Дюралюминий
«М-Комплект»
(044)490-04-88
(044)490-04-89

История получения дюралюминия.

Открытие естественного старения сплавов алюминия

плита дюраль

Алюминий по выплавке уверенно удерживает среди металлов второе место вслед за железом. Нет сомнений в важности и нужности этого легкого материала. Но долгое время отношение к нему было сдержанным: Что же можно ожидать от металла, который разрушается слабыми щелочами и кислотами, в то время как едва ли существует жидкость, не содержащая несколько кислоты или щелочи и поэтому легко разрушающая прекрасную наружность алюминия или уничтожающая всю его массу. Чай, вино, пиво, кофе и все плодовые соки уничтожают алюминий, и даже пот снимает с него палитру, обращая часть металла в обыкновенный глинозем…
Следовательно, алюминий сам по себе не представляет больших надежд на употребление в дело. Но вполне может быть, что он доставит пользу в виде сплавов.

Это — характеристика алюминия из книги «Подвиги человеческого ума», вышедшей в 1870 году. Судя по тону изложения, кажется странным, что алюминий вообще попал в книгу с подобным названием. Однако последняя фраза оказалась пророческой…

В начале 20-го века немецкий химик Альфред Вильм возглавил сектор металлургии в исследовательском институте, расположенном в пригородах Берлина. Он экспериментировал, чтобы найти высокопрочный сплав алюминия, и в сентябре 1906 года испытывал очередной сплав, в который, помимо алюминия, входило 4% меди и по 0,5% марганца и магния. Оснований рассчитывать на успех не было. Прочность сплавов оценивали по измерениям твердости. В час дня в субботу твердость была измерена и составила 70 (условных единиц). После этого все сотрудники отправились проводить выходной в Берлин. Немцы — люди аккуратные. Вильм опасался, что в предвкушении отдыха измерения могли быть проведены недостаточно тщательно, и в понедельник он распорядился их повторить. Ко всеобщему удивлению, твердость составляла уже 100. Субботняя ошибка? Нет, так как в последующие дни твердость продолжала возрастать.

Порезка алюминиевого листа

Ситуация выглядела довольно странной. Представьте, что перед вами лежит кусок металла, который внешне совершенно не меняется, но по прошествии дней становится все прочнее и прочнее. Как будто внутри металла работают невидимые строители и, не торопясь, цементируют слабые места в здании кристалла.

Эффект самопроизвольного упрочнения сплавов назвали естественным старением. Ни сам Вильм, ни другие специалисты не знали, чем он вызван. Но среди алюминиевых сплавов стареющие выделялись по прочности, и это Вильм быстро использовал: рецепт сплава был запатентован. Родоначальником сплавов алюминия стал сплав Д1, предложенный Л. Вильмом в 1909 г. А в 1911 году немецкие промышленники выпустили первую партию сплава Вильма, который нарекли дюралюминием или дуралюмином по названию города Дюрена, где развернулось его производство. Во время первой мировой войны сплав уже активно использовался — из него изготовляли детали немецких цеппелинов. Дуралюмин предвосхитил судьбу своих более поздних собратьев — других алюминиевых сплавов. Сочетание прочности и легкости сделало их ведущим  материалом  самолетостроения.

Исследования алюминиевых сплавов в 1920-е и 1930-е годы

В Советском Союзе дуралюмин называли кольчугалюминием, так как впервые был изготовлен в 1922 г. на Кольчугинском заводе инженером В. А. Буталовым. В 1920-х и особенно 1930-х годах алюминиевые сплавов дуралюмин активно исследовали в научных и промышленных лабораториях. Крупные работы велись в Германии, США, Советском Союзе.

Попытки улучшить свойства сплава Д1 разделились на два направления. Первое направление изучало влияние основных легирующих элементов меди и магния на свойства дюралюминов при использовании закалки и естественного старения, а второе — пыталось получить упрочненный сплав путем добовки кремния и искусственого старения.

Первая группа иследований закончилась получением сплава Д6 (М95) в СССР и 24Б в США. В сплаве Д6 для повышения прочности было увеличено среднее содержание меди до 4,9 %, магния до 0,8 % и марганца до 0,75 %. Прочностные характеристики этого сплава на 50 — 60 МПа выше, чем у дуралюмина Д1. В сплаве 24Б (США) было увеличено только содержание магния до 1,5%. Механические свойства сплава 24Б были такие же, как и у сплава Д6. Дюралюмин был скорпирован советской промышленностью по маркой Д16.

Увеличение содержания кремния и разработка режимов закалки и искусственного старения привело к разработке сплава АК8.

Сплавы Д6 и 24Б (Д16) менее технологичны, чем Д1. Сплав Д6 требует очень узкого интервала термической обработки, сплав Д16 чувствителен к методам литья и условиям горячей деформации. Однако освоение металлургической промышленностью новых прогрессивных методов технологии в 30-х и особенно 40-х годах позволило преодолеть трудности обработки этих сплавов.

Наряду с высокопрочными дуралюминами Д6 и Д16 в 1930-х годах были разработаны малолегированные дуралюмины для заклепок ДЗП и Д18.

Дюралюмины во второй половине 20-го века

В послевоенный период группа этих сплавов значительно пополнилась. Были получены более прочные сплавы для заклепок (В65 и Д19П), теплопрочные сплавы общего назначения (ВД17 и Д19). был разработан свариваемый дуралюмин ВАД-1.

Принцип безопасно повреждаемых конструкций потребовал повышения характеристик надежности, в частности вязкости разрушения материалов, из которых изготавливают деталей длительного ресурса работы. В 70-х годах были разработаны сплавы повышенной чистоты — Д16ч, Д19ч, Д1ч — с увеличенной на 10—15% вязкостью разрушения. В этих сплавах, аналогичных Д16, Д19 и Д1 по основным легирующим элементам, снижено допустимое содержание примесей железа и кремния, что уменьшило количество нерастворимых избыточных фаз в сплаве и увеличело вязкость разрушения.

Повышение вязкости разрушения в сплаве 1163 на 10—15 % по сравнению со сплавом Д16ч достигнуто в результате дальнейшего уменьшения количества нерастворимых, а также растворимых избыточных фаз. Этот сплав применен в виде длинномерных плит для обшивок крыльев, а также крупногабаритных плит толщиной до 90 мм (в том числе в искусственно состаренном состоянии).

Оглавление:
  1. Соответствие дюймовых водопроводных труб метрическим.
  2. Сварка алюминия и его сплавов.
  3. Пайка алюминия и его сплавов. Флюсы и припои.
  4. Выбираем алюминий.
  5. Пищевой алюминий, не пищевой алюминий.
  6. Машина "Продукты" и СанПин.
  7. Международная маркировка алюминиевых сплавов.
  8. Обозначение режимов термообработки импортных сплавов.
  9. Водородная хрупкость.
  10. Гибка алюминиевых, дюралевых листов и других сплавов.
  11. Типичные механические свойства деформируемых алюминиевых сплавов в одной таблице
  12. История развития алюминиевой промышленности.
  13. Дюралюминий из города Дюрен.
  14. Анри Этьенн Сент-Клер Девиль.
  15. Алюминиевые сплавы для авиации и ракетнокосмической техники.
  16. Печальная эпопея ТУ-144.
  17. Ракета-носитель "ЭНЕРГИЯ" и дюралюминиевый сплав 1201.
  18. Оловянная чума
  19. Чем латунь отличается от меди