Duralumin , dural , dural - souhrnné označení pro skupinu vysokopevnostních slitin na bázi hliníku ( hliníková slitina ) s přídavkem mědi , hořčíku a manganu . Název slitiny pochází z ochranné známky Dural ( fr. dur - hard ) - obchodní označení jedné z prvních hliníkových slitin tvrzených tepelným zpracováním a následným stárnutím . Hlavní legováníprvky v něm byly měď (4,5 % hmotnostních), hořčík (1,5 %) a mangan (0,5 %); zbytek tvoří hliník (93,5 %). Při tahových zkouškách je typická hodnota meze kluzu duralů cca 250 M Pa , krátkodobá mez pevnosti je 400 ... 500 MPa , avšak pevnostní charakteristiky konkrétní slitiny závisí na jejím složení a zejména , o tepelném zpracování .
Název slitiny se do Ruska dostal z Německa v prvním desetiletí 20. století ( německy Duraluminium ) a v ruštině se stal obecným označením pro celou skupinu slitin na bázi hliníku legovaného mědí, hořčíkem a manganem [1] . Někdy se vyskytuje i stará (hlavní až do 40. let) forma " dural " a poangličtěná verze " dural ". Název pochází z německého města Düren ( německy Düren ), kde byla v roce 1909 zahájena průmyslová výroba slitiny [2] .
Duralumin byl vyvinut německým hutním inženýrem Alfredem Wilmem ( Alfred Wilm ), zaměstnancem hutního závodu Dürener Metallwerke AG. V roce 1903 Vilm zjistil, že hliníková slitina s přídavkem 4% mědi po rychlém ochlazení ( teplota kalení 500 °C ), při pokojové teplotě po dobu 4-5 dnů, se postupně stává tvrdší a pevnější , aniž by ztratila plasticitu . V roce 1909 Alfred Wilm požádal o patent „Metoda zdokonalování hliníkových slitin obsahujících hořčík“ [3] . Brzy získala licence na metodu společnost Dürener Metallwerken, která vstoupila na trh s výrobkem pod obchodním názvem „duraluminium“ ( německy duraluminium ) [4] . Složení patentovaného duralu vyrobeného v závodě Dürener Metallwerken: 3,5-5,5 % Cu; 0,5-0,8 % Mg; 0,6 % Mn.
Na mezinárodní výstavě vzducholodí, která se konala ve Frankfurtu v roce 1909, získala nová slitina třetí cenu. V roce 1910 na výstavě vzducholodí v Petrohradě získal Wilm Velkou stříbrnou medaili za nejlepší materiál pro vzducholodě a také Velkou zlatou medaili za „úspěchy v oblasti vojenské techniky“.
Wilmem objevený fenomén stárnutí hliníkových slitin umožnil zvýšit pevnost duralu na 350-370 MPa oproti 70-80 MPa u čistého hliníku [5] .
Slitiny značek Hiduminium a Avional, běžné v Evropě, jsou slitiny podobné složením duralu od jiných výrobců - High Duty Alloys Ltd. (UK) a Aluminium-Industrie AG. (Švýcarsko).
V SSSR/Rusku se tvářené slitiny systému Al - Cu - Mg nazývají duraly , do kterých se navíc přidává mangan. Typickým duralem je slitina D1 (složení: 4,3 % Cu, 0,6 % Mg, 0,6 % Mn, zbytek je Al), avšak vzhledem k relativně nízkým mechanickým vlastnostem se jeho výroba znatelně snižuje; slitina D1 pro plechy a profily je nahrazena slitinou D16.
V USA a Evropské unii jsou duraly zastoupeny především slitinami 2024 , 2017 (ve Francii byl dříve označován AU4G nebo dural) a 2117. Podle mezinárodní univerzální klasifikace je skupina tvářených slitin hliníku Al-Cu-Mg přidělená označení od roku 2000 do 2999.
| Slitina | - | Si | Fe | Cu | Mn | mg | Cr | Ni | Zn | Ti | Zr+Ti | jiný
každý |
jiný
součet |
Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2017A | min. | 0,20 | / | 3,50 | 0,40 | 0,40 | / | / | / | / | / | / | / | nadace |
| Max. | 0,80 | 0,70 | 4,50 | 1,00 | 1,00 | 0,10 | / | 0,25 | / | 0,25 | 0,05 | 0,15 | ||
| 2024 | min. | / | / | 3,80 | 0,30 | 1.20 | / | / | / | / | / | / | / | nadace |
| Max. | 0,50 | 0,50 | 4,90 | 0,90 | 1,80 | 0,10 | / | 0,25 | 0,15 | 0,20 | 0,05 | 0,15 |
| / | 2017 | 2024 |
|---|---|---|
| Hmotnostní hustota (g/cm³) | 2,79 | 2,77 |
| Rozsah tání | 510-640 | 500-638 |
| Lineární koeficient tepelné roztažnosti (10 −6 /K) | 23.0 | 22.9 |
| Modul pružnosti MPa (1) | 74 000 | 73 000 |
| Poissonův poměr | 0,33 | 0,33 |
| Tepelná vodivost (W/M°C) | stav T4: 134 | stav T3: 120 |
| Měrné teplo (J/kg°C) | 920 | 920 |
| Mez pružnosti RP0,2 (MPa) | 260(2) | 300(3) |
| Pevnost v tahu Rm (MPa) | 390(2) | 440(3) |
| Relativní rozšíření (%) | 9(2) | 9(3) |
(1) Průměrný modul v tahu a tlaku
(2) Tyč, T4 popouštění (kalení a přirozené stárnutí) od 6 do 75 mm průměr
(3) Bar, T3 popouštění (kalení, zpracování za studena, stárnutí) od 50 do 100 mm
Duralumin je hlavním konstrukčním materiálem v letectví, kosmonautice a dalších oblastech strojírenství, pro které hraje zásadní roli minimální hmotnost konstrukce.
První použití duralu bylo při výrobě pevných rámů vzducholodí . Od roku 1911 je dural široce používán v jiných odvětvích strojírenství. Během první světové války bylo klasifikováno složení slitiny a tepelné zpracování. Od 20. let 20. století se dural stal díky své vysoké měrné pevnosti nejdůležitějším konstrukčním materiálem v konstrukci letadel.
Hustota slitiny : 2500-2800 kg / m³ . Teplota tání slitiny: asi 650 °C .
Slitina je široce používána v leteckém průmyslu, při výrobě vysokorychlostních vlaků (například vlaky Shinkansen ) a v mnoha dalších odvětvích strojírenství (protože je výrazně pevnější než čistý hliník).
Po žíhání (zahřátí na teplotu cca 500°C a ochlazení) slitina změkne a zpružní (jako hliník). Po stárnutí (přirozené, několik dní při pokojové teplotě, nebo umělé, při zvýšených teplotách několik hodin), ztvrdne a ztuhne.
V současnosti jsou slitiny hliníku, mědi a hořčíku s přísadami manganu souhrnně označovány jako duraly . Mezi duraly patří sovětské slitiny následujících jakostí: D1, D16, D18, V65, D19, V17, VAD1. Duraly jsou tvrzeny tepelným zpracováním; jsou zpravidla vystaveny tvrdnutí a přirozenému nebo umělému stárnutí. Vyznačují se kombinací vysoké statické pevnosti (až 450-500 MPa ) při pokojové teplotě a zvýšených (až 150...175 °C ) teplot, vysoké únavové pevnosti a lomové houževnatosti [6] .
Nevýhodou duralů je nízká korozní odolnost . Výrobky vyžadují pečlivou ochranu proti korozi. Válcovaný dural je zpravidla plátován čistým hliníkem a vytváří z něj plech s oboustranným pokovením, tzv. alked . Také jsou zpravidla všechny díly z hliníkové slitiny používané při stavbě letadel eloxovány , opatřeny základními nátěry speciálně určenými pro letectví (obvykle žluté nebo zelené) a v případě potřeby lakovány.