Легкие цветные сплавы

  К легким металлам, имеющим плотность менее 5 г/см3, относятся 16 элементов, но только три из них используются в качестве основы для промышленных легких сплавов. Это алюминий, магний и титан. Сплавы на их основе представляют большой интерес для таких динамично развивающихся отраслей, как автомобилестроение, авиационная промышленность и ракетостроение.

Темпы развития производства отливок из этих сплавов непрерывно возрастают. Легкие сплавы все больше применяют в общем машиностроении, строительстве, для бытовых целей. Лучше всего освоено получение отливок из алюминиевых сплавов. Магниевые и титановые сплавы еще находятся в стадии совершенствования.

Малая плотность – одно из немногих свойств, которое объединяет эти сплавы в одну группу, хотя другие физикохимические свойства базовых легких металлов и сплавов на их основе имеют существенные отличия. В первую очередь они различаются по температуре плавления.

Некоторые физикохимические свойства легких цветных металлов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Основные физикохимические свойства легких цветных металлов

 

   

Металл

 

Свойство

       

Be

Mg

Al

Ti

Атомный номер

4

12

13

22

Атомная масса

9,013

24,320

26,981

47,880

Атомный радиус, нм

0,113

0,162

0,143

0,145

Плотность при 20 °С, г/см3

1,848

1,738

2,698

4,505

Температура плавления, °С

1287

650

660,24

1668

Температура кипения, °С

2450

1107

2520

3169

Давление пара при температуре

       

плавления, Па

 

520

106

1,3

Удельная теплота плавления, кДж/кг

1625

357

389,37

358,3

Удельная теплоемкость

       

при 20 °С, кДж/(кг·К)

1,826

1,048

0,9458

0,521

Удельная теплопроводность

       

при 20 °С, Вт/(м·К)

179

167

221,5

21,9

Коэффициент линейного термиче

       

ского расширения при 25 °С, × 106/К

12

26

23,3

8,41

Удельное электросопротивление

       

при 20 °С, мкОм·см

6,60

4,50

2,62

58,0

Легкие сплавы всегда рассматриваются как конструкционный материал для изделий, которые должны иметь минимальную массу и выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки. При этом выигрыш в массе имеет первостепенное и решающее значение.

В таком случае при выборе материала удобнее руководствоваться удельной прочностью сплавов, т.е. прочностью, приходящейся на единицу плотности сплава. В табл. 2 приведены основные механические свойства и удельная прочность некоторых легких литейных сплавов. Для сравнения в таблице приведены свойства самой распространенной литейной углеродистой стали 35Л.

Таблица 2

Основные механические свойства и удельная прочность некоторых легких сплавов

 

Сплавы

Режим ТО

ρ,

г/см3

МПа

δ, %

Удельная прочность, σв / ρ

АК12 (АЛ2)

 

2,65

157

2,0

59,24

АК9ч (АЛ4)

Т6

2,68

235

3,0

87,7

АК8М3ч (ВАЛ8)

Т5

2,80

392

4,0

140

МЛ5

Т4

1,8

235

5,0

130,6

МЛ8

Т4

1,8

265

4,0

147,2

ВТ5Л

 

4,41

765

6,0

173,5

ВТ20Л

 

4,50

932

5,0

207,1

Сталь 35Л

Норм.

7,85

500

15,0

63,7

Лучше всего освоены алюминиевые сплавы. Они отличаются высокими технологическими и эксплуатационными свойствами. Разнообразие составов литейных и деформируемых сплавов позволяет выбрать наиболее подходящий материал для деталей в самых разнообразных изделиях.

Магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием, но уступают алюминиевым по пластичности и коррозионной стойкости. Титановые сплавы имеют наиболее высокую удельную прочность, коррозионную стойкость, сохраняют прочность при повышенных температурах. Широкому распространению магниевых и титановых сплавов препятствует их высокая химическая активность. Они отличаются сложной технологией плавки и заливки.

В настоящее время к группе промышленных легких материалов приближаются бериллиевые сплавы. Бериллий немного тяжелее магния (плотность 1,84 г/см3). Его сплавы отличаются высокой прочностью и некоторыми другими важными свойствами. Изза высокой стоимости бериллия и экологических соображений эти сплавы пока применяются только для специальных целей.

  • Читать все новости