Медь алюминий: Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке?

Медь или Алюминий? — Кабель-провод

Кабель медный или алюминиевый?

Кабели из какого материала лучше подойдут для проведения электричества?
На данный момент большинство электриков отдают предпочтение медной проводке вместо алюминиевой. Почему? В чем плюсы меди и недостатки алюминия?
Со времен Советского Союза вся электро-проводка была алюминиевая, а в современном строительстве таковую уже не встретить. Но чем причина глобальных перемен?

Преимущества медной проводки над алюминиевой

1. Электропроводность
Медь превосходит алюминий по электропроводности. Удельное электрическое сопротивление меди составляет 0,017 Ом*мм2/м в то время, как у алюминия 0,028 Ом*мм2/м. То есть электропроводность алюминия составляет 65% электропроводности меди, поэтому для одной и той же нагрузки алюминиевый провод придется брать сечением на «ступень» выше меди.
Например, необходимо запитать нагрузку в 5 кВт.

Для нее нужно будет взять или медный провод сечением 2,5 мм2, например, NYM 3х2,5, или алюминиевый сечением 4 мм2. Так как алюминиевый провод более объемный, то он будет занимать больше места в кабель-каналах, для него потребуется клеммы для розеточных групп крупнее по размеру, чем для медных. Учитывая это, медь удобнее использовать для проводки в доме.

2. Окисление
И медь, и алюминий окисляются в процессе эксплуатации под действием воздуха. Однако у меди окисление происходит значительно медленней, и сама по себе пленка (зеленоватый налет) довольно легко разрушается, поэтому неплохо проводит ток (хотя проходимость немного ухудшается).
У алюминия же окисление происходит гораздо быстрее, а сама оксидная пленка очень плотная и плохо проводит ток. Окисленные соединения на скрутках, сжимах или клеммах чаще всего становятся причиной горения контакта. Удалить оксидную пленку можно кварцево-вазелиновой смазкой, но найти ее в магазинах не так-то просто, да и это дополнительные расходы и время на обслуживание.

3. Механическая прочность
Медный провод более гибкий и прочный, чем алюминиевый. В процессе монтажа жилы приходится изгибать, например, для соединения в распредкоробках и розетках. Медные жилы могут выдержать многоразовое изгибание без повреждения, а вот алюминиевые лишь 5 — 10 изгибаний, а дальше ломаются.
Особые проблемы алюминиевая проводка создает, когда нужно ремонтировать соединения в распредкоробках — старый алюминий уже имеет микротрещины, поэтому при одном неверном движении жила может обломаться и придется снимать часть штукатурки, чтобы вытащить хоть немного провода.

4. Теплопроводность
Данный параметр характеризует способность проводника рассеивать тепло. Чем выше коэффициент теплопроводности, тем лучше металл рассеивает тепло. У меди коэффициент теплопроводности составляет 389,6 Вт/м* °С, а у алюминия 209,3 Вт/м* °С. То есть медь почти в два раза лучше рассеивает тепло, чем алюминий. Особенно это важно в местах соединений, где провод греется сильнее всего.

При одной и той же нагрузке медь в два раза быстрее будет отводить тепло (точнее не нагреваться).

Превосходство алюминия над медью для ЛЭП

Но алюминий вовсе не отправлен на пенсию: воздушные линии электропередач по-прежнему выполняют из этого металла. Стало быть, и у него есть преимущества? Конечно!

1. Вес
Вес во многом определяется исходя из плотности металла. Чем выше плотность, тем тяжелее проводник. Плотность меди составляет 8900 кг/м3, а алюминия 2700 кг/м3. То есть при равном объеме медный провод будет весить в 3,3 раза больше алюминиевого. Для домашней проводки это не критично, так как провод лежит в штробах, а для воздушной линии электропередач это важный показатель. Именно поэтому для ВЛЭП используют алюминиевый провод.

2. Цена
Здесь алюминий явный победитель. Все минусы алюминия сказались на относительно невысокой цене, которая примерно в 4 раза ниже цены на медь, поэтому воздушные линии, а также вводы в дом выполняют исключительно алюминиевым проводом.

Медь или алюминий? Преимущества и недостатки медных и алюминиевых проводников.

28.12.2020

В одной из прошлых статей мы рассмотрели типы классификации кабельно-проводниковой продукции в зависимости от сферы применения. Сегодня мы остановимся на ее разновидностях в зависимости от материала проводника.

В настоящее время в мире используют два основных металла для изготовления токопроводящих жил – медь и алюминий. Каждый из этих металлов имеет свои особые свойства, преимущества и недостатки, которые необходимо учитывать при выборе материала проводника.

Медь – один из самых древних металлов. Ее пластичность и электропроводимость были использованы еще во времена изобретения телеграфа, телефона и электрического двигателя. Однако этот металл всегда был довольно дорогим.

Изобретение сравнительно дешевого способа добычи алюминия сделало переворот в глобальном развитии электрификации. Ведь по уровню электропроводимости этот металл находится на четвертом месте, уступая только серебру, меди и золоту. Это позволило максимально удешевить производство проводов и кабелей и способствовало проведению всеобщей электрификации. Алюминиевые кабели начали активно использовать в 60-70-х годах прошлого века. А в советские времена вся проводка была алюминиевой. Однако, сегодня в современных системах электроснабжения для подключения жилых, общественных и промышленных объектов применяется преимущественно медь. Почему же так произошло? Давайте разбираться.

Медь

Медь, как материал для электрической проводки имеет ряд преимуществ. К ним в первую очередь можно отнести ее электропроводимость. По этому показателю медь находится на втором месте и лишь на 5% уступает серебру. Удельное сопротивление меди составляет 0,017 Ом*мм²/м против 0,028 Ом*мм²/м удельного электрического сопротивления алюминия. Разница почти в два раза! Соответственно, медный провод выдерживает большую нагрузку чем алюминиевый при одинаковом сечении, а потери напряжения в медных проводниках меньше.

Благодаря своим высоким пластическим свойствам, медь может выпускаться в форме очень тонкой жилы, что добавляет универсальности медному силовому кабелю.

Медные провода компактнее, что в свою очередь упрощает процесс создания штробы при проектировании проводки в доме или квартире.

А также медные жилы механически более прочные и гибкие по сравнению с алюминиевыми. Они выдерживают многократные перегибы, не ломаются от частых сгибаний и не повреждаются при скручивании. Это значительно облегчает установку и ремонтопригодность проводки. Позволяет электрику легко раскрутить старую скрутку, добавить провод и скрутить заново. Алюминий в такой ситуации может даже не раскрутиться и лопнуть.

Гибкость материала позволяет изготавливать медные проводники с мягкими многопроволочными жилами любых сечений. Это позволяет использовать их для нестационарной прокладки, присоединения передвижного оборудования и изготовления шнуров для электроприборов повышенной гибкости. Все гибкие провода и кабели изготавливаются исключительно из меди.

Медь также характеризуется высокой прочностью на разрыв и способностью выдерживать высокое напряжение, при этом проявляя минимальные признаки износа. Благодаря этому медный кабель практически не требует обслуживания.

Медь тверже чем алюминий, поэтому имеет меньшую текучесть, а ее контакты надежнее.

Кроме того, этот металл хорошо поддается обработке, легко паяется и сваривается, а также практически не окисляется. Точнее окисляется, но очень медленно, а сама по себе пленка (зеленоватый налет) достаточно легко разрушается и не препятствует прохождению электрического тока.

Медный кабель по сравнению с алюминиевым имеет большую химическую стойкость. Медь относится к благородным (инертным) металлам и не вступает в химическую реакцию с большинством веществ. Тогда как алюминий подвергается химическому воздействию и в результате разрушается.

Еще одним важным фактором является способность проводников рассеивать тепло. Так, коэффициент теплопроводности меди составляет 389,6 Вт/м*°С, а алюминия 209,3 Вт/м*°С.

То есть медь почти вдвое лучше рассеивает тепло (не нагревается) по сравнению с алюминием. Что особенно важно в местах соединений, где провод нагревается наиболее сильно.

С точки зрения безопасности, медный силовой кабель является одним из наиболее безопасных вариантов организации электроснабжения объектов. Меди не свойственно высокое циклическое расширение и сжатие в отличие от алюминия. А температура плавления медной жилы составляет аж 1083°С. Поэтому даже если кабель перегружен, то вряд ли он расплавится или сгорит. А это значит, что риск возникновения пожара, при проблемах с питанием, будет минимальным.

Благодаря всем этим свойствам именно медь рекомендуется использовать для обустройства электропроводки в современных домах. Однако это редкий и дорогой металл. Именно высокая стоимость является, вероятно, главным недостатком этого материала. Медные месторождения истощаются, доля содержания меди в руде уменьшается, новые месторождения бедны и географически труднодоступны, а сама добыча меди становится все сложнее.

Вследствие указанных причин, и так высокие цены на медь продолжают расти. Поэтому в современных условиях применение алюминиевых проводников является в несколько раз более дешёвым, нежели медных.

К минусам использования медных проводников также можно отнести их усиленную коррозию на побережьях морей, за счет наличия солей в воздухе, и значительный вес медной проволоки. Плотность меди составляет 8900 кг/м³, а алюминия – 2700 кг/м³. Чем выше плотность, тем тяжелее проводник. Соответственно, при равном объеме медный провод будет весить в 3,3 раза больше, чем алюминиевый. Этот фактор особенно важен при прокладке кабелей по воздуху, поскольку требует установки большего количества опор чтобы конструкция могла выдерживать тяжелые проводники.

Алюминий

Электропроводимость алюминия составляет лишь 65-70% электропроводимости меди. Поэтому сечение алюминиевой жилы будет большим нежели медной для передачи электричества одинакового напряжения. Соответственно для обеспечения необходимой проводимости придется выбирать более толстые кабели, работать с которыми может быть сложно и неудобно.

Алюминий имеет высокую склонность к окислению, особенно при контакте с влагой и разнородными металлами. Конечно, медь также окисляется под действием воздуха, однако у алюминия этот процесс происходит гораздо быстрее, а сама оксидная пленка очень плотная. С одной стороны, она предохраняет металл от дальнейшей коррозии, на него не действует водяной пар, пресная и морская вода. Но, с другой стороны, оксидная пленка плохо проводит ток и повышает сопротивление контактов в соединениях. Контакты, покрытые пленкой, сильно нагреваются и плавятся, что в конечном итоге может привести к пожару. Проблемный контакт приходится искать, подтягивать и менять зажимы.

Для предупреждения этих негативных явлений в алюминиевом силовом кабеле используют антиокислительные соединения. Такие линии требуют более высокого уровня обслуживания по сравнению с медными, включающего проверку проводников на герметичность и наличие окисления.

Необходимость периодической подтяжки контактов обусловлена еще одной особенностью алюминия – низким пределом текучести. Алюминий более мягкий металл, по сравнению с медью, и со временем под действием зажимов начинает растекаться, теряя упругость и первоначальную форму. В результате ослабляется контакт, которым токопроводящие жилы скрепляются между собой или с любым устройством. Проводник начинает нагреваться и искрить, что также может стать причиной возгорания. Для того чтобы этого избежать необходимо постоянно подтягивать контакт, что опять же ведет к нагреванию и ускорения коррозионных процессов.

Также алюминий обладает невысокой прочностью и гибкостью, он менее устойчив к растяжениям и перегибам. В среднем он выдерживает около 12 сгибаний, после чего просто ломается. В то время как медные жилы выдерживают не менее 80 перегибов без повреждений. Однако для стационарной прокладки, если проводка проходит в стене, полу или спрятана под потолком, эта особенность не является важной.

Традиционно считается, что соединения проводов из алюминия из-за их хрупкости более сложная задача. Однако это актуально только при обычном объединении проводки, путем скручивания. В случае применения оконцевателей, клеммников или винтов такая проблема отпадает.

Следует также отметить, что из-за плотной оксидной пленки алюминий не паяется обычным способом, а требует использования специальных паяльников. А его сварку выполняют в камере с инертным газом. Он имеет низкую технологичность дальнейшей переработки и употребления, и невысокую ремонтопригодность.

Особые проблемы алюминиевая проводка создает тогда, когда нужно ремонтировать соединения в распределительных коробках – старый алюминий уже имеет микротрещины, поэтому при одном неверном движении жила может просто обломаться и придется снимать часть штукатурки, чтобы хоть немного вытянуть провода.

Алюминиевый силовой кабель повышает потенциальный риск пожара на объекте. Согласно статистике, пожары из-за неисправности в электропроводке с использованием алюминиевых проводов случаются на 60% чаще, чем в электроустановках с использованием медных проводов. Этому способствуют и циклы расширения-сжатия свойственные алюминию, существенно влияющие на безопасность соединений, и низкая температура плавления этого металла, которая составляет менее 700°С.

Также у алюминия крайне невысокая коррозионная стойкость и во влажной среде срок его службы значительно уменьшается.

Однако, этот металл имеет и свои преимущества. Одним из них является его легкий вес. Алюминиевые провода на 30-50% (в зависимости от марки) легче медных. Этот фактор особенно важен при прокладке воздушных линий электропередачи, ведь нагрузка на электрические опоры и изоляторы при прокладке алюминиевых проводов будет существенно меньше.

Легкий вес алюминия также облегчает прокладку длинных и толстых кабелей, ведь значительно удобнее раскатывать бухту или катушку с легким кабелем.

Еще одним неоспоримым преимуществом алюминия является его низкая стоимость, которая примерно в три раза ниже цены на медь. Алюминий широко распространен в природе. Его добыча постоянно совершенствуется и растет на фоне сокращения рудных запасов меди. Поэтому при существующем уровне цен, применение алюминиевых проводов в несколько раз выгоднее, чем медных.

Также необходимо помнить, что алюминиевые и медные проводники нельзя соединять непосредственно между собой, поскольку медь и алюминий образуют гальваническую пару. В такой гальванической паре алюминий вследствие электрокоррозии очень быстро разрушается, что ухудшает электрический контакт. Место с плохим контактом будет нагреваться и искрить. В результате этого надежность контактов будет уменьшаться, что опять-таки, может привести к пожару. Поэтому при необходимости соединения медного и алюминиевого проводов используют стальные клеммы, разъемы и переходники, которые предотвращают непосредственный контакт алюминия и меди.

Выводы.

Подводя итог всего вышеизложенного, можно утверждать, что решающим фактором при использовании медных проводов является их чрезвычайно хорошая электропроводимость, которая в полтора раза выше, чем у алюминия. Соответственно, и тепловые потери, и потери напряжения в медных проводниках меньше. Медные провода при меньшем сечении выдерживают больший ток и более устойчивы к частым изгибам. А медная проводка требует меньше усилий при прокладке и практически не требует обслуживания.

Сеть, выполненная при помощи алюминия, наоборот, потребует периодической проверки проводников и подтягивания контактов. Невысокая прочность и пониженная эластичность этого металла затрудняет его использование при монтаже распределительных коробок и розеток. Большое сопротивление вызывает потери электроэнергии, при предельных нагрузках проводник будет сильнее нагреваться, а его изоляция преждевременно стареть. Алюминиевая проводка не является безопасной, поскольку при ослабленном контакте, характерном для этого металла, риск возникновения пожара очень велик.

Кроме того, современные нагрузки на бытовую электропроводку существенно возросли. Огромное количество электроприборов в современном доме привело к тому, что люди начали устанавливать по 5 и даже больше розеток в одном месте, тогда как ранее устанавливали одну. В таком случае розетки соединяют шлейфом, что достаточно сложно сделать алюминиевым проводом. Алюминиевая проводка не позволяет использовать такие мощные приборы как индукционные варочные поверхности, печи, автоматические стиральные машины и другие мощные приборы. И даже современные люстры, монтаж которых не требует высокой мощности, часто не могут устанавливаться при помощи алюминиевых проводов поскольку изготовлены с медными вступительными концами, которые нельзя соединять с алюминием. Поэтому сегодня во время электромонтажных работ чаще всего используют именно медную электропроводку.

Все это позволяет утверждать, что проводку в жилых домах и офисных помещениях необходимо прокладывать, используя медные провода и кабели. А старые проводки, смонтированные с использованием алюминиевых проводников, целесообразно заменить на медные.

Алюминиевые кабели используют при проектировании мощных трасс большой протяженности, поскольку затраты на медь могут значительно увеличить стоимость проекта электроснабжения. Алюминий активно используется при строительстве высоковольтных линий, для обустройства воздушных линий электропередачи, на промышленных объектах, при подведении электроэнергии к домам и подключения конечных потребителей к общим электрическим сетям.

Также алюминий широко применяется для кабелей сечением более 16 мм². Это позволяет сделать электромонтаж дешевле, а отрицательные свойства алюминия при таких сечениях менее заметны.

Алюминиевые обмоточные провода могут применяться при производстве маломощных трансформаторов, электродвигателей и других электрических машин.

А алюминиевая проводка может использоваться во временных зданиях и сооружениях, срок эксплуатации которой не превышает двух лет. Также, в целях экономии, алюминий можно использовать при подведении электричества к розеткам и выключателям.

Как видим все преимущества и недостатки этих двух металлов разграничили сферы их применения. И сделали кабельно-проводниковые изделия с жилами из алюминия и меди до сих пор наиболее востребованными во всем мире.

Перспективы

Конкуренция между медными и алюминиевыми проводами существует давно. И при всех преимуществах применения меди, наука все чаще обращает свои взоры на алюминий. Это доступное и недорогое сырье на фоне истощения мировых запасов меди имеет весьма привлекательную цену и существенно удешевляет прокладку электрических линий. Поэтому одним из направлений развития производства кабельно-проводниковой продукции является создание алюминиевых сплавов с содержанием небольшого количества железа и меди, призванных повысить гибкость алюминиевых проводников и обеспечить их надежное контактное соединение с устройствами.

По мнению некоторых экспертов применение новых материалов может позволить создавать новые кабели и провода увеличенного рабочего ресурса при относительно невысокой стоимости. А конкуренция на рынке будет только способствовать повышению качества кабельной продукции.

При этом следует учитывать, что все комплектующие и фурнитура на сегодняшний день приспособлены под медные провода. И при замене существующего провода на новый сплав придется менять также марку соединителей и розеток. Кроме того, кабель из алюминиевого сплава при одинаковой проводимости с медным, имеет увеличенное сечение и больший диаметр. А уже построенные шахты и стойки существующих жилых домов на это не рассчитаны.

В мире алюминиевые сплавы при прокладке проводок в жилых помещениях применяются уже десятки лет. Однако их доля на рынке невелика. Например, в США, Европе и Китае она составляет около 30%. Массового спроса на алюминиевые сплавы пока нет. И несмотря на то, что такие кабели дешевле и легче медных при одинаковой с ними проводимости, вытеснить медь алюминиевом сплаву пока так и не удалось.

 

Поделиться

Медь и медные сплавы – алюминий Бронза

Крупнейший в Великобритании независимый акционер, владеющий несколькими металлами

CW307G

Бронзы – это сплавы на основе меди, основным легирующим элементом которых является олово. Они сочетают в себе такие свойства, как высокая прочность, твердость, коррозионная стойкость и износостойкость. Медно-алюминиевые сплавы
широко известны как алюминиевые бронзы. Эти сплавы представляют собой ряд сплавов на основе меди, в которых основным легирующим элементом является алюминий до 14%. Четыре основные группы алюминиевой бронзы:

~ Однофазные сплавы, содержащие менее 8% алюминия.
~ Двухфазные (дуплексные) сплавы, содержащие от 8 до 11% алюминия. Эти сплавы также часто содержат добавки железа и никеля для повышения прочности. В эту группу входят литейные сплавы АВ1 и АВ2, деформируемые сплавы СА105, СА104 и сплавы оборонного стандарта (ранее Морской инженерный стандарт, NES — NES 747 при литье и деформируемая форма NES 833).
~ Алюминиево-кремниевые сплавы с низкой магнитной проницаемостью.
~ Медно-марганцево-алюминиевые сплавы с хорошей литейной способностью.

Стандарт защиты сплава (NES) 833 представляет собой алюминиевую бронзу с хорошей пластичностью и ударной вязкостью. Он также обладает превосходной коррозионной стойкостью.

Области применения
Алюминиевая бронза по оборонному стандарту (NES) 833 обычно используется в:
~ морских клапанах
~ насосах
~ системах обращения с оружием

Спецификация:

Химический элемент	% Присутствует
Железо (Fe)	4,00 — 4,50
Алюминий (Al)	8.50 — 11.00
Марганец (Mn)	0,50 макс.
Никель (Ni)	4.00 — 5.00
Медь (Cu)	Весы

---

Недвижимость 9-6 Ом·м

Точка плавления 1035 °С Модуль упругости 115 ГПа

Спецификация:

—

Механические свойства	Значение
Испытательное напряжение	400-530 МПа
Прочность на растяжение	600-760 МПа
Удлинение A50 мм	15-5 %
Твердость по Виккерсу	170-220 ВН

---

Поставляемые формы

Этот сплав обычно поставляется в виде круглых стержней/прутков

• Стержень
• Стержень

---

Коррозионная стойкость

Невосприимчив к коррозионному растрескиванию под воздействием хлоридов.

Этот сплав также обладает отличной стойкостью к кавитационной эрозии.

---

Термостойкость

Этот сплав в значительной степени сохраняет свою прочность и твердость до 400°C.

Также устойчив к высокотемпературному образованию окалины до 1000°C

---

Свариваемость

Этот сплав полностью пригоден для сварки обычными методами сварки.

---

Обрабатываемость

Плохая обрабатываемость (30 баллов) по сравнению с латунью CZ121 / CW614N (100 баллов).

• Скачать PDF-версию

  Загрузите полную версию этого технического описания в формате PDF

Техническое описание Поиск

Искать термин:

Группа сплавов: Все металлы — Общая информация — Безопасность материалов — REACHA Алюминиевый сплав — Алюминий Литий — AMS — ASTM и FED-QQ — BS-L — Коммерческий сплав — DTD — Общая информация — Безопасность материалов — MIL (военные США) — Инструментальная плита Углеродистая и легированная сталь — Galvanized & Zintec — Общая информация — Безопасность материалов Медь и медные сплавы — Алюминиевая бронза — Латунь — Медь (чистая) — Медно-никелевый сплав (Медно-никелевый сплав) — Общая информация — Безопасность материалов — Фосфор и свинцовая бронзаGRP — Безопасность материалов Нержавеющая сталь — 6 Mo — ASTM & FED-QQ — Аустенитный — Дуплексный — Ферритный — Общая информация — Мартенситный — Безопасность материала — Дисперсионное твердение

Загрузить PDF-версию

Последняя редакция технического описания

18 июля 2019 г.

Заявление об отказе от ответственности

Эти данные являются ориентировочными, и поэтому на них нельзя полагаться вместо полной спецификации. В частности, требования к механическим свойствам сильно различаются в зависимости от состояния, продукта и размеров продукта. Вся информация основана на наших текущих знаниях и предоставляется добросовестно. Компания не несет никакой ответственности в отношении любых действий, предпринятых какой-либо третьей стороной в связи с этим.

Обратите внимание, что указанная выше дата «Обновления таблицы данных» не является гарантией точности или актуальности таблицы данных.

Информация, представленная в этом техническом паспорте, была получена из различных признанных источников, включая стандарты EN, признанные отраслевые справочники (печатные и онлайн) и данные производителей. Не дается никаких гарантий того, что информация взята из последнего выпуска этих источников или о точности этих источников.

Материалы, поставляемые Компанией, могут значительно отличаться от этих данных, но будут соответствовать всем применимым стандартам.

Поскольку указанные продукты могут использоваться для самых разных целей, и поскольку Компания не контролирует их использование; Компания специально исключает все условия или гарантии, выраженные или подразумеваемые законом или иным образом в отношении размеров, свойств и/или пригодности для какой-либо конкретной цели, явно выраженной или подразумеваемой.

Консультации, данные Компанией любой третьей стороне, даются только для помощи этой стороне и без какой-либо ответственности со стороны Компании. Все транзакции регулируются действующими Условиями продажи Компании. Объем обязательств Компании перед любым клиентом четко указан в этих Условиях; копия которого предоставляется по запросу.

Алюминий – медные сплавы

Медь была наиболее распространенным легирующим элементом почти с самого начала алюминиевой промышленности, и были разработаны различные сплавы, в которых медь является основной добавкой.
В литых сплавах основная структура состоит из сердцевинных дендритов твердого раствора алюминия с разнообразными составляющими на границах зерен или междендритных промежутках, образующих хрупкую, более или менее непрерывную сеть эвтектик. Деформируемые изделия состоят из матрицы твердого раствора алюминия с диспергированными в ней другими растворимыми и нерастворимыми компонентами.

Медь была самым распространенным легирующим элементом почти с начала XX в. начало алюминиевой промышленности и различных сплавов в медь является основным дополнением. Большинство из них сплавы относятся к одной из следующих групп:

• Литейные сплавы с 5% Cu , часто с небольшим количеством кремний и магний.
• Литейные сплавы с 7-8% Cu , которые часто содержат большие количество железа и кремния и значительное количество марганца, хром, цинк, олово и др.
• Литейные сплавы с 10-14% Cu . Эти сплавы могут содержать небольшое количество магния (0,10-0,30% Mg ), железа до 1,5%, до 5% Si и меньшие количества никеля, марганца, хрома.
• Деформируемые сплавы с 5-6% Cu и часто небольшими количествами марганца, кремния, кадмия, висмута, олова, лития, ванадия и цирконий. Сплавы этого типа, содержащие свинец, висмут, и кадмий имеют превосходную обрабатываемость.
• Дюрал, основной состав которого 4-4,5% Cu , 0,5-1,5% Mg , 0,5-1,0% Mn , иногда с добавками кремния.
• Медные сплавы, содержащие никель, которые можно подразделить на две группы: тип сплава Y , основной состав которого 4% Cu, 2% Ni, 1,5% Mg; и Hyduminiums , которые обычно имеют более низкое содержание меди и в которых железо заменяет 30ме никеля.

В большинстве сплавов этой группы алюминий является основным составной, а в литых сплавах основной структурой состоит из сердцевинных дендритов твердого раствора алюминия, с различными составляющими на границах зерен или междендритных промежутков, образующих хрупкую, более или менее непрерывная сеть эвтектик.

Кованые изделия состоят из матрицы твердого раствора алюминия. с другими составляющими, рассредоточенными в нем. Учредители образовавшиеся в сплавах можно разделить на две группы: в растворимыми являются компоненты, содержащие только один или несколько меди, лития, магния, кремния, цинка; в нерастворимом являются составными частями, содержащими по крайней мере один из более или менее нерастворимое железо, марганец, никель и т. д.

Тип образующихся растворимых компонентов зависит не только от количество доступных растворимых элементов, но и их соотношение. Доступная медь зависит от железа, марганца и содержание никеля; медь в сочетании с ними не доступный.

Медные формы (CuFe)Al ₆ и Cu ₂ FeA _l7 , с железом, (CuFeMn)Al ₆ и Cu ₂ Мн ₃ Ал ₂₀ с марганцем, Cu ₄ NiAl и несколько не Слишком хорошо известны соединения с никелем и железом. Количество доступного кремния в некоторой степени контролирует медь образовавшиеся соединения. Кремний выше 1% благоприятствует FeSiAl ₅ , над соединениями железа и меди и (CuFeMn) ₃ Si ₂ Al ₁₅ , над (CuFeMn)Al ₆ и Cu ₂ Mn ₃ Al ₂₀ соединения.

Аналогичным образом, но в меньшей степени, это влияет на доступный кремний. по содержанию железа и марганца. С соотношением Cu:Mg ниже 2 и отношение Mg:Si значительно выше 1,7, чем CuMg ₄ Al ₆ образуется соединение, особенно если присутствует значительное количество цинка. Когда Cu:Mg > 2 и Mg:Si > 1,7, CuMgAl ₂ сформировался. Если соотношение Mg:Si составляет примерно 1,7, Мг ₂ Si и CuAl ₂ находятся в равновесии. С Соотношение Mg:Si 1 или меньше, Cu ₂ Mg ₈ Si ₆ Al ₅ , образуется, как правило, вместе с CuAl ₂ . Когда медь превышает 5%, промышленная термообработка не может его растворить и сеть эвтектик не распадается. Таким образом, в Сплавы с содержанием меди 10-15% мало отличаются по структуре между литые и термообработанные сплавы.

Магний обычно комбинируют с кремнием и медью. Только если присутствуют заметные количества свинца, висмута или олова, Mg ₂ Sn , Mg ₂ Pb , Mg ₂ Bi ₃ можно формовать.

Влияние легирующих элементов на плотность и тепловое расширение добавка; таким образом, плотности колеблются от 2 700 до 2 850 кг/м ³ , с более низкими значениями для сплавов с высоким содержанием магния, высоким содержанием кремния и низким содержанием меди. сплавов, тем выше для высокомедных, высоконикелевых, высокомарганцевых и высоким содержанием железа.

Коэффициенты расширения порядка 21-24 x 10 ^-6 1/K для диапазона 300-4000 К и 23-26 x 10 ^-6 1/К для диапазона 300-700 К диапазон, с более высокими значениями для высокого магния, низкого содержания меди и сплавы с низким содержанием кремния, нижние для более высокого кремния и более высокие содержание меди. При минусовых температурах коэффициент уменьшается практически так же, как и у чистого алюминия. Тем не менее, выпустить литейных напряжений или осадков и растворов меди и магния производить изменения длины до 0,2%, что может повлиять на размерные точность деталей, подвергающихся воздействию высокой температуры. Низкотемпературная обработка отливок рекомендуется уменьшить деформацию.

Удельная теплоемкость промышленных сплавов практически такая же, как у бинарный алюминий-медь. Теплопроводность мало зависит от легирования элементы кроме меди: для товарных сплавов с 4-12% Cu , Электропроводность очень чувствительна к меди в растворе и к в гораздо меньшей степени к магнию и цинку, но мало зависит от легирующих элементов из раствора. В сплаве с 5% Cu в проводимость раствора примерно вдвое меньше, чем у чистого алюминия (30-33% IACS), но в отожженном состоянии сплав с 12% Cu и до 5 % других элементов имеет электропроводность 37-42 % IACS, только на 25-30% ниже, чем у чистого алюминия.

Механические свойства сплавов варьируются в очень широких пределах. из отлитых в песчаные формы 8% сплавов Cu , которые относятся к числу самый низкий в алюминиевых сплавах, в дюралевых или кованых 5% Cu сплавов, которые могут достигать значений до 650 МПа.

Более высокая чистота, специальные составы, технологии изготовления или нагревание обработка может привести к более высоким свойствам. Пористость, плохая подача отливки, чрезмерное количество примесей, сегрегация и низкое качество контроль в производстве может снизить свойства значительно ниже определенные пределы. Поверхностные дефекты снижают свойства отливок больше внутренних. Предварительная или упругая деформация во время испытаний не влияют на свойства. Ультразвуковая вибрация может уменьшить или увеличить их; а облучение при криогенных температурах может незначительно увеличить силу. Динамическая нагрузка может приводить к прочности и пластичности. значения выше или ниже, в зависимости от скорости, но не на высоких температура. Температуры ниже комнатной повышают прочность и твердости, с некоторой потерей пластичности и уменьшением анизотропия.

Соответственно, воздействие температур выше комнатной в конечном итоге приводит к снижению прочности и твердости с решительное увеличение удлинения. Термическая обработка имеет существенное значение. эффект: если сплавы закалены от высокой температуры и только естественное старение, воздействие температур в диапазоне до 500-600 К может привести к временному увеличению твердости и прочности из-за искусственное старение. В конце концов это увеличение исчезает, чем быстрее чем выше температура, и наступает нормальный спад, как в сплавы, уже состаренные до максимальной твердости. Длительный нагрев (до 2 года) приводит к заметному размягчению при всех температурах. Для промежуточное время выдержки это размягчение меньше, если материалы подвергаются термомеханической обработке. В кратковременных испытаниях быстрый нагрев до Температура испытания увеличивает прочность.

Ударопрочность низкая, как и у всех алюминиевых сплавов: по Шарпи тестовые значения варьируются от минимум 2-3 x 10 ⁴ Н/м для литья сплавы с 7% Cu до максимум 30-40 x 10 ⁴ Н/м для кованые изделия в естественно состаренном состоянии. Чувствительность к вырезу обычно низкий, особенно в деформируемых сплавах или в литых сплавах термообработка до максимальной пластичности. Вязкость разрушения при плоской деформации колеблется от 85 до 100% предела текучести, в зависимости от разнообразия факторы. И ударопрочность, и ударная вязкость увеличиваются с повышение температуры, но снижение при минусовых температурах ограничено. В более мягких сплавах при 70 К разница не превышает ошибка тестирования; только для более высокопрочных сплавов наблюдается снижение заметный.

Прочность на сдвиг составляет порядка 70-75% от прочности на растяжение, даже при высокая температура; прочность на смятие составляет примерно 1,5 от прочности на растяжение; предел текучести при сжатии на 10-15% выше или ниже предельного предел прочности.

Большинство легирующих элементов повышают модуль упругости алюминия, но прирост не существенный: для алюминиево-медных сплавов модуль упругости при комнатной температуре порядка 70-75 ГПа и практически одинаковы при растяжении и сжатии. Меняется регулярно с температурой от значения 76-78 ГПа при 70 К до значения порядка 60 ГПа при 500 К. Изменение при старении незначительно для практических целей. Коэффициент Пуассона несколько ниже и порядка 0,32-0,34, как и сжимаемость. Коэффициент Пуассона увеличивается с повышением температуры.

Многие литейные сплавы и алюминиево-медно-никелевые сплавы используется для высокотемпературных применений, где важна устойчивость к ползучести. Сопротивление одинаково независимо от того, является ли нагрузка растягивающей или сжимающей.

Износостойкости способствуют высокая твердость и наличие твердого составляющие. Сплавы с 10-15% Cu или максимально обработанные твердость имеют очень высокую износостойкость.

Кремний повышает прочность литых сплавов, в основном за счет повышение литейных свойств и, следовательно, прочности отливок, но с некоторой потерей пластичности и сопротивления усталости, особенно когда он изменяет железосодержащие соединения с FeM ² SiAl ⁸ или Cu ² FeAl ⁷ , к FeSiAl ⁵ .

Магний повышает прочность и твердость сплавов, но, особенно в отливках, с явным снижением пластичности и ударопрочность.

Железо оказывает положительное укрепляющее действие, особенно при высокой температуре и при более низком содержании (Fe).

Никель обладает упрочняющим действием, подобным действию марганца, хотя и более ограниченный, потому что он действует только для уменьшения охрупчивания действие железа. Марганец и никель вместе снижают комнатную температуру свойства, потому что они сочетаются в соединениях алюминия, марганца и никеля и снижают полезное влияние друг друга.