Сплавы на базе алюминия

     Благодаря широкому внедрению сплава 1561 было построено около 1000 судов на подводных  крыльях и воздушной подушке  типа «Комета», «Полесье», «Восход», «Колхида», «Ирбис», «Гепард», «Линда» и др. с пассажировместимостью от 30 до 300 человек. Из сплава 1561 были построены самый большой в мире экраноплан «Лунь», пассажировместимость которого составляет 150 человек.

     На  базе сплава 1561 был создан сплав 1561Н  с пределами текучести и прочности  не менее 250 МПа и 360 МПа соответственно.

     В 90-е годы ХХ века с целью повышения  прочности алюминиево-магниевых  сплавов институтом был разработан высокопрочный термически неупрочняемый сплав марки 1575, дополнительно легированный скандием. Сплав обладает уникально высокой для сплавов этой системы прочностью (пределы текучести и прочности составляют не менее 300 МПа и 400 МПа соответственно), сохраняя высокую коррозионную стойкость и свариваемость.

     Основное  преимущество сплавов 1561 и 1575 – они  превосходно свариваются всеми  видами сварки плавлением, при этом проведение упрочняющей термической  обработки сварных соединений не требуется, т.к. сварные соединения из этих сплавов обладают прочностью и коррозионной стойкостью на уровне свойств исходного металла без  дополнительной термической обработки. Сплавы 1561, 1561Н и 1575 незаменимы при  строительстве крупногабаритных легких сварных конструкций, которые при  эксплуатации должны обладать высокой  прочностью, коррозионной стойкостью, надежностью и обеспечивать проведение ремонтных работ.

     В ряде случаев обнаруживаются новые  возможности использования сплава со скандием как, например, сочетание  высокотемпературной пластичности с повышенной прочностью в рабочем  интервале температур или преимущества этого сплава для работы при криогенных температурах. Разработанные институтом алюминиевые сплавы могут составлять конкуренцию титановым сплавам  при криогенных температурах, учитывая их более низкую стоимость, меньший удельный вес и меньшую склонность к водородному охрупчиванию.

     Из  разработанных сплавов 1561, 1561Н и 1575 на отечественных металлургических заводах было освоено производство всех необходимых для судостроения полуфабрикатов. Особое место занимают прессованные панели, представляющие собой элементы конструкций, состоящие  из полотна толщиной 3-16 мм, шириной  до 2000 мм и длиной до 9,0 метров с продольными  ребрами различных сечений. На Самарском  металлургическом заводе были освоены  более 30 типоразмеров панелей судостроительного  назначения.

     Применение  в отечественном судостроении таких  панелей обеспечило повышение производительности сборочно-сварочных работ в 2,5-3,0 раза; снижение трудозатрат при изготовлении 1 т корпусных конструкций на 400 нормо-часов; повышение несущей способности, надежности и качества корпуса за счет уменьшения объема сварных соединений.

     Вес применяемых панелей при строительстве  быстроходных судов достигает 60 и  более процентов от веса корпуса.

     С развитием морской техники и  появлением нового класса судов, например, экранопланов, возникла потребность в конструкционных материалах повышенной прочности. Институтом создан ряд высокопрочных коррозионно-стойких термически упрочняемых сплавов системы Al-Zn-Mg с пределом текучести 280-350 МПа и композиционные материалы слоистого строения на алюминиевой основе.

     Термически  упрочняемый сплав 1980Т1 системы Al-Zn-Mg обладает высокой прочностью (предел текучести не менее 300 МПа), высокой коррозионной стойкостью в морской воде и удовлетворительной свариваемостью. Для повышения прочности и коррозионной стойкости сварных соединений из этого сплава разработаны специальные низкотемпературные режимы термической обработки. Из сплава 1980Т1 освоено производство катаных листов и плит, прессованных труб, прутков, профилей и поковок. Перспективным является применение этого сплава для обшивки и набора судовых корпусов, резервуаров для специальных сред, бурильных и эксплуатационных труб, деталей, изготовляемых из поковок и штамповок, для работы в области температур до (+100)⁰С, глубоководных аппаратов поискового, спасательного и исследовательского назначения.

     Дальнейшие  работы по повышению прочности термически упрочняемых сплавов привели  к созданию сплавов марок 1941 и 1943 системы Al-Zn-Mg-Cu, которые обладают высокими прочностными характеристиками: предел прочности 440-460 МПа, предел текучести не менее 350-400 МПа, хорошей технологичностью и высокой коррозионной стойкостью в морских условиях. Сплавы рекомендованы для изготовления нагруженных несварных конструкций ответственного назначения, эксплуатирующихся в морских условиях в диапазоне температур от - 40 до 1000С.

     Освоены и серийно поставляются из сплавов 1941 и 1943 листы толщиной 1-10 мм, профили  прессованные различной конфигурации и габаритов и прессованные трубы. Бурильные трубы из сплав 1941 успешно работали при бурении нефтяных скважин Поволжья. Использование бурильных труб из высокопрочных коррозионностойких алюминиевых сплавов весьма перспективно, т.к. позволяет увеличивать скорости бурения и глубину скважин за счёт облегчения бурильных колонн.

     Высокая коррозионная стойкость алюминиевых  сплавов, значительно превосходящая  коррозионную стойкость конструкционной  стали, позволяет увеличить срок эксплуатации газо-нефтедобывающего оборудования, работающего в агрессивных средах (углеводородах, минерализованной пластовой  воде, содержащей хлориды, сульфаты, органические кислоты, углекислый газ), поэтому применение их для изготовления труб и деталей  буровых установок, емкостей для  хранения и перевозки нефти весьма перспективно.

     Разработанные алюминиевые сплавы перспективны при  использовании в конструкциях, предназначенных  для эксплуатации в условиях Севера. Являясь металлами с гранецентрированной  кубической решеткой, алюминиевые сплавы, не только не подвержены низкотемпературному охрупчиванию, но обладают повышенными (на 20%) прочностью и пластичностью при снижении температуры до (-196)⁰С.

     Проведенные ЦНИИ КМ «Прометей» прогнозные разработки по зарубежным и отечественным алюминиевым  сплавам для емкостей по хранению и перевозке сжиженных газов  показали, что сплавы 1561 и 1550 при  криогенных температурах до (-196)⁰С не склонны к хрупкому разрушению, причем их прочность и пластичность монотонно возрастают при снижении температуры. Результаты сравнительных испытаний, проведенных в режиме статического и динамического нагружения, показали, что свойства отечественных алюминиево-магниевых сплавов аналогичны свойствам зарубежного сплава 5083, который по стандартам Ллойда разрешено использовать для строительства газовозов.

     Разработанные институтом высокопрочные свариваемые  коррозионно-стойкие алюминиево-магниевые сплавы судостроительного назначения с гарантированным пределом текучести ≥ 180 МПа перспективны для применения в конструкциях судов – газовозов.

2. АЛЮМИНИЙ КАК ДОБАВКА В ДРУГИЕ СПЛАВЫ

 

     Алюминий  является важным компонентом многих сплавов. Например, в алюминиевых  бронзах основные компоненты — медь и алюминий. В магниевых сплавах в качестве добавки чаще всего используется алюминий. Для изготовления спиралей в электронагревательных приборах используют (наряду с другими сплавами) фехраль (Fe, Cr, Al).

     Ювелирные изделия. Когда алюминий был очень дорог, из него делали разнообразные ювелирные изделия. Так, Наполеон III заказал алюминиевые пуговицы, а Менделееву в 1889 г. были подарены весы с чашами из золота и алюминия. Мода на них сразу прошла, когда появились новые технологии его получения, во много раз снизившие себестоимость. Сейчас алюминий иногда используют в производстве бижутерии. В Японии алюминий используется в производстве традиционных украшений, заменяя серебро.

     Стекловарение. В стекловарении используются фторид, фосфат и оксид алюминия.

     Пищевая промышленность. Алюминий зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е173.

     Алюминий  и его соединения в ракетной технике. Алюминий и его соединения используются в качестве высокоэффективного ракетного горючего в двухкомпонентных ракетных топливах и в качестве горючего компонента в твёрдых ракетных топливах. Следующие соединения алюминия представляют наибольший практический интерес как ракетное горючее:

• Порошковый алюминий как горючее в твердых ракетных топливах. Применяется также в виде порошка и суспензий в углеводородах.
• Гидрид алюминия.
• Боранат алюминия.
• Триметилалюминий.
• Триэтилалюминий.
• Трипропилалюминий.

Триэтилалюминий (обычно, совместно с триэтилбором) используется также для химического зажигания (то есть, как пусковое горючее) в ракетных двигателях, так как самовоспламеняется в газообразном кислороде. 
 

     ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

     Поставленная  перед началом работы цель была выполнена. Изучены области применения сплавов  на базе алюминия, методы упрочнения, свойства различных групп. Так же изучили  разработки Центрального научно-исследовательского института конструкционных материалов «ПРОМЕТЕЙ».

     Я узнала много об использовании такого металла как алюминий в промышленности и других отраслях. Так же получила полезные знания в области материаловедения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Геллер Ю.А. Материаловедение . Учеб. пособие.-М.: Металлургия, 1989. 454 с.
2. http://www.profprokat.ru/content/section/16/54/
3. http://www.crism-prometey.ru/rus/AboutInstitute/Science/al.htm
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D1%8E%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%B9
5. http://article-factory.ru/medicina/zubotehnicheskoe-materialovedenie/221-splavy-na-osnove-aljuminija.html

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ПРИЛОЖЕНИЕ 

                 

Алюминиевый прокат          Алюминиевое украшение для японских причёсок 

Судно на подводных крыльях и воздушной  подушке типа «Комета»

              

Проект  пассажирского экраноплана         Панели