Виды алюминия: классификация, свойства и практические применения

Как выбрать подходящий вид алюминия для разных литейных применений? Здесь мы раскрываем классификацию алюминия, их свойства и руководство по выбору для различных задач литья.

Алюминий — один из самых распространённых элементов на Земле, широко используемый в промышленности и быту благодаря отличным свойствам и универсальности. От судостроения, автопрома, авиации до декора, уличной мебели и кухонных аксессуаров — применения алюминия бесчисленны.

Алюминий существует во многих видах. В зависимости от назначения подбираются соответствующие марки с их специфическими свойствами. Разный химический состав и свойства определяют поведение материала в процессе.

Поэтому классификация алюминия критически важна для понимания свойств каждого вида и выбора правильного материала для литья, соответствующего требуемому качеству и требованиям заказчика.

Мы подготовили статью о базовой и распространённой классификации алюминия и алюминиевых сплавов с их характеристиками и основными сферами применения.

Читайте дальше!

Алюминий

Алюминий — один из трёх самых распространённых элементов на Земле (после кислорода и кремния).

Химический символ Al; атомная масса 27, атомный номер 13.

Хотя алюминий распространён в природе, в чистом виде он редко встречается. Обычно содержится в минералах: глина, бокситы и др. Статистически алюминий входит в состав около 270 минералов.

Общие физические свойства алюминия

• Высокая эстетичность: красивый серебристо-белый блеск после обработки
• Мягкий (второе место после золота); лёгкий (плотность ~1/3 от железа или меди)
• Кузнечный (6-е место по вязкости)
• Хорошая электрическая и теплопроводность
• Коррозионная стойкость и долговечность благодаря защитному оксидному слою Al₂O₃
• Неметаллический, не горит в воздухе при нормальных условиях
• Низкая температура плавки (660 °C) — облегчает плавку
• Низкая литейность из-за большой усадки (до 6%)

Общие механические свойства алюминия

Чистый алюминий имеет низкие механические свойства (σb = 6 кг/мм², HB = 25, δ = 40%), легко деформируется, плохо обрабатывается резанием.

Предел текучести чистого алюминия ~7–11 МПа, алюминиевых сплавов — 200–600 МПа.

Алюминиевые сплавы

Определение алюминиевого сплава

При обработке алюминия к нему добавляют легирующие элементы (Cu, Mn, Mg, Si, Sn, Zn) для улучшения свойств.

В зависимости от цели комбинируют их по-разному, получая сплавы с нужными характеристиками.

Итак, алюминиевый сплав — комбинация алюминия с легирующими элементами для повышения обрабатываемости, коррозионной стойкости, электропроводности, плотности, прочности по сравнению с чистым алюминием.

Характеристики легирующих элементов

Основные легирующие элементы: Cu, Si, Mn, Mg, Zn.

Свойства каждого элемента при добавке в алюминий:

Легирующий элемент	Свойства
Медь (Cu)	Повышает прочность и кузнечность
Кремний (Si)	Снижает температуру плавки, повышает текучесть, улучшает литейные свойства
Марганец (Mn)	Повышает прочность и вязкость
Магний (Mg)	Повышает долговечность и коррозионную стойкость
Mg / Si	Повышает прочность, кузнечность и втяжные свойства
Цинк (Zn)	В сочетании с Mg и Cu повышает долговечность

Система обозначений деформируемых и литейных алюминиевых сплавов

По методу производства и применению делят на две главные группы: Деформируемые (wrought) и литейные (cast) алюминиевые сплавы.

Деформируемые алюминиевые сплавы

В деформируемых сплавах суммарное содержание легирующих элементов менее 4% от массы.

Получают плавкой алюминиевых слитков с легирующими добавками, литьём в крупные слитки, затем прокаткой, ковкой или волочением в изделия разной формы. По форме выпуска: лист, полоса, фольга, пруток, провод и др.

По составу легирующих элементов деформируемые сплавы делят на 7 основных групп и 1 специальную (группа 8).

Группы 2, 6, 7, 8 — термически упрочняемые (для улучшения механических свойств), группы 1, 3, 4, 5 — нетермоупрочняемые.

Пример:

Сплав 5083 — группа 5, сплав Al/Mg; базовая версия (0); 83 — идентификатор в серии 5xxx. Сплав 5183 — первая модификация 5083.

Все серии деформируемых сплавов следуют этой логике. Исключение — серия 1XXX (чистый алюминий). Здесь 3-я и 4-я цифры указывают минимальный % Al выше 99%.

Например, сплав 1350 содержит минимум 99,50% чистого алюминия.