Алюминий своими свойствами существенным образом отличается от стали. Плотность алюминия (ρ) равна 2,7 т/м³, то есть почти в три раза меньше плотности стали. Значение модуля продольной упругости алюминия (E) составляет 71 000 МПа, а модуля сдвига (G) — 27 000 МПа, это примерно в три раза меньше, чем аналогичные значения модулей стали.

У алюминия нет площадки текучести. Прямая упругих деформаций непосредственным образом переходит в кривую линию пластично-упругих деформаций. Алюминий очень пластичный металл: удлинение его структуры при разрыве достигает 40-50%, однако прочность его весьма низкая и составляет 6...7 кН/см², а условный предел текучести при этом равен 2...3 кН/см². Чистый металл быстро покрывается прочной пленкой оксида, препятствующей развитию коррозии в дальнейшем.

Из-за низких значений прочности, технически чистый металл, очень редко применяют в строительных конструкциях. Существенное увеличение прочности алюминия достигают путем легирования (соединения) его с марганцем, магнием, медью, цинком, кремнием и другими элементами.

Диаграммы растяжения  алюминиевых сплавов Диаграмма зависимости временного сопротивления и условного предела текучести от температуры

Характеристики алюминиевых сплавов:
а — диаграммы растяжения; 1 — алюминий в чистом виде; 2 — сплав 1915; 3 — сплав 1915Т1; 4 — сталь С245; б — зависимости временного сопротивления (1) и условного предела текучести (2) от температуры

Временное сопротивление алюминиевых сплавов (легированного алюминия) с различными составами легирующих добавок в два-пять раз выше, чем технически чистого металла, однако относительное удлинение при этом соответственно в два-три раза ниже. С увеличением температуры прочность алюминия понижается и при температурах выше 300 °С близка к нулю.

Особенностью ряда алюминиевых многокомпонентных сплавов Аl—Mg—Si, Аl—Mg—Zn, Аl—Cu—Mg, является способность этих сплавов к дальнейшему увеличению показателя прочности в результате старения после термической обработки; такие многокомпонентные сплавы называются термически упрочняемыми.

Временное сопротивление некоторых сплавов с высокой прочностью (система Аl—Mg—Zn) после термообработки и искусственного старения превышает 40 кН/см2, при этом относительное удлинение всего 5-10 %. Термообработка сплавов двойной композиции (Al—Мn, Аl—Mg) не приводит к упрочнению, такие сплавы называются термически неупрочняемыми.

Увеличение условного предела текучести изделий из таких сплавов в полтора-два раза может быть достигнуто (нагартовкой) холодной деформацией, при этом относительное удлинение также существенно понижается. Важно отметить, что показатели основных физических свойств сплавов алюминия вне зависимости от состава добавляемых элементов и состояния практически не имеют отличий от показателей для алюминия в чистом виде.

Стойкость сплавов к коррозии зависит от состава добавляемых элементов, состояния поставки, а также степени агрессивности внешней среды.

Полуфабрикаты из алюминиевых сплавов изготавливаются на специализированных заводах: ленты и листы — прокаткой через валки на специальных станах; профили и трубы — при помощи метода экструзии на горизонтальных гидравлических прессах, который позволяет получить профили с сечением самой разнообразной формы, в том числе с замкнутыми полостями.

Марки сплавов

На заводских полуфабрикатах указывают марку сплава, а также состояние поставки:

  • М — мягкое (отожженное)
  • Н — нагартованное
  • Н2 — полунагартованное
  • Т — закаленное, а также естественно состаренное в течение трёх-шести суток при комнатной температуре
  • Т1 — искусственно состаренное и закаленное в течение нескольких часов при повышенной температуре
  • Т4 — не полностью закаленное и естественно состаренное
  • Т5 — не полностью закаленное и искусственно состаренное

Полуфабрикаты, поставляемые без обработки, дополнительного обозначения не имеют.

Из большого числа марок алюминия к применению в строительстве рекомендуются следующие:

  • термически неупрочняемые сплавы: АМг2М и АМг2МН2 (листы); АД1 и АМцМ; АМг2М (трубы)
  • термически упрочняемые сплавы: АД31Т4, АД31Т1; и АД31Т5 (профили)
  • 1925 и 1925Т; 1915 и 1915Т; 1935, 1935Т, АД31Т (профили и трубы)

Все указанные выше сплавы, кроме сплава 1925Т, который используют только для клепаных конструкций, отлично свариваются. Для литых деталей используют литейный сплав марки АЛ8.

Особенности алюминиевых сплавов

  • малый вес
  • устойчивость к холоду
  • отсутствие искрообразования
  • стойкость к коррозии
  • антимагнитность
  • долговечность
  • хороший вид

Благодаря вышеперечисленным свойствам, конструкции из алюминия имеют перспективы применения во многочисленных областях строительства. Тем не менее высокая стоимость алюминиевых сплавов ограничивает их использование в строительных конструкциях.