Механические свойства алюминия

Одна из причин повсеместного использования алюминия – его легкость и высокая пластичность. Эти свойства позволяют без труда обрабатывать металл, придавать ему форму и использовать во многих сферах жизни.

Он легко поддается прокатке, штамповке, волочению. Благодаря высокой ковкости из него можно изготовить тончайшую проволоку и фольгу.

Однако у чистого алюминия есть и недостатки – его слабая прочность.

Выходом из этой ситуации стало использование примесей и сплавов с другими металлами. К счастью сам алюминий очень активный метал и легко соединяется с различными присадками.
Для того чтобы проиллюстрировать зависимость твердости и коэффициента удлинения δ (пластичности) от наличия примесей, на основании справочных данных были построены следующие графики:

Как видно из кривых, легирующие элементы позволяют увеличить прочность металла, но снижают его пластичность.

Например, добавление железа (всего лишь 0,5 %) к алюминию с показателем чистоты в 99,99 % позволяет повысить напряжение с 88,3 до 219,7 МПа, а для отожженного алюминия с 49 до 99,1 Мпа.
Ниже приведен график показывающий зависимость механических свойств от температуры для алюминиевой проволоки, имеющей примеси кремния (0,2 %) и железа (0,15 %).

Примечательно, что при низких температурах (вплоть до температуры кипения гелия) пластичность алюминия не ухудшается. Например, при снижении температуры до – 269 по Цельсию, прочность технического алюминия возрастает в четыре раза, а его упругость – в 1,5 раза.

Как следствие металл обладает морозостойкостью, что позволяет использовать его в компонентах криогенных установок.

Модуль упругости для технических марок алюминия колеблется от 7000 до 7100 кгс/мм² при 20 градусах Цельсия. Это значение может достигать порога 6700 для более чистых образцов (например, А99).

Ниже приведена информация по механическим характеристикам различных марок алюминия.

Таблица. Механические свойства промышленного алюминия.

Марка	Обработка	Предел прочности на растяжение, МПА	Относительное удлинение, %
А0	Отожжен	60	20-28
А99	Отожжен	110	24
АД1 лист	Отожжен	80	35
АД1 пруток	Без обработки	150	6
АД0 лист	Отожжен	80	35
АД0 пруток	Без обработки	150-100	6

*Примечание: показатели при температуре 20 ⁰С.