Slitiny hliníku - slitiny, jejichž hlavní hmotnostní část tvoří hliník . Nejběžnější legující prvky ve slitinách hliníku jsou: měď , hořčík , mangan , křemík a zinek . Méně často - zirkon , lithium , berylium , titan . V zásadě lze hliníkové slitiny rozdělit do dvou hlavních skupin: lité slitiny a tvářené (konstrukční). Konstrukční slitiny se zase dělí na tepelně zpracované a tepelně zpracované. Většina vyrobených slitin je tvářených, které jsou určeny k následnému kování a ražení [1] .
Uvedeno v souladu s národními normami USA (norma ANSI H35.1 ) a ruskými GOST . V Rusku jsou hlavní normy GOST 1583 „Lité hliníkové slitiny. Specifikace“ a GOST 4784 „Hliník a tvářené hliníkové slitiny. Marks. Existuje také označení UNS a mezinárodní norma pro hliníkové slitiny a jejich označení ISO R209b.
Slitiny systému Al-Mg se vyznačují kombinací vyhovující pevnosti, dobré tažnosti, velmi dobré svařitelnosti a odolnosti proti korozi [2] . Kromě toho se tyto slitiny vyznačují vysokou únavovou pevností.
Ve slitinách tohoto systému, obsahujících do 6 % Mg, vzniká eutektický systém o atomovém složení Al 3 Mg 2 s pevným roztokem hořčíku v hliníku. V průmyslu jsou nejpoužívanější slitiny s obsahem hořčíku od 1 do 5 %.
Zvýšení obsahu hořčíku ve slitině výrazně zvyšuje její pevnost. Zvýšení koncentrace hořčíku pro každé procento obsahu zvyšuje pevnost slitiny v tahu o ≈30 MPa [3] a mez kluzu o ≈20 MPa . V tomto případě relativní prodloužení mírně klesá a pohybuje se v rozmezí 30–35 %.
Slitiny s obsahem hořčíku do 3 % (hmot.) nemění krystalovou strukturu za pokojových a zvýšených teplot, a to ani v podstatně zpevněném stavu. Se zvýšením koncentrace hořčíku ve slitině se ve stavu zpracovaném za studena mechanická struktura slitiny stává nestabilní. Navíc zvýšení obsahu hořčíku nad 6 % vede ke zhoršení korozní odolnosti slitiny.
Pro zlepšení pevnostních charakteristik slitin systému Al-Mg legovaných chromem, manganem, titanem, křemíkem nebo vanadem. Nečistoty ve slitinách tohoto systému mědi a železa jsou nežádoucí, protože snižují jejich korozní odolnost a svařitelnost.
Slitiny tohoto systému mají dobrou pevnost, tažnost a zpracovatelnost, vysokou odolnost proti korozi a dobrou svařitelnost.
Hlavními nečistotami ve slitinách systému Al-Mn jsou železo a křemík. Oba tyto prvky snižují rozpustnost manganu v hliníku. Pro získání jemnozrnné struktury jsou slitiny tohoto systému legovány titanem.
Doping dostatečný[ co? ] množství manganu zajišťuje stabilitu kovové konstrukce opracované za studena při pokojových a zvýšených teplotách.
Mechanické vlastnosti slitin tohoto systému v tepelně zpevněném stavu dosahují a někdy překračují mechanické vlastnosti nízkouhlíkových ocelí . Tyto slitiny se dobře hodí k obrábění. Jejich významnou nevýhodou je nízká korozní odolnost, proto je nutné používat povrchové ochranné nátěry.
Jako legovací přísady se používají mangan, křemík, železo a hořčík. Hořčík má navíc nejsilnější vliv na vlastnosti slitiny: legování hořčíkem výrazně zvyšuje pevnost v tahu a mez kluzu. Přídavek křemíku do slitiny zvyšuje její schopnost umělého stárnutí. Legování železem a niklem zvyšuje tepelnou odolnost slitin.
Pracovní zpevnění těchto slitin po kalení urychluje umělé stárnutí a také zvyšuje pevnost a odolnost vůči korozi pod napětím.
Hliníkové antifrikční slitiny, nazývané také alkusiny (také: aeron). Používá se v kluzných ložiskách [4] , dále při výrobě bloků válců s tvarováním vč. odlévání [5] . Mají vysokou povrchovou tvrdost, takže se špatně zabíhají.
Slitiny tohoto systému mají dostatečně vysokou pevnost a dobrou obrobitelnost. Typické slitiny tohoto systému - slitiny B95 (v USA slitina 7075 ) jsou vysoce pevné hliníkové slitiny. Vliv vysokého vytvrzení je dán vysokou rozpustností zinku (až 70 %) a hořčíku (až 17,4 %) při bodu tání slitiny, avšak při ochlazení se rozpustnost prudce snižuje.
Významnou nevýhodou těchto slitin je extrémně nízká korozní odolnost při mechanickém namáhání. Zvýšení korozní odolnosti slitin pod napětím se dosahuje legováním mědí.
V 60. letech 20. století byl objeven vzorec: legování hliníkových slitin lithiem zpomaluje přirozené a urychluje umělé stárnutí. Přítomnost lithia navíc snižuje hustotu slitiny a výrazně zvyšuje její modul pružnosti [6] . Na základě tohoto objevu[ co? ] vyvinul nové systémy slitin Al—Mg—Li, Al—Cu—Li a Al—Mg—Cu—Li.
V roce 2019 ruští vědci z National Research Technological University MISiS vytvořili nový, jedinečně pevný kompozit hliník-nikl-lanthan. Do hliníkové taveniny byly přidávány legující prvky tvořící s hliníkem chemické sloučeniny, které při tuhnutí slitiny tvoří pevný výztužný rám. Nejlepší výsledky z hlediska pevnosti v kombinaci s lehkostí a pružností vykazovaly slitiny Al-La-Ni s obsahem La do 8 hm % a Ni do 5 hm % [7] . Podle mikrostudií se slitina skládá z primárních Al krystalů a ultrajemného ternárního eutektika (tloušťka částic asi 30–70 nm) skládajícího se z binárních sloučenin Al 3 Ni a Al 4 La. Jednoosá tahová zkouška slibné slitiny Al 7 La 4 Ni v litém stavu prokázala pevnost v tahu asi 250 ± 10 MPa, mez kluzu 200 ± 10 MPa a plasticitu 3,0 ± 0,2 % [7] . Díky přirozené krystalizaci jsou částice rozmístěny rovnoměrně a vytvářejí výztužný rám a kompozit je pevnější a pružnější než jeho „práškové“ protějšky. Nová slitina je velmi slibná pro použití v leteckém a automobilovém průmyslu, pro konstrukci moderní robotiky, včetně bezpilotních vzdušných prostředků, kde má snížení hmotnosti dronu zásadní význam. Výkon slitiny je lepší než u jiných kompozitů s hliníkovou matricí. [osm]
Byl přijat systém alfanumerického značení. Písmeno stojící na začátku znamená:
A - technický hliník;
D - dural;
AK - hliníková slitina, kujná;
AB - aviál;
B - vysoce pevná hliníková slitina;
AL - litá hliníková slitina;
AMg - slitina hliníku a hořčíku;
AMts - slitina hliníku a manganu;
SAP - slinuté hliníkové prášky;
SAS - slinuté hliníkové slitiny.
Za písmeny následuje číslo třídy slitiny. Za číslem třídy slitiny je písmeno označující stav slitiny:
M - slitina po žíhání (měkká);
T - po vytvrzení a přirozeném stárnutí;
A - plátované (je nanesena čistá vrstva hliníku);
H - za studena opracované;
P - polotvrdé.
Použití: žíhání, tuhnutí, stárnutí.
Existují 3 typy žíhání:
Homogenizace vyrovnává chemickou mikroheterogenitu zrn difúzí (snížení dendritické segregace ).
Rekrystalizační žíhání obnovuje plasticitu po tlakové úpravě.
Žíhání tepelně tvrditelných slitin zcela odstraní kalení.
V souladu s GOST [9] by měl být poměr křemíku a železa ve slitinách hliníku menší než jedna.
| Slitiny hliníku | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| značka | Hmotnostní zlomek prvků, % | Hustota, kg/dm³ | |||||||||||
| GOST | ISO 209-1-89 |
křemík (Si) | železo (Fe) | měď (Cu) | mangan (Mn) | Hořčík (Mg) | Chrome (Cr) | zinek (Zn) | titan (Ti) | jiný | Hliník ne méně | ||
| Každý | Součet | ||||||||||||
| AD000 | A199,8 1080A |
0,15 | 0,15 | 0,03 | 0,02 | 0,02 | 0,06 | 0,02 | 0,02 | 99,8 | 2.7 | ||
| AD00 1010 |
A199.7 1070A |
0,2 | 0,25 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,07 | 0,03 | 0,03 | 99,7 | 2.7 | ||
| AD00E 1010E |
EA199,7 1370 |
0,1 | 0,25 | 0,02 | 0,01 | 0,02 | 0,01 | 0,04 | Bór: 0,02 Vanad+titan: 0,02 |
0,1 | 99,7 | 2.7 | |
Od roku 1997 do roku 2017 Ministerstvo energetiky Ruské federace zakázalo používání hliníkových slitin v elektrickém vedení budov a konstrukcí.