Основные свойства и применение авиационного алюминия

Авиационный алюминий появился в начале 20 века. Его первыми производителем стал промышленный комплекс Германии. После этого металл стал набирать популярность, его научились производить в промышленных условиях. Единственным недостатком производства стал лишь небольшой объем выплавляемой продукции. Добиться большей плотности алюминия пытались многие ученые в самых разных странах. Выделился среди них физик из Германии Альфред Вильгельм. Перебирая во время опытом массу разнообразных элементов для присадки к алюминию в целях укрепления его прочности, неожиданно Альфред открыл «эффект старения» сплавов.

Данный «эффект старения» заключался в том, что металл становился намного прочнее, если воздействовать на него в течение длительного времени методом закалки. Новое открытие сразу же запатентовалось и внедрилось в производство. Так появился дюралюминиевый сплав, получивший широчайшее распространение в сфере авиации. Сплав состоял непосредственно из алюминия, к которому было добавлено 2,8% магния, 1,3% меди и 1% марганца.

Авиационный алюминий получил более краткое и популярное в кругах частого его использования название – авиаль. Авиаль относится к группе сплавов, принадлежащей системе алюминий-магний-кремний. Также в сплав включено небольшое количество других элементов. Открытие окончательной, усовершенствованной формы авиаля принадлежит ученым М. Гейлеру и Д. Хансону.

Состав авиационного алюминия

Позже авиационный алюминий стал обладателем еще одного названия – дюралюминий. К тому моменту его формула стала несколько отличаться. Здесь легирующими элементами выступили: медь, занимающая 4,5% от общей массы, магний (1,6%) и марганец (0,7%). Для данного сплава вывели типовое значения предела текучести, которое составляет 450 МПа. Но показатель может меняться зависимо от различия в составе и способа, применяемого для термообработки. Фирменным названием дюралюминия стал термин «дюраль». В русском языке этот термин употребляется не как фирменное название, а преимущественно в разговорном жанре или же в профессионально-жаргонном.

Авиационный алюминий марка - это понятие, представляющее собой определенную аббревиатуру, выражающую суть состава алюминиевого сплава. Алюминий типа «авиаль», в состав которого, как уже говорилось выше, входят магний и кремний, маркируются аббревиатурами АД, АМц, АЛ и АВ, если сплав с добавлением меди, тогда А8. Дюралюминиевые сплавы обозначаются Д, В. Авиационный алюминий, маркируемый аббревиатурой АВ отлично противостоит коррозийному воздействию, к тому же обладает повышенной пластичностью.

Сплавы АД также обладают повышенной коррозийной стойкостью, удовлетворительно свариваются, их можно обрабатывать с помощью резки. Резка осуществляется в состаренном или же закаленном состоянии. Кроме того, сплавы с аббревиатурой АД пригодны для использования во влажной среде, включая морскую воду. Интервал возможной эксплуатационной температуры составляет диапазон от –70 до +50 градусов Цельсия. Наиболее трудно поддаются пайке авиали с аббревиатурой АМц, а также сплавы АЛ2 (4), В95. Зато у этих сплавов более низкая температура плавления.

Свойства материала

Свойства авиационного алюминия обширны и разнообразны. На них оказывают немалое влияние другие металлические компоненты, которые входят в состав сплавов. Если авиаль содержит менее 0,3% железа, то на механические свойства сплава влияния оно не оказывает. Если же доля железа увеличивается до 0,5 – 0,7%, то свойства прочности и пластичности значительно снижаются. Но, вместе с тем, примесь из железа оберегает сплав от образования трещин при литье. Аналогичный эффект защиты от трещин вызывает добавка титана, только с ней пластичность и прочность увеличиваются.

Добавка цинка никак не влияет на общие свойства авиаля. Здесь следует отметить, что примесь цинка в сплаве совсем не значительна. Примесь меди, допустимая в размере до 0,1% от общей массы, также не влияет на свойства. Большее количество меди добавлять не рекомендуется, так как переизбыток этого материала может вызвать межкристаллитную коррозию. В целом, можно отметить, что основными свойствами авиационного алюминия являются высокая пластичность и неплохая антикоррозийная устойчивость.

Сферы применения

Применение авиационного алюминия, благодаря удачному сочетанию свойств, охватывает практически все отрасли техники. Сплавы АД33, АД31 и АВ широко используются в сфере строительства для изготовления самых разнообразнейших конструкций. Широко применяется авиаль, соответственно, в авиации. Из него изготовляются детали и конструкции для самолетов, лопасти вертолетов. Авиаль участвует даже в конструкциях оформления интерьера самолета.

Автомобильная промышленность использует авиационный алюминий для деталей кузовов и шасси автомобилей. В электротехнической сфере промышленности авиаль применяется в качестве материала для изготовления проводников – труб, профилей, шин. Не обошла вниманием такой материал и отрасль атомной промышленности. Здесь авиационный алюминий выступает в роли защитных оболочек твэл, которые располагаются в некоторых видах водоохлаждающих реакторов. Дополнительно стоит заметить, что дюралюминий достаточно часто применяется в криогенной технике, судостроительстве, при изготовлении железнодорожного транспорта и предметов бытового назначения.

Авиационный алюминий, цена которого достаточно высока, тем не менее, получил широкое распространение. Во многом этому обстоятельству благоприятствовал легкий вес металлического сплава, его пластичность и выведенные экспериментальным путем, показатели прочности. Авиационный алюминий обладает прекрасными механическими свойствами, он чрезвычайно устойчив к образованию коррозии, имеет высокие показатели усталостной прочности и ударной вязкости. Из авиаля легко получаются даже детали с достаточно сложной конструкцией, к примеру, лонжероны лопастей винтов вертолетов.