Дюралюмин или алюминий: из чего (на самом деле) делают самолеты

Сам по себе алюминий довольно мягкий металл, который не выдерживает больших нагрузок и довольно быстро теряет прочность, если подвергается динамической нагрузке.

Если же к алюминию добавить 4% меди, нагреть до 500°C для закалки, а затем плавно остудить, то через несколько дней его прочность значительно вырастет. Резко увеличивается и усталостная прочность, а упругость сохраняется. Это свойство открыл немец Альфред Вильм в начале 20 века. Продолжив опыты, он выяснил, что добавка магния и марганца еще увеличивают прочность.

Вильм был инженером в металлургической компании Dürener Metallwerken, и несколько лет спустя она предложила сплав Al-Cu-Mg-Mn производителям дирижаблей – от ее названия и произошло слово «дюралюминий» (а не от английского слова durable («надежный»), как можно было бы подумать).

Прочность дюраля на разрыв примерно в 5-7 раз выше, чем у обычного алюминия.

Прочность дюраля на разрыв примерно в 5-7 раз выше, чем у обычного алюминия – именно это позволило начать применять алюминий в авиастроении и космонавтике. Состав может отличаться – это сборное название.

Слабое место дюраля

При всех своих достоинствах, этот материал боится коррозии, в отличие от чистого алюминия. Поэтому детали, сделанные из него, нужно защищать, покрывая краской, слоем оксида (анодирование) или чистого алюминия (плакирование).

Минутку, почему тогда велосипедные рамы не ржавеют?

Алюминий применяют не только в авиации, но и во множестве других направлений. Например, из него делают велосипедные рамы и колесные диски для автомобилей.

И хорошо известно, что эти части не подвержены коррозии.

Позже были разработаны и другие алюминиевые сплавы, которые не имеют недостатка дюраля. Например, для производства велосипедных рам чаще всего применяют сплавы с международными обозначениями 6061 и 7005.

Первый содержит легирующие добавки магния и кремния, а также небольшие количества меди, магния, железа и хрома. Он хорошо сваривается и легко обрабатывается на гибочных станках.

7005 применяется для соревновательных велосипедов. Он более твердый и хрупкий. В его состав входит довольно много цинка, 4-5%, а также магний и медь.

Советское изобретение: кольчугалюминий

Первыми строить металлические самолеты начали в Германии, а главным энтузиастом крылатого металла был знаменитый авиаконструктор Гуго Юнкерс.

Едва в молодой Советской республике появились собственные авиационные КБ, секрет немецкого дюраля стали изучать с целью разработать отечественную замену. Наши металлурги добавили в сплав 0,3-0,5% никеля и поколдовали с долями других компонентов. Новый сплав назвали «кольчугалюминием» по названию Кольчугинского завода во Владимирской области, на котором его впервые начали выпускать.

Сплав для советской «летающей крепости»

В 1943 году в СССР начали работу над самолетом, способным нести советскую атомную бомбу: результатом этой работы стал бомбардировщик Ту-4. Фактически, это была копия американского дальнего бомбардировщика B-29 Superfortress – попавший в 1944 году в Советский Союз экземпляр тщательно изучали.

Оригинал был сделан из американского сплава 2024. Советский сплав Д1 в замену не годился, потому что уступал по прочности. Тогда Сталин приказал разработать «полный аналог»: «…Не допускается никаких отклонений от американского прототипа, ни в одной детали, ни в одном агрегате…», – говорилось в его приказе.

Выяснилось, что 2024 содержал больше магния, чем Д1 и небольшое количество хрома. Так родился отечественный сплав Д16, из которого сделаны многие советские послевоенные самолеты.