Дюралюминиевые сплав Д16т

Развитие техники требует появления новых материалов. Так, в свое время появился алюминиевый сплав Д16т, известный многим, как дюраль или дюралюминий. Для таких воздухоплавательных аппаратов, как дирижабли, требовался прочный, но при этом легкий каркас. Разработанный в начале 20 века алюминиевый сплав Д16т имеет настолько выдающиеся характеристики, что и сегодня, спустя 100 лет, без него не обходится не только авиастроение, но и новейшие космические аппараты.

Расшифровка маркировки

В материаловедении марки имеют маркировку, которая показывает состав сплава. Зная состав, можно легко определить характеристики и свойства металла. Основой является металл алюминий. Это высоколегированная дюраль, которая относится к группе дюралюминиевых сплавов.

Обозначение Д16т имеет следующую расшифровку:

Д – означает, что данный алюминиевый сплав относится к группе дюралей, чьи характеристики очень отличаются от характеристик других групп металлов на основе алюминия.
16 – цифра не несет никакой информации о качестве и свойствах данного металла, это лишь номер сплава.
Т – буква показывает, что металл подвергается термообработке, в конкретном случае проходит закалку и старение.

Химический состав сплава

Эксплуатационные характеристики любого сплава определяются его химическим составом. Совсем недавно состав многих сплавов регламентировался соответствующим ГОСТом. Имел такой ГОСТ и сплав Д16т. Определял составляющие металла документ «сплав Д16т ГОСТ 4784-97», химический состав в котором был точно расписан.

Основной материал – алюминий, составляющий до 94,7 % от общей массы. Остальная масса приходится на медь, магний, марганец и примеси. Марганец включается в расплав для улучшения стойкости к коррозии и некоторых механических свойств.

В состав входят также десятые доли процента железа, титана, никеля, кремния, бериллия. Кремний повышает качество сварного шва. Никель не даст сильно изменяться линейным размерам при нагреве. Процент железа в дюрале строго отслеживается, так как превышение указанного размера его содержания резко ухудшает эксплуатационные свойства. А также и остальные составляющие сплава выдерживаются строго в заданных пределах. Отступление содержания легирующих элементов ведет к изменению ценных свойств этого металла.

Особые свойства

Свойства материала уникальны для алюминиевого сплава и превосходят свойства других дюралей, и даже свойства некоторых легированных сталей. Это следующие качества:

Структура металла стабильна в разных условиях окружающей среды. Это обеспечивает долговечность изделий. Поэтому сплав широко используется для изготовления профилей, лент, прутков, труб и т. д.
Малая плотность обеспечивает небольшой вес деталей. Дюраль изначально создавалась для строительства воздухоплавательных аппаратов и сохранила свое предназначение до настоящего времени благодаря легкости и прочности. Детали в 3 раза легче стальных аналогов.
Изделия из дюрали имеют высокую сопротивляемость структурным деформациям. Это связано с довольно высокой для металла упругостью сплава.
Характерен высокий предел прочности Д16т. Прочность повышает входящий в химический состав Д16т титан и другие легирующие добавки.
Температура плавления Д16т дюралюминия выше, чем у других сплавов. Обычный алюминий при нагреве очень быстро становится мягким.
Хорошо обрабатывается режущим инструментом.

Несмотря на это, у сплава Д16т есть и минусы. Он плохо поддается сварке и имеет не самую лучшую коррозионную стойкость.

Сплав дюралюминия Д16т показывает свои лучшие свойства при использовании его при повышенных температурах в диапазоне от +120° до 250°С. Если и дальше повышать температуру среды, то при нагреве до 500°С свойства будут утеряны. Марка металла Д16т теряет свою прочность, и нужная деталь из нее в таких условиях может не получиться.

При температуре до 80°С изделия из этого металла не образуют трещин, но при более высокой температуре изнутри усиливается процесс коррозии. Для остановки этого процесса детали из дюрали обязательно подвергают закалке.

У Д16т теплопроводность высокая, и с ростом температуры среды она повышается.

Термическая обработка

Прочность дюрали марки Д16т напрямую зависит от правильной термической обработки.

Поэтому первой процедурой становится закалка сплава при температуре, находящейся в диапазоне 495-505°С. Нагрев выше этой температуры приведет к пережогу и снижению прочностных характеристик.
Вторая операция – охлаждение в воде при температуре 250-350°С. Эта операция сделает коррозионную стойкость более высокой.
Последняя операция термообработки – старение. Это выдержка заготовки или изделия при температуре 18-20°С в течение 4-5 дней. Со старением марка алюминия Д16т получает высокую твердость.

Старение также повышает предел текучести, который также является прочностной характеристикой.Разница в прочности между прошедшей полную термообработку заготовки и детали, не прошедшей ее, составляет весьма ощутимую величину в 200 МПа.

Применение сплава

Материал Д16т применяется очень широко благодаря своим уникальным свойствам в авиа- и судостроении, для изготовления деталей космических аппаратов, а также в строительстве, мебельном производстве.

Температура плавления Д16т составляет 650°С, именно это свойство используется при изготовлении обшивки самолетов и скоростных поездов. От трения воздуха на высоких скоростях происходит нагрев обшивки, но легкая дюраль этой марки способна выдержать его. Дюраль Д16т относится к деформируемым алюминиевым сплавам и выпускается в виде проката в листах, плитах, прутках, а также виде разных профилей.

Большая часть изделий проходит упрочняющую термообработку на стадии заготовок. Применяется закалка, естественное и искусственное старение, отжиг. Кроме того, на изделие может быть нанесен слой чистого алюминия, повышающий его коррозионную стойкость. Процесс называется плакировкой.

Детали из дюрали защищают от коррозии анодированием или при помощи нанесения лакового покрытия. После термообработки изделие из Д16т нВ имеет 125-130 единиц твердости. Это максимум твердости для дюралевых сплавов.

Дюралюминий Д16т применяют для изготовления обшивки, каркасов, тяг, лонжеронов и других деталей корпусов самолетов, судов, скоростных поездов, автомобилей и строительных объектов.

Металл используется для изготовления заклепок, так как у него очень высокий показатель сопротивления на срез. На заклепки используются прутки из дюрали.

Помимо этого из дюралевых труб собирают бурильные колонны, которые служат до 8 лет. Эти трубы легкие и гладкие, прочные имеют единственный недостаток. Они подвержены коррозии в химически агрессивной среде. Но сегодня научились эти трубы надежно защищать с помощью оксидной пленки.