Титан и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения
Классификация алюминиевых сплавов
Алюминий и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения
Алюминий – металл серебристо-белого цвета с температурой плавления 660 оС, имеет плотность 2,7 г/см3, хорошо проводит электрический ток и тепло – четвертое место после серебра, меди и золота.
Промышленность выпускает алюминий особой чистоты: А999 (99,999 %); высокой чистоты: А995, А99, А97, А95 (99,95 %) и технической чистоты: А85, А8, А7, А6, А5, А0 (99,0 %). Технический алюминий изготавливается марок АД0 (99,5 %), АД1 (99,3 %) и др. Помимо электропроводности, чистые сорта алюминия обладают высокой коррозионной стойкостью (благодаря наличию прочной окисной пленки на поверхности), хорошо свариваются, легко обрабатываются давлением и по этим причинам широко используются для изготовления электрических кабелей, шин и проводов, тонкостенных труб, радиаторов, фольги, конденсаторов, различных сосудов и банок, посуды, рам и дверей из сложных профилей и других конструкций, не несущих больших нагрузок. Алюминий нередко называют «крылатым металлом» т. к. без сплавов на его основе было бы невозможно создание современной авиации.
Для повышения механических и технологических свойств алюминий легируют медью, марганцем (Мц), магнием (Мг), кремнием и др. элементами [50]. В зависимости от технологии получения заготовок и назначения алюминиевые сплавы делятся на группы и подгруппы:
| Алюминиевые сплавы | σв, МПа | δ, % | |
| Деформируемые | Дуралюмины: Д1, Д16 | 490–540 | 14–11 |
| Авиаль: АВ | 260–380 | 15–12 | |
| Высокопрочные сплавы: В95, В96 | 560–670 | 8–7 | |
| Ковочные сплавы: АК6, АК8 | 300–480 | 12–10 | |
| Деформируемые сплавы: АМц, АМг2, … АМг6 | 130–400 | 23–10 | |
| Жаропрочные деформируемые сплавы: Д20, АК4-1 | 400–430 | 12–13 | |
| Литейные | Жаропрочные литейные сплавы: АЛ1, АЛ21, АЛ33 | 210–280 | 0,6–2 |
| Литейные сплавы: АЛ2, АЛ4, … АЛ19, АЛ27 | 180–360 | 2–18 |
Деформируемые сплавы поставляются в виде листов, плит, прутков, профилей, труб, поковок и штамповок.
Литейные сплавы, предназначенные для фасонного литья, как правило, поставляются в виде чушек.
Благодаря высокой удельной прочности, коррозионной стойкости, технологичности алюминиевые сплавы нашли широкое применение в авиации, ракето-, судо- и автостроении, строительстве и др. отраслях хозяйства. Так, например, из дуралюминов, авиаля, высокопрочных и ковочных сплавов изготавливают обшивки, шпангоуты, силовые каркасы, лопасти винтов и др. ответственные конструкции самолетов, ракет, вагонов и автомобилей[51].
Из жаропрочных сплавов, работающих при температуре до 300 оС, изготавливают поршни, головки цилиндров, лопатки и диски турбореактивных двигателей, обшивки сверхзвуковых самолетов и т. п.
Литейные сплавы и, в частности, силумины – сплавы на основе алюминия и кремния (АЛ2, АЛ4, АЛ9) отличаются высокой удельной прочностью, коррозионной стойкостью и технологичностью (хорошо льются и обрабатываются резанием). Из них вместо чугуна изготавливают мелкие и крупные нагруженные детали – корпуса компрессоров, картеры и блоки цилиндров двигателей и т.п.
Большинство деформируемых и литейных сплавов может быть подвергнуто упрочняющей термической обработке путем закалки и искусственного или естественного старения.
К не упрочняемым термической обработкой относятся деформируемые сплавы алюминия с марганцем и магнием (АМц, АМг2, … АМг6). Эти сплавы, хотя и обладают пониженной прочностью, но зато легко обрабатываются давлением (штамповка, гибка и т. д.), хорошо свариваются, имеют повышенную коррозионную стойкость и по этим причинам для средненагруженных конструкций (рамы и кузова вагонов, палубные надстройки морских и речных судов, баки для горючего, лифты, узлы подъемных кранов, строительные конструкции и др.).
Алюминиевые сплавы имеют ограниченную жаропрочность, сравнительно низкую жесткость, примерно в 6–12 раз дороже рядовой стали и поэтому не могут вытеснить сталь и чугун из наиболее ответственных и массовых конструкций.
Титан – металл серебристо-серого цвета с высокой температурой плавления 1668 оС и плотностью 4,5 г/см3, отличается химической инертностью и биологической совместимостью с живыми тканями.
Отечественная промышленность выпускает технический титан марок ВТ1-00 и ВТ1-0, содержащий около 99,5 % Ti. Технический титан обладает низкой прочностью, высокой пластичностью и вязкостью; применяется в химической промышленности, радиоэлектронике и медицине.
Для повышения механических свойств титан легируют алюминием, магнием, ванадием, молибденом и др. элементами. Титановые сплавы поставляются в виде листов, труб, прутков, проволоки, поковок, отливок и др. Сплавы достаточно технологичны – хорошо льются, обрабатываются давлением, свариваются дуговой сваркой в атмосфере защитных газов, но плохо обрабатываются резанием (вязкие).
К деформируемым относятся сплавы ВТ5, ВТ6, ВТ8, ВТ14 и др., а также сплав ОТ4 (содержит 4,5 % Al и 1,5 % Mn).
Литейные сплавы имеют в конце марки букву Ли отличаются повышенной жидкотекучестью за счет введения специальных добавок (ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ14Л).
Деформируемые и литейные сплавы могут упрочняться термической обработкой, состоящей из закалки и искусственного старения.
Титановые сплавы по сравнению с другими легкими металлами обладают наибольшей прочностью (σв=700…1400 МПа), коррозионной и теплостойкостью, высоким сопротивлением ползучести; однако они примерно в 25–90 раз дороже рядовой стали и обладают вдвое меньшей жесткостью, поэтому их применение экономически и технически оправдано только в агрессивных средах (сосуды и трубы для химических аппаратов, корпуса атомных подводных лодок, лопатки турбин, обтекатели сверхзвуковых самолетов, медицинские протезы и т.п.).