- •Содержание
- •Введение
- •1. Общие сведения о цветных металлах и сплавах
- •1.1 Классификация и свойства чистых металлов
- •1.2. Цветные сплавы
- •1.1.3. Термическая обработка цветных сплавов
- •1.3. Принципы разработки литейных сплавов
- •1.3.1. Общие положения синтеза сплавов
- •1.3.2. Оптимизация состава сплавов
- •2. Легкие цветные сплавы
- •2.1. Алюминиевые сплавы
- •2.1.1. Состав и свойства первичного алюминия
- •2.1.2. Классификация и маркировка алюминиевых сплавов
- •2.1.3. Взаимодействие алюминия с другими элементами
- •2.1.4. Литейные алюминиевые сплавы
- •2.1.5. Новые поршневые сплавы и режимы их термической обработки
- •2.2. Магниевые сплавы
- •2.2.1. Состав и свойства первичного магния
- •2.2.2. Выбор основы и легирующих элементов
- •2.2.3. Классификация магниевых сплавов
- •2.2.4. Литейные магниевые сплавы
- •2.2.5. Сверхлегкие магниевые сплавы.
- •2.3. Титановые сплавы
- •2.3.1. Состав и свойства чистого титана
- •2.3.2. Взаимодействие титана с другими элементами
- •2.3.3. Классификация титановых сплавов
- •2.3.4. Литейные титановые сплавы
- •2.3.4.1. Особенности литейных свойств
- •2.3.4.2. Термическая обработка титановых сплавов
- •2.3.4.3. Области применения титановых сплавов
- •3. Тяжелые цветные сплавы
- •3.1. Медные сплавы
- •3.1.1. Состав и свойства чистой меди.
- •3.1.2. Классификация и маркировка медных сплавов.
- •3.1.3. Взаимодействие меди с другими элементами.
- •3.1.4. Литейные латуни
- •3.1.5. Оловянные бронзы
- •3.1.6. Безоловянные бронзы
- •3.1.6.1.Алюминиевые бронзы
- •3.1.6.2. Свинцовая бронза
- •3.1.6.3. Прочие безоловянные бронзы
- •3.1.7. Медно-никелевые сплавы
- •3.2. Никелевые сплавы
- •3.2.1. Состав и свойства чистого никеля
- •3.2.1. Взаимодействие никеля с другими элементами
- •3.2.2. Жаропрочные литейные никелевые сплавы
- •3.3. Сплавы тугоплавких металлов
- •3.4. Цинковые сплавы
- •3.4.1. Состав и свойства чистого цинка
- •3.4.2 Литейные цинковые сплавы
- •Марки и химический состав литейных цинковых сплавов (гост 25140–93)
- •Некоторые физические и технологические свойства литейных цинковых сплавов (гост 25140–93)
- •3.4.3. Антифрикционные цинковые сплавы
- •3.5. Сплавы на основе олова и свинца
- •3.6. Легкоплавкие сплавы
- •3.7. Сплавы благородных металлов
- •3.7.1. Золото и его сплавы
- •3. Тяжелые цветные сплавы Медные сплавы. Классификация и маркировка медных сплавов
- •Методические указания
- •Плавка цветных сплавов
2.1. Алюминиевые сплавы
2.1.1. Состав и свойства первичного алюминия
Алюминий – химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,981. Это третий по распространенности на нашей планете элемент после кислорода и кремния и самый распространенный из металлов. Его содержание в земной коре достаточно велико и составляет 8,8 %. Выделить его из природных соединений очень трудно, так как он прочно связан с кислородом и другими элементами. Только в 1825 г. датчанин Эрстед получил первые граммы металлического алюминия. В 1855 г. на Парижской всемирной выставке был представлен слиток алюминия в несколько килограммов. В то время его стоимость превосходила стоимость серебра в 5 раз, а стоимость железа в 4 тысячи раз. Алюминий использовали для изготовления ювелирных изделий, посуды для знатных особ. Получали алюминий путем восстановления натрием из хлоридов. В 1866 году П. Эру во Франции и Ч. Холл в США независимо друг от друга изобрели электролитический процесс получения алюминия, и его стоимость сравнялась с другими металлами. Производство алюминия по своим масштабам занимает второе место после железа и продолжает быстро расширяться.
Алюминий представляет собой блестящий серебристо-белый металл с плотностью 2,7 г/см3 и температурой плавления 660 оС. Он имеет кубическую гранецентрированную решетку и не претерпевает полиморфных превращений. Алюминий хорошо проводит тепло и электрический ток. По электропроводимости алюминий уступает только меди, поэтому широко используется в электротехнике. Удельная теплоемкость составляет 0,95 кДж /(кг∙К), а удельная теплота плавления – 405 кДж/кг. В связи с этим для плавки алюминия и его сплавов требуются большие затраты теплоты. На воздухе поверхность алюминия быстро покрывается тонкой, но очень плотной, прочной и твердой окисной пленкой, что придает ему высокую коррозионную стойкость. В литом состоянии прочность алюминия на разрыв составляет в среднем 90Мпа, твердость 25 НВ, относительное удлинение 30-50 %.
Первичный алюминий маркируется буквой А и цифрами, показывающими его содержание свыше 99 %. Различают особо чистый алюминий А999 (99,999 %), алюминий высокой чистоты А995, А99, А97, А95 и технически чистый алюминий А8 (99,8 %), А7, А6, А5, А5Е, А0. Химический состав первичного алюминия приведен в таблице 4.
Таблица 4
Химический состав первичного алюминия по ГОСТ 11069 – 74
Марка |
Al, %, не менее |
Примеси, %, не более |
|||||
Fe |
Si |
Cu |
Zn |
Ti |
∑примесей |
||
А999 |
99,999 |
|
|
|
|
|
0,001 |
А995 |
99,995 |
0,0015 |
0,0015 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,005 |
А99 |
99,99 |
0,003 |
0,003 |
0,003 |
0,003 |
0,002 |
0,10 |
А97 |
99,97 |
0,015 |
0,015 |
0,005 |
0,003 |
0,002 |
0,03 |
А95 |
99,95 |
0,03 |
0,03 |
0,015 |
0,005 |
0,002 |
0,05 |
А85 |
99,85 |
0,08 |
0,06 |
0,01 |
0,02 |
0,01 |
0,15 |
А8 |
99,80 |
0,12 |
0,10 |
0,01 |
0,04 |
0,02 |
0,20 |
А7 |
99,70 |
0,16 |
0,16 |
0,01 |
0,04 |
0,02 |
0,30 |
А6 |
99,60 |
0,25 |
0,20 |
0,01 |
0,06 |
0,03 |
0,40 |
А5 |
99,50 |
0,30 |
0,30 |
0,02 |
0,06 |
0,03 |
0,50 |
А5Е |
99,50 |
0,35 |
0,12 |
0,02 |
0,05 |
0,01 |
0,50 |
А0 |
99,00 |
0,50 |
0,50 |
0,02 |
0,08 |
0,03 |
1,00 |
А |
99,00 |
0,80 |
0,50 |
0,03 |
0,08 |
0,03 |
1,00 |
Основными примесями в техническом алюминии являются железо, медь, марганец, титан и кремний. Наиболее вредными являются железо и кремний. Они существенно снижают его пластичность и повышают твердость. В первичном алюминии в сотых и тысячных долях процента могут присутствовать и примеси не регламентированные ГОСТом: кальций, натрий, магний, галлий и др.
Кроме первичного алюминия, по ГОСТ 295 - 79 выпускаются 5 марок алюминия для раскисления: АВ97, АВ92, АВ91, АВ88 и АВ86. Цифры показывают содержание алюминия в %. Для производства сплавов такой алюминий не пригоден.
Чистый алюминий широко используется в электротехнике (проводники электрического тока) и пищевой промышленности (посуда, упаковка). Высокая пластичность позволяет получать из алюминия фольгу с толщиной до 0,2 мм из которой штампуют коробки, крышки и, особенно, банки для различных напитков.