Алюминий и его сплавы. Реферат 1. санктпетербургский горный университет

• Название: санктпетербургский горный университет
• Анкор: Алюминий и его сплавы
• Дата: 23.06.2020
• Размер: 64.35 Kb.
• Имя файла: Реферат 1.docx
• Тип: Реферат; #132278

П ЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ


МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра материаловедения и технологии художественных изделий

Реферат

По дисциплине: Материаловедение

(Наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема работы: аморфные металлические сплавы
Выполнил : Студент ММФ Группы ТОА-18-1 ____________ Хаамбайи М.

(Должность) (Подпись) (ФИО)
Проверил :_____Ассистент______ ____________ Шарапова Д.М

(Должность) (Подпись) (ФИО)

Санкт-Петербург

2020

Оглавление

Введение 3

Классификация алюминия и его сплавов 6

Применение алюминиевых сплавов 8

Выводы 11

Список литературы 12

Введение

Алюминий применяют для производства из него изделий и сплавов на его основе.

Легирование — процесс введения в расплав дополнительных элементов, улучшающих механические, физические и химические свойства основного материала. Легирование является обобщающим понятием ряда технологических процедур, проводимых на различных этапах получения металлического материала с целями повышения качества металлургической продукции.

Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства.

Прочность чистого алюминия не удовлетворяет современные промышленные нужды, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных для промышленности, применяют не чистый алюминий, а его сплавы.

При различном легировании повышаются прочность, твердость, приобретается жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелательные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относительная плотность. Исключение составляет легирование марганцем, который не только не снижает коррозионную стойкость, но даже несколько повышает ее, и магнием, который тоже повышает коррозионную стойкость (если его не более 3 %) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий.

Алюминий — это самый распространенный в природе металл. В земной коре его содержится около 7,5 %. В судостроении и транспортном машиностроении используется до 4 % всего получаемого в стране алюминия, главным образом в виде алюминиевых сплавов.

Алюминий имеет малую плотность, высокую электропроводность и теплопроводность, не магнитен, устойчив к коррозии в пресной воде, в среде водяного пара, топлив, масел и слабых кислот.



Таб 1. Физическая свойства алюминия

Алюминий обладает высокой пластичностью в холодном и нагретом состоянии, хорошо сваривается, но плохо обрабатывается резанием и имеет низкие литейные свойства.

В судостроении технически чистый алюминий марки АД1 применяют при изготовлении переговорных труб, емкостей для хранения пищевых продуктов и воды. Алюминий марки А00 в виде фольги используется для теплоизоляции судовых помещений.

Алюминиевые сплавы получают путем легирования алюминия различными элементами для придания сплавам необходимых свойств. Алюминиевые сплавы обладают рядом ценных свойств, отличающих их от других традиционных для судостроения конструкционных материалов. Важнейшими из них являются высокая удельная прочность (отношение предела прочности к плотности), коррозионная стойкость, немагнитность, малая склонность к хрупким разрушениям, устойчивость механических свойств при низких температурах, высокая технологичность, эстетичность в конструкциях, а также неограниченный запас сырья для производства сплавов.

Опыт проектирования и постройки судов из алюминиевых сплавов показывает, что применение их вместо стали позволяет снизить вес ряда конструкций на 60 %. Полученная экономия позволяет увеличить грузоподъемность судов, улучшить их мореходные качества, повысить скорость или снизить мощность механизмов. В отечественном судостроении из алюминиевых сплавов изготовляют надстройки морских и речных судов, корпуса и все корпусные конструкции судов на подводных крыльях и воздушной подушке, спасательные шлюпки и прогулочные лодки для населения. Практически на каждом судне имеются конструкции из алюминиевых сплавов, вес которых достигает до 10 % веса корпуса.

Алюминиевые сплавы подразделяются на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы применяют при производстве прокатных, прессованных и тянутых полуфабрикатов, а также как заготовки для штамповок и поковок. Литейные сплавы используют для фасонного литья. В судостроении находят применение 10 марок литейных и до 20 марок деформируемых сплавов. Деформируемые алюминиевые сплавы в зависимости от легирующих элементов разделяют на алюминиево-марганцовистые сплавы— сплавы АМц (буква А обозначает алюминий, Мц — марганец); алюминиево-магниевые сплавы — сплавы АМг (Мг — магний): цифры после букв указывают среднее содержание основного легирующего элемента в процентах (например, в сплаве АМг5 содержится около 5 % магния); алюминиево-меднистые сплавы типа дюралюминия. Дюралюмины обозначаются буквой Д, дополняемой цифрами, указывающими порядковый номер сплава, например Д16, высокопрочные многокомпонентные сплавы обозначаются буквами В и К (В65, В95, В48-4, К48-2); ковочные (жаропрочные) сплавы обозначаются буквами АК.

Сплавы типа АМц и АМг, термически не упрочняемые и сваривающиеся. Сплавы типа дюралюминия, высокопрочные и жаропрочные, можно упрочнять термической обработкой (закалкой с последующим старением) и наклепом. Они плохо свариваются или совсем не свариваются.

Наряду с буквенными обозначениями марок деформируемых алюминиевых сплавов ГОСТ 4784—78 допускает цифровое их обозначение. Например, сплав АМц может обозначаться цифрами — 1400; АМгЗ—1530; АМг5—1550; АМг61 —1561 и т. д. В маркировку сплавов (цифровую или буквенную) вводят дополнительно буквы и цифры, указывающие состояние поставки или вид термической и механической обработки полуфабриката. Нагартованное состояние обозначается буквой Н, полунагартованное — 1/2 Н. Процесс нагартовки предусматривает горячую прокатку, отжиг, холодную прокатку, отжиг и холодную прокатку. Полунагартованное состояние предусматривает горячую прокатку, отжиг, холодную прокатку и частичный отжиг. Нагартовка и полунагартовка позволяют повысить прочностные характеристики листов. Горячекатаные полуфабрикаты имеют после обозначения марки сплавов буквы ГК, отожженные — букву М, сплавы закаленные и естественно состаренные — букву Т, а закаленные и искусственно состаренные — Т1.

Плакированные листы обозначаются буквами Б, А, У — соответственно с технологической, нормальной и утолщенной плакировкой. Плакировка — процесс нанесения на поверхность листов из алюминиевых сплавов тонкого слоя чистого алюминия для предохранения от коррозии (нормальная плакировка, толщина слоя от 2 до 4 % толщины листа) и от появления поверхностных трещин при прокатке (технологическая плакировка, толщина слоя 1,5 % толщины листа с каждой стороны). Утолщенную плакировку от 4 до 8 % толщины листа наносят с целью улучшения внешнего вида изделия. В судостроении используются плакированные листы из сплавов Д16 и АМг61.

Литейные сплавы обозначаются буквами АЛ (литейный). Цифры после букв указывают порядковый номер сплава: АЛ8, АЛ13.

Классификация алюминия и его сплавов

Современные алюминиевые сплавы – это популярные представители группы легированных металлов, создаваемые на основе алюминия. Алюминиевые сплавы по способу производства различных деталей подразделяются на деформируемые, которые обрабатываются путём механической деформации и литейные, которые применяются при фасонной отливке. Существует ещё особая подгруппа – антифрикционные алюминиевые сплавы, с помощью которых путём литья или механической прессовки изготавливаются детали повышенной прочности, работающие в условиях повышенного трения.

Основные компоненты, входящие в состав алюминиевых сплавов – это медь, марганец, железо, цинк, кремний, титан и магний. Определённое сочетание и количественный состав легирующих элементов по аналогии с нержавеющей сталью обеспечивает полученному металлу индивидуальные свойства, которые в свою очередь образуют область применения того или иного сплава, созданного на основе алюминия.

Для упрочнения алюминиевых сплавов используют термическую обработку и холодную деформацию, что в свою очередь подразумевает деление на упрочняемые и неупрочняемые термообработкой металлы.

Деформируемые сплавы, которые не подлежат термическому упрочнению, отличаются максимальной пластичностью и антикоррозийными свойствами. Заготовки из металлов этой группы применяются, в основном, для глубокой штамповки. Это сплавы, созданные парами AL-Mn (марка АМц) и AL-Mg (марка AMг). Включение магния в качестве легирующего элемента позволяет повысить сопротивляемость воздействию влаги и уменьшить удельный вес конечных изделий. Наличие кремния, железа и меди в таких алюминиевых сплавах минимально.

Алюминиевые сплавы, в состав которых входит алюминий, медь и магний называются дюралюминии (AL-Cu-Mg). Дюралюминий относится к деформируемым сплавам, упрочняемым термической обработкой и включает в себя около 4% меди, 1% марганца, 1% магния. Кроме того, в состав дюралюминия входят железо и кремний, процентное соотношение которых к общему объёму незначительно.

Этот популярный металл отличается следующими свойствами: конструкционная прочность, обеспеченная термообработкой; лёгкость механической обработки, включая ковку и штамповку; слабая антикоррозийность.

Для повышения коррозийной стойкости дюралюминия используют технологию плакирования – нанесения на листы тонкого (4-5% от общей толщины) слоя чистого алюминия путём горячего проката дюралевой болванки, завёрнутой в лист из алюминия без примесей. Такой дюралюминий активно используется в виде листов и дюралевых плит для изготовления лёгких и прочных деталей, например фюзеляжей самолётов или антикоррозийных корпусов различных плавсредств.

Следующей группой алюминиевых сплавов являются металлы, созданные на основе алюминия и кремния. Наиболее популярным представителем этого класса является силумин, создаваемый парой Al-Si. Эти алюминиевые сплавы относят к категории литейных сплавов, из которых путём фасонного литья производятся различные детали. В свою очередь силуминовые сплавы также упрочняются путём термической обработки, однако температурные режимы в данном случае будут более интенсивными, нежели для деформированных алюминиевых сплавов.

Литейные алюминиевые сплавы, созданные на основе тройки Al-Mg-Si, называются авиаль и отличаются самыми высокими в своей подгруппе антикоррозийными и механическими свойствами.

Все литейные сплавы с включением кремния предлагают производителю следующие свойства:

• 
  низкий удельный вес изготавливаемых изделий;
  
• 
  износостойкость и конструкционная прочность соответствующих деталей;
  
• 
  высокая текучесть в расплавленном состоянии;
  
• 
  минимальная усадка в процессе отлива.
  

Литейные алюминиевые сплавы являются первоклассным сырьём для фасонной отливки корпусов механизмов и деталей сложных конфигураций.

Применение алюминиевых сплавов

В настоящее время алюминий и его сплавы применяют во многих областях промышленности и техники. Прежде всего алюминий и его сплавы используют авиационная и автомобильная отрасли промышленности. Широко применяется алюминий и в других отраслях промышленности: в машиностроении, электротехнической промышленности и приборостроении, промышленном и гражданском строительстве, химической промышленности, производстве предметов народного потребления.

В авиапромышленности алюминий стал главным металлом благодаря тому, что его использование позволило решить задачу уменьшения массы транспортных средств и резко увеличить эффективность их применения. Из алюминия и его сплавов изготовляют авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали.
В электротехнической промышленности алюминий и его сплавы применяют для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока. В приборостроении он используется при производстве кино- и фотоаппаратуры, радиотелефонной аппаратуры, различных контрольно-измерительных приборов.

Алюминий начали широко применять при изготовлении аппаратуры для производства и хранения крепкой азотной кислоты, пероксида водорода, органических веществ и пищевых продуктов благодаря его высокой коррозионной стойкости и нетоксичности.

Алюминиевая фольга стала очень распространенным упаковочным материалом, так как она гораздо прочнее и дешевле оловянной. Также алюминий стал широко использоваться для изготовления тары для консервирования и храпения продуктов сельского хозяйства. Но хранение не ограничивается маленькими баночками, алюминий используется для строительства зернохранилищ и других быстровозводимых сооружений, востребованных в сельском хозяйстве.

Также широко алюминий применяется в военной промышленности при строительстве самолетов, танков, артиллерийских установок, ракет, зажигательных веществ, и дл многих других целей в военной технике.

Широкое применение алюминий высокой чистоты находит в таких новых областях техники как ядерная энергетика, полупроводниковая электроника, радиолокация.

Большое распространение алюминий получил как антикоррозийное покрытие, он прекрасно защищает металлические поверхности от действия различных химических веществ и атмосферной коррозии, по этому широко используется в сфере производства различного металлопроката.

Широко используется еще одно полезное свойство алюминия - его высокая отражающая способность. Поэтому из него изготовливаются различные отражающие поверхностеи нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал.

Алюминий используют в металлургической промышленности в качестве восстановителя при получении ряда металлов, таких как хром, кальций, марганец. Он также используется для раскисления стали и сварки стальных деталей.

Не обойтись без алюминия и его сплавов сплавы в промышленном и гражданском строительстве. Он используется для изготовления каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и др. В Канаде, например, расход алюминия для этих целей составляет около 30 % от общего потребления, в США- более 20 %.

Исходя из всех вышеперечисленных способов применения алюминия, можно сказать, что алюминий прочно занял первое место среди других цветных металлов по масштабам производства и значению в хозяйстве

 

Выводы

Алюминий широко применяется в строительстве и архитектуре. В большинстве промышленно развитых стран на эти цели расходуется 20% запасов алюминия. Авиация, железнодорожный и автомобильный транспорт потребляют 25%,а электротехника — около 15%.В последнее время быстро возрастает расход алюминия на изготовление тары и упаковки—сегодня он уже достиг 10—15%.Увеличивается значение алюминия и в производстве товаров широкого потребления: по оценкам, его доля здесь также составляет 10—15%. В связи с этим быстро растет и абсолютный объем производства и потребления алюминия.

Алюминий стоит на втором месте по масштабу производства после железа. Использование алюминия происходит как в различных отраслях промышленности, так и в быту. Алюминий применим в пищевой и химической промышленности, потому что ему не характерно взаимодействие с органическими кислотами, концентрированной азотной кислотой и продуктами пиши. Алюминий используют для производства тары, упаковочного материала, емкостей и пр. Алюминий также широко распространен в строительстве, электротехнике, криогенной технике авто- и вагоностроении. 

Список литературы