Алюминиевые сплавы для низких температур

Деформированными алюминиевыми сплавами, которые чаще всего применяют для работы при отрицательных ((низких) und криогенных температурах, являются сплавы 1100, 2014, 2024, 2090, 2219, 3003, 5083, 5456, 6061, 7005 und 7039.

Низкие, отрицательные и криогенные температуры

übrigens, stellt sich heraus, z.B, nach GOST 21957-76, Was криогенными температурами следует называть температуры ниже 120 Кельвинов (-153 °С). So, что до –153 °С температуры просто «низкие» или «отрицательные», а уж ниже –153 °С – криогенные.

Алюминиевые сплавы для криогенных температур

Aluminiumlegierung 1100

Будем называть этот сплав «сплавом», не «алюминием» как это обычно делается в зарубежных стандартах и публикациях. Этот сплав похож на алюминий АД по ГОСТ 4784-97, только с добавками меди от 0,05 zu 0,20 %. При содержании меди до 0,05 % это уже сплав 1200 – аналог алюминия АД. При комнатной и отрицательных температурах сплав 1100 имеет относительно низкую прочность и в отожженном состоянии О, и в нагартованных состояниях Н. В сварных соединениях и основной металл, и сварочный металл сохраняют хорошую пластичность вплоть до очень низких температур. Предел прочности сварного шва прутка из сплава 1100 в состояниях О и Н12 при температуре –196 °С составляет около 190 MPa. Aluminium 1100 применяют в виде труб, Blätter, плит и прутков в некритических компонентах криогенных систем.

Aluminiumlegierung 2014 (АК8 по ГОСТ 4784-97)

Алюминиевый сплав 2014-Т6 имеет относительно высокую прочность 480-490 МПа при комнатной температуре и при отрицательных температурах. Он сохраняет примерно без изменений пластические и вязкие свойства до температуры жидкого азота (‒196 °С). При этом модуль упругости (модуль Юнга) повышается с 75 zu 83 ГПа, а коэффициент Пуассона снижается с 0,34 zu 0,32.

Aluminiumlegierung 2024 (Д16 по ГОСТ 4784-97)

Этот алюминиевый сплав в состояниях Т3, Т4 и Т8 имеет высокую прочность 480-490 МПа и при комнатной температуре, и при отрицательных температурах. Прочность сварного шва этого сплава ниже, чем у сплава 2024. Этот сплав применяют в самолетостроении и аэрокосмической технике и соединяют механическими методами, z.B, заклепками.

Aluminiumlegierung 2090

Этот сплав относится к алюминиево-литиевым сплавам. Его формула (по средним значениям содержания): Al-2,7Cu-2,2Li-0,12Zr. Содержание лития – от 1,9 zu 2,6 %. Криогенные свойства таких облегченных сплавов (плотность 2,59 g / cm²3) имеют большое значение для космической техники. beispielsweise, при изготовлении топливных баков для жидкого водорода. Наиболее выдающимся свойством алюминиевого сплава 2090 в состоянии Т81 является то, что предел текучести и временное сопротивление и относительное удлинение, а также вязкость разрушения с понижением температуры увеличиваются, причем независимо от продольной или поперечной ориентации образца для испытаний. Это свойство характерно и для некоторых других алюминиевых сплавов, z.B, 2219-Т87, но у сплава 2090-Т81 повышение механических свойств особенно велико.

Aluminiumlegierung 2219

Этот алюминиевый сплав имеет несколько более низкую прочность, чем сплав 2014-Т6, но более высокую вязкость при комнатной температуре и при отрицательных температурах. Из листов сплава 2219-Т87 изготавливали баки для жидкого кислорода и жидкого водорода, которые применялись на космических «Шатлах».

Aluminiumlegierung 3003

Aluminiumlegierung 3003 применяют для изготовления паяных теплообменников и другого оборудования для заводов по производству сжиженного газа. Из него производят трубы (в том числе, оребренные), Bleche und Platten. Легко соединяется пайкой или сваркой. Предел прочности сплава 3003 в состояниях О и Н18 при комнатной температуре составляет 110 und 200 MPa, а при температуре –195 °С – 230 und 280 MPa. Легкость обработки, высокая пластичность и вязкость, как при комнатной температуре, так и при отрицательных температурах, являются самыми важными свойствами этих сплавов.

Aluminiumlegierung 5083

Этот сплав является термически не упрочняемым. Максимальная вязкость достигается в отожженном состоянии. Schweißbarer Brunnen, причем прочность сварного шва почти равна прочности основного металла. Широко применяется при изготовлении цистерн для транспортировки сжиженного газа.

Aluminiumlegierung 5456

Еще один нетермоупрочняемый алюминиевый сплав, который хорошо сваривается, а также имеет высокую пластичность и вязкость при криогенных температурах. Является альтернативой сплаву 5083.

Aluminiumlegierung 6061

Aluminiumlegierung 6061 обычно применяют в состоянии Т6. Он является свариваемым и может, im Prinzip, подвергаться термической обработке после сварки. Однако этого делать не рекомендуется, потому что это значительно снижает пластичность сварного шва. Одним из выдающихся примеров применения этого сплава являются сварные корпуса для насосов и двигателей, которые используют при перекачке сжиженного природного газа на распределительных газовых терминалах. Из сплава 6061 делают все возможные виды алюминиевого «проката»: прутки, Rohre, Profile, Blätter, плиты. Legierung 6061 в состоянии Т6 имеет более высокую прочность и более низкую пластичность, чем в состоянии Т4. beispielsweise, для листа из сплава 6061 при температуре –196°С при продольном образце предел прочности при растяжении для состояния Т6 составляет 450 МПа и относительное удлинение 10 %, а для состояния Т4 – beziehungsweise 375 МПа и 19 %. Прочность сварных швов, которые были термически обработаны на состояние Т6, имеют более низкую прочность, чем основной металл.

Aluminiumlegierung 7005

Алюминиевый лист из сплава 7005 в состояниях Т6351 и Т5351 имеет более высокую прочность, чем лист из сплава 6061-Т6, но более высокую пластичность при одинаковых, einschließlich, криогенных, температурах. Прочность сварного шва листа из сплава 7005-Т6351 без дополнительной термической обработки выше, чем прочность сварного шва листа из сплава 6061 с дополнительной термической обработкой на состояние Т6.

Aluminiumlegierung 7039

Этот сплав хорошо сваривается аргоновой дуговой сваркой. Legierung 7039 в состоянии Т6, в том числе по сварным швам, сохраняет хорошую пластичность и вязкость при криогенных температурах. Рекомендуется для криогенных сосудов под давлением.

Источник: Aluminum and Aluminium Alloys, AMS International, 1993.