Duraluminiu , duraluminiu , duraluminiu - o denumire colectivă pentru un grup de aliaje de înaltă rezistență pe bază de aluminiu ( aliaj de aluminiu ) cu adaos de cupru , magneziu și mangan . Denumirea aliajului provine de la marca comercială Dural ( fr. dur - hard) - denumirea comercială a unuia dintre primele aliaje de aluminiu întărite prin tratament termic și îmbătrânire ulterioară . Principalele elemente de aliere din acesta au fost cuprul (4,5% în greutate), magneziu (1,5%) și mangan (0,5%); restul este aluminiu (93,5%). În încercările de tracțiune, valoarea tipică a limitei de curgere a duraluminilor este de aproximativ 250 M Pa , limita de rezistență pe termen scurt este de 400 ... 500 MPa , cu toate acestea, caracteristicile de rezistență ale unui anumit aliaj depind de compoziția sa și, în special, , pe tratament termic .
Denumirea aliajului a venit în Rusia din Germania în primul deceniu al secolului al XX-lea ( german Duraluminiu ) și în limba rusă a devenit o denumire generală pentru un întreg grup de aliaje pe bază de aluminiu aliat cu cupru, magneziu și mangan [1] . Uneori există și forma veche (principală până în anii 1940) „ duraluminiu ” și versiunea anglicizată „ duraluminiu ”. Numele provine de la orașul german Düren ( germană : Düren ), unde producția industrială a aliajului a început în 1909 [2] .
Duraluminul a fost dezvoltat de inginerul metalurgic german Alfred Wilm ( Alfred Wilm ), angajat al uzinei metalurgice Dürener Metallwerke AG. În 1903, Vilm a descoperit că un aliaj de aluminiu cu adaos de 4% cupru după răcire rapidă ( temperatura de stingere 500 ° C ), fiind la temperatura camerei timp de 4-5 zile, devine treptat mai dur și mai puternic , fără a pierde plasticitatea . În 1909, Alfred Wilm a solicitat un brevet „Metoda de îmbunătățire a aliajelor de aluminiu care conțin magneziu” [3] . La scurt timp, licențele pentru metodă au fost achiziționate de către Dürener Metallwerken, care a intrat pe piață cu un produs sub denumirea de marcă „duraluminiu” ( germană: duraluminiu ) [4] . Compoziția duraluminiului patentat produs la fabrica Dürener Metallwerken: 3,5-5,5% Cu; 0,5-0,8% Mg; 0,6% Mn.
La expoziția internațională de dirijabile, organizată la Frankfurt în 1909, noul aliaj a primit premiul al treilea. În 1910, la expoziția de aeronave de la Sankt Petersburg, Wilm a primit Marea Medalie de Argint pentru cel mai bun material pentru dirijabile, precum și Marea Medalie de Aur pentru „realizări în domeniul tehnologiei militare”.
Fenomenul de îmbătrânire a aliajelor de aluminiu descoperit de Wilm a făcut posibilă creșterea rezistenței duraluminiului la 350-370 MPa față de 70-80 MPa pentru aluminiul pur [5] .
Aliajele mărcilor Hiduminium și Avional, comune în Europa, sunt aliaje similare ca compoziție cu duraluminiul de la alți producători - High Duty Alloys Ltd. (Marea Britanie) și Aluminium-Industrie AG. (Elveţia).
În URSS / Rusia, aliajele forjate ale sistemului Al - Cu - Mg sunt numite duralumini , în care este introdus suplimentar mangan. Un duraluminiu tipic este aliajul D1 (compoziție: 4,3% Cu, 0,6% Mg, 0,6% Mn, restul este Al), cu toate acestea, datorită proprietăților mecanice relativ scăzute, producția sa este redusă considerabil; aliajul D1 pentru table și profile se înlocuiește cu aliajul D16.
În SUA și Uniunea Europeană, duraluminii sunt reprezentați în primul rând de aliajele 2024 , 2017 (în Franța era denumit anterior AU4G sau duraluminiu) și 2117. Conform clasificării internaționale universale, grupul aliajelor de aluminiu forjat Al-Cu-Mg este desemnări atribuite din 2000 până în 2999.
| Aliaj | - | Si | Fe | Cu | Mn | mg | Cr | Ni | Zn | Ti | Zr+Ti | Alte
toata lumea |
Alte
sumă |
Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2017A | min. | 0,20 | / | 3,50 | 0,40 | 0,40 | / | / | / | / | / | / | / | Fundatia |
| Max. | 0,80 | 0,70 | 4,50 | 1.00 | 1.00 | 0,10 | / | 0,25 | / | 0,25 | 0,05 | 0,15 | ||
| 2024 | min. | / | / | 3,80 | 0,30 | 1.20 | / | / | / | / | / | / | / | Fundatia |
| Max. | 0,50 | 0,50 | 4,90 | 0,90 | 1,80 | 0,10 | / | 0,25 | 0,15 | 0,20 | 0,05 | 0,15 |
| / | 2017 | 2024 |
|---|---|---|
| Densitatea de masă (g/cm³) | 2,79 | 2,77 |
| Intervalul de topire | 510-640 | 500-638 |
| Coeficientul liniar de dilatare termică (10 −6 /K) | 23.0 | 22.9 |
| Modulul de elasticitate MPa (1) | 74 000 | 73 000 |
| coeficientul lui Poisson | 0,33 | 0,33 |
| Conductivitate termică (W/M°C) | starea T4: 134 | starea T3: 120 |
| Căldura specifică (J/kg°C) | 920 | 920 |
| Limită elastică RP0.2 (MPa) | 260(2) | 300(3) |
| Rezistenta la tractiune Rm (MPa) | 390(2) | 440(3) |
| Extensie relativă (%) | 9(2) | 9(3) |
(1) Modul mediu de tracțiune și compresiune
(2) Bar, temperare T4 (călire și îmbătrânire naturală) de la 6 până la 75 mm diametru
(3) Bar, călire T3 (călire, prelucrare la rece, îmbătrânire) de la 50 până la 100 mm
Duraluminul este principalul material structural în aviație, cosmonautică și alte domenii ale ingineriei mecanice, pentru care masa minimă a structurii joacă un rol fundamental.
Prima utilizare a duraluminului a fost la fabricarea cadrelor rigide de dirijabile . Din 1911 , duraluminiul a fost utilizat pe scară largă în alte ramuri ale ingineriei. În timpul primului război mondial, compoziția aliajului și tratamentul termic au fost clasificate. Din anii 1920, datorită rezistenței sale specifice ridicate , duraluminiul a devenit cel mai important material structural în construcția aeronavelor.
Densitatea aliajului : 2500-2800 kg / m³ . Punct de topire al aliajului: aproximativ 650 °C .
Aliajul este utilizat pe scară largă în industria aeronautică, în producția de trenuri de mare viteză (de exemplu, trenurile Shinkansen ) și în multe alte ramuri ale ingineriei (deoarece este semnificativ mai puternic decât aluminiul pur).
După recoacere (încălzire la o temperatură de aproximativ 500°C și răcire), aliajul devine moale și flexibil (cum ar fi aluminiul). După îmbătrânire (naturală, trecând la temperatura camerei câteva zile, sau artificială, trecând la temperaturi ridicate câteva ore), devine tare și rigid.
În prezent, aliajele aluminiu-cupru-magneziu cu aditivi de mangan sunt cunoscute în mod colectiv sub denumirea de duralumini . Duraluminii includ aliaje sovietice de următoarele clase: D1, D16, D18, V65, D19, V17, VAD1. Duraluminii sunt întăriți prin tratament termic; sunt supuse, de regulă, întăririi și îmbătrânirii naturale sau artificiale. Acestea sunt caracterizate printr-o combinație de rezistență statică ridicată (până la 450-500 MPa ) la temperaturi încăperi și ridicate (până la 150...175 °C ), rezistență ridicată la oboseală și tenacitate la rupere [6] .
Dezavantajul duraluminilor este rezistența scăzută la coroziune . Produsele necesită o protecție atentă împotriva coroziunii. Duraluminiul laminat, de regulă, este placat cu aluminiu pur, creând din acesta o foaie cu placare cu două fețe, așa-numita alcled . De asemenea, de regulă, toate piesele din aliaj de aluminiu utilizate în construcția de aeronave sunt anodizate , acoperite cu grunduri special concepute pentru aviație (de obicei galbene sau verde) și vopsite dacă este necesar.