Чем отличается алюминий от дюралюминия

Для производства различных деталей и вещей может использоваться дюралюминий. Данный материал получил свое название от города, в котором он был создан. Отличия дюрали от алюминия заключаются в химическом составе, который оказывает влияние на основные эксплуатационные качества. Рассмотрим особенности данного сплава подробнее.

Дюралюминий

Химический состав

Появление дюралюминия связывают с немецкой компанией, которая расположена в городе Дюрен. Специалисты этой компании занимались разработкой нового сплава, и ошибочно провели смешивание ранее не используемых компонентов.

После проведения предварительных тестов они были удивлены тем, какого смогли добиться результата, но изначально посчитали их ошибочными.

Спустя некоторое время они повторили свой эксперимент и добились еще более высоких результатов.

Алюминий и дюралюмин, в первую очередь, отличаются друг от друга химическим составом. Дюралюминий обладает следующим составом:

4-5% меди;
93% алюминия;
2-3% других легирующих элементов, которые добавляются для придания сплаву особых качеств.

Состав различных марок дюрали

Долгое время дюралюмин изготавливался при обычных условиях, что определяло некачественное соединение элементов. Начавшаяся война сделала данный металл стратегически важным, что привело к поиску более эффективных методов соединения всех компонентов. Результатом данных исследований стали следующие технологические особенности процесса:

Нагрев проводится при температуре до 500 градусов Цельсия.
На разогрев уходит около 3-х часов.
Проводится быстрое охлаждение водой или селитрой для повышения прочности.

Состав дюралюминия может существенно меняться — все зависит от особенностей применяемой технологии производства.

Наиболее распространенная марка Д16 имеет следующий химический состав:

Основная часть дюралюминия во всех случая представлена алюминием, на который приходится 90-94% от общей массы.
В состав добавляется достаточно большое количество меди (3,8-4,9%).
Обязательным условием можно назвать добавление в равных частях кремния и железа, примерно по 0,5%.
В состав входит цинк (не более 2,5%).
Добавляется фиксированное значение магния — 1,8%.

Остальные компоненты представлены хромом, марганцем, титаном, которые берутся примерно по 1%.

Получаемый дюралюминий при подобном химическом составе обладает достаточно высоким показателем мягкости. Именно поэтому Д16 зачастую применяется в качестве полуфабрикатов при производстве штамповок.

Не только состав сплава дюрали оказывает влияние на основные технологические свойства. Вместе со специфической подборкой компонентов применяются технология искусственного старения, которая заключается в закалке.Для повышения прочности и твердости поверхности сплав подвергается термической обработке с охлаждением.

Технологические свойства дюрали

В зависимости от химического состава и применяемого метода изготовления технологические свойства дюрали могут существенно отличаться. ГОСТа именно для этого металла пока нет.

Сразу после появления дюралюминия его назвали самым подходящим материалом для строительства дирижаблей и самолетов.

Среди технологических свойств следует отметить нижеприведенные моменты:

Низкая стоимость, которая обуславливается простой технологией производства. Тот момент, что компоненты не нужно разогревать до экстремально высоких температур определяет существенное удешевление материала. Также на стоимости благоприятно отражается возможность проведения производства в обычной среде.
Небольшой вес. Рассматривая химический состав можно отметить, что большая часть состава представлена алюминием. Этот металл известен своей легкостью.
Высокие показатели температуры плавления позволили использовать сплав дюраль при производстве различных элементов самолетов и другой техники. Температура плавления дюралюминия около 650 градусов Цельсия. При этом обычный алюминий плавится уже при более низких температурах, что приводит к изменению основных технологических качеств и деформации изделий.
Плотность дюралюминия составляет 2,5 грамма на кубический сантиметр (у стали на каждый кубический сантиметр приходится 8 грамм). Именно этот показатель определяет существенно снижение веса изготавливаемых деталей. Данный показатель может варьироваться в относительно небольшом диапазоне, достигать значения 2,8 грамм на кубический сантиметр.
Статическая прочность дюралюминия достаточно высока, что определяет устойчивость к разовой нагрузке. Именно поэтому сплав применяется при изготовлении различных ответственных деталей. Проведенные исследования указывают на то, что разрушить подобный материал довольно сложно.

Однако есть и один недостаток – относительно невысокая устойчивость к воздействию повышенной влажности. Разрушение сплава блокируют путем нанесения защитного покрытия, что несколько повышает стоимость сплава.

Детали из дюрали

Дюралюминий Д16 получил достаточно широкое распространение. Отличные эксплуатационные качества он демонстрирует при температуре не выше 250 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что уже при температуре 80 градусов Цельсия появляются признаки образования межкристаллической коррозии.

В последнее время в чистом виде дюралюминий практически не применяется. Это связано не только с высокой вероятностью появления коррозии, но и другими недостатками алюминиевого сплава. Для повышения эксплуатационных качеств сегодня выполняют следующее улучшение:

Закалку в естественных условиях. При маркировке указывается буква «Т».
Выполняют процедуру искусственного старения, что также отражается на маркировке «Т1».
Анодирование и покрытие поверхности специальными лаками (в маркировке указывают букву «А»).

Снижение коррозионной стойкости происходит не только по причине повышения температуры, но и механического воздействия. Именно поэтому уделяется внимание дополнительным процедурам увеличения эксплуатационных качеств.

Более высокими эксплуатационными качествами обладает сплав под названием ВД95. Кроме этого, данная разновидность сплава проходит процедуру старения, за счет чего существенно повышается потенциал этой разновидности дюралюминия.

Область применения

Тугоплавкость дуралюмина марки ВД95 определяет его широкое применение не только в сфере авиастроения, но и изготовления скоростных поездов, которые постепенно становятся самым распространенным транспортным средством в Европе и Азии.

Это связано с тем, что при движении на большой скорости из-за возникающего трения поверхность может сильно нагреваться. Слишком высокая пластичность из-за перестроения кристаллической решетки становится причиной деформации поверхности при механическом воздействии.

Также применение дюралюминия представлено производством прутков, заклепок, болтов и других крепежных материалов.

Дюралюминий в авиастроенииДюралюминий в строительстве

Несмотря на тугоплавкость, есть возможность проводить сварочные работы с помощью аргона. Данный процесс настолько прост, что его можно провести в собственном гараже.

В различных отраслях машиностроения дюралюминий применяется для получения изоляционных материалов.

Примером можно назвать появление фольги толщиной около 0,2 миллиметров, которая применяется в качестве отражающего слоя при производстве изоляции.

В пищевой промышленности фольга из дюралюминия встречается довольно часто — ее используют для оборачивания конфет.

Сплав получил широкое применение и в буровой отрасли. Это связано с уникальным сочетанием нижеприведенных качеств:

Легкость.
Прочность.
Стойкость к повышенным температурам и влажности.

Изготавливаемые буры из дюралюминия отлично справляются с гашением вибрации.

В заключение отметим, что широкая область применения определена особыми эксплуатационными качествами и относительно невысокой стоимостью материала. Кроме этого отметим, что сегодня алюминий в чистом виде стали использовать намного реже.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: http://StankiExpert.ru/spravochnik/materialovedenie/dyuralyuminij.html

Дюралюминий — это… Дюралюминий: состав, свойства, цена

Дюралюминий — это материал, созданный на основе чистого алюминия с легирующими элементами, включение которых в состав плавки изменяет свойства металла. Мягкий и легкий алюминий приобретает нагрузочную устойчивость, сохраняя при этом все преимущества чистого элемента.

Случайное открытие

Дюралюминий – это сплав алюминия с небольшим количеством меди, который состаривают при определенной температуре в искусственно созданных условиях. Материал был изобретен в 1903 году Альфредом Вильмом, служившим инженером на немецком заводе.

В ходе экспериментов им была замечена закономерность, подтвержденная путем длительных опытов.

Он выяснил, что если сплавить алюминий и 4% меди, а потом закалить полученный материал при температуре +500°C с последующим резким охлаждением и выдержкой при комнатной температуре в течение нескольких дней, то получается металл с повышенными показателями прочности, при полном сохранении пластичных свойств главного элемента.

В течение последующих лет были получены сплавы с большим количеством добавок, что увеличило прочность материала. На современном этапе дюралюминий – это высокопрочный сплав, в состав которого, в зависимости от разновидности, могут входить медь, магний, кремний, цинк и пр.

Состав

Прочностные свойства дюралюминия демонстрируют высокие показатели — до 370 МПа (прочность чистого алюминия — 70-80 МПа), что делает материал востребованным во многих областях промышленности. Сплав алюминия с химическими элементами, в определенных пропорциях, варьирует характеристики полученного материала. Базовый сплав состоит из классических пропорций ингредиентов.

Дюралюминий состав имеет следующий:

Медь (Cu) — 0.5% от всей массы.
Марганец (Mn) составляет 0,5% сплава.
Магний (Mg) — 1,5 % общей массы.
Кремний (Si) — 1,2 %.
Железо (Fe) составляет около 0,1% состава.
Алюминий (Al) — основной элемент.

Чем отличается алюминий от дюралюминия?

Чем отличается алюминий от дюралюминия

Дюралюминий

Мегапроект пока на бумаге

Судя по релизу, опубликованному на официальном сайте «РусАла» 15 апреля, в настоящий момент проект компании с американским холдингом Braidy Industries Inc.

еще не вошел в стадию активного строительства.

Сейчас между компаниями заключен «эксклюзивный договор о намерениях», а юридически обязывающая документация по проекту, как утверждается в сообщении «РусАла», будет подписана во II квартале 2019 года, после того как будет принято окончательное решение о реализации проекта.

Сам проект завода по производству плоского проката для американского автопрома был заявлен Braidy Industries два года назад в городе Гринап в штате Кентукки.

Первоначально предполагалось, что строительство предприятия Braidy Atlas стоимостью $ 1,7 млрд и 550 новыми рабочими местами начнется в 2018 году и завершится в 2020 году.

Решение построить завод в Кентукки является одним из самых важных событий в экономической истории штата, заявлял тогда его губернатор Мэтт Бивин.

Алюминиевую продукцию — листы серий 5000, 6000 и 7000 общим объемом 300 тысяч тонн в год — планировалось поставлять для автомобильной и аэрокосмической отраслей, включая оборонный сегмент.

На официальном сайте председателя совета директоров и главного исполнительного директора Braidy Industries Крейга Бушара утверждается, что это будет первый в США за последние 37 лет гринфилд-проект (то есть реализованный с нуля) по выпуску алюминиевого проката.

В конце 2017 года стало известно, что Крейг Бушар приобрел под строительство завода участок площадью 204 акра и стоимостью $ 900 тысяч в промышленном парке на северо-востоке Кентукки.

Однако на конец прошлого года Braidy Industries по-прежнему находилась на стадии привлечения в проект финансирования.

Как сообщал портал AluminiumToday, на строительство завода компании требовалось $ 500 млн основных средств и примерно $ 1,2 млрд заемного капитала, а фактические вложения ограничивались объемом $ 15 млн в виде различных преференций от штата Кентукки.

Кроме того, удалось получить тариф на электроэнергию с 50-процентной скидкой от компании Kentucky Power, что, по замыслу инициаторов проекта, должно позволить выпускать алюминиевые изделия существенно дешевле, чем у большинства конкурентов.

Полный коммерческий запуск предприятия теперь анонсируется в 2021 году.

Фактически 2018 год ушел у Braidy Industries на приобретение различных активов, которые планируется задействовать в проекте алюминиевого завода.

В марте прошлого года Braidy Industries привлекла $ 75 млн в рамках эмиссии обыкновенных акций и закрыла сделку по покупке высокотехнологичной металлургической компании Veloxint, вышедшей из бизнес-инкубатора Массачусетского технологического института (MIT).

Как сообщил тогда Крейг Бушар, Veloxint, специализируясь на производстве ультравысокопрочных сплавов и продуктов порошковой металлургии, будет определять стандарт «легче и прочнее» для таких сегментов, как транспортное машиностроение, горная добыча, инструменты и потребительские товары.

Производственную базу Veloxint планировалось разместить по соседству с будущим алюминиевым прокатным станом в Кентукки, а структуры Veloxint, занимающиеся исследованиями и созданием опытных образцов, должны были остаться в Бостоне (Массачусетс).

Следующая сделка с участием Braidy Industries состоялась в сентябре прошлого года, когда была приобретена компания NanoAl, выходец из Северо-Западного университета в Чикаго.

Она специализируется на исследованиях в области нанокристаллических усиливающих технологий, применяемых в производстве листового алюминия.

Как сообщалось в релизе Braidy, технологии NanoAl обеспечат алюминию, который будет производить завод в Кентукки, прочность на 20% выше, чем существующие средние показатели.

«Veloxint и NanoAl являются глобальными лидерами в нанокристаллической порошковой металлургии, — утверждается на сайте Крейга Бушара.

Последняя отрасль, видимо, имеет в будущей продукции особый интерес, о чем свидетельствует фигура главного операционного директора Braidy Industries — отставного бригадного генерала Блейна Холта. До прихода в компанию Бушара он занимал пост заместителя военного представителя США в НАТО.

Серийный металлург

Некоторые детали биографии основателя Braidy Industries заслуживают особого внимания.

Крейг Бушар является выходцем из семьи металлурга — его отец Роберт Бушар работал в таких американских компаниях, как Inland Steel (сегодня это глобальный металлургический гигант Arcelor/Mittal) и United States Steel Corporation.

Металлургом стал и второй сын Роберта Бушара — Джим Бушар, — который в начале нынешнего столетия был топ-менеджером Национальной стальной компании Словакии, купленной U.S. Steel.

В 2004 году Крейг и Джим Бушары основали группу металлосервисных компаний Esmark Incorporated, которая в последующие три года стала самой быстрорастущей в металлургической отрасли США.

Далее «стальные братья» установили контроль над Wheeling-Pittsburgh Steel Corporation, а в 2007 году приобрели один из крупнейших сталеплавильных заводов на восточном побережье США, в городе Спарроус Пойнт (штат Мэриленд). За четыре года братья Бушары создали четвертую по величине стальную компанию в США с оборотом более $ 4 млрд, вошедшую в рейтинг 500 крупнейших компаний Штатов журнала Fortune.

Связи бизнеса Бушаров с Россией прослеживаются с конца прошлого десятилетия.

В 2008 году российская компания «Северсталь» приобрела основанную братьями компанию Esmark за $ 1,25 млрд, опередив в борьбе за этот актив индийскую группу Essar, в результате чего доля США в бизнесе «Северстали» достигла трети.

Вскоре после этой сделки Крейг Бушар основал еще одну металлургическую компанию — Shale-Inland LLC, за несколько лет доведя ее годовой оборот с $ 10 млн до более $ 800 млн.

Это далеко не исчерпывающий список бизнес-проектов Бушара, имеющего в США репутацию «серийного предпринимателя».

Стоит отдельно остановиться на вопросе о том, каким образом интерес Крейга Бушара к алюминию сопряжен с новой промышленной политикой Дональда Трампа.

Первое официальное сообщение о планах построить крупный алюминиевый завод в Кентукки появилось всего через несколько дней после того, как президент США инициировал знаменитое расследование «Секция 232», основанное на предположении, что импорт металлов, включая алюминий, является угрозой национальной безопасности США. Однако расчеты проекта начались еще в 2016 году, до избрания Трампа президентом США.

Запущенное Трампом расследование напомнило американцам, что на протяжении довольно продолжительного времени их алюминиевая промышленность находилась в весьма плачевном состоянии.

Поэтому инициативы Крейга Бушара не остались без внимания американских СМИ.

В мае 2017 года в Wall Street Journal вышла статья о проекте Braidy Industries, однако его перспективы связывались не с перспективами протекционистских пошлин на алюминий, а с принятием в Кентукки закона о возможности приема на работу персонала, не состоящего в профсоюзах.

Именно последний момент, утверждали тогда представители Braidy Industries, был принципиален при выборе площадки для будущего завода.

В частности, Крейг Бушар утверждал, что старые американские стальные и алюминиевые гиганты фактически исчезнут, уступив место молодым, проворным компаниям с рабочей силой, не объединенной в профсоюзы.

«Иными словами, президент Трамп мог бы возродить американскую обрабатывающую промышленность, просто позволив созидательному разрушению идти своим чередом», — комментировала это высказывание Wall Street Journal.

Упор Braidy Industries на снижающие массу изделий разработки в сфере порошковой металлургии также заставляет вспомнить теорию капиталистического предпринимательства как «созидательного разрушения», основанного на постоянном внедрении инноваций.

Истина в сырье

Что же касается протекционистских тарифов на ввоз в США металлов, то здесь ситуация два года назад выглядела довольно сложно, поскольку завод планировал заниматься не выплавкой алюминия, а прокатом из слябов (первичной заготовки).

«Тарифы фактически увеличат наши издержки на строительство завода в Кентукки, поскольку вырастут расходы на наш главный основной материал — первичный алюминий», — заявлял Крейг Бушар в интервью CNBC, отметив, впрочем, что эти дополнительные издержки его компания сможет переложить на потребителя, а в целом тарифы окажут благоприятное воздействие, поскольку повысят стоимость алюминия. Первоначально стоимость проекта в Кентукки оценивалась в $ 1,3 млрд, теперь же он стоит на $ 400 млн дороже.

Расследование, начатое Трампом, и дальнейшее введение санкций против «РусАла» действительно подтолкнули цены на алюминий вверх: с мая 2017 года по май 2018 года его тонна на Лондонской бирже металлов выросла с $ 1900 до $ 2285.

Затем, правда, цена вновь пошла вниз и сейчас находится на уровне чуть ниже $ 1900, примерно как и два года назад, однако игроки рынка полагают, что прошлогоднее сокращение производства в Китае на фоне торговой войны с США станет новым стимулом для роста.

Как утверждалось в опубликованном в начале февраля прогнозе «РусАла», в целом рынок алюминия испытывает существенный дефицит, спрос будет расти, у цены на алюминий есть потенциал роста.

Состав материала

На данном достижении эксперименты, которые проводились, не закончились. Обнаруженные специалистом строения металлов и сплавов позволили значительно повысить показатели уровня прочности такого основания, как дюралюминий, примерно до 350—370 МПа. Этому способствует особый состав и сплав качественных компонентов.

Дюраль имеет в своем составе такие элементы, как:

медь 4,4%;
марганец 0,5%;
магний 1,5%;
кремний 1,2%;
железо примерно 0,1%;
алюминий – все остальное.

Показатели прочности находятся на самом высоком уровне, именно по этой причине ему дали название «дюраль», который в переводе с латинского обозначается, как твердый состав.

к меню ↑

Как получается материал

Данный сплав получается в процессе нагревания его до температуры не менее 500 градусов. После этого материал закаливается в нужной температуры воде или упрочняется посредством методов естественного или качественного искусственного строения.

После данной процедуры дюралюминий обретает такие показатели, как гибкость и мягкость, а после придания сплаву старения становится он очень твердым и приобретает такое качество, как прочность.

Сварка проводится на высоком качественном уровне, а состав его отличается идеальным качеством.

Процесс естественного старения осуществляется, как правило, в течение суток. При этом выдерживается температура примерно 20 градусов.

Что касается искусственного старения, то оно обычно занимает не так много времени, но при этом требует применения более высоких температурных показателей. В результате проведенных работ металл в процессе изготовления получается очень прочным.

Сплав дюралюминий в состоянии идеально противостоять всем механическим повреждениям и выдерживать серьезные нагрузки.

к меню ↑

Применение материала

Дюралюминий на данный момент считается не таким распространенным, как обычный алюминий, несмотря на это в процессе строительства он просто незаменим, особенно при таком процессе, как сварка.

Используют его, как правило, при возведении разнообразных жилых сооружений, а также в распространенных сферах автомобиле- и авиастроения.

Подобная популярность основана на том, что дюраль обладает высокими показателями прочности, в отличие от самого алюминия.

Детали, которые производятся из качественного дюраля обладают показателями плотности от 2500 до 2700 килограмм на один метр кубический. Отмечаются также такие качество, как износоустойчивость. Технические свойства характеризуются, как уникальные и по достоинству оцениваются большим количеством специалистов. Они осуществляют с ним такие виды деятельности, как сварка и иные манипуляции.

к меню ↑

Особенности соединения материала

Такой процесс, как сварка данного сплава должен осуществляться строго в среде защитных инертных газов. Как правило, для этой применяется аргон, но наиболее преимущественным является гелий или смесь гелия и аргона.

Более высокий показатель теплопроводности гелия обычно определяет и более высокие температурные показатели у сварочной ванны. Это оказывается преимущественным в процессе сварки достаточно толстостенных конструкционных элементов. Если использовать смесь защитных газов, это будет способствовать более полному выведению газа.

Тогда вероятность образования пор при осуществлении шва при таком деле, как сварка, значительно уменьшается.

В заключение стоит отметить, что дюралюминий, как высококачественный конструкционный сплав и материал, используется по причине его достаточно высоких механических качеств, а также относительно небольшого удельного веса. Внимания заслуживает тот факт, что сплав обладает относительно невысокой сопротивляемостью к разрушительной коррозии.

Для повышения данного показателя дюралюминий в процессе производства покрывают чистым алюминием, слой которого с каждой стороны составляет примерно 5% от общей толщины сердцевины такого материала, как дюраль. Данный материал не рекомендуется подвергать достаточно серьезной и долговременной термической обработке.

Это основано на том, что медь особым образом диффундирует в особый плакировочный слой, который при этом утрачивает все свои защитные свойства.

Источник: http://GoodSvarka.ru/oborudovanie-i-materiali/material-na-osnove-alyuminiya/

Д16 Алюминиевый сплав

Алюминиевый сплав Д16 – дюралюминий повышенной прочности системы А1–Сu–Мg с легируемыми добавками марганца. По твердости и механической прочности он не уступает стали, но, в отличие от нее, обладает в 3 раза более легким удельным весом. В связи с этим, он активно используется во всех областях промышленности, особенно в авиастроении, при изготовлении силовых конструкционных элементов.

Однако, дюралюминий Д16 обладает одним главным недостатком – низкой коррозионной стойкостью и нуждается в специальных антикоррозийных средствах защиты. В большинстве своем сплав плакируют или анодируют, что существенно повышает его сопротивление коррозии.

Температурная обработка

Для увеличения прочности, дюралюминий Д16 подвергают температурной закалке, нагревая до 495-505 градусов. Старение при более высоких температурах приводит к пережогу алюминия, его окислению и оплавлению, в результате чего понижается прочность и пластичность сплава.

Закалку проводят в холодной воде, что значительно увеличивает стойкость дюралюминия Д16 к кристаллизационной коррозии. Затем его подвергают естественно старению в течение 4-5 суток при комнатной температуре, обеспечивающему максимальные антикоррозийные свойства.

В серийном производстве полуфабрикаты сплава Д16 подвергают ускоренному старению, повышая температуру до 100 градусов.

Процесс заканчивается буквально через несколько часов, а изделия получают практически такие же прочностные характеристики, как и при естественном старении.

Антикоррозийная защита дюралюминия Д16.

Повышенной стойкостью к коррозии обладает дюралюминиевый сплав Д16, прошедший высокотемпературную закалку, плакировку чистым алюминием или анодирование.

Первый способ применим только для листов, поскольку тонкий слой алюминия (не более 4% от толщины изделия) необходимо наносить с обеих сторон заготовки. Для этого отфрезерованные слитки дюралюминия, покрывают планшетами из чистого алюминия, а затем прокатывают.

В результате получают листовые полуфабрикаты, устойчивые к коррозии, царапинам и другим механическим повреждениям. Правда, у них имеется недостаток – пониженная усталостная прочность.

Другие полуфабрикаты подвергают анодированию или электрохимическому оксидированию в серной кислоте. Таким образом, на их поверхности образуется плотная и толстая оксидная пленка, которая эффективно защищает дюралюминиевый сплав от коррозии.

Однако, коррозионная стойкость естественно состаренного дюралюминия, не имеющего защитного слоя, резко снижается при температуре более 100 градусов. Нагрев ведет к возникновению межкристаллитной коррозии и растрескиванию готового изделия.

Применение дюраля Д16.

Дюралюминий Д16 превосходно деформируется в горячем или холодном состоянии, позволяя получать трубы, прутки, профили, заклепки и листы.

Листы и прессованные заготовки нашли широкое применение в авиации. Из них изготавливают обшивку, детали каркасов, шпангоуты и тяги управления для самолетов.

Трубы Д16, обладающие отличной пластичностью, используются во многих силовых конструкциях нефтяной, газовой, химической, энергетической и пищевой отраслях промышленности.

Они превосходно подходят для возведения металлоконструкций, поскольку, в отличие от стальных труб, имеют множество достоинств – легкий вес, удобство при транспортировке, высокую пропускную способность, устойчивость к влаге и коррозии.