Алюминий мягкий металл или нет

Алюминий мягкий металл или нет

Кусок чистого алюминия

Алюминий — очень редкий минерал семейства меди-купалита подкласса металлов и интерметаллидов класса самородных элементов. Преимущественно в виде микроскопических выделений сплошного мелкозернистого строения.

Может образовывать пластинчатые или чешуйчатые кристаллы до 1 мм., отмечены нитевидные кристаллы длиной до 0,5 мм. при толщине нитей несколько мкм.

Лёгкий парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке.

СТРУКТУРА

Алюминий мягкий металл или нет

Кубическая гранецентрированная структура. 4 оранжевых атома

Кристаллическая решетка алюминия — гранецентрированный куб, которая устойчива при температуре от 4°К до точки плавления. В алюминии нет аллотропических превращений, т.е. его строение постоянно.

Элементарная ячейка состоит из четырех атомов размером 4,049596×10-10 м; при 25 °С атомный диаметр (кратчайшее расстояние между атомами в решетке) составляет 2,86×10-10 м, а атомный объем 9,999×10-6 м3/г-атом.
Примеси в алюминии незначительно влияют на величину параметра решетки.

Алюминий обладает большой химической активностью, энергия образования его соединений с кислородом, серой и углеродом весьма велика. В ряду напряжений он находится среди наиболее электроотрицательных элементов, и его нормальный электродный потенциал равен -1,67 В.

В обычных условиях, взаимодействуя с кислородом воздуха, алюминий покрыт тонкой (2-10-5 см), но прочной пленкой оксида алюминия А1203, которая защищает от дальнейшего окисления, что обусловливает его высокую коррозионную стойкость. Однако при наличии в алюминии или окружающей среде Hg, Na, Mg, Ca, Si, Си и некоторых других элементов прочность оксидной пленки и ее защитные свойства резко снижаются.

СВОЙСТВА

Алюминий мягкий металл или нет

Самородный алюминий. Поле зрения 5 x 4 мм. Азербайджан, Гобустанский район, Каспийское море, Хере-Зиря или остров Булла

Алюминий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью, парамагнетик. Температура плавления 660°C. К достоинствам алюминия и его сплавов следует отнести его малую плотность (2,7 г/см3), сравнительно высокие прочностные характеристики, хорошую тепло- и электропроводность, технологичность, высокую коррозионную стойкость.

Совокупность этих свойств позволяет отнести алюминий к числу важнейших технических материалов. Он легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы. Алюминий химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой – оксидом алюминия.) надежно предохраняет металл от дальнейшего окисления.

Но если порошок алюминия или алюминиевую фольгу сильно нагреть, то металл сгорает ослепительным пламенем, превращаясь в оксид алюминия. Алюминий растворяется даже в разбавленных соляной и серной кислотах, особенно при нагревании. А вот в сильно разбавленной и концентрированной холодной азотной кислоте алюминий не растворяется.

При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причем образуются алюминаты – соли, содержащие алюминий в составе аниона.

Запасы и добыча

Алюминий мягкий металл или нет

Кусочки алюминия

По распространённости в земной коре Земли занимает 1-е место среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Массовая концентрация алюминия в земной коре, по данным различных исследователей, оценивается от 7,45 до 8,14%.

Современный метод получения, процесс Холла—Эру был разработан независимо американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру в 1886 году. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием расходуемых коксовых или графитовых анодных электродов.

Такой метод получения требует очень больших затрат электроэнергии, и поэтому получил промышленное применение только в XX веке.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Алюминий мягкий металл или нет

Аллюминий, агрегированный с коркой байерита на поверхности. Узбекистан, Навойская область, Учкудук

Вследствие высокой химической активности он не встречается в чистом виде, а лишь в составе различных соединений. Так, например, известно множество руд, минералов, горных пород, в состав которых входит алюминий. Однако добывается он только из бокситов, содержание которых в природе не слишком велико.

Самые распространенные вещества, содержащие рассматриваемый металл: полевые шпаты; бокситы; граниты; кремнезем; алюмосиликаты; базальты и прочие. В небольшом количестве алюминий обязательно входит в состав клеток живых организмов.

Некоторые виды плаунов и морских обитателей способны накапливать этот элемент внутри своего организма в течение жизни.

ПРИМЕНЕНИЕ

Алюминий мягкий металл или нет

Украшение из алюминия

Широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость.

Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 4 раза дешевле за килограмм, но, за счёт в 3,3 раза меньшей плотности, для получения равного сопротивления его нужно приблизительно в 2 раза меньше по весу.

Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при напылении проводников на поверхности кристаллов микросхем.
Когда алюминий был очень дорог, из него делали разнообразные ювелирные изделия. Так, Наполеон III заказал алюминиевые пуговицы, а Менделееву в 1889 г.

были подарены весы с чашами из золота и алюминия. Мода на ювелирные изделия из алюминия сразу прошла, когда появились новые технологии его получения, во много раз снизившие себестоимость. Сейчас алюминий иногда используют в производстве бижутерии.

Алюминий (англ. Aluminium) – Al

КЛАССИФИКАЦИЯ

Hey’s CIM Ref1.21

Физические свойства

Оптические свойства

Плеохроизмне плеохроирует

Кристаллографические свойства

Физические и химические свойства алюминия

Алюминий – металл, содержание которого в природе самое большое среди всех известных.

Позднее начало его применения вызвано тем, что, поскольку он обладает высокой химической активностью, то находится в земной коре только в составе различных химических соединений.

Восстановление чистого металла сопряжено с рядом трудностей, преодолеть которые стало возможным только с развитием технологий добычи металлов.

Чистый алюминий – мягкий ковкий металл серебристо-белого цвета. Это один из легчайших металлов, который, к тому же, хорошо поддается разнообразной механической обработке, штамповке, прокатке, литью. На открытом воздухе практически моментально покрывается тонкой и прочной пленкой окисла, которая противодействует дальнейшему окислению.

Алюминий мягкий металл или нет

Внешний вид алюминия

Механические свойства алюминия, такие как мягкость, податливость штамповке, легкость в обработке, послужили широкому распространению во многих отраслях промышленности.  Особенно часто алюминия используется в составе сплавов с другими металлами.

Физические и химические свойства сплавов алюминия послужили поводом к широкому использованию их в качестве конструкционных материалов, снижающих общий вес конструкции без ухудшения прочностных качеств.

Физические свойства

Алюминий не имеет каких-либо уникальных физических свойств, но их сочетание делает металл одним из самых широко востребованных.

Твердость чистого алюминия по шкале Мооса равняется трем, что значительно ниже, чем у большинства металлов. Данный факт является практически единственным препятствием для использования чистого металла.

Если внимательно рассмотреть таблицу физических свойств алюминия, то можно выделить такие качества, как:

  • Малую плотность (2.7 г/см3);
  • Высокую пластичность;
  • Низкое удельное электрическое сопротивление (0,027 Ом·мм2/м);
  • Высокую теплопроводность (203.5 Вт/(м·К));
  • Высокую светоотражательная способность;
  • Низкую температуру плавления (660°С).

Такие физические свойства алюминия, как высокая пластичность, низкая температура плавления, отличные литейные качества, позволяют использовать данный металл в чистом виде и в составе сплавов на его основе для производства изделий любой самой сложной конфигурации.

Вместе с этим, это один из немногих металлов, хрупкость которого не возрастает при охлаждении до сверхнизких температур. Данное свойство определило одну из областей применения в конструктивных элементах криогенной техники и аппаратуры.

Алюминий мягкий металл или нет

Детали из алюминия

Существенно более высокую прочность, сравнимую с прочностью некоторых сортов стали, имеют сплавы на основе алюминия. Наибольшее распространение получили сплавы с добавлением магния, меди и марганца – дюралюминиевые сплавы и с добавлением кремния – силумины. Первая группа отличается высокой прочностью, а последняя одними из самых лучших литейных качеств.

  • Невысокая температура плавления снижает затраты на производство и себестоимость технологических процессов при производстве конструкционных материалов на основе алюминия и его сплавов.
  • Для изготовления зеркал используется такое качество, как высокий коэффициент отражения, сравнимый с показателем серебра, легкость и технологичность вакуумного напыления алюминиевых пленок на различные несущие поверхности (пластики, металл, стекло).
Читайте также:  Шуруповерт для домашних работ: кабельные и аккумуляторные инструменты и их характеристики

При плавке алюминия и выполнения литья особое внимание обращается на способность расплава поглощать водород. Не оказывая действий на химическом уровне, водород способствует уменьшению плотности и прочности за счет образования микроскопических пор при застывании расплава.

Благодаря низкой плотности и малому электрическому сопротивлению (ненамного выше меди), провода из чистого алюминия находят преимущественное применение при передаче электроэнергии в линиях электропередач, всего диапазона токов и напряжений в электротехнике, как альтернатива медным силовым и обмоточным проводам.

Сопротивление меди несколько меньше, поэтому провода из алюминия необходимо использовать большего сечения, но итоговая масса изделия и его себестоимость оказываются в несколько раз меньше. Ограничением служит только несколько меньшая прочность алюминия и высокая сопротивляемость пайке из-за пленки окислов на поверхности.

Большую роль играет наличие сильного электрохимического потенциала при контакте с таким металлом, как медь. В результате, в месте механического контакта меди и алюминия образуется прочная пленка окисла, имеющего высокое электрическое сопротивление. Это явление приводит к нагреву места соединения вплоть до расплавления проводников.

Существуют жесткие ограничения и рекомендации по применению алюминия в электротехнике.

Алюминий мягкий металл или нет

Алюминий в строительстве

Высокая пластичность позволяет изготавливать тонкую фольгу, которая используется в производстве конденсаторов высокой емкости.

Легкость алюминия и его сплавов стали основополагающими при использовании в авиакосмической отрасли при изготовлении большинства элементов конструкции летательных аппаратов: от несущих конструкций, до элементов обшивки, корпусов приборов и оборудования.

Химические свойства

Являясь довольно химически активным металлом, алюминий активно сопротивляется коррозии. Это происходит благодаря образованию на его внешней поверхности очень прочной оксидной пленки под действием кислорода.

Прочная пленка оксида хорошо защищает поверхность даже от таких сильных кислот, как азотная и серная. Это качество нашло распространение в химии и промышленности для транспортировки концентрированной азотной кислоты.

Алюминий мягкий металл или нет

Химические свойства алюминия

Разрушить пленку можно сильно разбавленной азотной кислотой, щелочами при нагреве или при контакте с ртутью, когда на поверхности образуется амальгама.

В перечисленных случаях оксидная пленка не является защитным фактором и алюминий активно взаимодействует с кислотами, щелочами и окислителями. Оксидная пленка также легко разрушается в присутствии галогенов (хлор, бром).

Таким образом, соляная кислота HCl, хорошо взаимодействует с алюминием при любых условиях.

Химические свойства алюминия зависят от чистоты металла. Использование состава легирующих присадок некоторых металлов, в частности марганца, позволяет увеличить прочность защитной пленки, повысив, таким образом, коррозионную устойчивость алюминия. Некоторые металлы, к примеру, никель и железо, способствуют снижению коррозионную стойкость, но повышают жароустойчивость сплавов.

Оксидная пленка на поверхности алюминиевых изделий играет отрицательную роль при проведении сварочных работ. Мгновенное окисление ванны расплавленного металла при сварке не позволяет сформировать сварочный шов, поскольку окись алюминия имеет очень высокую температуру плавления.

Для сварки алюминия используют специальные сварочные аппараты с неплавящимся электродом (вольфрам). Сам процесс ведется в среде инертного газа – аргона. При отсутствии процесса окисления сварочный шов получается прочным, монолитным.

Некоторые легирующие добавки в сплавы дополнительно улучшают сварочные свойства алюминия.

Чистый алюминий практически не образует ядовитых соединений, поэтому активно используется в пищевой промышленности при производстве кухонной посуды, упаковки пищевых продуктов, тары для напитков.

Оказывать негативное действие могут лишь некоторые неорганические соединения.

Исследованиями также установлено, что алюминий не используется в метаболизме живых существ, его роль в жизнедеятельности ничтожна.

Алюминий: физические свойства, получение, применение, история

Физические свойства алюминия

Алюминий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью. Температура плавления 660°C.

По распространенности в земной коре алюминий занимает 3-е место после кислорода и кремния среди всех атомов и 1-е место — среди металлов.

К достоинствам алюминия и его сплавов следует отнести его малую плотность (2,7 г/см3), сравнительно высокие прочностные характеристики, хорошую тепло- и электропроводность, технологичность, высокую коррозионную стойкость. Совокупность этих свойств позволяет отнести алюминий к числу важнейших технических материалов.

Алюминий и его сплавы делятся по способу получения на деформируемые, подвергаемые обработке давлением и литейные, используемые в виде фасонного литья; по применению термической обработки — на термически не упрочняемые и термически упрочняемые, а также по системам легирования.

Получение

Впервые алюминий был получен Гансом Эрстедом в 1825 году. Современный метод получения разработали независимо друг от друга американец Чарльз Холл и француз Поль Эру.

Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием графитовых электродов.

Такой метод получения требует больших затрат электроэнергии, и поэтому оказался востребован только в XX веке.

Применение

Алюминий широко применяется как конструкционный материал.

Основные достоинства алюминия в этом качестве — легкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной пленкой Al2O3, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки.

Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).

Электропроводность алюминия сравнима с медью, при этом алюминий дешевле. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Правда, у алюминия как электротехнического материала есть неприятное свойство — из-за прочной оксидной пленки его тяжело паять.

Благодаря комплексу свойств широко распространен в тепловом оборудовании.

Внедрение алюминиевых сплавов в строительстве уменьшает металлоемкость, повышает долговечность и надежность конструкций при эксплуатации их в экстремальных условиях (низкая температура, землетрясение и т.п.).

Алюминий находит широкое применение в различных видах транспорта. На современном этапе развития авиации алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами в самолетостроении.

Алюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении.

Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.

Идут исследования по разработке пенистого алюминия как особо прочного и легкого материала.

Драгоценный алюминий

В настоящее время алюминий является одним из самых популярных и нашедших широкое применение металлов.

С самого момента открытия в середине XIX века его считали одним из ценнейших благодаря удивительным качествам: белый как серебро, легкий по весу и не подверженный воздействию окружающей среды. Стоимость его была выше цен на золото.

Не удивительно, что в первую очередь алюминий нашел свое применение в создании ювелирных изделий и дорогих декоративных элементов.

В 1855 г. на Универсальной выставке в Париже алюминий был самой главной достопримечательностью. Изделия из алюминия располагались в витрине, соседствующей с бриллиантами французской короны. Постепенно зародилась определенная мода на алюминий. Его считали благородным малоизученным металлом, используемым исключительно для создания произведений искусства.

Наиболее часто алюминий использовали ювелиры. При помощи особой обработки поверхности ювелиры добивались наиболее светлого цвета металла, из-за чего его часто приравнивали к серебру. Но в сравнении с серебром, алюминий обладал более мягким блеском, чем обуславливалась еще большая любовь к нему ювелиров.

Так как химические и физические свойства алюминия сначала были слабо изучены, ювелиры сами изобретали новые техники его обработки. Алюминий технически легко обрабатывать, этот мягкий металл позволяет создавать отпечатки любых узоров, наносить рисунки и создавать желаемой формы изделия. Алюминий покрывался золотом, полировался и доводился до матовых оттенков.

Но со временем алюминий стал падать цене. Если в 1854-1856 годах стоимость одного килограмма алюминия составляла 3 тысячи старых франков, то в середине 1860-х годов за килограмм этого металла давали уже около ста старых франков. Впоследствии из-за низкой стоимости алюминий вышел из моды.

В настоящее время самые первые алюминиевые изделия представляют большую редкость. Большинство из них не пережило обесценивания металла и было заменено серебром, золотом и другими драгоценными металлами и сплавами.

В последнее время вновь наблюдается повышенный интерес к алюминию у специалистов. Этот металл стал темой отдельной выставки , организованной в 2000 году Музеем Карнеги в Питсбурге.

Во Франции расположен Институт истории алюминия, который в частности занимается исследованием первых ювелирных изделий из этого металла.

Читайте также:  Чем растворить алюминиевую пудру для покраски металла

В Советском союзе из алюминия делали общепитовские приборы, чайники и т.д. И не только. Первый советский спутник был выполнен из алюминиевого сплава.

Другой потребитель алюминия — электротехническая промышленность: из него делаются провода высоковольтных линий передач, обмотки моторов и трансформаторов, кабели, цоколи ламп, конденсаторы и многие другие изделия.

Кроме того, порошок алюминия применяют во взрывчатых веществах и твердом топливе для ракет, используя его свойство быстро воспламеняться: если бы алюминий не покрывался тончайшей оксидной пленкой, то мог бы вспыхивать на воздухе.

Последнее изобретение — пеноалюминий, т.н. «металлический поролон», которому предсказывают большое будущее.

Материаловедение: алюминий и алюминиевые сплавы

Все по порядку: от места «крылатого металла» в мировой индустрии до характеристики сплавов на его основе. Занимательные факты об алюминии; обзор его физических и механических свойств; отличия деформируемых сплавов от литейных, дюралей от авиалей… Все это и не только в нашей большой статье.

Прежде чем начать, напомним: в интернет-магазине palladium.ru вы сможете купить дверные ручки из алюминия, а также некоторую другую фурнитуру из этого металла и его сплавов. Вся продукция от производителя, гарантия – до 7 лет. Ждем ваших заказов!

1. АЛЮМИНИЙ – ЧТО ЭТО ЗА МЕТАЛЛ?

 

Алюминий – 13-й химический элемент в периодической системе. По разным данным процент содержания алюминия в земной коре – от 7,45% до 8,14%; из всех элементов только кислород и кремний встречаются здесь чаще. Фактически запасы алюминия на планете неисчерпаемы, и по объемам производства среди металлов он уступает только железу.

Алюминий – один из самых легковесных металлов: в 3 раза легче того же железа. Ему можно придать какую угодно форму; он свободно пилится, без особых проблем сваривается и не знает, что такое коррозия.

Строительный сектор и транспорт, техника и электроэнергетика, производство домашней утвари и пищевой упаковки – алюминий и его сплавы востребованы везде, где нужны прочность и практичность без утяжеления конструкции.

Корпус вашего смартфона – и тот наверняка из алюминия.

2. ИСТОРИЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ

 

Алюминий – химически высокоактивный металл, который всегда стремится к взаимодействию с другими элементами и веществами. Поэтому в чистом виде он в природе не встречается, и получают его из минералов. Бокситы, нефелины, алуниты, глиноземы – насчитывают более 250 горных пород и соединений, богатых алюминием.

Первый известный истории способ получения нелегированного алюминия был задокументирован датским физиком Г. Х. Эрстедом в 1825 году в ходе опытов с электромагнетизмом. Однако способ этот был трудоемким, а потому и дорогостоящим. Как, собственно, и сам алюминий: вплоть до середины XIX века он считался металлом роскоши, почти что наравне с золотом и серебром.

Все изменилось в 1886 году, когда химик Ч. М. Холл запатентовал электролизную технологию производства алюминия из глинозема.

Это сразу перевернуло игру: добыча алюминия упростилась в разы, и с 1890х производство разгонялось скачкообразно. По итогу цены на алюминий закономерно обрушились: за следующие 40 лет «крылатый металл» подешевел в 5 раз.

Заметим, что метод Холла прошел проверку временем и до сих пор лежит в основе получения первичного алюминия.

3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ. ПЛЮС ЕЩЕ РАЗ О ЕГО ГЛАВНЫХ ОСОБЕННОСТЯХ

 

  • • Плотность алюминия: 2712 кг/м3 (2,7 г/см3)
  • • Температура плавления: +658°C у технического, +658°C – у алюминия особой чистоты
  • • Удельная теплоёмкость: 897 Дж/кг·K
  • • Коэффициент теплопроводности: 203,5 Вт/(м·К)
  • • Электропроводность: 3,7·107 См/м
  • • Удельное электрическое сопротивление: 2.700 · 10−8Ом·м
  • • Является слабым парамагнетиком
  • • Цвет: серебристо-белый

3.1. Алюминий – один из самых легких металлов

 

Пример из строительства: алюминиевые конструкции в 2-3 легче стальных с той же несущей способностью, что определенно развязывает руки архитекторам.

В авиации и космонавтике алюминий вообще основополагающий материал.

В случае с метро и пригородными электричками применение алюминия, помимо прочего, снижает затраты электроэнергии, необходимой на разгон подвижного состава, следующего с частыми остановками.

3.2. Алюминий не боится коррозии

 

Все дело в тончайшей (0,00001 мм) и крайне прочной оксидной пленке, образующей надежное сцепление с металлом. Даже если пленка все же разрушится, в большинстве сред она мгновенно восстановится. Отдельно отметим марки алюминиево-магниевых сплавов с Mg 3-6% («морской алюминий»). На морском воздухе они корродируют в 100 раз медленнее, чем сталь, поэтому активно используются в судостроении.

3.3. Алюминий пластичен

 

Его можно вытянуть ультратонкой (0,004 мм) проволокой или прокатать в фольгу, которая будет втрое тоньше волоса взрослого человека. Отлить из алюминия что-нибудь фигурное или детализированное – всегда пожалуйста, нужно просто выбрать подходящий литейный сплав.

3.4. Отлично проводит ток

 

Среди недрагоценных металлов только медь обходит алюминий по электропроводности: 5,87х107 См/м у первой против 3,7х107 См/м у второго. Но у алюминия припрятан козырь: малая плотность. Так, если в среднестатистической легковушке заменить всю медную проводку алюминиево-циркониевой, автомобиль похудеет на ~12 кг.

3.5. С теплопроводностью тоже все в порядке

 

Только серебро и медь теплопроводнее, чем алюминий. По этой причине алюминиевые сплавы часто используют в теплообменниках и радиаторах охлаждения. Помимо прочего, сплавы алюминия – почти идеальные материалы для кухонной утвари: от кастрюль до корпусов кофеварок. Та же алюминиевая кастрюля при нагревании поглощает всего ~7%, остальная энергия идет на разогрев пищи.

3.6. Сплавы алюминия бывают очень прочны

 

Скажем, дюралюминий по удельной прочности не уступает среднелегированным сталям. Более того, так называемые высокопрочные алюминиевые сплавы эти самые стали даже обходят: ~18,5 км у первых против ~15,4 км у вторых.

3.7. Алюминий экологичен

 

В отличие от многих других металлов его можно перерабатывать бесконечно. Примерно 75% алюминия, выпущенного за все эти 150 лет, используется до сих.

4. АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

 

Сам по себе алюминий идет в ход реже, чем бесчисленные сплавы на его основе. Как мы уже говорили, алюминий активно соединяется с другими элементами, и даже мизерные присадки способны значительно изменить его характеристики.

Правда, почти всегда – ценой увеличения плотности и просадки в коррозионной стойкости. Исключение здесь разве что магний и марганец.

Тот и другой облегчают сплав, а в определенной доле (до 3,0% для Mg; до 1,0% для Mn) могут еще сильнее замедлить коррозию.

Условно алюминиевые сплавы делят на три группы: деформируемые, литейные и спеченные.

5. ДЕФОРМИРУЕМЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

 

Применяются для получения полуфабрикатов (листов, профилей, труб…) и различных деталей штамповкой, ковкой, прессованием. Все деформируемые сплавы подразделяют на термически упрочняемые и неупрочняемые.

К первой группе относят сплавы алюминия с магнием и кремнием, а также с магнием и медью. Ко второй – с марганцем и с марганцем и магнием. В соответствии с действующим ГОСТ 4784-2019 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые.

Марки» для маркировки используется буквенное обозначение (АМ, АК, В, ВД, Д…) с порядковым номером сплава (например, Д18).

5.1. Дюралюминий (дюралюмин, дуралюмин, дюраль)

Семейство промышленных сплавов Al-Cu-Mg: алюминий (до 93%), медь (до 5%), магний (до 3%). В качестве присадки вводят марганец (~0,5%); кремний c железом считают естественными примесями.

Чем интересен дюралюминий? Тем, что в результате закалки или состаривания он становится таким же прочным, как сталь, и вдобавок приобретает устойчивость к скачкам температуры.

Поэтому дюраль активно используется в авиации, автопроме и строительстве. Самые ходовые марки – Д1 и Д16.

Читайте также:  Особенности подкатного домкрата на 3 тонны: принцип работы, характеристики и критерии выбора, ремонт

Вторая, к слову, считается самым стойким к трещинам алюминиевым сплавом, в том же самолетостроении ее расходуют на ответственные детали и узлы.

5.2. Авиали

Сплавы системы Al-Mg-Si: алюминий (до 98%), магний (до 0,9%), кремний (до 1,2%). Из других легирующих элементов и примесей присутствуют незначительные доли марганца, меди, железа и цинка. Марки: АВ, АД31, АД35.

Сплавы этой группы пластичны, после закалки и старения удовлетворительно режутся и хорошо свариваются. Из них делают велосипедные рамы, корпуса мобильных телефонов, лопасти вертолетов и средненагруженные детали. Средненагруженные – потому, что в прочности авиационный алюминий уступает дюралям. Как, впрочем, и в и приспособленности к температурным колебаниям.

5.3. Высокопрочные сплавы

Это, в частности, марки В95 и В96. В основе их системы лежит соединение алюминия с цинком, магнием и медью. Как ясно из названия, эти сплавы крайне устойчивы к разрывам, удельная прочность у них даже выше, чем у среднелегированных сталей.

В горячем состоянии высокопрочные алюминиевые сплавы пластичны – хорошее подспорье при изготовлении нагруженных деталей, в том числе элементов крыла самолета и шпангоутов судна.

Из минусов В95 и В96: чувствительность к низким температурам и к коррозии под напряжением.

5.4. Ковочные сплавы

Пластичные и устойчивые к горячим трещинам сплавы алюминия Al-Si-Mg-Cu. Маркировка такая: АК и номер – АК1, АК3, АК8 и т. д. Самый прочный из ковочных алюминиев – АК8, из него штампуют нагруженные узлы вроде лопастей вертолета и подрамника мотора.

Правда, он же наименее технологичный из-за повышенной доли меди в составе. Для фигурных или высокоточных деталей средней прочности вроде крепежа или фитинга используют АК5. К слову, сплав алюминия АК5 – а заодно дюрали типа Д20 и Д21 – относят к жаропрочным.

Из него производят головки цилиндров, детали турбореактивных двигателей, а также обшивку сверхзвуковой авиатехники.

6. ЛИТЕЙНЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

 

Фигурные, детализированные изделия, особенно фасонные (фитинги), гораздо сподручнее отливать в формы, а не резать или штамповать. Так и точность проще соблюсти, и расход материала меньше: при фасонном литье теряется 10%, тогда как при штамповке – 50%. В случае с резкой потери особенно велики: стружкой становится больше половины металла.

6.1. Силумины

Сплавы алюминия с кремнием (4-22%) и незначительной долей примесей, в первую очередь Fe, Mn, Cu, Zn и Ti. Самая ходовая марка – АК12 (АЛ2) с 10-13% кремния в составе. 

По физическим свойствам силумин напоминает нержавеющую сталь, но втрое легче ее. Если сравнивать с дюралем, силумин даже вполовину не так прочен, зато куда устойчивей к коррозии, в том числе в проблемных средах – морской, щелочной и слабокислой.

Что же до недостатков, среди таковых можно назвать пористость, зернистость и хрупкость от одной отливки к другой. Причем упрочнить силумин термообработкой невозможно из-за нерастворимости кремния в алюминии.

В том числе поэтому марки типа АК12 используют для литья слабонагруженных деталей: корпусов помп, теплообменников, трубопроводной арматуры, мясорубок, бытовых изделий и т. д.

6.2. Сплавы алюминия с медью

Литейные сплавы алюминий-медь – это марки типа АК7 (АЛ7), АМ5 (АЛ19) с долей меди ~4-5,5% от состава. Из остальных легирующих добавок и примесей здесь Si (до 8%), Fe (до 1,6%), Mn (до 0,8%) и Zn (до 0,6%).

Что особенного в этих сплавах? После термообработки они хорошо режутся и свариваются, имеют отличные механические свойства и жаростойки: верхний предел температур – +300°С. В то же время жидкотекучесть и ликвация у них заметно хуже, чем у тех же силуминов, и применение ограничено несложными формами.

6.3. Сплавы алюминия с магнием (магналии)

Литейные магналии – группа сплавов алюминия с Mg 4-13%, среди которых особенно выделяются две марки: АЛ8 и АМг10 (АЛ27). Обе нашли применение в судостроении из-за отличных антикоррозийных свойств, хорошей свариваемости и обработки резкой, высокого предела усталости. При этом литейные свойства магналиев низки, хотя их можно улучшить присадкой Mn 0,2-0,8%

6.4. Жаропрочные литейные сплавы

Эти сплавы системы Al-Cu-Ni-Mg, адаптированные к температурам до +275…+300°С (АЛ1) или до +300…+350°С (АЛ21). Повышенная жаропрочность обеспечивается главным образом введением Mn, Ti, Ce и Zr.

7. СПЕЧЕННЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ ПОРОШКИ И СПЛАВЫ

 

Или САПы и САСы по-другому. Та и другая группа представляют собой гранулированный состав, получаемый разбрызгиванием жидкого алюминия (САП) либо алюминиевого расплава с большим количеством легирующих элементов (САС).

Суть в следующем. Разбрызганные капли алюминия кристаллизуются. Затем их размалывают в порошок, брикетируют, дегазируют и спрессовывают в полуфабрикат, чтобы дальше под давлением спечь.

На выходе получают материал, который остается стабилен даже при +260…+320°С, хорошо режется и обрабатывается давлением и при этом ощутимо прочнее так называемых жаростойких сплавов.

Отсюда и типичная сфера применения САПов/САСов: производство поршней двигателей, лопаток компрессоров, теплообменников и др.

8. ТАКЖЕ УПОМЯНЕМ: АЛЮМИНИЕВЫЕ ПОДШИПНИКОВЫЕ СПЛАВЫ

К таковым относят сплавы алюминия системы Al-Sn-Cu-Ni-Si. Антифрикционные свойства здесь определяются в основном процентом олова в составе. При этом в литейных сплавах олова не должно быть больше 10-12%, иначе образуемая в таких условиях оловянистая сетка существенно снизит сопротивление усталости. В деформируемые сплавы, где эта сетка просто разлагается, можно добавлять больше олова.

9. В ЗАКЛЮЧЕНИЕ: ОБ АЛЮМИНИЕВЫХ ДВЕРНЫХ РУЧКАХ

 

Как производитель дверной фурнитуры мы просто не могли обойти этот вопрос стороной.

Первое, что нужно разъяснить. Говорить «дверные ручки из алюминия» не совсем корректно, поскольку чистый (технический) алюминий для литья заготовок непригоден. Вместо этого производители используют литейные алюминиевые сплавы – главным образом двойные силумины с эвтектической структурой типа АК12ч. 

• Легкость. Дверная ручка из алюминия в 2 раза легче, чем аналогичная ручка из ЦАМ.

• Дешевизна. Силумин дешевле ЦАМ, поэтому алюминиевые ручки стоят от 400-500 руб., а ЦАМовые – от 700-900 руб.

• Больше мелких дефектов. Отливки из силуминов пористее, чем отливки из ЦАМ. Кроме того, из-за зернистости и малой плотности силумина при шлифовании отливок неизбежно образование газовых раковин – проще говоря, пузырей. Конечно, эти огрехи обычно незначительные, но все же.

• Быстрее износ. Адгезия с покрытием в основном зависит от содержания меди. В силуминах типа АК12ч только 0,02% меди, тогда как в используемом для литья ручек ЦАМ 4-1 – 0,7-1,2%.

Во многом поэтому алюминиевые ручки обтираются быстрее.

Первые заметные дефекты могут проявиться уже на третий год использования или даже раньше, если ручка установлена в ванной или помещении с высокой проходимостью.

Если вы ищете, где недорого купить дверные ручки из алюминия от производителя, не забудьте заглянуть в наш каталог. В нем вы найдете нажимные ручки на Palladium и «Фабрика замков» на круглой и квадратной розетке по цене от ~500 руб.

В качества материала мы используем алюминиево-кремниевый сплав АК12М2 с повышенным содержанием меди, что улучшает сцепление материала с гальваническим покрытием.

В результате ручка дольше будет оставаться как новая, чем если бы она была отлита из более дешевого сплава АК12ч.

Зона доставки нашего интернет-магазина: вся Россия, а также Беларусь, Казахстан и Киргизия (г. Бишкек). Способы получения: курьером, транспортными компаниями, самовывозом со склада или из пунктов выдачи Boxberry/СДЭК. Если же возникнут вопросы по ассортименту или сервису – звоните либо пишите в онлайн-консультант или мессенджеры.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector