Duralumin , duralumin , duralumin - en samlebetegnelse for en gruppe højstyrkelegeringer baseret på aluminium ( aluminiumslegering ) med tilsætning af kobber , magnesium og mangan . Legeringens navn kommer fra varemærket Dural ( fr. dur -hard) - den kommercielle betegnelse for en af de første aluminiumslegeringer hærdet ved varmebehandling og efterfølgende ældning . De vigtigste legeringselementer i det var kobber (4,5 vægt%), magnesium (1,5%) og mangan (0,5%). resten er aluminium (93,5%). I trækprøver er den typiske værdi af flydespændingen for duralumins ca. 250 M Pa , korttidsstyrkegrænsen er 400 ... 500 MPa , dog afhænger styrkeegenskaberne for en bestemt legering af dens sammensætning og især , på varmebehandling .
Legeringens navn kom til Rusland fra Tyskland i det første årti af det 20. århundrede ( tysk Duraluminium ) og blev på russisk en generel betegnelse for en hel gruppe legeringer baseret på aluminium legeret med kobber, magnesium og mangan [1] . Nogle gange er der også den gamle (primære indtil 1940'erne) form " duralumin " og den anglicerede version " duralumin ". Navnet kommer fra den tyske by Düren ( tysk : Düren ), hvor industriel produktion af legeringen blev startet i 1909 [2] .
Duralumin blev udviklet af den tyske metallurgiske ingeniør Alfred Wilm ( Alfred Wilm ), en ansat på det metallurgiske anlæg Dürener Metallwerke AG. I 1903 fandt Vilm ud af, at en aluminiumslegering med tilsætning af 4% kobber efter hurtig afkøling ( afkølingstemperatur 500 °C ), ved stuetemperatur i 4-5 dage, gradvist bliver hårdere og stærkere uden at miste plasticiteten . I 1909 ansøgte Alfred Wilm om et patent "Metode til forbedring af aluminiumslegeringer indeholdende magnesium" [3] . Snart blev licenserne til metoden erhvervet af Dürener Metallwerken, som kom ind på markedet med et produkt under mærkenavnet "duraluminium" ( tysk: duraluminium ) [4] . Sammensætningen af patenteret duralumin fremstillet på fabrikken i Dürener Metallwerken: 3,5-5,5% Cu; 0,5-0,8 % Mg; 0,6 % mio.
Ved den internationale udstilling af luftskibe, der blev afholdt i Frankfurt i 1909, modtog den nye legering tredjepræmien. I 1910 modtog Wilm på udstillingen af luftskibe i Sankt Petersborg den store sølvmedalje for det bedste materiale til luftskibe, samt den store guldmedalje for "præstationer inden for militærteknologi".
Fænomenet ældning af aluminiumslegeringer opdaget af Wilm gjorde det muligt at øge styrken af duralumin til 350-370 MPa sammenlignet med 70-80 MPa for rent aluminium [5] .
Legeringerne af mærkerne Hiduminium og Avional, der er almindelige i Europa, er legeringer, der i sammensætning ligner duralumin fra andre producenter - High Duty Alloys Ltd. (UK) og Aluminium-Industrie AG. (Schweiz).
I USSR / Rusland kaldes smedelegeringer af Al - Cu - Mg -systemet duraluminer , hvori mangan desuden indføres. En typisk duraluminium er legering D1 (sammensætning: 4,3% Cu, 0,6% Mg, 0,6% Mn, resten er Al), men på grund af de relativt lave mekaniske egenskaber er dens produktion mærkbart reduceret; legering D1 til plader og profiler erstattes af legering D16.
I USA og EU er duraluminium primært repræsenteret af legeringer 2024 , 2017 (i Frankrig blev det tidligere betegnet AU4G eller duralumin) og 2117. Ifølge den internationale universelle klassificering er gruppen af bearbejdede aluminiumslegeringer Al-Cu-Mg tildelt betegnelser fra 2000 til 2999.
| Legering | - | Si | Fe | Cu | Mn | mg | Cr | Ni | Zn | Ti | Zr+Ti | Andet
alle sammen |
Andet
sum |
Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2017A | min. | 0,20 | / | 3,50 | 0,40 | 0,40 | / | / | / | / | / | / | / | fonden |
| Maks. | 0,80 | 0,70 | 4,50 | 1.00 | 1.00 | 0,10 | / | 0,25 | / | 0,25 | 0,05 | 0,15 | ||
| 2024 | min. | / | / | 3,80 | 0,30 | 1,20 | / | / | / | / | / | / | / | fonden |
| Maks. | 0,50 | 0,50 | 4,90 | 0,90 | 1,80 | 0,10 | / | 0,25 | 0,15 | 0,20 | 0,05 | 0,15 |
| / | 2017 | 2024 |
|---|---|---|
| Massetæthed (g/cm³) | 2,79 | 2,77 |
| Smelteområde | 510-640 | 500-638 |
| Lineær termisk udvidelseskoefficient (10 −6 /K) | 23,0 | 22.9 |
| Elasticitetsmodul MPa (1) | 74.000 | 73.000 |
| Poissons forhold | 0,33 | 0,33 |
| Termisk ledningsevne (W/M°C) | tilstand T4: 134 | tilstand T3: 120 |
| Specifik varme (J/kg°C) | 920 | 920 |
| Elastisk grænse RP0,2 (MPa) | 260(2) | 300(3) |
| Trækstyrke Rm (MPa) | 390(2) | 440(3) |
| Relativ forlængelse (%) | 9(2) | 9(3) |
(1) Gennemsnitlig træk- og trykmodul
(2) Stang, T4-temperering (hærdning og naturlig ældning) fra 6 til 75 mm diameter
(3) Stang, T3-temperering (hærdning, koldbearbejdning, ældning) fra 50 til 100 mm
Duralumin er det vigtigste strukturelle materiale inden for luftfart, kosmonautik og andre områder inden for maskinteknik, for hvilke minimumsmassen af strukturen spiller en grundlæggende rolle.
Den første brug af duralumin var i fremstillingen af stive luftskibsrammer . Siden 1911 har duralumin været udbredt i andre ingeniørgrene. Under Første Verdenskrig blev sammensætningen af legeringen og varmebehandlingen klassificeret. Siden 1920'erne er duralumin på grund af sin høje specifikke styrke blevet det vigtigste strukturelle materiale i flykonstruktion.
Legeringsdensitet : 2500-2800 kg / m³ . Legering smeltepunkt: ca. 650 °C .
Legeringen er meget udbredt i flyindustrien, i produktionen af højhastighedstog (f.eks. Shinkansen-tog ) og i mange andre ingeniørgrene (da den er væsentligt stærkere end rent aluminium).
Efter udglødning (opvarmning til en temperatur på ca. 500°C og afkøling) bliver legeringen blød og fleksibel (som aluminium). Efter ældning (naturlig, passerer ved stuetemperatur i flere dage, eller kunstig, passerer ved forhøjede temperaturer i flere timer), bliver den hård og stiv.
På nuværende tidspunkt er aluminium-kobber-magnesium-legeringer med manganadditiver samlet kendt som duraluminer . Duraluminer inkluderer sovjetiske legeringer af følgende kvaliteter: D1, D16, D18, V65, D19, V17, VAD1. Duraluminer hærdes ved varmebehandling; udsættes som regel for hærdning og naturlig eller kunstig ældning. De er karakteriseret ved en kombination af høj statisk styrke (op til 450-500 MPa ) i rummet og forhøjede (op til 150...175 °C ) temperaturer, høj udmattelsesstyrke og brudsejhed [6] .
Ulempen ved duralumins er lav korrosionsbestandighed . Produkter kræver omhyggelig beskyttelse mod korrosion. Valset duralumin er som regel beklædt med rent aluminium, hvilket skaber en plade med dobbeltsidet belægning, den såkaldte alcled . Som regel er alle dele af aluminiumslegering, der bruges i flykonstruktion, anodiseret , belagt med primere specielt designet til luftfart (normalt gul eller grøn) og malet om nødvendigt.