими прочностными характеристиками;
• в 3 раза более легким весом, чем стальные изделия;
• повышенным сопротивлением микроскопической деформации в процессе эксплуатации;
• хорошей механической обрабатываемостью на токарных и фрезеровочных станках, уступая лишь некоторым другим алюминиевым сплавам.

В связи с этим, изделия не требует дополнительной термообработки и позволяет избежать такой распространенной проблемы, как уменьшение размеров заготовок после естественной или искусственной закалки, которая характерна для изделий, выполненных из сплава Д16.

Сплав д16т: расшифровка марки

Химический состав дюралюминия Д16Т строго регламентируется ГОСТом 4784-97 и расшифровывается следующим образом:

• Д – дюралюминий;
• 16 – номер сплава в серии;
• Т – закаленный и естественно состаренный.

Дюралюминий Д16Т относится к алюминиевым сплавам системы Al-Сu-Mg, легируемым марганцем. Большую его часть составляет алюминий – до 94,7%, остальное приходится на медь, магний и другие примеси. Марганец увеличивает коррозийную стойкость сплава и улучшения его механические свойства, хотя и не образует с алюминием общих упрочняющих фаз, а лишь дисперсные частицы состава Al12Mn2Cu.

Негативно на характеристики д16т влияют включения железа, которое не растворяется в алюминии. Феррум кристаллизуется в дюралюминиевом сплаве в виде грубых пластин, существенно снижая его прочностные и пластичные параметры. Кроме того, примеси железа связывают медь, в результате чего уменьшается прочность сплава, достигающих максимальных значений после естественного старения. В связи с этим, его содержание в дюралюминии очень жестко ограничивается ГОСТом и не должно превышать массовой доли – 0,5-0,7%.

На западе существует аналог сплава Д16Т, плотность которого также равна 2,78 г/ кв. см., но маркируемого по-другому – 2024 т3511.

Термообработка сплава д16т

Дюралюминий Д16Т подвергается дополнительной обработке для улучшения его эксплуатационных качеств:

1. В первую очередь проводится температурная закалка при 495-505 градусах. При более высоких температурах происходит пережог алюминия, приводящий к резкому снижению качественных характеристик сплава.
2. Во-вторых, дюралюминий закаливается в холодной воде, причем большое влияние имеет температура охлаждающей воды. Самый оптимальный диапазон, при котором сплав достигает максимального сопротивления к межкристаллитной коррозии и питингу – 250-350 градусов.
3. И в последнюю очередь дюралюминиевый сплав Д16Т подвергается естественному старению, которое проводится при комнатной температуре в течение 4-5 дней.

В результате после закалки и старения материал приобретает твердость, равную 125-130 НВ, которая является максимальной среди всех известных дюралюминов.

Сферы применения проката Д16Т

Ввиду высокой прочности, твердости и легкости, сплав Д16Т используется для изготовления различного металлопроката. Он востребован в различных промышленных областях:

• в конструкциях самолетов и судов и космических аппаратов;
• для изготовления деталей для машин и станков;
• для производства обшивки и лонжеронов автомобилей, самолетов, вертолетов;
• для изготовления дорожных знаков и уличных табличек.

Незаменимы трубы Д16Т при производстве нефтяного сортамента. Эксплуатационные колонны, собранные них способны обеспечить бесперебойную эксплуатацию скважины в течение 8 лет.

В отличие от стального трубного проката, дюралюминиевые трубы пластичны, легки в транспортировке, прочны и имеют гладкую поверхность. Единственный минус труб Д16Т – склонность к коррозии при длительных нагревах, в агрессивной кислой или газовой среде. Однако, данная проблема успешно решается с помощью неорганических ингибиторов, которые создают на поверхности труб толстую оксидную пленку и снижают их чувствительность к межкристаллитному разрушению.

У нас вы можете купить:

Дюралюмины, дюрали, дуралюмины

Дюралюмины, дюрали, дуралюмины?

Главным легирующим элементом этих сплавов – дюралюминов – является медь с содержанием в основном от 3 до 6 %. Магний также служит основным легирующим элементов с содержанием от 0 до 2 %. Высокая прочность сплавов обеспечивается за счет дисперсного упрочнения. Сплавы этой серии имеют очень хорошие усталостные характеристики.

Эта серия включает первый термоупрочняемый алюминиевый сплав – дюралюминий – Д1 по ГОСТ 4784. Более прочный сплав Д16 раньше называли супердюралюмином. Часто все сплавы этой серии называют дюралюминами, дюралями или дуралюминами. 

Именно из сплавов Д1 и Д16 изготавливали большинство алюминиевых лодок в советские времена. Поэтому все алюминиевые лодки – не обязательно из дюралюминиевых сплавов – до сих пор называют “дюральками”.

Роль меди в дюралюминах

Присутствие меди, однако, плохо сказывается на коррозионной стойкости сплавов. Медь стремится выпадать по границам зерен, что делает эти сплавы очень подверженным точечной коррозии, межзеренной коррозии и коррозии под напряжением. Эти богатые медью зоны оказываются гальванически более благородными (катодными), чем окружающая алюминиевая матрица и поэтому особенно уязвимы для коррозии, которая происходит по гальваническому механизму. 

Кроме того, медь очень вредна для анодирования. Медные частицы растворяются в анодном кислотном электролите,  оставляя отверстия в оксидном слое, а растворенная медь мигрирует под действием электрического поля к границе между алюминием и его оксидом, что оказывает отрицательное влияние на качество анодного покрытия.

С увеличением содержания меди в сплаве вплоть до 12 %  его прочностные свойства возрастают за счет механизма дисперсного упрочнения. Упрочнение достигается за счет выделения интерметаллидных частиц Al₂Cu или Al₂CuMg в процессе старения, что обеспечивает прочность, уступающую только прочности высокопрочных сплавов серии 7ххх. При содержании меди более 12 % сплав становится хрупким.

Применение дюралюминов

Алюминиевые профили из сплавов с умеренным содержанием меди, таких как обычные 2024 и 2014 (Д16 и АК8) востребованы автомобильной промышленностью. Алюминиевые профили их этих сплавов имеют достаточно хорошую обрабатываемость, точечную свариваемость и хорошую коррозионную стойкость (по сравнению с профилями из сплавов с высоким содержанием меди). 

Алюминиевые профили из сплавов серии 2ххх применяются в таких ответственных конструкциях, как самолеты,  военная техника, мосты, большегрузные автомобили. Добавка легирующих элементов с низкой температурой плавления, таких как свинец и висмут, дает возможность автоматической механической обработки этих сплавов, что делает их подходящими для применения массовых изделий, таких как винты, болты, крепежные детали. В настоящее время в связи с экологическими ограничениями на применение свинца ему ищут замену на другие легкоплавкие элементы.

Сплав 2117 (Д18) специально предназначен для изготовления алюминиевых заклепок, которые широко применяются в самолетостроении, а также в других областях, например, при изготовлении и ремонте алюминиевых лодок.

Для повышения тепловой стойкости алюминиевых профилей, повышения их обрабатываемости и свариваемости, а также улучшения литейных свойств при разливке столбов могут вводить добавки марганца, ванадия, циркония, титана. 

Марганец повышает прочностные свойства сплавов Al-Cu–Mg, однако снижает пластичность, поэтому его содержание ограничивают 1 %. 

Железо добавляют в сплавы Al-Cu-Ni для повышения прочности при повышенных температурах (например, сплав 2618 – АК4). Железо способствует измельчению зерна. В сплавах без никеля содержание железа ограничивают, так оно может  снижать прочность сплава, если избыток железа не связан кремнием в частицы α-Fe-Si. Это избыточное железо образует соединения с медью и, следовательно, «отбирает» у сплава медь, которая нужна ему для термического упрочнения.

Никель в количестве от 0,8 до 2,3 % повышает прочность и твердость сплавов Al-Cu–Mg при повышенных температурах. Однако добавки всего 0,5 % никеля в простом дуралюмине Al–4%Cu–0,5%Mg (2017 – Д1) снижают его прочность при комнатной температуре.

Химический состав дюралюминов

Европейский стандарт ЕТ 573-3 включает 17 сплавов серии 2ххх и их модификаций, ГОСТ 4784-97 – 12.

 

Дуралюминий — это… Что такое Дуралюминий?

Дюралюми́ний — Торговая марка одного из первых упрочняемых старением алюминиевых сплавов. Основными легирующими элементами являются медь (4,4% массы), магний (1,5%) и марганец (0,5%). Типовое значение предела текучести составляет 450 МПа, однако зависит от состава и термообработки.

Названия

Фирменное название дюра́ль (Dural®) в русском языке стало по преимуществу разговорным и профессионально-жаргонным. Иногда встречаются также старая (основная до 1940-х) форма дуралюми́ний и англизированные варианты дуралюми́н, дюралюми́н, крайне редко также дура́ль. Название происходит от немецкого города Дюрен, нем. Düren, где в 1909 году было начато его промышленное производство^[1].

Дюралюминий разработан германским инженером-металлургом Альфредом Вильмом (Alfred Wilm), сотрудником металлургического завода Dürener Metallwerke AG. В 1903 году Вильм установил, что сплав алюминия с добавкой 4% меди после резкого охлаждения (температура закалки 500°С), находясь при комнатной температуре в течение 4-5 суток постепенно становится более твердым и прочным, не теряя при этом пластичности. Дальнейшие эксперименты со сплавами этой системы привели к освоению в 1909 году заводом Dürener Metallwerke сплава дюралюминия. Обнаруженное Вильмом старение алюминиевых сплавов, позволило повысить прочность дюралюминия до 350-370 МПа по сравнению с 70-80 МПа у чистого алюминия^[2]. Распространённые в Европе (Швейцария и Великобритания) алюминиевые сплавы марок Avional и Hiduminium – являются близкими дюралюминию по составу сплавами других производителей.

Свойства и применение

Первое применение дюралюминия – изготовление каркаса дирижаблей жесткой конструкции, с 1911 года широкое применение. Состав сплава и термообработка в годы войны были засекречены. Благодаря высокой удельной прочности дюралюминий начиная с 1920-х годов становится важнейшим конструкционным материалом в самолётостроении.

Плотность сплава 2500—2800 кг/м³, температура плавления около 650 °C. Сплав широко применяется в авиастроении, при производстве скоростных поездов (например поездов Синкансен) и во многих других отраслях машиностроения (так как отличается существенно большей твердостью, чем чистый алюминий).

После отжига (нагрева до температуры около 500°C и охлаждения) становится мягким и гибким (как алюминий). После старения (естественного — при 20°C — несколько суток, искусственного — при повышенной температуре — несколько часов) становится твёрдым и жёстким.

В настоящее время сплавы алюминий — медь — магний с добавками марганца — известны под общим названием дюралюмины. В их число входят сплавы следующих марок: Д1, Д16, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1. Дюралюмины упрочняются термообработкой; подвергаются, как правило, закалке и естественному старению. Характеризуются сочетанием высокой статической прочности (до 450—500 МПа) при комнатной и повышенной (до 150—175°С) температурах, высоких усталостной прочности и вязкости разрушения^[3]. Недостаток дюралюминов низкая коррозионная стойкость, изделия требуют тщательной защиты от коррозии. Листы дюралюминов, как правило, плакируют чистым алюминием.

Интересные факты

• В конце 1930-х годов правление фирмы Dürener Metallwerke AG и исследовательские лаборатории располагались в Берлине, район Борзигвальде. Здесь в начале 1940-х годов разрабатывались деформируемые высокопрочные сплавы системы Al-Zn-Mg, нашедшие применение в самолетостроении Германии в период до 1945 г^[4].

Ссылки

1. ↑ Краткий словарь авиационных терминов. Под редакцией проф. В.А. Комарова. М.: Изд-во МАИ, 1992, с. 54
2. ↑ A. Wilm, Physikalisc-metallurgische Untersuchungen über magnesiumhaltige Aluminiumlegierungen. Metallurgie, 1911, Bd. 8, N 7, 225-27
3. ↑ Алюминиевые сплавы.- В кн.: Авиация: Энциклопедия / Гл. ред. Г.П. Свищев. — М.: Науч. изд-во «Большая рос. энцикл.» : Центр. аэрогидродинам. институт им. Н.Е. Жуковского, 1994. — 736 c.: ил. ISBN 5-85270-086
4. ↑ Mühlenbruck A., Seeman H.J. Untersuchungen an Al-Zn-Mg-Knetlegierungen. Luftfahrtforsch., 1942, Bd. 19, N 9, s. 337-343

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Какими характеристиками обладает дюралюминий, и где применим этот материал

Дюралюминий был разработан более сотни лет назад, в 1903 году. Тогда Альфред Вильм, инженер-металлург, будучи сотрудником германского металлургического завода, установил некую закономерность. Оказалось, что сплав алюминия с четырьмя процентами меди после закалки при +500° C и резкого охлаждения, выдержав при комнатной температуре несколько дней (до 4–5), становится более прочным и твёрдым, но и не теряет при этом своей пластичности. Дальнейшие эксперименты привели к расширению количества входящих в состав элементов, что повысило прочность чистого алюминия (примерно 70–80 МПа) до 350–370 МПа.

История названия

Группа сплавов этого типа названа в честь немецкого города Дюрен. Здесь же и было начато их производство в промышленном масштабе в 1909 году, спустя шесть лет после открытия и изучения свойств. Кроме названия «дюралюминий» встречается также:

• англизированный вариант – «дюралюмин»;
• старая форма – «дуралюминий»;
• «дюраль», как общее название «семейства» алюминия этого типа.

В них же чувствуется аллюзия на латинское слово Durus, что означает жёсткий, твёрдый. Именно так характеризуются основные свойства этих металлов.

Состав сплавов алюминия: разные виды

1. Системы Al-Mn, Al-Mg. Главная характеристика — высокая коррозийная стойкость (чуть меньше, чем у чистого алюминия). Кроме того, они хорошо поддаются сварке и пайке, но не резке. Эти сплавы не упрочняют при помощи термической обработки. Применяют для изготовления баков, маслопроводов, бензопроводов, радиаторов авто и тракторов, элементов посуды, в строительстве (в зависимости от конкретного вида и его характеристик).
2. Семейство Al-Mg-Si — сплавы, которые называются коррозионно-стойкими. Упрочняют их при помощи термической обработки. Она заключается в закалке при температуре 515–525 градусов Цельсия с последующим охлаждением в холодной воде с естественным старением при 20 градусах около десяти суток. Основным свойством готовых материалов этой группы является высокая коррозионная стойкость в обычных условиях и в случаях эксплуатации под напряжением.
3. Сплавы Al-Cu-Mg называются конструкционными, или же дюралюминиевыми. Их основа – алюминий, который легирован в разных пропорциях медью, магнием и марганцем. Исходя из них, получают разные виды со своими характеристиками, которые можно разделить на некоторое число групп, что будет рассмотрено далее.

Материалы группы дюраль обладают мощными механическими свойствами, но сильнее подвержены коррозии, чем второй рассмотренный вид семейства сплавов. С этим частично борется марганец, который дополнительно вводят в состав. Но при эксплуатации дюралюминия необходимо защищать его при помощи лакокрасочных покрытий или же подвергать анодированию. Если сплав применим для плакированных листов, то они и сами отличаются достаточной степенью стойкости к коррозии. То есть, она также во многом зависит от типа обработки.

Кроме вышеперечисленных систем сплавов, имеются также:

• жаропрочные;
• ковочные;
• жаропрочные ковочные;
• высокопрочные конструкционные сплавы.

Как видим, многие года изучения свойств материалов с основой алюминия позволило создать множество их различных видов и типов, которые обладают необходимыми в конкретной отрасли свойствами.

Сплавы типа дюралюминий

Всего имеется 4 сплава типа дюралюминий. Все они в разной пропорции содержат как основные компоненты (купрум, магний, марганец), так и другие (Fe, Si, Ti, Zn, Ni).

• Д1: купрум — 4,4 ±0,4%, магний — 0,6 ± 0,2%, марганец — от 0,6 ± 0,2%;
• Д16: купрум — от 3,8 до 4,9%, магний — 1,5 ±0,3%, марганец — 0,6 ±0,3%;
• Д19: купрум — от 3,8 до 4,3%, магний — 2,0 ±0,3%, марганец — от 0,5 до 1,0%;
• ВД17: купрум — 2,9 ±0,3%, магний — 2,2 ±0,2%, марганец — от 0,45 до 0,7%.

Остальные элементы присутствуют в материалах в общем размере не более двух процентов.

Для каждого типа дуралюмина также необходим свой режим термической обработки.

Сплав Д1 закаливается при температуре 495—510° C, а затем проходит стадию естественного старения при 20° C в течение 96 часов и более.

Для Д16 закалка проходит в двух режимах (зависимо от того, в каком виде будет представлен исходный материал). Если речь о листах из Д16, то для него нужна температура закалки 500 ± 5°C. Процесс старения можно произвести при 20 °C в течение четырёх суток и более, или при 188—193°C за гораздо меньшее количество часов — 11–13. Если же этот Д16 после используют для прессованных изделий, то предел температур закалки падает до 485–503° C. Старение тоже можно выполнить двумя путями:

• комнатная температура — в те же сроки;
• при температурах 185–195° C — в интервале 6–8 часов.

ВД17 закаляется в пределах 495–505° C, а старение выполняется только в принудительном порядке при 170 ± 5° C в течение 16 ±1 часов.

Д19, как и Д16, имеет разные условия закалки и старения материалов:

• для листов — t=505 ± 5° C, старение — при 20° C в течение 5–10 суток или при 185–195° C 13 ±1 часов;
• прессованныее изделия — t=500 ± 5°C, старение — аналогичное при комнатных условиях, или при 190 ± 5°C за 9 ±1 часов;

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Infogalactic: ядро ​​планетарного знания

Дюралюминий (также называемый дюралюминий , дюралюминий , дюралюминий , дюралюминий или дюралюминий ) — это торговое название одного из самых ранних типов стойких к старению алюминиевых сплавов. Его использование в качестве торгового названия устарело, и сегодня этот термин в основном используется для описания алюминиево-медных сплавов, обозначенных как серия «2000» Международной системой обозначений сплавов (IADS).

Легирующие элементы

Помимо алюминия, основными материалами, из которых состоит дюралюминий, являются медь, марганец и магний.

История

Дюралюминий был разработан немецким металлургом Альфредом Вильмом из Dürener Metallwerke Aktien Gesellschaft.

В 1903 году Вильм обнаружил, что после закалки алюминиевый сплав, содержащий 4% меди, медленно затвердевает, если оставить его при комнатной температуре на несколько дней. Дальнейшие улучшения привели к появлению дюралюминия в 1909 году. ^[1] На сегодняшний день это название устарело и в основном используется в популярной науке для описания системы сплавов Al-Cu, или серии «2000», в соответствии с Международной системой обозначений сплавов (IADS), первоначально созданной в 1970 г. Ассоциация.

Применение в авиации

Его первое использование было в жестких каркасах дирижаблей, в конечном итоге включая все те из эпохи «Великих дирижаблей» 1920-х и 1930-х годов: немецкий пассажирский Zeppelin LZ 127 Graf Zeppelin , LZ 129 Hindenburg , LZ 130 Graf Zeppelin II , и ты.Дирижабли S. Navy USS Los Angeles (ZR-3, ex-LZ 126), USS Akron (ZRS-4) и USS Macon (ZRS-5). ^{[2] [3]} Состав и термическая обработка оставались секретом военного времени. Благодаря этой новой устойчивой к разрыву смеси дюралюминий быстро распространился по авиастроительной промышленности в начале 1930-х годов, где он хорошо подходил для новых технологий строительства монококов, которые вводились в то же время. Дюралюминий также популярен для использования в точных инструментах, таких как уровни, из-за его легкого веса и прочности.

Дуралюминий, его состав и термообработка были открыто опубликованы в немецкой научной литературе перед Первой мировой войной. Несмотря на это, он не был принят за пределами Германии до окончания Первой мировой войны. Сообщения об использовании немцами во время Первой мировой войны, даже в таких эрудированных технических журналах, как Flight , все еще могли ошибочно идентифицировать его ключевой легирующий компонент как магний, а не медь. ^[4] Только после войны возник интерес к его использованию в Великобритании. ^[5]

Самая ранняя известная попытка использовать дюралюминий для конструкции самолета тяжелее воздуха произошла в 1916 году, когда Хьюго Юнкерс впервые представил его использование при создании планера Junkers J 3, однодвигательного моноплана, «демонстратора технологий», который обозначил первое использование дюралюминиевой гофрированной пленки торговой марки Junkers.Только закрытые крылья и трубчатый каркас фюзеляжа J 3 были завершены, прежде чем проект был заброшен — чуть более поздний бронированный полутораплан Junkers JI имел цельнометаллические крылья и горизонтальный стабилизатор, изготовленные таким же образом, как и крылья J 3. , наряду с экспериментальным и годным к полетам полностью дюралюминиевым одноместным истребителем Junkers J 7, который привел к созданию истребителя-моноплана Junkers DI с низкорасположенным крылом, который в 1918 году представил в военной авиации Германии технологию изготовления полностью дюралюминиевых самолетов.

Защита от коррозии

Хотя добавка меди улучшает прочность, она также делает эти сплавы подверженными коррозии. Для листовых изделий коррозионная стойкость может быть значительно повышена за счет металлургического связывания поверхностного слоя алюминия высокой чистоты. Эти листы называются alclad и обычно используются в авиационной промышленности. ^{[6] [7]}

Приложения

Алюминий, легированный медью (сплавы Al-Cu), который может подвергаться дисперсионному упрочнению, обозначается Международной системой обозначений сплавов как серия 2000.Типичные области применения деформируемых сплавов Al-Cu включают: ^[8]

• 2011 : Проволока, пруток и пруток для винтовых машин. Применения, где требуются хорошая обрабатываемость и хорошая прочность.
• 2014 : Поковки, листы и профили для тяжелых условий эксплуатации для авиационной арматуры, колес и основных структурных компонентов, резервуаров космического ускорителя и конструкции, рамы грузовика и компонентов подвески. Применения, требующие высокой прочности и твердости, включая работу при повышенных температурах.
• 2017 или Avional (Франция): около 1% Si. ^[9] Хорошая обрабатываемость. Приемлемая стойкость к коррозии на воздухе и механические свойства. Также называется AU4G во Франции. Используется в самолетах между войнами во Франции и Италии. ^[10] Также с 1960-х годов несколько раз использовался в автоспорте. ^[11] , так как это толерантный сплав, который можно штамповать с помощью относительно несложного оборудования.
• 2024 : Конструкции самолетов, заклепки, метизы, колеса тележек, изделия для винтовых станков и другие конструкционные приложения.
• 2036 : Лист для автомобильных панелей.
• 2048 : Листы и пластины в конструктивных элементах для аэрокосмического применения и военного оборудования.

Список литературы

1. ↑ Дж. Дуайт. Алюминиевый дизайн и конструкция . Рутледж, 1999.
2. ↑ Бертон, Уолтер Э. (октябрь 1929 г.). «Цеппелин растет». Popular Science Monthly : 26.
3. ↑ «Великие дирижабли», век полета
4. ↑ «Цеппелин или Шютте-Ланц?». Рейс : 758. 7 сентября 1916 г.
5. ↑ Терстон, А.П. (22 мая 1919 г.). «Металлическая конструкция самолета». Рейс : 680–684.
6. ↑ Дж. Снодграсс и Дж.Моран. Коррозионная стойкость алюминиевых сплавов. В Коррозия: основы, испытания и защита , том 13a Справочника ASM. АСМ, 2003.
7. ↑ Паркер, Дана Т. Building Victory: Производство самолетов в районе Лос-Анджелеса во время Второй мировой войны, с. 39, 87, 118, Cypress, CA, 2013. ISBN 978-0-9897906-0-4.
8. ↑ Справочник ASM. Том 2, В Свойства и выбор: Цветные сплавы и материалы специального назначения . АСМ, 2002.
9. ↑ Джон П.Фрик, изд. (2000). Инженерные сплавы Вольдмана . ASM International. п. 150. ISBN 9780871706911 .
10. ↑ «Итальянский самолет: Macchi C.200». Рейс : 563. 27 июня 1940 г.
11. ↑ Саки, Джо (2008). Библия Lamborghini Miura . Издательство Veloce.п. 54. ISBN 9781845841966 .

fr: Alliages d’aluminium pour corroyage # Série 2000 (aluminium cuivre)

.

Дуралюминий — WriteWork

Дуралюминий, также называемый дюралюминием, дюралюминий или дюраль, представляет собой сплав алюминия (около 95%), меди (около 4%) и небольших количеств магния (0,5% -1%) и марганца (менее 1%). Он намного лучше по прочности на разрыв, чем элементарный алюминий, хотя и менее устойчив к коррозии. Его тепло- и электропроводность меньше, чем у чистого алюминия, но намного больше, чем у стали.

Дюралюминий был изобретен в 1908 году Альфредом Вильмом во время исследований для немецкой армии.Первым его применением были жесткие каркасы дирижаблей. Его состав и термическая обработка были секретом военного времени. Благодаря этой новой устойчивой к разрыву смеси дюралюминий быстро распространился по авиастроительной промышленности в начале 1930-х годов, где он хорошо подходил для новых технологий строительства монококов, которые вводились в то же время. Дюралюминий также популярен для использования в точных инструментах, таких как уровни, из-за его легкого веса и прочности.

Его использование в компонентах наземных транспортных средств было ограничено стоимостью материалов и изготовления по сравнению с мягкой сталью и чугуном, но оно стало довольно распространенным, особенно в случаях, когда требуется ускорение, топливная эффективность и т. Д.

требуют легкого веса. Компоненты из дюралюминия включают колеса, головки цилиндров, блоки, картеры, маслосборники, коллекторы, кузова или части кузова (Land Rover, Honda Insight, Lotus Seven, Austin-Healey), рамы (боевая машина M2 Bradley, Chevrolet Corvette с очень высокими характеристиками. версия, Messerschmitt KR200), бамперы и топливный бак (Panhard), корпус дифференциала (Peugeot), капот (капот) и крышка багажника (крышка багажника) (MG A).

Сегодня почти все материалы, которые называют алюминием, на самом деле являются его сплавами.Чистый алюминий встречается только тогда, когда коррозионная стойкость важнее прочности или твердости. Для таких целей рекомендован алюминий, не содержащий меди. И наоборот, термин «сплав» обычно означает алюминиевый сплав.

В современных самолетах дюралюминий превратился в сплавы, известные как 2017, 2117,

.

Химический состав и свойства алюминиевых сплавов

ОБОЗНАЧЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННО-ЗАЩИТНЫХ ТЕМПЕРАТУР –H

Первая цифра

Существует три различных метода, используемых для достижения окончательного состояния деформационно-упрочненного материала.

— h2 Только деформационная закалка: Применяется к изделиям, подвергнутым деформационной закалке для получения желаемого уровня прочности без какой-либо последующей термической обработки.

— h3 Деформационное упрочнение и частичный отжиг: Применяется к изделиям, подвергнутым деформационному упрочнению до более высокого уровня прочности, чем желаемый, с последующим частичным отжигом (или «обратным отжигом»), который снижает прочность до желаемого уровня.

— h4 Деформационная закалка и стабилизация: Это обозначение применяется только к магнийсодержащим сплавам, которые постепенно размягчаются при старении при комнатной температуре после деформационного упрочнения. Применяется низкотемпературный отжиг, стабилизирующий свойства.

Вторая цифра

Величина деформационного упрочнения и, следовательно, уровень прочности указывается второй цифрой.

-Hx2	Четверть хард
-Hx4	Полутвердый
-Hx6	Три четверти
-Hx8	Полный хард
-Hx9	Особо твердый (минимальная прочность на разрыв превышает прочность на разрыв Hx8 на 2 тысячи фунтов / кв. Дюйм или более)

Hx1, Hx3, Hx5 и Температуры Hx7 являются промежуточными между определенными выше.

Пределы механических свойств, соответствующие каждому обозначению состояния, можно найти, обратившись к соответствующему алюминиевому стандарту, например Стандартам и данным алюминиевой ассоциации или ASTM B 209.

Третья цифра

Третья цифра иногда используется для обозначения вариации основного двузначного характера.

.