Duraluminio , duraluminio , duraluminio : una designación colectiva para un grupo de aleaciones de alta resistencia a base de aluminio ( aleación de aluminio ) con la adición de cobre , magnesio y manganeso . El nombre de la aleación proviene de la marca registrada Dural ( fr. dur - duro) - la designación comercial de una de las primeras aleaciones de aluminio endurecidas por tratamiento térmico y posterior envejecimiento . Los principales elementos de aleación que contenía eran cobre (4,5% en peso), magnesio (1,5%) y manganeso (0,5%); el resto es aluminio (93,5%). En las pruebas de tracción, el valor típico del límite elástico de los duraluminios es de aproximadamente 250 M Pa , el límite de resistencia a corto plazo es de 400 ... 500 MPa , sin embargo, las características de resistencia de una aleación particular dependen de su composición y, en particular , en tratamiento térmico .
El nombre de la aleación llegó a Rusia desde Alemania en la primera década del siglo XX ( Duraluminio alemán ) y en ruso se convirtió en una designación general para todo un grupo de aleaciones a base de aluminio aleado con cobre, magnesio y manganeso [1] . A veces también existe la forma antigua (principal hasta la década de 1940) " duraluminio " y la versión inglesada " duraluminio ". El nombre proviene de la ciudad alemana de Düren ( alemán: Düren ), donde se inició la producción industrial de la aleación en 1909 [2] .
El duraluminio fue desarrollado por el ingeniero metalúrgico alemán Alfred Wilm ( Alfred Wilm ), un empleado de la planta metalúrgica Dürener Metallwerke AG. En 1903, Vilm descubrió que una aleación de aluminio con la adición de un 4% de cobre después de un enfriamiento rápido ( temperatura de enfriamiento rápido de 500 ° C ), estando a temperatura ambiente durante 4-5 días, se vuelve gradualmente más dura y resistente , sin perder plasticidad . En 1909, Alfred Wilm solicitó una patente "Método para mejorar las aleaciones de aluminio que contienen magnesio" [3] . Pronto, las licencias para el método fueron adquiridas por Dürener Metallwerken, que ingresó al mercado con un producto bajo la marca "duraluminium" (en alemán: duraluminium ) [4] . La composición del duraluminio patentado producido en la planta Dürener Metallwerken: 3,5-5,5% Cu; 0,5-0,8 % de magnesio; 0,6% manganeso
En la exposición internacional de aeronaves, celebrada en Frankfurt en 1909, la nueva aleación recibió el tercer premio. En 1910, en la exhibición de aeronaves en San Petersburgo, Wilm recibió la Gran Medalla de Plata por el mejor material para aeronaves, así como la Gran Medalla de Oro por "logros en el campo de la tecnología militar".
El fenómeno del envejecimiento de las aleaciones de aluminio descubierto por Wilm hizo posible aumentar la resistencia del duraluminio a 350-370 MPa en comparación con los 70-80 MPa del aluminio puro [5] .
Las aleaciones de las marcas Hiduminium y Avional, comunes en Europa, son aleaciones de composición similar al duraluminio de otros fabricantes - High Duty Alloys Ltd. (Reino Unido) y Aluminium-Industrie AG. (Suiza).
En la URSS / Rusia, las aleaciones forjadas del sistema Al - Cu - Mg se denominan duraluminio , en el que se introduce además manganeso. Un duraluminio típico es la aleación D1 (composición: 4,3% Cu, 0,6% Mg, 0,6% Mn, el resto es Al), sin embargo, debido a las propiedades mecánicas relativamente bajas, su producción se reduce notablemente; La aleación D1 para chapas y perfiles se sustituye por la aleación D16.
En los EE. UU. y la Unión Europea, los duraluminios están representados principalmente por las aleaciones 2024 , 2017 (en Francia se designaba anteriormente como AU4G o duraluminio) y 2117. Según la clasificación universal internacional, el grupo de aleaciones de aluminio forjado Al-Cu-Mg es designaciones asignadas de 2000 a 2999.
| Aleación | - | Si | Fe | cobre | Minnesota | miligramos | cr | Ni | zinc | ti | Zr+Ti | Otro
todo el mundo |
Otro
suma |
Alabama |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2017A | mín. | 0.20 | / | 3.50 | 0.40 | 0.40 | / | / | / | / | / | / | / | la Fundación |
| máx. | 0.80 | 0.70 | 4.50 | 1.00 | 1.00 | 0.10 | / | 0.25 | / | 0.25 | 0.05 | 0.15 | ||
| 2024 | mín. | / | / | 3.80 | 0.30 | 1.20 | / | / | / | / | / | / | / | la Fundación |
| máx. | 0.50 | 0.50 | 4.90 | 0.90 | 1.80 | 0.10 | / | 0.25 | 0.15 | 0.20 | 0.05 | 0.15 |
| / | 2017 | 2024 |
|---|---|---|
| Densidad de masa (g/cm³) | 2.79 | 2.77 |
| Intervalo de fusión | 510-640 | 500-638 |
| Coeficiente lineal de dilatación térmica (10 −6 /K) | 23.0 | 22,9 |
| Módulo de elasticidad MPa (1) | 74 000 | 73 000 |
| el coeficiente de Poisson | 0.33 | 0.33 |
| Conductividad térmica (W/M°C) | estado T4: 134 | estado T3: 120 |
| Calor específico (J/kg°C) | 920 | 920 |
| Límite elástico RP0.2 (MPa) | 260(2) | 300(3) |
| Resistencia a la tracción Rm (MPa) | 390(2) | 440(3) |
| Extensión relativa (%) | 9(2) | 9(3) |
(1) Módulo medio de tracción y compresión
(2) Barra, temple T4 (templado y envejecimiento natural) de 6 a 75 mm de diámetro
(3) Barra, temple T3 (templado, trabajo en frío, envejecimiento) de 50 a 100 mm
El duraluminio es el principal material estructural en aviación, cosmonáutica y otras áreas de la ingeniería mecánica, para lo cual la masa mínima de la estructura juega un papel fundamental.
El primer uso del duraluminio fue en la fabricación de armazones rígidos para aeronaves . Desde 1911 , el duraluminio ha sido ampliamente utilizado en otras ramas de la ingeniería. Durante la Primera Guerra Mundial, se clasificaron la composición de la aleación y el tratamiento térmico. Desde la década de 1920, debido a su alta resistencia específica , el duraluminio se ha convertido en el material estructural más importante en la construcción de aeronaves.
Densidad de la aleación : 2500-2800 kg / m³ . Punto de fusión de la aleación: alrededor de 650 °C .
La aleación se usa ampliamente en la industria aeronáutica, en la producción de trenes de alta velocidad (por ejemplo, trenes Shinkansen ) y en muchas otras ramas de la ingeniería (ya que es significativamente más resistente que el aluminio puro).
Después del recocido (calentamiento a una temperatura de unos 500 °C y enfriamiento), la aleación se vuelve blanda y flexible (como el aluminio). Después del envejecimiento (natural, pasando a temperatura ambiente durante varios días, o artificial, pasando a temperatura elevada durante varias horas), se vuelve duro y rígido.
En la actualidad, las aleaciones de aluminio, cobre y magnesio con aditivos de manganeso se conocen colectivamente como duraluminios . Los duraluminios incluyen aleaciones soviéticas de los siguientes grados: D1, D16, D18, V65, D19, V17, VAD1. Los duraluminios se endurecen mediante tratamiento térmico; se someten, por regla general, a endurecimiento y envejecimiento natural o artificial. Se caracterizan por una combinación de alta resistencia estática (hasta 450-500 MPa ) a temperatura ambiente y elevada (hasta 150...175 °C ), alta resistencia a la fatiga y tenacidad a la fractura [6] .
La desventaja de los duraluminios es su baja resistencia a la corrosión . Los productos requieren una cuidadosa protección contra la corrosión. El duraluminio laminado, por regla general, está revestido con aluminio puro, creando a partir de él una lámina con revestimiento de doble cara, el llamado alcled . Además, por regla general, todas las piezas de aleación de aluminio utilizadas en la construcción de aeronaves se anodizan , se recubren con imprimaciones especialmente diseñadas para la aviación (generalmente amarillas o verdes) y se pintan si es necesario.