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.

На фото показана микроструктура алюминия чистотой 99,9998 %.

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.

*Примечание: показатели при температуре 20 ⁰С.