Авиациялық алюминий: сипаттамалары

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Жеңілдігі, икемділігі және коррозияға төзімділігі арқасында алюминий көптеген салаларда таптырмас материал болды. Авиациялық алюминий - бұл магний, кремний, мыс және марганец қосылған беріктігінің жоғарылауымен сипатталатын қорытпалар тобы. Қосымша күш деп аталатын көмегімен қорытпаға беріледі. «қартаю әсері» - ұзақ уақыт бойы агрессивті атмосфералық ортаның әсерінен қатаюдың арнайы әдісі. Қорытпа 20 ғасырдың басында ойлап табылған, ол дюралюмин деп аталады, қазір «авиал» деп те аталады.

Анықтама. Тарихи экскурсия

Авиациялық алюминий қорытпаларының тарихының басталуы 1909 ж. Неміс инженер-металлургы Альфред Вильм эксперименталды түрде анықтады, егер алюминий қорытпасы мыс, марганец және магний аздап қосылған болса, 500 ° C температурада сөндіріліп, тез салқындағаннан кейін 20-25 градус температурада 4-5 күн бойы сақталады., ол иілгіштігін жоғалтпай бірте-бірте қаттырақ және күшті болады. Процедура «қартаю» немесе «жетілу» деп аталды. Мұндай қатаю процесінде мыс атомдары толтырыладыастық шекарасында көптеген ұсақ аймақтар. Мыс атомының диаметрі алюминийдікінен кіші, сондықтан қысу кернеуі пайда болады, нәтижесінде материалдың беріктігі артады.

Алғаш рет қорытпа неміс Dürener Metallwerken зауыттарында игерілді және Dural сауда белгісін алды, сондықтан «дюралюминий» атауын алды. Кейіннен американдық металлургтер Р. Арчер мен В. Джафрис негізінен магнийдің пайызын өзгерту арқылы құрамын жақсартты. Жаңа қорытпа 2024 деп аталды, ол қазірдің өзінде әртүрлі модификацияларда кеңінен қолданылады, ал қорытпалардың бүкіл отбасы Avial деп аталады. Бұл қорытпа «авиациялық алюминий» атауын ашылғаннан кейін бірден алды, өйткені ол ұшақ құрылымдарындағы ағаш пен металды толығымен ауыстырды.

Негізгі түрлері мен сипаттамалары

Үш негізгі топ бар:

• Алюминий-марганец (Al-Mn) және алюминий-магний (Al-Mg) отбасылары. Негізгі сипаттамасы - жоғары коррозияға төзімділік, таза алюминийден әрең төмен. Мұндай қорытпалар дәнекерлеуге және дәнекерлеуге жақсы әсер етеді, бірақ нашар кесіледі. Термиялық өңдеу арқылы қатайтылмаған.
• Алюминий-магний-кремний (Al-Mg-Si) жүйесінің коррозияға төзімді қорытпалары. Олар термиялық өңдеу арқылы шыңдалады, атап айтқанда, 520 ° C температурада қатайтады, содан кейін сумен жылдам салқындату және шамамен 10 күн бойы табиғи қартаю. Материалдардың бұл тобының айрықша ерекшелігі олардың қалыпты жағдайда және кернеу жағдайында жұмыс істеу кезінде коррозияға төзімділігі болып табылады.
• Құрылымдық алюминий-мыс-магний қорытпалары (Al-Cu-Mg). Олардың негізі мыс, марганец және магниймен легирленген алюминий болып табылады. Легірлеуші элементтердің пропорцияларын өзгерту арқылы сипаттамалары әр түрлі болуы мүмкін ұшақтық алюминий алынады.

Соңғы топтағы материалдар жақсы механикалық қасиеттерге ие, бірақ қорытпалардың бірінші және екінші тұқымдастарына қарағанда коррозияға өте сезімтал. Коррозияға бейімділік дәрежесі әлі де бояумен немесе анодтаумен қорғалуы керек бетті өңдеу түріне байланысты. Коррозияға төзімділік қорытпаның құрамына марганецті енгізу арқылы ішінара артады.

Қорытпалардың негізгі үш түріне қоса, соғу қорытпалары, ыстыққа төзімді, жоғары берік құрылымдық және белгілі бір қолдану үшін қажетті қасиеттерге ие басқа да қорытпалар бар.

Авиациялық қорытпаларды таңбалау

Халықаралық стандарттарда авиациялық алюминий таңбасының бірінші саны қорытпаның негізгі легирленген элементтерін көрсетеді:

• 1000 - таза алюминий.
• 2000 - дуралюминийлер, мыспен легирленген қорытпалар. Белгілі бір кезеңде - ең көп таралған аэроғарыштық қорытпа. Стресстік коррозия крекингіне жоғары сезімталдыққа байланысты 7000 сериялы қорытпалармен көбірек ауыстырылды.
• 3000 - легирлеуші элемент - марганец.
• 4000 - легирлеуші элемент - кремний. Қорытпалар силуминдер ретінде де белгілі.
• 5000 - легирлеуші элемент - магний.
• 6000 - ең икемді қорытпалар. Легирлеуші элементтер магний және кремний болып табылады. Күшті арттыру үшін термиялық қатайтуға болады, бірақ бұлпараметр 2000 және 7000 серияларынан төмен.
• 7000 - термиялық шыңдалған қорытпалар, ең берік авиациялық алюминий. Негізгі легирленген элементтер мырыш пен магний.

Таңбалаудың екінші саны бастапқыдан кейінгі алюминий қорытпасының модификациясының сериялық нөмірі – «0» саны. Соңғы екі сан - қорытпаның өзінің нөмірі, оның қоспалар бойынша тазалығы туралы ақпарат. Егер қорытпа тәжірибелі болса, таңбаға бесінші "X" қосылады.

Бүгінгі таңда авиациялық алюминийдің ең көп тараған сорттары: 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Бұл қорытпалардың айрықша белгілері: жеңілдігі, беріктігі, үйкеліске төзімділігі, жақсы иілгіштігі., коррозия және жоғары жүктемелер. Ұшақ өнеркәсібінде ең көп қолданылатын қорытпалар 6061 және 7075 ұшақ алюминийі болып табылады.

Композиция

Авиациялық алюминийдің негізгі легирленген элементтері: мыс, магний, кремний, марганец, мырыш. Бұл элементтердің қорытпадағы салмағы бойынша пайызы беріктік, икемділік, механикалық кернеуге төзімділік және т.б. сияқты сипаттамалармен анықталады. Қорытпаның негізі алюминий, негізгі легирлеуші элементтер мыс (салмағы бойынша 2,2-5,2%), магний (0,2-2,7%) және марганец (0,2-1%).

Құрамында басқа легирлеуші элементтер – мыс, марганец, магний, мырыш, титан, бериллий аз мөлшерде кремнийі бар алюминийдің авиациялық қорытпалары (салмағы бойынша 4-13%). Силумин немесе құйма алюминий қорытпасы деп те аталатын күрделі бөлшектерді жасау үшін қолданылады. алюминий-магний қорытпасының отбасы(1-13% массасы) басқа элементтермен жоғары икемділік пен коррозияға төзімділікке ие.

Ұшақ алюминийіндегі мыстың рөлі

Авиациялық қорытпаның құрамында мыстың болуы оның қатаюына ықпал етеді, бірақ сонымен бірге оның коррозияға төзімділігіне нашар әсер етеді. Сөндіру процесі кезінде астық шекараларында түсіп қалу, мыс қорытпаны шұңқырға, кернеулі коррозияға және түйіршікаралық коррозияға бейім етеді. Мысқа бай аймақтар қоршаған алюминий матрицасына қарағанда гальваникалық катодты, сондықтан гальваникалық коррозияға осал. Қорытпа массасындағы мыс құрамының 12%-ға дейін артуы қартаю кезінде дисперсиялық күшею есебінен беріктік қасиеттерін арттырады. Мыстың мөлшері 12%-дан жоғары болса, қорытпа сынғыш болады.

Қолдану аймақтары

Алюминий қорытпалары сатылымдағы ең көп сұранысқа ие металл болып табылады. Ұшақ алюминийінің жеңіл салмағы және оның беріктігі бұл қорытпаны ұшақтардан бастап тұрмыстық заттарға (ұялы телефондар, құлаққаптар, фонарьлар) дейін көптеген салалар үшін жақсы таңдау жасайды. Алюминий қорытпалары кеме жасауда, автомобиль жасауда, құрылыста, теміржол көлігінде және атом өнеркәсібінде қолданылады.

Мыстың орташа мөлшері бар қорытпалар кең сұранысқа ие (2014, 2024 және т.б.). Бұл қорытпалардан жасалған профильдер жоғары коррозияға төзімділікке, жақсы өңдеуге және нүктелік дәнекерлеуге қабілетті. Олар ұшақтар, ауыр көліктер, әскери техника үшін маңызды құрылымдар жасау үшін қолданылады.

Ұшаққа арналған алюминий қосылым мүмкіндіктері

Авиациялық қорытпаларды дәнекерлеу тек инертті газдардан қорғайтын ортада жүзеге асырылады. Таңдаулы газдар: гелий, аргон немесе олардың қоспасы. Гелийдің жылу өткізгіштігі жоғары. Бұл дәнекерлеу ортасының қолайлы температуралық көрсеткіштерін анықтайды, бұл қалың қабырғалы құрылымдық элементтерді өте ыңғайлы қосуға мүмкіндік береді. Қорғаныс газдарының қоспасын пайдалану газды толық жоюға ықпал етеді. Бұл жағдайда дәнекерленген тігісте кеуектердің пайда болу ықтималдығы айтарлықтай төмендейді.

Ұшақ қолданбалары

Авиациялық алюминий қорытпалары әуелі авиациялық техниканың құрылысы үшін арнайы жасалған. Олардан ұшақтың корпустары, қозғалтқыш бөлшектері, шасси, жанармай бактары, бекіткіштер және т.б. жасалған. Салонның ішкі бөлігінде авиациялық алюминий бөлшектері қолданылады.

2xxx сериялы алюминий қорытпалары жоғары температураға ұшырайтын бөлшектерді өндіру үшін қолданылады. Жеңіл жүктелетін агрегаттардың бөлшектері, отын, гидравликалық және май жүйелері 3ххх, 5ххх және 6ххх қорытпаларынан жасалған. 7075 қорытпасы ұшақ өнеркәсібінде ең кең қолдануды алды. Одан элементтер айтарлықтай жүктемеде, коррозияға төзімділігі жоғары төмен температурада жұмыс істеу үшін жасалады. Қорытпаның негізі - алюминий, ал негізгі легирлеуші элементтер - магний, мырыш және мыс. Одан ұшақ конструкцияларының қуат профилі, тері элементтері жасалған.