Дюралюминий — это группа сплавов алюминия и меди с добавками других металлов. Благодаря отличным свойствам, он получил широкое распространение и применяется во многих отраслях промышленности. Короткое название сплава — «дюраль».
История открытия дюралюминия
Уникальные свойства соединения были обнаружены в 1903 г. немецким инженером, работавшим в немецком г. Дюрен. От названия города произошел термин «дюралюминий». Получившийся сплав металлов отличался повышенной прочностью и небольшим весом, а также другими полезными свойствами.
В 1911 г. на выставке в Санкт-Петербурге дюраль получил серебряную медаль как один из лучших материалов для создания летательных аппаратов.
Наиболее востребованным этот металл стал во время Великой Отечественной войны. Из него изготавливали детали для оружия, самолетов и танков.
С течением времени состав дюраля совершенствовался, появлялись новые виды сплава.
Технология производства
Для получения дюралюминия сначала смешивают шихту — гранулы различных металлов, которые будут сплавляться в единый состав. Затем смесь нагревают до температуры +500°C и резко охлаждают водой или селитрой до комнатной температуры — закаливают.
После этого в большинстве случаев производят т. н. «искусственное старение» полученного сплава. Эта операция заключается в дополнительной выдержке металла при повышенной температуре в течение длительного времени, например, при +150…+200°С в течение 2 часов (все условия зависят от марки соединения и требуемых качеств). Процесс старения проводят для приобретения дюралюминием особой прочности. Без него сплав характеризуется мягкостью, податливостью.
Дюралюминий: состав
Основная часть сплава — алюминий. Доля этой составляющей может доходить до 94% от общей массы. Следующий компонент, присутствующий чаще других — медь. Вес остальных добавок — марганца, магния, железа и других — невелика.
Пример состава часто применяемого дюралюминия марки Д16:
- алюминий — 93-94%;
- медь — 3,8-4,9%;
- легирующие сплавы — 1,5-2%.
Свойства дюралюминия
Отличные свойства дюралюминия делают его пригодным для применения во многих сферах производства, изготовления деталей, изоляции.
Физико-механические
Особенностью дюралюминия является его легкость при повышенной прочности и термоустойчивости. Так, удельный вес этого металла составляет 2,8 г/м³, тогда как у стали этот показатель равен 8 г/м³. Температура плавления дюралюминия — +500°С.
Технологические
Отличительное свойство дюралюминия представляет легкость его производства. Этот сплав можно сделать даже в бытовых условиях: например, в гараже. Его не нужно нагревать до экстремальных температур. Благодаря несложной технологии изготовления этот металл относительно дешевый.
Разновидности сплавов
В зависимости от области применения и необходимости приобретения нужных характеристик в сплав добавляют различные вещества.
Все типы дюраля можно разделить на:
- закаленные, имеющие в составе обозначения букву «Т»;
- прошедшие этап искусственного старения — в обозначении стоит «Т1»;
- анодированные — с буквой «А» в названии марки.
В зависимости от формулы и термообработки меняются свойства соединений. Широко применяются сплавы:
- Алюминий+медь+магний с добавками марганца. Примерами могут служить сплавы марок Д1, Д16. Эти соединения называют «дюралюмин». Они не защищены от коррозии и требуют дополнительного покрытия.
- Алюминий+магний или марганец. Помимо устойчивости к коррозии, такой состав позволяет производить сварку. Сплав называется «магналий».
- Алюминий+магний+кремний. Материал защищен от коррозии. Его используют при повышенной влажности, в условиях прохождения электрического тока. Он называется «авиаль».
Сферы применения
Из дюралюминия делают листы, прутки, плиты, проволоку. Эти материалы используют для изготовления различных деталей.
Основные области применения:
- Авиатехника. Важным направлением является применение дюраля в самолетостроении и постройке других летательных аппаратов — космических ракет, дирижаблей. Из этого состава делают обшивку, детали рулевой тяги, силовые элементы и т.п.
- Строительство. В этой отрасли широко используются листы, трубы, уголки и пр.
- Автомобилестроение. Из сплава изготавливают кузова, радиаторы и другие детали.
- Буровая промышленность. Из дюралюминия делают круги, буры и пр.
Дюралюминий часто используется в быту, например, в виде фольги для выпечки или обертки конфет.
Стоимость дюраля
Цена дюралюминиевого проката сравнительно невелика. Так, лист из Д16АТ толщиной 1 мм в сентябре 2020 г. стоил 458 руб./кг при покупке в розницу. В зависимости от размера партии, вида сплава и типа изделия стоимость меняется.
Отличие дюралюминия от алюминия
Дюраль имеет характерный серый цвет. Но его основные отличия от алюминия — отсутствие пластичности, твердость и хрупкость. Сплав невозможно согнуть, сделать вмятину. Стружка из дюраля хрупкая и ломкая. Поцарапать его легко, при рассмотрении повреждения видна мелкокристаллическая структура материала.
Более точно вид металла можно определить, капнув на него едким натрием. Если через 10 минут пятно потемнело — это дюралюминий.
Влияние на организм человека
Считается, что изделия из дюралюминия безвредны для человека. Однако применение этого материала для постоянного контакта с пищей зависит от марки сплава. В ГОСТ 4784-97 указано, что в этом случае массовая доля свинца должна быть не более 0,15%, а мышьяка не выше 0,015%.
Нормативная база
Состав и общие требования к дюралюминию указаны в ГОСТ 4784-97. Документ распространяется на все алюминиевые сплавы. Он содержит таблицы, в которых указаны состав и области применения соединений.
Преимущества и недостатки
Существенное достоинство дюралюминия — меньший, чем у стали вес, несмотря на прочность этого материала. Это позволяет использовать его при изготовлении автомобилей, самолетов, ракет для облегчения конструкции.
Дюралюминий более устойчив к вибрациям, чем сталь. Благодаря этому он широко используется при изготовлении бурового оборудования.
Среди недостатков — высокая чувствительность к коррозии. Не все типы дюраля пригодны для сварки.
Интересные факты
Дюралевые элементы использовались в американских космических кораблях «Шаттл». А раньше они применялись в Германии перед началом Второй мировой войны при производстве самолетов «Хейнкель» и «Юнкерс».
На основании анализа самолета США Boeing B-29 в 1944 г. советские инженеры разработали первый советский бомбардировщик ТУ-4.
