Сплав меди с алюминием

Большинство алюминиевых изделий, на самом деле, изготовлены из алюминиевых сплавов. По способу применения алюминиевые сплавы делятся на деформируемые и литейные. Деформируемые обладают высокой пластичностью в нагретом состоянии. Для литейных важна способность эффективно заполнять созданную форму. Механической прочности чистого алюминия, как правило, недостаточно для решения технических и бытовых задач. Легирование металла существенно изменяет его свойства. Основными легирующими элементами являются медь, магний и марганец. Сплав меди и алюминия называется дюралюминий (дюраль).

Сплав алюминия и меди: формула

Алюминиево–медный сплав представляет собой смесь, поэтому не имеет химической формулы. Тем не менее медь с алюминием образует твёрдый раствор при нагреве до 550 градусов по Цельсию, а после остывания - химическое соединение CuAl2, обладающее высокой твердостью (HB = 500 H/мм2).

Сплавы на основе меди и алюминия: свойства

Алюминиево–медные сплавы обладают высокой прочностью и пластичностью, относительно лёгким весом, при этом имеют однородную плотность. Хорошо поддаются литью, ковке и другим видам обработки. В сложных алюминиевых сплавах медь входит в состав тройных соединений.

Дюралюмины – это целая группа высокопрочных сплавов, на основе алюминия (93,5%), с добавками меди (4,5% массы), магния (1,5%) и марганца (0,5%). Их характеристики определяются не только составом, но и способом термообработки. Еще в 1903 году было обнаружено, что в процессе старения дюралюминий становится ещё более твердым и прочным. Это вызвано структурными превращениями, которые в результате процесса старения металла вызывают изменения химических и механических свойств.

Механические свойства алюминиевых сплавов с содержанием меди от 9 до 11%: высокая прочность от 500 МПа, износостойкость, жаростойкость, самоупрочнение. В авиационной промышленности применяют составы, содержащие от 2,0 до 5,5% меди. Материалы с содержанием меди свыше 33% очень хрупкие и используются только в качестве лигатур.

В алюминиевые литейные сплавы добавляют медь (от 4 до 5 %). Также в составе присутствуют добавки кремния, железа и небольшого количества марганца. Кремнием повышают прочность и литейные свойства. Железо считается вредной примесью, так как ухудшает коррозийную стойкость, но при невысоком проценте (1,5 – 2%) повышает жаропрочность. Марганец применяется в основном для улучшения коррозийной стойкости.

Состав конструкционных деформированных алюминиевых сплавов – это соединения Al с легирующими компонентами: Cu, Mg, Zn и Si. Компоненты имеют наибольшую, по сравнению с другими химическими элементами, растворимость в твёрдом алюминии, которая резко снижается с понижением температуры.  

Производство

Медные сплавы с алюминием изготавливают методом расплавления в электрических печах. Алюминиевые слитки сначала расплавляют, добавляют медь, а после получения однородного состава другие легирующие элементы. Следующий этап – процесс закалки, который позволяет добиться однородной плотности и избавиться от метастабильных фаз. Время выдержки зависит от процентного содержания меди и используемых легирующих компонентов.

Область применения

Сплавы алюминия с медью применяются:

• в авиации и космонавтике;
• в производстве автомобилей и скоростных поездов;
• для изготовления оборудования в лёгкой промышленности;
• в пищевой промышленности;
• в строительстве;
• для создания рекламных конструкций и т.д.

На сайте «Фурниту» можно найти много других интересных статей про алюминий.