Марки алюминия

В современном мире алюминию отведено принципиальное пространство. Сплав, открытый всего 1,5 века вспять употребляется в промышленных, военных и потребительских целях. Сплавы на базе алюминия используют для производства легких конструкций, в качестве проводников тока, пищевой упаковки, отделочного материала. Хим элемент владеет неплохими восстановительными свойствами и употребляется в металлургии для раскисления стали. Легирование алюминием понижает склонность к полиморфному распаду у титановых сплавов. Разглядим как получают алюминий и как расшифровываются обозначения марок.

Одно из заглавий: “серебро из глины” — показывает на технологию выплавки. В естественной среде сплав в чистом виде не встречается, потому что владеет высочайшей хим активностью. Оксид Al₂О₃ — основная составляющая глинозема, заходит в состав таковых природных минералов как рубин, сапфир, изумруд и др.

Из-за высочайшего сродства с кислородом восстановление углеродом, как при выплавке стали нереально. Современная разработка была разработана в 1886 году, она состоит из нескольких шагов:

• Создание боксита (руды): глинозем дробят, сушат, обрабатывают паром для удаления примесей;
• Растворение оксида Al₂О₃ в расплаве криолита Na₃AIF₆ при 950 С⁰;
• Электролиз расплава при котором разрывается связь с кислородом.

Для чистки от примесей используют разные методы:

• Продувание хлором: понижает содержание неметаллических включений, железа, кремния, щелочноземельных металлов (Ca, Ba, Mg, Ra, Sr);
• Электролитическое рафинирование: получение алюминия высочайшей чистоты (марки А995-А95);
• Прецизионные методы: сложные технологии для выплавки сплава особенной чистоты 99,99%;
• Фракционная кристаллизация: погружение в расплав теплообменника, выполняющего функцию кристаллизатора либо остывание водянистого сплава при помощи инертных газов;
• Хим способы, основанные на образовании интерметаллидов, к примеру боридов.

Для придания доп параметров сплав легируют титаном, цинком, марганцем, колченогом, никелем и иными элементами. Зависимо от содержания незапятнанного сплава, примесей и легирующих частей, состав маркируется согласно ГОСТ 4784-97.

Систематизация марок алюминия

Первичный алюминий создают по ГОСТ 11069-2001 либо ГОСТ Р 55375-2012. Показатель чистоты описывает физические и хим характеристики, при которых применение сплава оправдано в отдельных отраслях индустрии.

• Особенная: 99,999% — обозначение А999. Для производства полупроводников и лабораторных работ;
• Высочайшая: 99,95 -99,995% — марки А95, А97, А99, А995. Создание деталей радио и электрооборудования;
• Техно: 99-99,85% — А0, А5, А6, А7, А8, А85. Для проводов, прокладок и изготовления сплавов.

Обозначения марок отражают лишь сотые толики процентов содержания незапятнанного сплава, потому что оно постоянно выше 99%. Технический алюминий употребляют в различных целях, в том числе для производства упаковки и посуды. Для описания свойств используют последующие определения:

• Первичный: по степени чистки Ч, ОЧ, ПЧ (незапятнанный, особенной чистоты и завышенной);
• Технический: все сырье с содержанием примесей от 0,15 до 1%;
• Деформируемый (АД): созданный для производства полуфабрикатов по технологии проката;
• Литейный: для производства изделий способом отливок;
• Для раскисления стали: расходные материалы низкой степени чистки.

Деформируемый алюминий обозначают аббревиатурой АД, к примеру: АД000, АД00. Буковка Е выражает данные электронные свойства, АД1пл — материал, созданный для плакировки тонколистового проката. Вместе с этими маркировками используют цифровые: АД0 соответствует 1011, АД1 — 1013.

Таблица главных марок алюминия и сплавов

Марки листов алюминия

Создание листового проката регламентирует ГОСТ 21631-76. Листы создают из марок А0, А5, А6, А7, АД0, АД1 и сплавов с магнием, марганцем, цинком. Для решения ряда технологических задач у алюминия довольно пластичности, но иногда не хватает механических черт. Для улучшения свойств используют способы:

• Плакирование: напыление железного слоя, по толщине оно быть может технологическим (Б), обычным (А), утолщенным (У);
• Нагартовка: упорядоченное нанесение микродефектов, которые сформировывают уплотнения. По степени обработки листы бывают нагартованными (Н) и полунагартованными (Н2);
• Термически обработанные: используют упрочняющий отжиг и закаливание.

Закаленные полуфабрикаты подвергают старению. Опосля нагрева в печи изделия находятся в недвижном состоянии, в это время происходят конфигурации кристаллической сетки, связанные с выпадением лишней фазы. Пресыщенные легирующими элементами кристаллы выделяют отдельные атомы, которые концентрируются на границах зернышек. Частички, образованные таковым образом упрочняют сплав. Старение быть может естественным (при комнатной температуре) либо искусственным (при специально поддерживаемой температуре до 100-150 С⁰).

Произведенная обработка обозначается последующим образом:

• М — отожженные полуфабрикаты либо надлежащие им по механическим характеристикам;
• Т — закаленные и состаренные естественным методом;
• Т1 — закаленные и состаренные искусственно;
• ТН — нагартованные опосля закалки и естественного старения.

Отделка поверхности быть может обыкновенной, завышенной (П) и высочайшей (В). Эти буковкы ставят в конце маркировки; “П” обозначенная в геометрических параметрах 1000Пх2000. значит завышенную точность.

• А5 М 1,5х1000х2500 — отожженный лист шириной 1,5 мм.;
• АД1Н 2,0х1200х3000 — нагартованный деформируемый;
• Д16АТ 5,0х1200х3000 — лист из дюралюминия Д16 с обычным плакированием (А), закаленный и состаренный в естественных критериях (Т).

Дюралевый листовой прокат используют в строительстве, автомобилестроении, для производства штампованных деталей и производства фольги.

Маркировка алюминия

В эталоне ГОСТ 4784-97 представлена систематизация в виде 9 таблиц, в которых сразу употребляется буквенная и числовая система. Можно увидеть, что марки АД находятся в нескольких таблицах, потому что это материалы с различными системами, в то же время ряд сплавов обозначается при помощи хим состава. Как расшифровать эту систематизацию?

• А — техническое сырье;
• АД — деформируемый сплав;
• Д — дюраль;
• АВ — авиаль, но к ним относят АВ, АД31, АД35;
• В — прочный;
• АМ — с медью;
• АМг — с магнием;
• АК — с кремнием;
• САП — спеченные порошки;
• САС — спеченные сплавы;
• СИЛ — силумины;
• Св — для сварочной проволоки.

Необходимо подчеркнуть, что силумины — это сплавы, легированные кремнием, их маркировки могут смотреться как СИЛ1, СИЛ2 и сразу АК9, АК10М2Н. Дюрали — собирательное заглавие группы прочных (В) материалов, их маркируют: Д16, Д18, В65, ВАД1.

• 1000-1018 — технический сплав;
• 1020-1025 — пеноалюминий;
• 1019, 1029, 1039 и т.д. — САП;
• 1100-1190 — база Al-Cu-Mg;
• 1200-1290 — Al-Cu-Mn;
• 1300-1390 Al-Mg-Si;
• 1319, 1329, 1339 и т.д — САС;
• 1400-1419 Al-Mn и Al-Be-Mg;
• 1420-1490 Al-Li;
• 1500-1590 Al-Mg;
• 1900-1990 Al-Zn-Mg.

Литейные сплавы представлены в ГОСТ 1583-93, некие составы имеют два варианта обозначения. Маркировка АЛ устарела, но все еще встречается в технической документации. Всего сотворено около 600 дюралевых сплавов, приблизительно 400 относится к деформируемым, около 200 — к литейным. Все сплавы сгруппированы по чертам либо главным легирующим элементам.

Строение атома алюминия

Алюминий (Al) – лёгкий сплав, занимающий третье пространство по распространённости в земной коре посреди хим частей. Строение атома алюминия дозволяет просто обрабатывать сплав: он поддаётся литью, формовке, механическому действию.

Строение

Электрическое строение атома элемента алюминия соединено с его положением в повторяющейся таблице Менделеева. Алюминий имеет 13 порядковый номер и находится в 3-ем периоде, в IIIa группе. Относительная атомная масса алюминия – 27. Электрическая конфигурация атома алюминия – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 , модель распределения электронов – +13Al)₂)₈)₃.

Рис. 1. Алюминий в повторяющейся таблице.

Атом элемента состоит из положительно заряженного ядра +13 (13 протонов и 14 нейронов) и трёх электрических оболочек с 13 электронами. На наружном энергетическом уровне находится всего три электрона. В возбуждённом состоянии атом способен отдавать все три электрона, проявляя степень окисления +3, либо создавать три ковалентные связи. Потому алюминий имеет третью валентность.

Рис. 2. Строение атома алюминия.

В природе алюминий встречается лишь в составе соединений – глины, слюды, корунда. Сплав ценился дороже золота до открытия промышленного метода его получения.

Характеристики

Алюминий – серебристый сплав, владеющий высочайшей электропроводностью и пластичностью. Элемент при комнатной температуре просто соединяется с кислородом, образуя на поверхности оксидную плёнку, защищающую сплав от коррозии. Образование плёнки препятствует реакции с водой, концентрированными азотной и серной кислотами, потому дюралевая тара подступает для перевозки этих кислот.

Рис. 3. Оксид алюминия.

Для снятия оксидной плёнки употребляют соли аммония, жаркие щёлочи, сплавы ртути. Опосля разрушения оксидной плёнки алюминий вступает в реакцию со почти всеми неметаллами и соединениями. Главные хим характеристики элемента описаны в таблице.

Взаимодействие

Ход реакции

Пример

Лишь в критериях отсутствия оксидной плёнки. Появляется гидроксид алюминия

Появляется оксид алюминия

При комнатной температуре. С йодом – в присутствии катализатора

При температуре выше 200°С, появляется сульфид алюминия

При температуре 500°С, появляется фосфид алюминия

При температуре 800°С, появляется нитрид алюминия

При температуре 2000°С, появляется карбид алюминия

При комнатной температуре реагирует с разбавленными кислотами, при нагревании – с концентрированными. Образуются соли

Реагируют смеси и сплавы

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3

Алюминий не ведет взаимодействие с водородом.

Что мы узнали?

Атом алюминия включает 13 электронов. Схема строения алюминия – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . На наружном уровне находится три электрона, определяющие третью валентность элемента. Алюминий – лёгкий, плавкий сплав, просто вступающий в реакцию с кислородом и образующий на поверхности оксидную плёнку. Благодаря плёнке сплав не подвержен коррозии и не вступает в реакцию с концентрированными кислотами. При комнатной температуре алюминий реагирует с галогенами, при нагревании – с сероватой, фосфором, азотом, углеродом.

Главные характеристики и применение авиационного алюминия

Авиационный алюминий возник в начале 20 века. Его первыми производителем стал промышленный комплекс Германии. Опосля этого сплав стал набирать популярность, его научились создавать в промышленных критериях. Единственным недочетом производства стал только маленькой размер выплавляемой продукции. Достигнуть большей плотности алюминия пробовали почти все ученые в самых различных странах. Выделился посреди их физик из Германии Альфред Вильгельм. Перебирая во время опытом массу различных частей для присадки к алюминию в целях укрепления его прочности, нежданно Альфред открыл «эффект старения» сплавов.

Данный «эффект старения» заключался в том, что сплав становился намного прочнее, если повлиять на него в течение долгого времени способом закалки. Новое открытие сходу же запатентовалось и внедрилось в создание. Так возник дюралюминиевый сплав, получивший широчайшее распространение в сфере авиации. Сплав состоял конкретно из алюминия, к которому было добавлено 2,8% магния, 1,3% меди и 1% марганца.

Авиационный алюминий получил наиболее короткое и пользующееся популярностью в кругах нередкого его использования заглавие – авиаль. Авиаль относится к группе сплавов, принадлежащей системе алюминий-магний-кремний. Также в сплав включено маленькое количество остальных частей. Открытие конечной, улучшенной формы авиаля принадлежит ученым М. Гейлеру и Д. Хансону.

Состав авиационного алюминия

Позднее авиационный алюминий стал владельцем еще 1-го наименования – дюралюминий. К тому моменту его формула стала несколько различаться. Тут легирующими элементами выступили: медь, занимающая 4,5% от общей массы, магний (1,6%) и марганец (0,7%). Для данного сплава вывели типовое значения предела текучести, которое составляет 450 МПа. Но показатель может изменяться зависимо от различия в составе и метода, используемого для термообработки. Фирменным заглавием дюралюминия стал термин «дюраль». В российском языке этот термин употребляется не как фирменное заглавие, а в большей степени в разговорном жанре либо же в профессионально-жаргонном.

Авиационный алюминий марка — это понятие, представляющее собой определенную аббревиатуру, выражающую сущность состава дюралевого сплава. Алюминий типа «авиаль», в состав которого, как уже говорилось выше, входят магний и кремний, маркируются аббревиатурами АД, АМц, АЛ и АВ, если сплав с добавлением меди, тогда А8. Дюралюминиевые сплавы обозначаются Д, В. Авиационный алюминий, маркируемый аббревиатурой АВ непревзойденно противоборствует коррозийному действию, к тому же владеет завышенной пластичностью.

Сплавы АД также владеют завышенной коррозийной стойкостью, удовлетворительно свариваются, их можно обрабатывать при помощи резки. Резка осуществляется в состаренном либо же закаленном состоянии. Не считая того, сплавы с аббревиатурой АД подходящи для использования во увлажненной среде, включая морскую воду. Интервал вероятной эксплуатационной температуры составляет спектр от –70 до +50 градусов Цельсия. Более тяжело поддаются пайке авиали с аббревиатурой АМц, также сплавы АЛ2 (4), В95. Зато у этих сплавов наиболее низкая температура плавления.

Характеристики материала

Характеристики авиационного алюминия пространны и многообразны. На их оказывают большое воздействие остальные железные составляющие, которые входят в состав сплавов. Если авиаль содержит наименее 0,3% железа, то на механические характеристики сплава воздействия оно не оказывает. Если же толика железа возрастает до 0,5 – 0,7%, то характеристики прочности и пластичности существенно понижаются. Но, вкупе с тем, примесь из железа бережет сплав от образования трещинок при литье. Аналогичный эффект защиты от трещинок вызывает добавка титана, лишь с ней пластичность и крепкость растут.

Добавка цинка никак не влияет на общие характеристики авиаля. Тут необходимо подчеркнуть, что примесь цинка в сплаве совершенно не значительна. Примесь меди, допустимая в размере до 0,1% от общей массы, также не влияет на характеристики. Большее количество меди добавлять не рекомендуется, потому что переизбыток этого материала может вызвать межкристаллитную коррозию. В целом, можно отметить, что главными качествами авиационного алюминия являются высочайшая пластичность и хорошая антикоррозийная устойчивость.

Сферы внедрения

Применение авиационного алюминия, благодаря удачному сочетанию параметров, обхватывает фактически все отрасли техники. Сплавы АД33, АД31 и АВ обширно употребляются в сфере строительства для производства самых разнообразнейших конструкций. Обширно применяется авиаль, соответственно, в авиации. Из него изготовляются детали и конструкции для самолетов, лопасти вертолетов. Авиаль участвует даже в системах дизайна интерьера самолета.

Авто индустрия употребляет авиационный алюминий для деталей кузовов и шасси каров. В электротехнической сфере индустрии авиаль применяется в качестве материала для производства проводников – труб, профилей, шин. Не обошла вниманием таковой материал и ветвь атомной индустрии. Тут авиационный алюминий выступает в роли защитных оболочек твэл, которые размещаются в неких видах водоохлаждающих реакторов. Добавочно стоит увидеть, что дюралюминий довольно нередко применяется в криогенной технике, судостроительстве, при изготовлении жд транспорта и предметов бытового предназначения.

Авиационный алюминий, стоимость которого довольно высока, тем не наименее, получил обширное распространение. Почти во всем этому обстоятельству благоприятствовал легкий вес железного сплава, его пластичность и выведенные экспериментальным методом, характеристики прочности. Авиационный алюминий владеет красивыми механическими качествами, он очень устойчив к образованию коррозии, имеет высочайшие характеристики усталостной прочности и ударной вязкости. Из авиаля просто получаются даже детали с довольно сложной конструкцией, например, лонжероны лопастей винтов вертолетов.