Алюминиевые сплавы

В последние годы появились новые группы алюминиевых сплавов. Это свариваемые алюминиевые сплавы. Многие десятилетия основным конструкционным свариваемым сплавом являлся сплав АМг6. Основной недостаток — низкая прочность — был устранен легированием марганцем, хромом, цирконием и железом. Большую работу в этом Направлении выполнили сотрудники МАТИ им. К.Э.Циолковского во главе с проф. И.Н.Фридляндером (р. 1913). «Новыми свариваемыми алюминиевыми сплавами являются сплавы 01911 и 01915. По сравнению со сплавом АМгб прочность этих сплавов в 1,5 раза выше, склонность к трещинообразованию значительно ниже (положительное влияние циркония).

Вторая группа — антифрикционные сплавы. Наиболее широко применяется сплав АСМ (система алюминий — сурьма — магний), содержащий 6,5 % сурьмы и 0,7 % магния. Этот сплав используется в тракторных двигателях всех типов. Успешно конкурируют с ним сплавы системы алюминий — олово, применяемые в виде биметаллических вкладышей со стальным основанием.

Со временем наука сделала шаг вперед и в области повышения жаропрочности алюминиевых сплавов. Были созданы сплавы типа САП (спеченная алюминиевая пудра) и типа САС (спеченный алюминиевый сплав). Данные сплавы получены методом порошковой металлургии (прессование и спекание частично окисленного порошка при температуре 500—600 °С и удельном давлении до 600 МПа). Напомним, что температура плавления алюминия 660 °С. Так получают сплавы типа САП. Их жаропрочность удивительна. Даже при температуре 500°С она составляет 15 МПа. Такая высокая жаропрочность для алюминиевого сплава объясняется наличием непрерывного каркаса из окиси алюминия.

Для получения САС в алюминиевую пудру добавляют кремний, железо, хром, никель и другие элементы. Технология получения изделий в основном аналогична предыдущей.

Область применения данных типов сплавов пока еще определена недостаточно четко.

В настоящее время налажено массовое производство консервных банок из алюминия. Их преимущества неоспоримы. Во-первых, сохраняются все витамины; во-вторых, консервная банка из алюминия в 2 раза дешевле жестяной; в-третьих, решается таким образом проблема переработки и использования металла вновь. В традиционных банках (железо, покрытое оловом) трудность разделения олова и железа делали переработку нерентабельной.

В художественной промышленности алюминиевые сплавы успешно заменяют бронзу. Алюминий и его сплавы хорошо полируются. В таком состоянии они достаточно коррозионностойки и декоративны. Основные области применения — крупные литые архитектурные детали и скульптуры, предметы интерьера. Кроме того, алюминий применяется и в ювелирном производстве: корпуса и браслеты наручных часов, пуговицы, подносы, цепочки. ^Качество и внешний вид изделий из алюминия значительно улучшается после гальванической художественной обработки. В основном используют анодирование или меднение. По медному слою алюминиевые изделия можно серебрить, никелировать и золотить.

Перспективно применение ткани полотно-алюминий. Такая ткань задерживает тепловые лучи, если повернута слоем алюминия к источнику тепла. «Из такой чудо-ткани можно шить куртки, комбинезоны, плащи, которые так нужны сталеварам и пожарникам, рыбакам и геологам, полярникам и туристам. Из нее можно делать и палатки, и защитные костюмы»,— так пишут о перспективах ее применения авторы книги «Металлы космической эры» Е. М. Савицкий и В. С. Клячко.

Среди сплавов на основе алюминия есть сплав, обладающий высокой пластичностью. Он содержит 22 % цинка и 78 % алюминия. При испытании на растяжение сплав показывает относительное удлинение до 100 %. Правда, это происходит при температуре 250 °С, но такое значение относительного удлинения в 20—50 раз больше, чем у остальных сплавов на основе алюминия.

В последние годы на алюминий стали смотреть не только как на конструкционный металл. Ученые Института органического катализа и электрохимии Академии наук Казахстана создали сплав алюминий — галлий — индий — олово, который, вступая в контакт с водой, растворяется с выделением водорода: 1 г сплава позволяет получить 1 л водорода^Реакция управляемая, процесс безотходный. Расходуется лишь алюминий, а остальные элементы, входящие в сплав, оседают на дно реактора. Их можно использовать повторно. Этот простой способ получения водорода должен решить несколько проблем: способствовать получению термоядерной энергии, передаче электроэнергии почти без потерь и производству горючего, безвредного для окружающей среды.

Перспективно применение алюминиевых сплавов, армированных волокнами бора, бериллия и углерода. Создание таких сплавов стало объектом особого внимания только последние 30 лет. Этого потребовала авиакосмическая техника. Особый интерес представляет углеродное волокно, для которого предел прочности составляет 21 100 МПа, а модуль упругости — 1 020 000 МПа, т. е. углеродное волокно имеет предел прочности в 10 раз, а модуль упругости в 2 раза выше, чем у осмия. А осмий среди металлов по этим показателям является «чемпионом».

Первая попытка армирования дюралюмина углеродным волокном была выполнена в 1961 г. Композиционный материал, состоящий на 40% из углеродного волокна, по прочности и модулю Юнга был соизмерим с показателями лучших высокопрочных сталей.

Из химических соединений алюминия практический интерес представляют: оксид алюминия, применяемый в производстве огнеупорного кирпича (шамота); хлорид алюминия — катализатор при переработке нефти и в различных органических синтезах; сульфат алюминия, с помощью которого очищают воду от взвешенных частиц и бактерий. Алюмокалиевые квасцы служат для дубления кожи и широко применяются в качестве протравы при окраске хлопчатобумажных тканей.

Алюминий — молодой металл, но уже сегодня, как о железе, о нем можно сказать: «Алюминий всюду — от космических аппаратов до кухонной посуды!».

Мировое производство алюминия в 1980 г. составляло более 26 млн. т, а цена 1 т дюралюминов — около 900 р., силуминов — 1200 р.

Статистика мирового производства последних 50 лет показывает, что производство алюминия возрастает в 2 раза за каждые 8—12 лет. Если заглянуть в завтра, то прогнозы о том, что к концу XX в. мировое производство превысит 100 млн. т, кажутся вполне реальными.

Металлы: