Зачем легируют алюминий?
14.10.2018
Алюминий и сталь относятся к числу наиболее распространенных металлических соединений. Но, лишь в конце XIX века алюминий смог на равных конкурировать со сталью в различных сферах промышленности. Революционная технология электролитического восстановления оксида алюминия (Al2O3), растворенного в расплавленном криолите, была открыта в 1886 году американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру. Это событие совпало с тремя знаковыми инновациями в технике – появлением транспортных средств на двигателях внутреннего сгорания, массовой электрификацией и началом самолетостроения. Поэтому ценность легкого и обладающего уникальными технико-эксплуатационными качествами металла резко возросла. С другой стороны, чистый алюминий обладает невысокой прочностью, что ограничивает его применение в качестве конструкционного материала – для улучшения данной характеристики в алюминий добавляют другие химические элементы.
Какими элементами легируют алюминий?
Легирование – это добавление в состав материала примесей для изменения (улучшения) физических свойств. Алюминий можно легировать большинством металлических элементов. Однако, только некоторые из них имеют достаточную растворимость в твердом состоянии, чтобы быть основными легирующими элементами. Наиболее важными легирующими элементами алюминия являются:
- медь;
- марганец;
- магний;
- кремний;
- цинк.
Вместе с тем, значительное число других элементов оказывают заметный эффект на улучшение свойств алюминиевых сплавов. Их добавляют в небольших количествах. Эти элементы включают хром, тот же марганец и цирконий, которые применяют в основном для контроля зернёной структуры.
Максимальная растворимость легирующих элементов в алюминии обычно, но не всегда, достигается при эвтектической температуре. Растворимость легирующих элементов в твердом алюминии снижается со снижением температуры. Это изменение растворимости в твердом алюминии является основой для упрочнения алюминиевых сплавов за счет механизма старения.
Категории алюминиевых сплавов
Алюминиевые сплавы разделяют на две основные категории:
— литейные;
— деформируемые.
В каждой из этих категорий дальнейшее разделение основано на главном механизме, который отвечает за формирование их свойств – термически упрочняемые сплавы и термически неупрочняемые сплавы. Сплавы последней группы получают свои конечные свойства в результате деформационной обработки – нагартовки. Поэтому иногда их называют более позитивно — деформационно-упрочняемые или даже «нагартовываемые».
