Алгемаг — магний-алюминиевые сплавы¶

Алгемаг — обобщающее название группы литейных и деформируемых сплавов на основе системы магний — алюминий, применяемых главным образом в литейном производстве. Термин образован от химических символов алюминия (Al) и магния (Mg) и исторически использовался в советской и российской технической литературе для обозначения магниевых сплавов с высоким содержанием алюминия. Наибольшее распространение получили сплавы марок МЛ5, МЛ6, МЛ10, МЛ12 и их модификации, содержащие от 6 до 10 % алюминия.

¶Химический состав и структура

Основой алгемагов служит магний, а главным легирующим элементом выступает алюминий. В зависимости от марки его содержание колеблется в пределах 5,5–10,5 %. Алюминий повышает прочность и твёрдость магниевой матрицы, расширяет интервал кристаллизации и улучшает литейные свойства.

Помимо алюминия, в состав сплавов вводят:

• цинк (0,2–3 %) — упрочняет твёрдый раствор, улучшает технологичность;
• марганец (0,1–0,5 %) — снижает вредное влияние примесей железа и никеля, повышает коррозионную стойкость;
• кремний, бериллий (сотые доли процента) — уменьшают окисляемость расплава.

Структура литых алгемагов состоит из α-твёрдого раствора алюминия в магнии и интерметаллидной фазы Mg₁₇Al₁₂ (γ-фаза), выделяющейся по границам зёрен. Именно эта фаза обеспечивает упрочнение, но одновременно является причиной пониженной пластичности и склонности к хрупкому разрушению при повышенных температурах.

¶Классификация

Алгемаги подразделяют по нескольким признакам.

Наиболее массовой маркой остаётся МЛ5 — сплав системы Mg — Al — Zn — Mn, содержащий около 8 % алюминия. Его модификации (МЛ5пч, МЛ5он) отличаются повышенной чистотой по примесям железа и никеля.

¶Свойства

Ключевые характеристики алгемагов обусловлены сочетанием лёгкости магния и упрочняющего действия алюминия.

• Плотность — 1,77–1,82 г/см³, что примерно на 35 % меньше плотности алюминиевых сплавов и в четыре с лишним раза меньше плотности стали.
• Предел прочности при растяжении в литом состоянии — 150–250 МПа, после термической обработки (гомогенизация и старение) — до 280–300 МПа.
• Относительное удлинение — 2–8 % в зависимости от марки и термообработки.
• Твёрдость по Бринеллю — 50–70 HB.
• Теплопроводность — около 50–80 Вт/(м·К), ниже, чем у алюминиевых сплавов.
• Коррозионная стойкость — удовлетворительная в атмосферных условиях, но резко падает во влажной среде с хлоридами; требует защитных покрытий.

Существенный недостаток алгемагов — низкая жаропрочность: при температуре выше 150 °C механические свойства заметно снижаются из-за разупрочнения γ-фазы. Ограничена и свариваемость: склонность к образованию горячих трещин требует специальных режимов.

¶Технология производства

Литьё алгемагов ведут в песчаные, оболочковые и металлические формы (кокиль), а также методами литья под давлением. Расплав перед заливкой защищают от окисления флюсами на основе хлористых и фтористых солей либо смесью инертных газов с гексафторидом серы.

Термическая обработка включает:

1. гомогенизационный отжиг при 380–420 °C для растворения избыточных фаз;
2. закалку в горячей воде или на воздухе;
3. искусственное старение при 150–200 °C.

Для деформируемых разновидностей применяют прессование, прокатку и штамповку при 300–400 °C.

¶Применение

Благодаря малой плотности и достаточной прочности алгемаги востребованы в отраслях, где масса конструкции критична:

• авиастроение — корпуса приборов, кронштейны, детали шасси, элементы фюзеляжа;
• автомобилестроение — картеры, крышки, детали рулевого управления;
• приборостроение — корпуса приборов, оптических и электронных блоков;
• оборонная промышленность — детали боеприпасов, корпусные элементы техники;
• потребительский сектор — корпуса фотоаппаратов, ноутбуков, спортивный инвентарь.

В ряде применений алгемаги вытесняются более технологичными алюминиевыми и композитными материалами, однако сохраняют позиции там, где требуется минимальная масса при умеренных нагрузках.

¶История и современное состояние

Систематические исследования магниевых сплавов начались в первой половине XX века, когда потребности авиации стимулировали поиск лёгких конструкционных материалов. В СССР работы по магний-алюминиевым сплавам велись в 1930–1950-е годы; тогда и закрепились марки серии МЛ. Термин «алгемаг» использовался преимущественно в научно-технической литературе и производственной документации как краткое обозначение группы.

В современной практике наименование применяется реже: стандарты оперируют конкретными марками по ГОСТ 2856-79 и международным обозначениям (например, AZ91, AM60 по классификации ASTM). Тем не менее понятие сохраняется в учебной и справочной литературе по металловедению цветных металлов.

¶Сравнение с аналогами

Сплавы магния с цирконием и редкоземельными металлами превосходят алгемаги по жаропрочности, но уступают им по литейной технологичности и стоимости.

¶Ограничения и критика

Основные претензии к алгемагам связаны с их склонностью к электрохимической коррозии, особенно в контакте со сталью и медью, а также с пониженной пластичностью литых деталей. Кроме того, расплавы магния пожароопасны, что требует специального оборудования и строгого соблюдения технологической дисциплины. Эти факторы ограничивают расширение области применения группы.