Литейные сплавы алюминий-медь-кремний

В отличие от деформируемых алюминиевых сплавов, литейные сплавы имеют намного большее содержание легирующих элементов.

Медь и кремний в алюминии

Из всех литейных алюминиевых сплавов сплавы системы алюминий-медь-кремний имеют самое широкое применение. Эти сплавы обладают хорошими литейными свойствами. Сочетание кремния и меди позволяет применять термическую обработку для повышения механических свойств.

Количество в этих сплавах как меди, так и кремния изменяется очень широко. Поэтому в одних сплавах алюминий-медь-кремний преобладает медь, а в других – кремний.

В этих сплавах:

• медь обеспечивает прочность, а
• кремний повышает литейные свойства и снижает горячее растрескивание.

Сплавы алюминий-медь-кремний с содержанием меди более чем 3-4 % являются термически упрочняемыми. Однако обычно термическую обработку применяют только, если эти сплавы содержат также магний, который повышает их восприимчивость к термической обработке.

Сплавы с большим содержанием кремния (более 10 %) имеют низкое термическое расширение, что является преимуществом для изделий, работающих при повышенных температурах. Когда содержание кремния превышает 12-13 %, вплоть до 22 %, в сплаве присутствуют кристаллы первичного кремния. Когда эти кристаллы должным образом распределены, они обеспечивают сплаву высокую износостойкость. Из этих заэвтектических сплавов изготавливают, например, автомобильные блоки цилиндров двигателей.

Влияние магния

Многие сплавы системы Al-Si-Cu содержат также магний: АЛ3, АЛ4М, АК5М2, АЛ5, АЛ5-1, АЛ6, АК7М2, Ак4М4, АЛ32. Это дает им высокую жаростойкость с рабочими температурами 250-275 ºС. Эти сплавы уступают сплавам Al-Si и Al-Si-Mg по литейным свойствам, коррозионной стойкости и герметичности. Не требуют модифицирования и кристаллизации под давлением.

Литейный алюминиевый сплав 380.0

Формула сплава: 8,5Si-3,5Cu

Химический состав:

• медь: 3,0-4,0 %;
• магний: 0,10 % макс. ;
• марганец: 0,50 % макс.;
• кремний: 7,5-9,5 %;
• железо: 2,0 % макс.$
• никель: 0,50 % макс;
• цинк: 3,0 % макс.;
• олово: 3,5 % макс.;
• другие: 0,50 % макс.;
• алюминий: остальное.

Влияние примесей

Высокое содержание железа снижает пластичность. Содержание примесей может достигать относительно высоких значений прежде чем начнет проявляться их серьезное влияние.

Типичные механические свойства:

• прочность на растяжение: 330 МПа;
• предел текучести: 165 МПа;
• относительное удлинение: 3 %;
• коэффициент Пуассона: 0,33;
• модуль упругости: 71,0 ГПа.

Физические свойства:

• плотность: 2,71 г/см³;
• температура ликвидус: 595 ºС;
• температура солидус: 540 ºС.

Технологические свойства:

• температура плавления: от 650 до 760 ºС;
• температура разливки: от 635 до 705 ºС;
• температура отжига для повышения пластичности: 260-370 ºС,
  выдержка – 8 часов, охлаждение с печью или на спокойном воздухе;
• температура отпуска для снятия внутренних напряжений: 175-260 ºС,
  выдержка – 4-6 часов, охлаждение на спокойном воздухе.

Фазовые диаграммы алюминий-кремний и алюминий-медь

Фазовая диаграмма алюминий-кремний

Фазовая диаграмма алюминий-медь

Источники:

Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, 1996

Aluminum Alloy Castings: Properties, Processes And Applications – J. Gilbert Kaufman, Elwin L. Rooy

Сплавы

» ELTM.ru » Продукция  »  Вакуумное и криогенное оборудование. Масла, смазки, герметики. Хладагенты  »  Материалы для напыления  »  Мишени для распыления  »  Сплавы

Литейные сплавы алюминий-кремний-медь

В отличие от деформируемых алюминиевых сплавов литейные сплавы имеют значительно более высокое содержание легирующих элементов.

Медь и кремний в алюминии

Из всех сплавов алюминиевых литейных сплавы алюминий-медь-кремний имеют самое широкое применение. Эти сплавы обладают хорошими литейными свойствами. Сочетание кремния и меди позволяет применять термообработку для улучшения механических свойств.

Количество таких сплавов, как медь и кремний, варьируется в широких пределах. Поэтому в одних сплавах алюминий-медь-кремний преобладает медь, а в других — кремний.

В этих сплавах:

• Медь обеспечивает прочность, a
• Кремний улучшает литейные свойства и уменьшает горячее растрескивание.

Сплавы алюминий-кремний-медь с содержанием меди более 3-4 % термически упрочняемые. Однако термическую обработку обычно применяют только в том случае, если эти сплавы содержат еще и магний, повышающий их восприимчивость к термической обработке.

Сплавы с высоким содержанием кремния (более 10 %) имеют низкое тепловое расширение, что является преимуществом для изделий, работающих при повышенных температурах. При содержании кремния более 12-13 % до 22 % присутствуют в сплаве первичные кристаллы кремния. Когда эти кристаллы правильно распределены, они обеспечивают высокую износостойкость сплава. Из этих заэвтектических сплавов изготавливают, например, блок двигателя автомобиля.

Влияние магния

Многие сплавы системы Al-Si-Cu также содержат магний: АЛ3, АЛ4М, АК5М2, АЛ5, АЛ5-1, АЛ6, АК7М2, Ак4М4, АЛ32. Это придает им высокую термическую стабильность с рабочими температурами 250-275 oC. Эти сплавы уступают сплавам Al-Si и Al-Si-Mg по литейным свойствам, коррозионной стойкости и герметичности. Не требует модификации и кристаллизации под давлением.

Литейный алюминиевый сплав 380.0

Формула сплава: 8.5Si-3.5Cu

Химический состав:

• медь: 3,0-4,0 %;
• магний: 0,10 % макс.;
• марганец: 0,50 % макс.;

кремний

• : 7,5-9,5 %;
• железо: 2,0 % макс. $
• никель: 0,50 % макс.;
• цинк: макс. 3,0 %;
• свинец: 3,5 % макс. ;
• другие: 0,50 % макс.;
• алюминий: остальное.

Влияние примесей

Высокое содержание железа снижает пластичность. Содержание примесей может достигать относительно высоких значений, прежде чем начнет проявляться их серьезное влияние.

Типичные механические свойства:

• предел прочности при растяжении: 330 МПа;

предел текучести

• : 165 МПа;
• относительное удлинение: 3 %;
• Коэффициент Пуассона: 0,33;

Модуль упругости

• : 71,0 ГПа.

Физические свойства:

• плотность: 2,71 г/см ³ ;
• температура ликвидуса: 595 ºС;
• температура солидуса: 540 oC.

Технологические свойства:

• Температура плавления: от 650 до 760 ºС;
• температуры разливов: от 635 до 705 ºС;

Температура отжига

• для повышения пластичности: 260-370 оС,
  выдержка — 8 часов, охлаждение с печью или на спокойном воздухе;

Температура отпуска

• для снятия напряжений: 175-260 оС,
  выдержка — 4-6 часов, охлаждение в неподвижном воздухе.

Фазовая диаграмма алюминий-кремний и алюминий-медь

Фазовая диаграмма алюминий-кремний

Фазовая диаграмма алюминий-медь

Источники:

Алюминий и алюминиевые сплавы, ASM International, 1996

Отливки из алюминиевых сплавов: свойства, процессы и применение – Дж. Гилберт Кауфман, Элвин Л. Рой

Повышение свойств алюминиевых и медных сплавов

08.08.2018

Медь и алюминий используются в различных областях по всему миру. Вы можете найти алюминий в качестве банок для напитков, металлических строительных листов и резервуаров для хранения. Медь часто встречается в электропроводящих средах, так как вы можете рассматривать ее как проводку. Вы также можете найти медь в электронике и использовать как латунь или бронзу в ювелирной промышленности. Многие элементы будут добавлены к алюминиевым и медным сплавам, чтобы сделать их более пригодными для обработки в зависимости от используемого метода производства. Эти добавки могут сделать металлы более текучими при обработке, повысить их жаростойкость и уменьшить хрупкость. Кремний является одним из таких элементов, который можно найти как в медных, так и в алюминиевых сплавах.

Кремний — химический элемент, нетоксичный и широко распространенный. Так что вы найдете его во многих приложениях. Когда кремний добавляется к алюминию, он делает металлический сплав более жидким, не разрушая металл при высоких температурах. Кремний фактически снижает температуру плавления алюминия. Алюминий не будет подвергаться горячему разрыву, так как он не хрупкий.

Другие преимущества добавления кремния к алюминию заключаются в том, что он улучшает определенные структурные характеристики. Алюминий будет испытывать меньшую усадку, когда он используется в литье. Это свойство металла очень желательно при изготовлении сложных тонких отливок. Когда кремний добавляется сам по себе, алюминий становится неподдающимся термообработке. Если магний добавить вместе с кремнием, алюминий может стать термообрабатываемым, поскольку он становится силицидом магния. Вы часто можете найти силиконовый алюминий в качестве присадочной проволоки при пайке и сварке алюминия.

Для применений, в которых используются медные сплавы, кремний также обеспечивает свойства текучести. Кремний, добавляемый в латунь, может значительно повысить прочность сплавов. Кроме того, кремний может сделать латуни очень устойчивыми к коррозии. Кремниевая латунь будет иметь меньшую проводимость, чем другие медные сплавы, в которые ничего не добавляют.

Еще одно интересное преимущество кремния в отношении меди заключается в том, что он может удалять кислород из меди при обработке. Процесс раскисления необходим, когда нужно сделать металлический сплав, такой как медь, жидким, не делая его хрупким и не влияя на его прочность на растяжение. Этот процесс также позволит избавиться от газовых отверстий, которые могут привести к выходу из строя сплава в определенных областях применения.

Если вам нужны медные или алюминиевые сплавы с добавлением кремния, обращайтесь в Belmont Metals.