Алюминий

 

Внешний вид простого вещества
Мягкий, лёгкий металл серебристо-белого цвета.
Свойства атома
Имя, символ, номер	Алюминий / Aluminium (Al), 13
Группа, период, блок	13, 3,
Атомная масса (молярная масса)	26,981539 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ne] 3s2 3p1
Электроны по оболочкам	2, 8, 3
Радиус атома	143 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	121±4 пм
Радиус Ван-дер-Ваальса	184 пм
Радиус иона	51 (+3e) пм
Электроотрицательность	1,61 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	-1,66 в
Степени окисления
Энергия ионизации	1-я: 577.5 кДж/моль (эВ) 2-я: 1816.7 кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Термодинамическая фаза	Твёрдое вещество
Плотность (при н. у.)	2,6989 г/см³
Температура плавления	660 °C, 933,5 K
Температура кипения	2518,82 °C, 2792 K
Теплота плавления	10,75 кДж/моль
Теплота испарения	284,1 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	24,35[1] Дж/(K·моль)
Молярный объём	10,0 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая гранецентрированая
Параметры решётки	4,050 Å
Температура Дебая	394 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 237 Вт/(м·К)
Скорость звука	5200 м/с

 

Алюминиевые сплавы

сплавы на основе алюминия. Первые А. с. получены в 50-х гг. 19 в.; они представляли собой сплав алюминия с кремнием и характеризовались невысокими прочностью и коррозионной стойкостью. Длительной время Si считали вредной примесью в А. с. К 1907 в США получили развитие сплавы Al—Cu (литейные с 8% Cu и деформируемые с 4% Cu). В 1910 в Англии были предложены тройные сплавы Al—Cu—Mn в виде отливок, а двумя годами позднее — А. с. с 10—14% Zn и 2—3% Cu. Поворотным моментом в развитии А. с. явились работы А. Вильма (Германия) (1903—11), который обнаружил т. н. старение А. с. (см. Старение металлов), приводящее к резкому улучшению их свойств (главным образом прочностных). Этот улучшенный А. с. был назван Дуралюмином. В СССР Ю. Г. Музалевским и С. М. Вороновым был разработан советский вариант дуралюмина — т. н. кольчугалюминий. В 1921 А. Пач (США) опубликовал метод модификации сплава Al—Si введением микроскопических доз Na, что привело к значительному улучшению свойств сплавов Al—Si и их широкому распространению. Исходя из механизма старения А. с., в последующие годы велись усиленные поиски химических соединений, способных упрочнить Al. Разрабатывались новые системы А. с.: коррозионностойкие, декоративные и электротехнические Al—Mg—Si; самые прочные Al—Mg—Si—Cu, Al—Zn—Mg и Al—Zn—Mg—Cu; наиболее жаропрочные Al—Cu—Mn и Al—Cu—Li; лёгкие и высокомодульные Al—Be—Mg и Al—Li—Mg (табл. 1).

Основные достоинства А. с.: малая плотность, высокая электро- и теплопроводность, коррозионная стойкость, высокая удельная прочность.

По способу производства изделий А. с. можно разделить на 2 основные группы: деформируемые (в т. ч. спечённые А. с.) для изготовления полуфабрикатов (листов, плит, профилей, труб, поковок, проволоки) путём деформации (прокатки (См. Прокатка), ковки (См. Прокатка) и т. д.) и литейные — для фасонных отливок.

Табл. 1. — Развитие систем алюминиевых сплавов

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Система | Упрочняющая фаза | Год открытия | Марка сплава (СССР) |

| | | упрочняющего | |

| | | эффекта | |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Al—Cu—Mg | CuAl₂, Al₂CuMg | 1903-11 | Д1, Д16, Д18, АК4-1, БД- |

| | | | 17, Д19, М40, ВАД1 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Al—Mg—Si | Mg₂Si | 1915-21 | АД31, АД33, АВ (без Cu) |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Al—Mg—Si—Cu | Mg₂Si, W_фаза (Al₂CuMgSi) | 1922 | AB (с Cu), АК6, AK8 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Al—Zn—Mg | MgZn₂, Тфаза (Al₂Mg₂Zn₃) | 1923-24 | B92, В48-4, 01915, 01911 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Al—Zn—Mg—Cu | MgZn₂, Тфаза (Al₂Mg₂Zn₃), | 1932 | B95, В96, В93, В94 |

| | S_фаза (Al₂CuMg) | | |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Al—Cu—Mn | CuAl₂, Al₁₂Mg₂Cu | 1938 | Д20, 01201 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Al—Be—Mg | Mg₂Al₃ | 1945 | Сплавы типа АБМ |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Al—Cu—Li | Тфаза (Al_7,5Cu₄Li) | 1956 | ВАД23 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Al—Li—Mg | Al₂LiMg | 1963-65 | 01420 |

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Деформируемые А. с. по объёму производства составляют около 80% (США, 1967). Полуфабрикаты получают из слитков простой формы — круглых, плоских, полых, — отливка которых вызывает относительно меньшие трудности. Химический состав деформируемых А. с. определяется главным образом необходимостью получения оптимального комплекса механических, физических, коррозионных свойств. Для них характерна структура твёрдого раствора с наибольшим содержанием эвтектики. Деформируемые А. с. принадлежат к различным группам (табл. 2).

Табл. 2. — Химический состав и механические свойства некоторых деформируемых алюминиевых сплавов (1Мн/м² ≈ 0,1 кгс/мм²; 1 кгс/мм² ≈10 Мн/м²)

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Марка | Основные элементы (% по массе)¹ | | Типичны е механич. свойства³ |

| сплава |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| | Cu | Mg | Zn | Si | Mn | Полуфабрикаты² | предел | предел | относит. |

| | | | | | | | прочности | текучести | удлинение |

| | | | | | | | σ_b, Мн/м² | σ_0,2, | δ, % |

| | | | | | | | | MH/M² | |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АМг1 | < 0,01 | 0,5-0,8 | | < 0,05 | | Л | 120 | 50 | 27,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АМг6 | < 0,1 | 5,8-6,8 | < 0,2 | < 0,4 | 0,5-0,8 | Л, Пл, Пр, Пф | 340 | 170 | 20,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АД31 | < 0,1 | 0,4-0,9 | < 0,2 | 0,3-0,7 | < 0.1 | Пр (Л, Пф) | 240 | 220 | 10,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АДЗЗ | 0,15—0,4| 0,8-1,2 | < 0,25 | 0,4-0,8 | <0,15 | Пф (Пр. Л) | 320 | 260 | 13,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АВ | 0,2—0,6 | 0,45-0,9 | < 0,2 | 0,5-1,2 | 0,15-0,35 | л, ш, т, Пр, Пф | 340 | 280 | 14,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АК6 | 1,8—2,6 | 0,4-0,8 | < 0,3 | 0,7-1,2 | 0,4-0,8 | Ш, Пк, Пр | 390 | 300 | 10,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АК8 | 3,9—4,8 | 0,4-0,8 | < 0,3 | 0,6-1,2 | 0,4—1,0 | Ш, Пк, Пф, Л | 470 | 380 | 10,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Д1 | 3,8—4,8 | 0,4-0,8 | < 0,3 | <] 0,7 | 0,4-0,8 | Пл (Л, Пф, Т), | 380 | 220 | 12,0 |

| | | | | | | Ш, Пк | | | |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Д16 | 3,8—4,9 | 1,2-1,8 | < 0,3 | < 0,5 | 0,3-0,9 | Л (Пф, Т, Пв) | 440 | 2"0 | 19,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Д19 | 3,8—4,3 | 1,7-2,3 | < 0,1 | < 0,5 | 0,5-1,0 | Пф (Л) | 460 | 340 | 12,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| В65 | 3,9—4,5 | 0,15-0,3 | < 0,1 | < 0,25 | 0,3-0,5 | Пв | 400 | -- | 20,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АК4-1⁴ | 1,9—2,5 | 1,4-1,8 | < 0,3 | < 0,35 | < 0,2 | Пн, Пф (Ш, Пл, | 420 | 350 | 8,0 |

| | | | | | | Л) | | | |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Д20 | 6,0—7,0 | < 0,05 | < 0,1 | < 0,3 | 0,4-0,8 | Л, Пф (Пн, Ш, | 400 | 300 | 10,0 |

| | | | | | | Пк, Пр) | | | |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| ВАД23⁵| 4,9—5,8 | < 0,05 | < 0,1 | < 0,3 | 0,4-0,8 | Пф (Пр, Л) | 550 | 500 | 4,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| 01420⁶ | < 0,05 | 5,0-6,0 | — | < 0,007| 0,2-0,4 | Л (Пф) | 440 | 290 | 10,0 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| В92 | < 0,05 | 3,9-4,6 | 2,9-3,6| < 0,2 | 0,6-1,0 | Л (Пл, Пс, Пр, | 450 | 320 | 13,0 |

| | | | | | | Пк), Ш, Пф | | | |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| 0,1915⁷ | < 0,1 | 1,3-1,8 | 3,4-4,0| < 0,3 | 0,2-0,6 | Л, (Пф) | 350 | 300 | 10.1) |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| В93 | 0,8—1,2 | 1,6-2,2 | 6,5-7,3| < 0,2 | < 0,1 | Ш, (Пк) | 480 | 440 | 2,5 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| В95 | 1,4—2,0 | 1,8-2,8 | 5,0-7,0| < 0,5 | 0,2-0,6 | Л, Пл, Пк, Ш, | 560 | 530 | 7,0 |

| | | | | | | Пф, Пр | | | |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| В96 | 2,2—2,8 | 2,5-3,5 | 7,6-8,6| < 0,3 | 0,2-0,5 | Пф (Пн, Пк, Ш)| 670 | 630 | 7,0 |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Примечания. ¹Во всех сплавах в качестве примесей присутствуют Fe и Si; в ряд сплавов вводятся малые добавки Сг, Zr, Ti, Be. ²Полуфабрикаты: Л — лист; Пф —профиль; Пр — пруток; Пк — поковка; Ш — штамповка; Пв — проволока: Т — трубы; Пл — плиты; Пн — панели: Пс — полосы; Ф — фольга. ³Свойства получены по полуфабрикатам, показанным без скобок. ⁴С добавкой 1,8—1,3% Ni и 0,8—1,3% Fe. ⁵С добавкой 1,2—1,4% Li. ⁶С добавкой1,9—2,3% Li. ⁷С добавкой 0,2—0,4%Fe.

Двойные сплавы на основе системы Al—Mg (т. н. магналии) не упрочняются термической обработкой. Они имеют высокую коррозионную стойкость, хорошо свариваются; их широко используют при производстве морских и речных судов, ракет, гидросамолётов, сварных ёмкостей, трубопроводов, цистерн, ж.-д. вагонов, мостов, холодильников и т. д.

Сплавы Al—Mg—Si (т. н. авиали) сочетают хорошую коррозионную стойкость со сравнительно большим эффектом старения; анодная обработка позволяет получать красивые декоративные окраски этих сплавов.

Тройные Al—Zn—Mg сплавы имеют высокую прочность, хорошо свариваются, но при значительной концентрации Zn и Mg склонны к самопроизвольному коррозионному растрескиванию. Надёжны сплавы средней прочности и концентрации.

Четверные сплавы Al—Mg—Si—Cu сильно упрочняются в результате старения, но имеют пониженную (из-за Cu) коррозионную стойкость; из них изготовляют силовые узлы (детали), выдерживающие большие нагрузки. Четверные сплавы Al—Zn—Mg—Cu обладают самой высокой прочностью (до 750 Мн/м² или до 75 кгс/мм²) и удовлетворительно сопротивляются коррозионному растрескиванию; они значительно более чувствительны к концентрации напряжений и повторным нагрузкам, чем дуралюмины (сплавы Al—Cu—Mg), разупрочняются при нагреве свыше 100°С. Наиболее прочные из них охрупчиваются при температурах жидкого кислорода и водорода. Эти сплавы широко используют в самолётных и ракетных конструкциях. Сплавы Al—Cu—Mn имеют среднюю прочность, но хорошо выдерживают воздействие высоких и низких температур, вплоть до температуры жидкого водорода. Сплавы Al—Cu—Li по прочности близки сплавам Al—Zn—Mg—Cu, но имеют меньшую плотность и больший модуль упругости; жаропрочны. Сплавы Al—Li—Mg при той же прочности, что и дуралюмины, имеют пониженную (на 11%) плотность и больший модуль упругости. Открытие и разработка сплавов Al—Li—Mg осуществлены в СССР. Сплавы Al—Be—Mg имеют высокую ударную прочность, очень высокий модуль упругости, свариваются, обладают хорошей коррозионной стойкостью, но их применение в конструкциях связано с рядом ограничений.

В состав деформируемых А. с. входят т. н. спечённые (вместо слитка для дальнейшей деформации используют брикет, спечённый из порошков) А. с. (в 1967 в США объём производства составил около 0,5% ). Имеются 2 группы спечённых А. с. промышленного значения: САП (спечённая алюминиевая пудра) и САС-1 (спечённый алюминиевый сплав).

САП упрочняется дисперсными частицами окиси алюминия, нерастворимой в алюминии. На частицах чрезвычайно дисперсной алюминиевой пудры в процессе помола её в шаровых мельницах в атмосфере азота с регулируемым содержанием кислорода образуется тончайшая плёнка окислов Al. Помол осуществляется с добавкой стеарина, по мере его улетучивания наряду с дроблением первичных порошков происходит их сращивание в более крупные конгломераты, в результате чего образуется не воспламеняющаяся на воздухе т. н. тяжёлая пудра с плотностью св. 1000 кг/м². Пудру брикетируют (в холодном и горячем виде), спекают и подвергают дальнейшей деформации — прессованию, прокатке, ковке. Прочность САП возрастает при увеличении содержания первичной окиси алюминия (возникшей на первичных порошках) до 20—22%, при большем содержании снижается. Различают (по содержанию Al₂O₃) 4 марки САП (6—9% — САП1; 9,1—13% — САП2; 13,1—18% — САП3; 18,1—20% — САП4). Длительные выдержки САП ниже температуры плавления мало влияют на его прочность. Выше 200—250 °С, особенно при больших выдержках, САП превосходит все А. с., например при 500°С предел прочности σ_b=50—80 Мн/м² (5—8 кгс/мм²). В виде листов, профилей, поковок, штамповок САП применяется в изделиях, где нужна высокая жаропрочность и коррозионная стойкость. САП содержит большое количество влаги, адсорбированной и прочно удерживаемой окисленной поверхностью порошков и холоднопрессованных брикетов. Для удаления влаги применяется нагрев в вакууме или нейтральной среде несколько ниже температуры плавления алюминиевых порошков или холоднопрессованных брикетов. Дегазация САП повышает его пластичность, и он удовлетворительно сваривается аргоно-дуговой сваркой.

САС-1, содержащий 25% Si и 5% Ni (или Fe), получают распылением жидкого сплава, брикетированием пульверизата, прессованием и ковкой прутков. Мельчайшие кристаллики Si и FeAl₃(NiAl₃), воздействуя на матрицу, упрочняют сплав, повышают модуль упругости и пластичность, снижают коэффициент линейного расширения; этот эффект тем больше, чем мельче твёрдые частицы и меньше просвет между ними. Этот А. с. характеризуется низким коэффициентом линейного расширения и повышается модулем упругости. По этим характеристикам порошковые сплавы заметно превосходят соответствующие литейные А. с.

Литейные А. с. по объёму производства составляют около 20% (США, 1967). Для них особенно важны литейные характеристики — высокая жидкотекучесть, малая склонность к образованию усадочных и газовых пустот, трещин, раковин. А. А. Бочвар установил, что эти свойства улучшаются при сравнительно высоком содержании в сплаве легирующих элементов, образующих эвтектику (См. Эвтектика), что приводит, однако, к некоторому повышению хрупкости сплавов. Важнейшие литейные А. с. содержат свыше 4,5% Si (т. н. силумины). Введение гомеопатических (сотые доли процента) доз Na позволяет модифицировать структуру доэвтектических и эвтектических силуминов: вместо грубых хрупких кристаллов Si появляются кристаллы сфероидальной формы и пластичность сплава существенно возрастает. Силумины (табл. 3) охватывают двойные сплавы системы Al—Si (АЛ2) и сплавы на основе более сложных систем: Al—Si—Mg (АЛ9), Al—Si—Си (АЛЗ, АЛ6); Al—Si—Mg—Си (АЛ5, АЛ10). Сплавы этой группы характеризуются хорошими литейными свойствами, сравнительно высокой коррозионной стойкостью, высокой плотностью (герметичностью), средней прочностью и применяются для сложных отливок. Для борьбы с газовой пористостью силуминов Бочвар и А. Г. Спасский разработали оригинальный и эффективный способ кристаллизации отливок под давлением.

К сплавам с высоким содержанием Mg (свыше 5% ) относятся двойные Al—Mg (АЛ8), сплавы системы Al—Mg—Si с добавкой Mn (АЛ13 и АЛ28), Be и Ti (АЛ22). Сплавы этой группы коррозионностойки, высокопрочны и обладают пониженной плотностью. Наиболее высокопрочен сплав АЛ8, но технология его изготовления сложна. Для уменьшения окисляемости в жидком состоянии в него вводится 0,05 — 0,07% Be, а для измельчения зерна — такое же количество Ti, в формовочную смесь для подавления реакции металла с влагой добавляется борная кислота. Сплав АЛ8 отливается главным образом в земляные формы. Сплавы АЛ13 и АЛ28 имеют лучшие литейные свойства, но меньшую прочность и не способны упрочняться термической обработкой; они отливаются в кокиль под давлением и в землю. Длительные низкотемпературные нагревы могут привести к ухудшению коррозионной стойкости литейных А. с. с высоким содержанием Mg.

Табл. 3.—Химический состав и механические свойства некоторых литейных алюминиевых сплавов (1Мн/м² ≈ 0, 1 кгс /мм²; 1 кгс/мм² ≈ 10 Мн/м²)

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Марка | Элементы (% по массе) | Вид литья¹| Типичные механические свойства |

| сплава |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| | Cu | Mg | Mn | Si | | предел | предел | относит. |

| | | | | | | прочности | текучести | удлинение |

| | | | | | | σ_b, Мн/м² | σ_0,2, MH/M²| δ, % |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АЛ8 | | 9,5-11,5 | 0,1 | 0,3 | З, В, О | 320 | 170 | 11,0 |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АЛ2 | 0,8 | — | 0,5 | 10-13 | Все виды| 200 | 110 | 3,0 |

| | | | | | литья | | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АЛ9 | 0,2 | 0,2-0,4 | 0,5 | 6-8 | » » » | 230 | 130 | 7,0 |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АЛ4 | 0,3 | 0,17-0,3 | 0,25-0,5 | 8-10,5 | » » » | 260 | 200 | 4,0 |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АЛ5 | 1,0-1,5 | 0,35-0,6 | 0,5 | 4,5-5,5 | » » » | 240 | 180 | 1,0 |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АЛЗ | 1,5-3,5 | 0,2-0,8 | 0,2-0,8 | 4,0-6,0 | Все виды| 230 | 170 | 1,0 |

| | | | | | литья, | | | |

| | | | | | кроме Д | | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АЛ25 | 1,5-3,0 | 0,8-1,2 | 0,3-0,6 | 11-13 | К | 200 | 180 | 0,5 |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АЛ30 | 0,8-1,5 | 0,8-1,3 | 0,2 | 11-13 | К | 200 | 180 | 0,7 |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АЛ7 | 4-5 | 0,03 | — | 1,2 | — | 230 | 150 | 5,0 |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АЛ1 | 3,75-4,5 | 1.25-1,75 | — | 0,7 | Все виды| 260 | 220 | 0,5 |

| | | | | | литья, | | | |

| | | | | | кроме Д | | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АЛ19 | 4,5-5,3 | 20,05 | 0,6-1,0 | 0,3 | З, О, В | 370 | 260 | 5,0 |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| АЛ24² | 0,2 | 1,5-2,0 | 0,2-0,5 | 0,3 | З, О, В | 290 | — | 3,0 |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Примечание. ¹Виды литья: З — в землю; В — по выплавляемым моделям; О — в оболочковые формы; К —в кокиль; Д — под давлением. ²Zn 3,5 — 4,5%.

Сплавы с высоким содержанием Zn (свыше 3%) систем Al—Si—Zn (АЛ11) и Al—Zn—Mg—Cu (АЛ24) имеют повышенную плотность и пониженную коррозионную стойкость, но обладают хорошими литейными свойствами и могут применяться без термической обработки. Широкого распространения они не получили.

Сплавы с высоким содержанием Си (свыше 4% ) — двойные сплавы Al—Си (АЛ7) и сплавы тройной системы Al—Cu—Mn с добавкой Ti (АЛ19) по жаропрочности превосходят сплавы первых трёх групп, но имеют несколько пониженные коррозионную стойкость, литейные свойства и герметичность.

Сплавы системы Al—Cu—Mg—Ni и Al—Cu—Mg—Mn—Ni (АЛ1, АЛ21) отличаются высокой жаропрочностью, но плохо обрабатываются.

Свойства литейных сплавов существенно меняются в зависимости от способа литья; они тем выше, чем больше скорость кристаллизации и питание кристаллизующегося слоя. Как правило, наиболее высокие характеристики достигаются при кокильном литье. Свойства отдельно отлитых образцов могут на 25—40% превосходить свойства кристаллизовавшихся наиболее медленно или плохо питаемых частей отливки. Некоторые элементы, являющиеся легирующими для одних сплавов, оказывают вредное влияние на другие. Кремний снижает прочность сплавов систем Al—Mg и ухудшает механические свойства сплавов систем Al—Si и Al—Cu. Олово и свинец даже в десятых долях процента значительно понижают температуру начала плавления сплавов. Вредное влияние на силумины оказывает железо, вызывающее образование хрупкой эвтектики Al—Si—Fe, кристаллизующейся в виде пластин. Содержание железа регулируется в зависимости от способа литья: оно максимально при литье под давлением и в кокиль и сильно снижено при литье в землю. Уменьшением вредных металлических и неметаллических примесей в сплавах с применением чистой шихты и рафинирования, введением малых добавок Ti, Zr, Be, модифицированием сплавов и их термической обработкой можно существенно повысить свойства фасонных отливок из А. с. Рафинирование осуществляется: продувкой газом (хлором, азотом, аргоном); воздействием флюсов, содержащих хлористые и фтористые соли; выдерживанием в вакууме или сочетанием этих способов.

С каждым годом увеличивается объём потребления А. с. в различных отраслях техники (табл. 4). За 5 лет применение А. с. в США увеличилось примерно в 1,6 раза и превышает (1967) по объёму 10% от потребления стали (в СССР за 1966—70 намечено увеличение производства А. с. более чем в 2 раза). Наряду с транспортом (авиация, суда, вагоны, автомобили) А. с. находят огромное применение в строительстве — оконные рамы, стенные панели и подвесные потолки, обои; бурно расширяется использование А. с. для производства контейнеров и др. упаковки, в электропромышленности (провода, кабели, обмотки электродвигателей и генераторов).

Табл. 4. — Распределение потребления алюминиевых сплавов по отраслям промышленности в США (тыс. т)

 

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Область применения | 1962 | 1965 | 1967 |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Строительство | 613 | 846 | 862 |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Транспорт | 612 | 838 | 862 |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Предметы длительного | 290,2 | 383 | 381 |

| потребления | | | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Электропромышленность | 485 | 490 | 576 |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Машиностроение и | 190,5 | 258,5 | 279 |

| приборостроение | | | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Контейнеры и упаковка | 175 | 298 | 397 |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Экспорт | 188 | 260,2 | 415 |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Всего | 2553,7 | 3373,7 | 3772 |

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

 

Большой интерес представляет распределение производства А. с. по различным видам полуфабрикатов (табл. 5).

Табл. 5. — Объём производства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов в США (тыс. т)

 

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Вид полуфабриката | 1955 | 1960 | 1965 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Листы и плиты | 610 | 630 | 1238 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Фольга | 89,9 | 131,1 | 184,1 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Другие катаные полуфабрикаты | 49,9 | 42,2 | 74,8 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Проволока | 28 | 25,1 | 38,6 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Кабель | 71,2 | 83 | 195,2 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Проволока и кабель с покрытием | 18 | 27,4 | 58,7 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Прессованные полуфабрикаты | 309,5 | 386 | 700 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Волочёные трубы | 30,5 | 27,4 | 37,6. |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Сварные трубы | 11,6 | 11,7 | 42,5 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Порошки | 16,2 | 14,9 | 27,2 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Поковки, штамповки | 31,9 | 22,7 | 43,2 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Литьё в землю | 75 | 58,9 | 124,5 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Литьё в кокиль | 135,2 | 117 | 150 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Литьё под давлением | 161,1 | 175 | 365 |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Всего | 1638 | 1752,4 | 3279,4 |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------