Металурги навчилися виготовляти найрізноманітніші сплави, властивості яких відповідають вимогам конструкторів і технологів. Одні з цих матеріалів володіють підвищеною стійкістю до корозії, інші - більшою пружністю, треті - високою пластичністю. Стало можливим виготовлення сплавів \ »на замовлення \».

Якщо в алюміній одночасно додають мідь, магній і кремній, то сплав \ 'виходить набагато міцніше, ніж кожна з добавок окремо. До таких сплавів ставляться різні марки дуралюмина. Своєю підвищеною міцністю вони зобов'язані фазами-Упрочнітелямі CuAI2 і AI2CuMg. Не даремно ж з них роблять відповідальні деталі в літаках, які вірно служать в найважчих умовах.

Під час Великої Вітчизняної війни нашим пілотам нерідко доводилося сідати \ »на черево \», тобто не випускаючи шасі. І зрозуміло, при цьому згиналися лопаті гвинта. Але завдяки високій пружності сплаву, з якого вони були зроблені, льотчики могли тут же на місці посадки випрямити їх і знову піднятися в повітря.

Тепер уже славу дуралюмина як найміцніших сплавів затьмарили інші, що містять крім міді, ще магній і цинк. Їх міцність 750 МПа. Не даремно ж їх застосовують в новітніх літаках. Залежно від того, яка добавка в сплаві переважає, все алюмінієві сплави ділять на три групи: алюмініевомедние, алюмініевомагніевие і алюмінію-ніевокремніевие.

Мабуть, найбільш поширені тепер сплави третьої групи. Оскільки у кремнію є й інша назва - силіцій, ці сплави часто називають силуміну. Ряд промислових сплавів цього типу був створений радянським металознавців професором СМ. Вороновим під час другої світової війни. Хоча в них упрочнителем служить хімічна сполука магнію з кремнієм (MgSi), вони містять також мідь і марганець.

Залежно від кількості легуючих добавок міцність сплаву змінюється від 120 до 360 МПа. У них багато різних переваг у порівнянні з іншими алюмінієвими сплавами - мала щільність, незначна усадка, висока стійкість проти окислення. З силуминов відливають нерідко вельми складні за формою деталі, наприклад корпусу і зовнішні стінки циліндрів, двигунів, частини літакових коліс, деталі приладів. Незамінні такі сплави для поплавців гідролітаків, так як поряд з високою міцністю вони не піддаються корозії в морській солоній воді, яка роз'їдає багато метали.

Силуміни, що містять магній, застосовують в суднобудуванні, будівництві, авіабудуванні. Навіть при нормальній посадці літака колеса шасі відчувають досить сильний удар, тому вони повинні бути зроблені з особливо міцних сплавів. Їх високу корозійну стійкість по достоїнству оцінили конструктори вертольотів, які запропонували ці сплави для виготовлення лопатей вертолітних гвинтів.

Справа в тому, що з часом на них розвиваються втомні тріщини, які можуть привести до поломки. Правда, розширюються вони повільно, та до того ж на вертольотах встановлено спеціальні прилади, які сповіщають льотчика звуковим або світловим сигналом про появу навіть найменшої тріщини. Але ясно, що якщо корозія сприяє розвитку таких дефектів, то склад сплаву повинен бути максимально антикорозійним.

Металурги, вишукуючи нові марки силуминов, не залишають без уваги і технологію їх отримання. У 1976 році на Дніпровському алюмінієвому заводі освоєно промислове виробництво електротермічних алюмініевокремніевих сплавів, які виплавляють безпосередньо з алюмосилікатів. Як відомо, до цих пір весь процес приготування таких сплавів ділився на два основних етапи: спочатку отримували чисті кремній і алюміній, а потім сплавляли їх в спеціальних печах. Такий спосіб досить складний і вимагає багатьох операцій.

Нова технологія виробництва силуміну простіше і має ряд значних переваг. Мабуть, головне з них - можливість використовувати сировину, непридатне для отримання алюмінію і глинозему звичайними методами. Плавку ведуть в печах, які в десятки разів могутніше звичайних електролізерів. Сплав містить 58-62% AI і 35-38% Si.
Добре зарекомендували себе в промисловості алюмінієві сплави, що містять марганець і магній. На відміну від сплавів AI-Сі вони не зміцнюється термічною обробкою, тобто не \ "старіють \» при нагріванні, але зате мають високу стійкість до корозії і добре зварюються плавленням (в атмосфері аргону).

Ці властивості по достоїнству оцінили суднобудівники. З такого сплаву - Магналії (АМгб) - вони виготовляють корпусу швидкохідних судів на підводних крилах - \ »Ракет \» і \ »Метеорів \». Хоча ці сплави і не зміцнюються старінням, проте в певних умовах такий процес в них може протікати, особливо під дією променів південного сонця.
Кілька років тому з Магналії були виготовлені і відправлені на узбережжі Чорного моря буйки. Після піврічного перебування в прибережних водах вони перетворилися буквально на труху. Що ж сталося з ними? Адже Магналії вважається корозійностійким сплавом.

Ось що пише з цього приводу І.М. Фрідляндер: \ »Буйки нагрівалися на сонці до 50-70 ° С. Під дією високої температури стався розпад пересиченого твердого розчину магнію, утворилася безперервний ланцюжок виділень фази Mg2AI3 по межах зерен. Між алюмінієвими зернами і виділеннями фази Mg2AI3 існує значна різниця електрохімічних потенціалів, по межах зерен йде швидке роз'їдання і сплав розпадається на окремі, не пов'язані між собою зерна.

Чи можна обробити чимось Магналії, щоб йому не страшні були пекучі промені сонця? Металурги відповідають - можна. Для цього потрібно досить довго літати сплав при не дуже високих температурах. Тоді з твердого розчину будуть випадати порівняно великі виділення фази Mg2AI3. Вони розсіюються не по кордонів, а по всьому перетину зерен. При такому розподілі вони вже не шкодять сплаву, і він зберігає свою стійкість до корозії, якою славиться при перебуванні і на сонці, і в морській воді.

У 30-х роках ХХ століття в Нові \ "квартиранти \" Європі і особливо в США стала бурхливо розвиватися авіаційна і автомобільна промисловість. Багато сотень тисяч автомашин і тисячі літаків стали щорічно сходити з конвеєрів заводів. Конструктори невпинно придумували все нові типи автомобілів і літаків, прагнучи якомога більше полегшити їх вагу.

{PAGEBREAK}

Адже чим легше літак або автомобіль, тим менше витрачається пального. Знадобилися легкі сплави. Винахідники і металурги згадали про літії: він найлегший метал, легше навіть деяких порід дерева.

Виявилося, що невелика добавка літію до різних металів - цинку, міді, заліза - не тільки дозволяє отримати більш легкий сплав, але і підвищує його твердість.
Був час, - щоб виготовити підшипники для великих машин, користувалися головним чином сплавом свинцю з оловом - бабітом. У 50-х роках олово в БАББИТ замінили літієм, алюмінієм і кальцієм, які додають в незначних кількостях - не менше 1%. Літія в цьому сплаві всього 0,14%, а твердість сплаву настільки збільшується, що тертя підшипників стає набагато менше.

Металурги, додаючи до алюмінію мідь і літій, отримали сплави, які по міцності майже не поступаються алюмінієвим з добавками міді, цинку і магнію. Однак на відміну від них літієві сплави характеризуються більш високу жароміцних, жорсткістю і пружністю. Якщо ж замість міді в сплаві присутній магній, то він відрізняється ще й більш високою пружністю.

Вже важко перерахувати всі області техніки, де тепер все частіше застосовують різні алюмініеволітіевие сплави. Так, наприклад, вони були широко використані при будівництві надзвукового радянського лайнера ТУ-144, що розвиває швидкість 2500 кілометрів на годину. У польоті обшивка літака нагрівається до 130 ° С. Добавка літію дозволяє сплаву зберегти свою високу міцність при цій температурі протягом 20-30 тисяч годин.

Сплави, отримані з добавкою літію, так само як і з добавкою марганцю, \ "старіють \" не при кімнатній температурі, а при досить високому нагріванні. З давніх-давен на Уралі знаходили смарагди. Ці красиві зелені камені здобули світову славу. Російські смарагди можна зустріти в музеях Лондона і Нью-Йорка, на прилавках ювелірів Парижа і Мадрида. Тепер уральські смарагдові копальні славляться і іншим: в них здобувають ювелірний мінерал берил. Адже смарагд, як це встановлено наукою, різновид берилу з незначною домішкою хрому.

У 1797 році французький хімік Л. Воклен відкрив в складі берилу новий елемент, який назвав гліцин за солодкий смак його солей. Ця назва протрималася недовго, і новий метал отримав ім'я \ "берилій \" {від назви мінералу - берилу). Хоча минуло майже півтора століття з тих пір як берилій був отриманий з його солей, проте лише відносно недавно він вийшов на промислову арену. Особливо їм зацікавилися металурги.

Вони стали додавати його до різних металів - міді, нікелю, кобальту. Дійшла черга і до алюмінію. Виявилося, що добавка берилію дозволяє отримувати виключно міцні сплави, особливо придатні в тих випадках, де від конструкцій потрібна підвищена жорсткість. Особливість алюмініевоберілліевих сплавів - вельми високий вміст берилію (15-60%).

У 1871 році Д.І. Менделєєв зробив чудове відкриття. Він висловив сміливу думку, що в порожніх 21, 31 і 32-й клітках створеної ним таблиці періодичної системи елементів повинні бути \ "мешканці \», які ще не знайдені хіміками, але існують в коморах природи. Він назвав їх відповідно ека-бором, ека-алюмінієм і ека-силіцію (приставка \ "чи й не \» означає \ "подібний, схожий \»).

Через чотири роки, був знайдений галій, відповідний ека-алюмінію, в 1875 році - скандій - передвіщений Менделєєвим ека-бор. Минуло ще 11 років, і німецьким хіміком К. Вінклер був відкритий і ека-силіцій, названий ним на честь своєї батьківщини германием. Германій зайняв міцні позиції в радіотехніці і електроніці завдяки здатності створювати високий опір проходженню електричного струму і проводити струм в одному напрямку.

Цікавляться ним і металурги. Добавка германію до алюмінієвих сплавів значно підвищує їх міцність. В останні роки створені сплави алюмінію з добавками срібла і германію. Їм пророкують велике майбутнє. Однак поки вони не знайшли широкого застосування, так як германій - рідкісний метал, а срібло - дорогий. З'являється все більше сплавів, в яких до алюмінію додається велике число різних металів.

Американська фірма АЛКОА на замовлення дослідницького центру по \ 'космічних польотів розробила два, нових сплаву для ракет. У них, крім звичайно застосовуються добавок (мідь, цинк, магній, марганець і т.п.), містяться ще кадмій, титан, вольфрам, цирконій. Дедалі більшого поширення набувають спечені алюмінієві сплави (САС) з кремнієм, нікелем, залізом, хромом, цирконієм. Головна їхня особливість - низький коефіцієнт лінійного розширення. Їх зручно застосовувати спільно зі сталлю при виготовленні різних механізмів і приладів.

Це незвичайне властивість по заслугах оцінили конструктори і технологи. Воно особливо цінно при виготовленні з високоміцного сплаву деталей складної конфігурації.
У звичайній заводській практиці такі деталі штампують в кілька прийомів. Причому кожного разу доводиться літати метал і знімати наклеп. Для того щоб довести деталь складної форми до потрібних кондицій, необхідно її ще обробляти різанням, фрезеруванням, свердлінням і т.п. Особливо важко обробляти звичайними способами деталі з високоміцних сплавів, які нині все більше застосовуються в сучасній техніці.

Якщо обробляти їх тиском, доводиться витрачати колосальні зусилля, різанням - потрібен дорогий інструмент. До того ж при всіх видах механічної обробки мільйони тонн найціннішого металу перетворюються в стружку.

Ось наочний приклад. На одному з великих заводів в Радянському Союзі по обробці кольорових металів поряд з виготовленням великогабаритних деталей різного розміру і призначення випускають чайники. Для виробництва такої продукції за прийнятою на заводі технологією потрібно понад п'ятдесят різних операцій: штампування при кімнатній температурі, нагрів для зняття напружень, формування ребер, пайка денця і носика і ряд інших.

Такі чайники завод випускає вже багато років. Але одного разу на завод приїхав інженер з Москви. Він запропонував спосіб виготовлення чайників за одну операцію. Була створена спеціальна комісія з фахівців для перевірки поданих розрахунків і нової технології виготовлення чайників. Для проведення досвіду був використаний сплав цінкаль (цинк плюс 22% алюмінію) у вигляді листа з прикріпленими болтами замість кришки до чайника.

Всю цю збірку помістили в піч. Тепер потрібно було при температурі деформації сплаву (250 ° С) підвести до форми стиснений газ. Так як на заводі не було балонів зі стисненим газом був використаний балон для газування води. У піч стали вдувати вуглекислий газ з цього балона. Тиск вуглекислоти виявилося достатнім. Через кілька хвилин з печі вийняли готовий чайник. Результат був настільки значним, що керівництво заводу незабаром доручив своїм металургам налагодити виробництво деяких виробів з запропонованої технології.

За останні роки все шириться застосування надпластичні алюмінієвого сплаву. \ 'Кілька років тому за кордоном з нього стали робити деякі деталі кабіни надзвукового літака \ "Конкорд \", які раніше виготовляли з пластмас. Заміна пластмас надпластичні алюмінієвим сплавом підвищує безпеку літака.
З цього сплаву автомобілебудівники стали виготовляти кузова спортивних автомашин. За розрахунками фахівців вартість кузова при випуску 500 машин на місяць обходиться в 2,5 рази дешевше сталевого, а трудові витрати на його обробку і монтаж зменшуються в 3-4 рази.

Цікава особливість надпластичні сплаву - при нагріванні веде себе як розігріта смола або жувальна гумка, а при охолодженні знову набуває свої звичайні властивості. Чому ж зобов'язані його такі чудові якості. Виявляється, особливій структурі. Ці сплави побудовані з дуже дрібних зерен, які мають форму равноосной багатокутника. Під дією зовнішніх сил - тиску, температури - подібні зерна, немов піщинки, змащені жиром або маслом, легко ковзають щодо один одного і шикуються ланцюжком у напрямку прикладених сил.