Дюралюминий

Бинарная фазовая диаграмма состояния сплавов алюминий-медь. Узкий диапазон сплавов типа дюралюмин представлен окрашенной полосой.

Дюралюми́н, дюралюминий, дюраль — собирательное обозначение группы высокопрочных сплавов на основе алюминия ( алюминиевый сплав) с добавками меди, магния и марганца. Название сплава происходит от торговой марки Dural — коммерческого обозначения одного из первых упрочняемых термообработкой и последующим старением алюминиевых сплавов. Основными легирующими элементами в нём являлись медь (4,5 % массы), магний (1,5 %) и марганец (0,5 %); остальное — алюминий (93,5 %). При испытаниях на растяжение типовое значение предела текучести дюралюминов составляет порядка 250 М Па, предела кратковременной прочности 400…500 МПа, однако характеристики конкретного сплава зависят от его состава и, в особенности, от термообработки.

Названия

Название сплава пришло в Россию из Германии в первое десятилетие XX века ( нем. duraluminium) и в русском языке стало общим обозначением для целой группы сплавов на основе алюминия, легированного добавками меди, магния и марганца [1]. Иногда встречаются также старая (основная до 1940‑х годов) форма «дуралюми́ний» и англизированные варианты «дюралюми́н». Название происходит от немецкого города Дюрен ( нем. Düren), где в 1909 году было начато промышленное производство сплава [2].

Дюралюминий разработан немецким инженером-металлургом Альфредом Вильмом ( Alfred Wilm), сотрудником металлургического завода « Dürener Metallwerke AG». В 1903 году Вильм установил, что сплав алюминия с добавкой 4 % меди после резкого охлаждения (температура закалки 500 °C), находясь при комнатной температуре в течение 4-5 суток, постепенно становится более твёрдым и прочным, не теряя при этом пластичности. В 1909 году Альфред Вильм подал заявку на патент «Способ улучшения сплавов алюминия, содержащих магний» [3]. Вскоре лицензии на способ были приобретены компанией «Dürener Metallwerken», которая вышла на рынок с продуктом под маркой «дуралюминий» ( нем. duraluminium) [4]. Состав патентованного дюралюминия, выпускаемого на заводе «Dürener Metallwerken»: 3,5-5,5 % Cu; 0,5-0,8 % Mg; 0,6 % Mn.

На международной выставке дирижаблей, проходившей во Франкфурте в 1909 году, новый сплав получил третью премию. В 1910 году на выставке дирижаблей в Петербурге Вильм получил Большую серебряную медаль за лучший материал для дирижаблей, а также Большую золотую медаль за «достижения в области военной техники».

Обнаруженное Вильмом явление старения алюминиевых сплавов позволило повысить прочность дюралюминия до 350-370 МПа по сравнению с 70-80 МПа у чистого алюминия [5].

Распространённые в Европе сплавы марок «Hiduminium» и «Avional» являются близкими по составу к дюралюминию сплавами других фирм-производителей - High Duty Alloys Ltd. (Великобритания) и Aluminium-Industrie A-G. (Швейцария).

В СССР/России дюралюминами называют деформируемые сплавы системы Al- Cu- Mg, в которые дополнительно вводят марганец. Типичным дюралюмином является сплав Д1 (состав: 4,3% Cu, 0,6% Mg, 0,6% Mn, остальное — Al), однако вследствие сравнительно низких механических свойств производство его заметно сокращается; сплав Д1 для листов и профилей заменяется сплавом Д16.

В США и Евросоюзе дюралюмины представлены, в первую очередь, сплавами 2024, 2017 (во Франции ранее обозначался AU4G или duralumin) и 2117. По международной универсальной классификации группе деформируемых алюминиевых сплавов Al-Cu-Mg присваиваются обозначения от 2000 до 2999.

Состав сплавов, % массы
Сплав - Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ti Zr+Ti Прочие

каждого

Прочие

сумма

Al
2017A Min. 0,20 / 3,50 0,40 0,40 / / / / / / / основа
Max. 0,80 0,70 4,50 1,00 1,00 0,10 / 0,25 / 0,25 0,05 0,15
2024 Min. / / 3,80 0,30 1,20 / / / / / / / основа
Max. 0,50 0,50 4,90 0,90 1,80 0,10 / 0,25 0,15 0,20 0,05 0,15
Физико-механические свойства
/ 2017 2024
Массовая плотность (г/см³) 2,79 2,77
Интервал температур плавления 510-640 500-638
Линейный коэффициент термического расширения (10−6/K) 23,0 22,9
Модуль упругости МПа (1) 74 000 73 000
Коэффициент Пуасона 0,33 0,33
Теплопроводность (W/M°C) состояние T4: 134 состояние T3: 120
Удельная теплоёмкость (Дж/кг°C) 920 920
Предел упругости RP0.2 (МПа) 260 (2) 300 (3)
Предел прочности Rm (MPa) 390 (2) 400 (3)
Относительное удлинение (%) 9 (2) 9 (3)

(1) Среднее значение модулей при растяжении и сжатии
(2) Пруток, состояние Т4 диаметром от 6 до 75 мм
(3) Пруток, состояние Т3 диаметром от 50 до 100 мм

другие языки
العربية: ديورالومين
беларуская: Дзюралюміній
български: Дуралуминий
català: Duralumini
čeština: Dural
Deutsch: Duraluminium
English: Duralumin
Esperanto: Duraluminio
español: Duraluminio
français: Duralium
Gaeilge: Dúralúman
galego: Duraluminio
hrvatski: Duraluminij
italiano: Duralluminio
한국어: 두랄루민
Кыргызча: Дуралюмин
lietuvių: Duraliuminis
Nederlands: Duraluminium
occitan: Duralium
polski: Duraluminium
português: Duralumínio
română: Duraluminiu
srpskohrvatski / српскохрватски: Duraluminij
Simple English: Duralumin
slovenčina: Dural
slovenščina: Duraluminij
српски / srpski: Дуралуминијум
svenska: Duraluminium
українська: Дюралюміній
Tiếng Việt: Đura
中文: 杜拉鋁