Цветные металлы.

Aюминий (Al) Алюминий-элемент третьей группы периодической системы Менделеева, металл серебристо-белого цвета, важнейший из так называемых легких металлов. Al примерно в 3 раза легче железа (Fe) и меди. Кристаллическая решетка Al -куб с центрированными гранями. Благодаря кубической решетки металл, как правило, обладает хорошей деформацией, также технологичен - легко поддается обработке давлением - прокатке, прессованию, ковке, штамповке. Многие Al сплавы не становятся хрупкими даже при температуре жидкого водорода или гелия. Прочность чистого Al невелика - примерно 6-8 кг/мм , но уже созданы его сплавы, прочность которых в 6 раз выше: 70-75кг/мм , как у среднелегированной стали. Al обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью (из технических металлов только медь превосходит его по этим характеристикам). Чистый Al и в особенности некоторые сплавы обладает очень высокой коррозионной стойкостью в воде, в том числе в кипящей. Для электротехнических целей используют алюминий технической чистоты АЕ, содержащий не более 0,5% примесей. Алюминий высокой чистоты А97 (не более 0,03% примесей) применяют для изготовления алюминиевой фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов. У алюминия особой чистоты А999 примеси не превышают 0,001%.

СПЛАВЫ АЛЮМИНИЯНаибольшее распространение получили сплавы систем Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Si; а также Al-Zn-Mg-Cu. Все сплавы Al можно разделить на три группы: 1) деформируемые, предназначенные для получения полуфабрикатов (листов, плит, прутков, профилей труб и т.д.), а также поковок и штамповок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки. 2) литейные сплавы, предназначенные для фасонного литья; 3) сплавы, получаемые методом порошковой металлургией (САП -спеченные алюминиевые порошки, САС -спеченные алюминиевые сплавы).

ЗАКАЛКА Аl СПЛАВОВ заключается в нагреве сплава до температуры, при которой избыточные интерметаллидные фазы полностью или большей частью растворяются в Аl, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении до комнатной температуры для получения пересыщенного твердого раствора.

СТАРЕНИЕ Аl СПЛАВОВ заключается в выдержке сплава при комнатной температуре несколько суток (естественное старение)или в течение 10-24 ч при повышенной температуре (искусственное старение).В процессе старения происходит распад пересыщенного твердого раствора, что сопровождается упрочнением сплава.

Дуралюмины.Дуралюминами называют сплавы Al-Cu-Mg, в которые дополнительно входят марганец. Дуралюмины после закалки подвергают естественному старению, которое наиболее интенсивно протекает в первые сутки после закалки и практически заканчивается в течение 4-5 сут. Понижение температуры тормозит старение, а повышение увеличивает скорость процесса, но понижает пластичность и сопротивление коррозии. Дуралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием и хорошо свариваются точечной сваркой.

Сплавы авиаль.Этот сплав уступает дуралюминам по прочности, но обладает лучшей пластичностью в холодном и горячем состоянии, удовлетворительно свариваются контактной и аргоно-дуговой сваркой и хорошо сопротивляется коррозии. Авиаль обладает высоким пределом выносливости. Упрочняющей фазой в этом сплаве является соединение Mg Si. Из авиаля изготавливают лопасти винтов вертолетов, кованные детали двигателей, рамы, двери и т.д., для которых требуется высокая пластичность в холодном и горячем состояниях.

Медь. Медь, Cu, химический элемент 1 группы периодической системы Менделеева; мягкий ковкий металл красного цвета. Медь относится к числу металлов, известных с глубокой древности. Раннему знакомству человека с медью способствовало то, что она встречается в природе в свободном состоянии в виде самородков. Цвет меди - красный, в изломе розовый, при просвечивании в тонких слоях зеленовато-голубой. Металл имеет гранецентрированную кубическую решетку с параметром а=3,6074А ; плотность 8,96г/см³(20⁰С). Наиболее важные и широко используемые свойства меди: высокая теплопроводность и малое электрическое сопротивление. .Медь диамагнитна. Большая роль меди в технике обусловлена рядом ее ценных свойств и прежде всего в высокой электропроводности, пластичности, теплопроводности. Благодаря этим свойствам медь - основной материал для проводов. Свыше 50% добываемой меди применяют в электротехнической промышленности. Все примеси понижают электропроводность меди, а потому в электротехнике используют металл высших сортов, содержащий не менее 99,9% Cu. Высокие теплопроводность и сопротивление коррозии позволяют изготовлять из меди ответственные детали теплообменников, холодильников, вакуумных аппаратов и т.п. Около 30-40% меди используют в виде различных сплавов, среди которых наибольшее значение имеют латуни (до 50% Zn) и различные виды бронз: оловянистые, алюминиевые, свинцовистые, берилливые и др.

Медные сплавы. Медные сплавы - первые металлические сплавы, созданные человеком. До середины 20 века по мировому производству медные сплавы занимали первое место среди сплавов цветных металлов, уступив его затем алюминиевым сплавам. Со многими элементами медь образует области твердых растворов замещения, в которые атомы добавки занимают места атомов меди в гранецентрированной кубической решетке. Медь в твердом состоянии растворяет до 39%Zn, 15,8%Sn, 9,4%Al, а Ni - неограниченно. При образовании твердого раствора на основе меди растут ее прочность и электросопротивление, снижается температурный коэффициент электросопротивления, повышается коррозионная стойкость, при сохранении пластичности. При добавлении легирующего элемента свыше предела растворимости образуются соединения, в частности электронные, т.е. характеризующиеся определенной электронной концентрацией, например, CuZn, CU Sn, Cu Sn ,Cu Al , CuBe и др. Медные сплавы получают сплавлением меди с легирующими элементами или промежуточными сплавами - лигатурами, содержащими легирующие элементы. Для создания термически упрочняемых медных сплавов используют легирующие элементы, которые образуют с медью или между собой интерметаллические соединения (например, CuBe, NiBe, Ni Al), растворимость которых в твердом растворе на базе меди с понижением температуры уменьшается. При закалке таких сплавов образуется пересыщенный твердый раствор, из которого при искусственном старении выделяется дисперсные интерметаллические соединения, упрочняющие медные сплавы. Медные сплавы подразделяются на латуни, бронзы и медно-никелевые сплавы. В латунях главной добавкой является цинк, в бронзах - любой элемент, кроме цинка и никеля. Промышленные марки выпускаемых медных сплавов начинаются с первых букв их названий - Л(латуни), Бр(бронзы) и М(медно-никелевые сплавы). Легирующие элементы обозначаются следующими буквами: А - алюминий, Н - никель, О - олово, Ц - цинк, С - свинец, Ж - железо, Мц - марганец, К - кремний, Ф - фосфор, Т - титан. В марке простой (двойной) латуни цифры указывают среднее содержание меди. Например, латунь Л90 содержит 90% Cu и 10% Zn и т.д. Все медные сплавы отличаются хорошей стойкостью против атмосферной коррозии. Кислород при комнатной температуре не действует на медные сплавы. Окись углерода с ними не реагирует, пар действует на бронзы слабо. Сероводород при незначительной влажности и особенно при повышенных температурах сильно реагирует с медными сплавами. Азотная и соляная кислоты действуют на латуни и оловянные бронзы очень сильно, серные - значительно слабее. Медные сплавы используются как конструкционные, пружинные, антифрикционные и коррозионностойкие материалы, сплавы с высокой электро- и теплопроводностью с высоким электросопротивлением и низким температурным коэффициентом электросопротивления, сплавы для термопар, художественного литья и посуды. Медные сплавы применяют в общем машиностроении, авиа-, авто- и судостроении, на железнодорожном транспорте, в электротехнической промышленности, приборостроении, в производстве водяной и паровой арматуры и других изделий.