Алюминий это сильный металл

Главная › Металлы

23.05.2020

Металл алюминий — мечта многих производств. Коррозия ему не страшна, он прекрасно проводит электрический ток, цветной металл легче железа почти в три раза, отличается прочностью. Не магнитится, легко образует сплавы с металлами.

Второе имя алюминия — крылатый металл. Появление чистого алюминия открыло человеку дорогу в небо.

Алюминий это сильный металл

Как искали неизвестный алюминий

История открытия алюминия вяло тянулась с античности. Плиний пишет о квасцах (Alumen). Но под квасцами понимались разные вещества. Это антимоний, тартар, щелочь, гипс.

Лавуазье высказал здравую мысль: алюмина является окислом неизвестного металла. Тут химики оживились и стали пытаться «выцепить» незнакомца. Попыток было много, но только в 1825 году датчанин Эрстед извлек-таки неизвестный металл, напоминающий олово. Назвали его алюминием.

Свойства крылатого металла

Алюминий (Aluminium) имеет несчастливый 13 номер в периодической таблице Менделеева. Однако на счастливую судьбу металла это не повлияло.

Алюминий это сильный металл

Этот легкий серебристый металл послушно поддается механической обработке и литью, имеет большую тягучесть.

Редкая способность — быстро образовывать окисные пленки на поверхности чистого металла. Но эти пленки не слишком хорошо защищают от коррозии. Надежнее химическое и электрохимическое оксидирование. Формула оксидной пленки А12Оз.

Химические и физические характеристики алюминия:

  • плотность 2,7 г/см3;
  • температура плавления 660°С;
  • кипит цветной металл при температуре 2518°С;
  • строение кристаллической решетки гранецентрированное, кубическое;
  • степени окисления 0; +3.

С помощью металлического алюминия (его взаимодействия с оксидами металлов) получают трудновосстанавливаемые металлы. Этот метод называется алюминотермия.

Алюминий имеет один стабильный изотоп, 27Al.

Алюминий это сильный металлМикроструктура алюминия на протравленной поверхности слитка, чистотой 99,9998 %, размер видимого сектора около 55×37 мм

Неправда, но хорошо придумано

В печатных изданиях, а сейчас и в интернете гуляет история о крестьянине, который вел «крамольные беседы о полете на Луну».

Крестьянина (или мещанина), по одним сведениям Петрова, по другим Никифорова, сослали в киргизский поселок Байконур» Якобы известие о факте напечатано был в Московских губернских новостях», в 1848 году.

Сейчас, когда с космодрома Байконура ушли в космос не один десяток спутников и станций, этот факт выглядит пророческим и мистическим.

Алюминиевые сплавы, плюсы и минусы

Алюминий это сильный металлКодовый символ, указывающий, что алюминий может быть вторично переработан

Чистый алюминий в строительных конструкциях применять нецелесообразно. Прочностные характеристики у него «так себе». А вот алюминиевые сплавы — другое дело. Сейчас известны и используются около 60 сплавов. Можно выбрать для любых нужд, на любой вкус.

Классификация сплавов проводится по составу, свойствам, по способности к термической обработке.

Добавки меди, магния и марганца, цинка существенно улучшают характеристики сплава в сравнении с чистым металлом. Этими металлами чаще всего легируют алюминий. Титан, литий, ванадий, церий, скандий, некоторые редкоземельные элементы для легирования применяются реже, но свойства этих сплавов также востребованы в промышленности.

Дюраль

Дюралюмины — сплавы алюминия с медью (4%), магнием (0,5%) и небольшого количества железа, марганца, кремния. Недостаток дюралей — подверженность коррозии; с ней справляются, применяя анодирование, плакировку, авиационную грунтовку, окрашивание.

Востребованные свойства сплава: хорошая статическая и усталостная прочность, высокая вязкость разрушения.

Широко применяется в деталях и конструкциях, где большую роль играет масса изделия. Главные потребители сплава — авиация, судостроение, космонавтика.

Сплав 7075

Разрабатывался компанией Sumitomo Metal Corporation (Япония) в строжайшей тайне.

Представляет соединение алюминия с цинком (до 6%), магния (2-2,5%), меди (до 1,5%). В тот же сплав добавлены титан, кремний, марганец, хром, железо. Добавки эти составляют не более 0,5%, но свой вклад в свойства сплава вносят.

Модификации сплава:

  • 7075-0;
  • 7075-06;
  • 7075-Т651;
  • 7075-Т7;
  • 7075-АСР.

Сплавы устойчивы к коррозии, хорошо полируются.

Алюминий это сильный металл

Применяются в производстве винтовок для армии и граждан. Промышленности автомобильная, авиационная, морская активно используют сплав. Его минус — достаточно высокая цена.

Сплавов разных много

В России довольно много сплавов с разными свойствами:

  • D1, D16, 1161, 1163 — алюминий, магний, медь;
  • АМГ1 — АМГ6, сплав алюминия и магния;
  • AD31, AD33, AD35, AB — алюминий, кремний, магний. Список легко продолжить.

Старость в радость

Не всегда старость — это плохо. Металл — как человек или вино; с возрастом свойства алюминия меняются; он становится лучше, крепче, сильнее.

Естественное старение металла происходит при нормальных условиях; можно сказать, что металл «дозревает».

Искусственное старение проходит при термообработке и пластическом деформировании.

Термическая обработка бывает разных видов. Выбор зависит от назначения будущего сплава.

Вид термообработки Что дает термообработка
Закалка с полным искусственным старением Высокая прочность сплава, но некоторое снижение пластичности
Закалка со стабилизирующим старением Хорошая прочность, довольно высокая стабильность структуры
Закалка с последующим смягчающим отпуском Хорошая пластичность, но снижение прочности сплава
Искусственное старение Повышает прочность сплава, улучшает возможность обработки резанием
Отжиг Повышение пластичности, уменьшение остаточных напряжений металла
Закалка Улучшает прочностные характеристики
Закалка и неполное искусственное старение Повышает прочность при сохранении пластичности

Минералы, месторождения…а самородный алюминий?

Запасы алюминия в природе огромны. Среди металлов он держит первое место по распространенности. Но «общительность», активность элемента привела к тому, что в чистом виде металл практически отсутствует.

Алюминий это сильный металлПроизводство алюминия в миллионах тонн

Минералов, содержащих алюминий, много:

  • бокситы;
  • глиноземы;
  • полевые шпаты;
  • нефелины;
  • корунды.

Так что добыча алюминиевого сырья не составляет большого труда.

Если все запасы на Земле истощатся (что сомнительно), то алюминий можно добывать из морской воды. Там его содержание составляет 0,01 мг/л.

Кто захочет увидеть самородный алюминий, тому придется опускаться в жерла вулканов.

Происхождением такой металл из самых глубин нашей планеты.

Как производят крылатый металл

Производство металла можно разделить на две стадии.

  • Первая — добыча бокситов, их дробление и отделение кремния при помощи пара.
  • Вторая стадия: глинозем смешивают с расплавленным криолитом и воздействуют на смесь электротоком. В процессе реакции жидкий алюминий оседает на дне ванны.

Образовавшийся металл отливают в слитки; далее он отправляется потребителям или на производство сплавов и высокочистого алюминия.

Метод энергозатратный, «кушает» много электричества.

Бывает технический и сверхчистый

Полученный алюминий называется техническим или нелегированным. В нем содержание чистого металла не менее 99%. Его потребляет электронная промышленность, он необходим в производстве теплообменных и нагревательных устройств, осветительного оборудования.

Часть этого металла отправляется на дополнительную очистку, «рафинирование». В результате имеем металл высокой чистоты, с содержанием алюминия не менее 99,995%.

Его употребляют в электронике, в производстве полупроводников. Кабельное производство, химическое машиностроение сейчас не обойдется без сверхчистого алюминия.

Металл для крыльев

Без такого металла, как алюминий, невозможно покорение неба. Крыльев людям не дано, а летать хочется человеку с давних времен. Не напрасно миф об Икаре живет с античных времен. Попытки взлететь предпринимались неоднократно.

Но прорыв случился в 1903 году, когда романтики неба и замечательные механики братья Райт подняли в воздух самолетик. Этот самолет открыл путь в небо.

Где применяется

Применение легкого и прочного металла необходимо не только в авиации.

Алюминий это сильный металл

В пуленепробиваемых и бронированные стеклах, экранчиках смартфонов присутствует сапфир. У таких стекол высокая прочность на сжатие.

Из алюминия делают фольгу, которую используют в электрических конденсаторов. Домохозяйки с удовольствием запекают в фольге вкусняшки для домашних. Кастрюли, сковородки, другие изделия для домашнего хозяйства производят из «крылатого металла».

Алюминий это сильный металл

Тонко молотый порошок металла используют для производства прочной краски.

Вы удивитесь, но алюминиевая кастрюлька в кухне, самолет и перстень с сапфиром — родня. В каждом есть наш герой.

Оксид алюминия — это корунд. А к ним относятся сапфиры, рубины, изумруды — все эти короли драгоценных камней содержат алюминий. Сам корунд используют как наждак.

Читайте также:  Крепеж для нержавеющей мойки к столешнице

Купить металл

Стоимость металла на бирже 148 USD за тонну (на 05.05.2020).

Рекомендуем:  МАРГАНЕЦ — мечта сталелитейщиков Алюминий — дороги, которые он выбирает Ссылка на основную публикацию Алюминий это сильный металл Алюминий это сильный металл

Алюминий

Алюминий это сильный металлАлюминий – это пластичный и лёгкий металл белого цвета, покрытый серебристой матовой оксидной плёнкой. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Al (Aluminium) и находится в главной подгруппе III группы, третьего периода, под атомным номером 13. Купить алюминий вы можете на нашем сайте.

История открытия

В 16 веке знаменитый Парацельс сделал первый шаг к добыче алюминия. Из квасцов он выделил «квасцовую землю», которая содержала оксид неизвестного тогда металла. В 18 веке к этому эксперименту вернулся немецкий химик Андреас Маргграф.

Оксид алюминия он назвал «alumina», что на латинском языке означает «вяжущий». На тот момент металл не пользовался популярностью, так как не был найден в чистом виде. Долгие годы выделить чистый алюминий пытались английские, датские и немецкие учёные.

В 1855 году в Париже на Всемирной выставке металл алюминий произвёл фурор. Из него делали только предметы роскоши и ювелирные украшения, так как металл был достаточно дорогим. В конце 19 века появился более современный и дешёвый метод получения алюминия.

В 1911 году в Дюрене выпустили первую партию дюралюминия, названного в честь города. В 1919 из этого материала был создан первый самолёт.

Физические свойства

Металл алюминий характеризуется высокой электропроводностью, теплопроводностью, стойкостью к коррозии и морозу, пластичностью. Он хорошо поддаётся штамповке, ковке, волочению, прокатке. Алюминий хорошо сваривается различными видами сварки.

Важным свойством является малая плотность около 2,7 г/см³. Температура плавления составляет около 660°С. Механические, физико-химические и технологические свойства алюминия зависят от наличия и количества примесей, которые ухудшают свойства чистого металла.

Основные естественные примеси – это кремний, железо, цинк, титан и медь.

По степени очистки различают алюминий высокой и технической чистоты.  Практическое различие заключается в отличии коррозионной устойчивости к некоторым средам. Чем чище металл, тем он дороже. Технический алюминий используется для изготовления сплавов, проката и кабельно-проводниковой продукции.

Металл высокой чистоты применяют в специальных целях. По показателю электропроводности алюминий уступает только золоту, серебру и меди. А сочетание малой плотности и высокой электропроводности позволяет конкурировать в сфере кабельно-проводниковой продукции с медью.

Длительный отжиг улучшает электропроводность, а нагартовка ухудшает.

Теплопроводность алюминия повышается с увеличением чистоты металла. Примеси марганца, магния и меди снижают это свойство. По показателю теплопроводности алюминий проигрывает только меди и серебру.

Благодаря этому свойству металл применяется в теплообменниках и радиаторах охлаждения.Алюминий обладает высокой удельной теплоёмкостью и теплотой плавления. Эти показатели значительно больше, чем у большинства металлов.

Чем выше степень чистоты алюминия, тем больше он способен отражать свет от поверхности. Металл хорошо полируется и анодируется.

Алюминий имеет большое сродство к кислороду и покрывается на воздухе тонкой прочной плёнкой оксида алюминия.

Эта плёнка защищает металл от последующего окисления и обеспечивает его хорошие антикоррозионные свойства.

Алюминий обладает стойкостью к атмосферной коррозии, морской и пресной воде, практически не вступает во взаимодействия с органическими кислотами, концентрированной или разбавленной азотной кислотой.

Химические свойства

Алюминий — это достаточно активный амфотерный металл. При обычных условиях прочная оксидная плёнка определяет его стойкость. Если разрушить оксидную плёнку, алюминий выступает как активный металл-восстановитель.

В мелкораздробленном состоянии и при высокой температуре металл взаимодействует с кислородом. При нагревании происходят реакции с серой, фосфором, азотом, углеродом, йодом. При обычных условиях металл взаимодействует с хлором и бромом. С водородом реакции не происходит.

С металлами алюминий образует сплавы, содержащие интерметаллические соединения – алюминиды.

При условии очищения от оксидной пленки, происходит энергичное взаимодействие с водой. Легко протекают реакции с разбавленными кислотами. Реакции с концентрированной азотной и серной кислотой происходят при нагревании. Алюминий легко реагирует со щелочами. Практическое применение в металлургии нашло свойство восстанавливать металлы из оксидов и солей – реакции алюминотермии.

Получение

Алюминий находится на первом месте среди металлов и на третьем среди всех элементов по распространённости в земной коре. Приблизительно 8% массы земной коры составляет именно этот металл.

Алюминий содержится в тканях животных и растений в качестве микроэлемента. В природе он встречается в связанном виде в форме горных пород, минералов.

  Каменная оболочка земли, находящаяся в основе континентов, формируется именно алюмосиликатами и силикатами.

Алюмосиликаты – это минералы, образовавшиеся в результате вулканических процессов в соответствующих условиях высоких температур.

При разрушении алюмосиликатов первичного происхождения (полевые шпаты) сформировались разнообразные вторичные породы с более высоким содержанием алюминия (алуниты, каолины, бокситы, нефелины). В состав вторичных пород алюминий входит в виде гидроокисей или гидросиликатов.

Однако не каждая алюминийсодержащая порода может быть сырьём для глинозёма – продукта, из которого при помощи метода электролиза получают алюминий.

Наиболее часто алюминий получают из бокситов. Залежи этого минерала распространены в странах тропического и субтропического пояса. В России также применяются нефелиновые руды, месторождения которых располагаются в Кемеровской области и на Кольском полуострове. При добыче алюминия из нефелинов попутно также получают поташ, кальцинированную соду, цемент и удобрения.

В бокситах содержится 40-60% глинозёма. Также в составе имеются оксид железа, диоксид титана, кремнезём. Для выделения чистого глинозёма используют процесс Байера.

В автоклаве руду нагревают с едким натром, охлаждают, отделяют от жидкости «красный шлам» (твёрдый осадок). После осаждают гидроокись алюминия из полученного раствора и прокаливают её для получения чистого глинозёма.

Глинозём должен соответствовать высоким стандартам по чистоте и размеру частиц.

Из добытой и обогащённой руды извлекают глинозём (оксид алюминия). Затем методом электролиза глинозём превращают в алюминий. Заключительным этапом является восстановление процессом Холла-Эру. Процесс заключается в следующем: при электролизе раствора глинозёма в расплавленном криолите происходит выделение алюминия.

Катодом служит дно электролизной ванны, а анодом – угольные бруски, находящиеся в криолите. Расплавленный алюминий осаждается под раствором криолита с 3-5% глинозёма. Температура процесса поднимается до 950°С, что намного превышает температуру плавления самого алюминия (660°С).

Глубокую очистку алюминия проводят зонной плавкой или дистилляцией его через субфторид.

Применение

Алюминий применяется в металлургии в качестве основы для сплавов (дуралюмин, силумин) и легирующего элемента (сплавы на основе меди, железа, магния, никеля).

Сплавы алюминия используются в быту, в архитектуре и строительстве, в судостроении и автомобилестроении, а также в космической и авиационной технике. Алюминий применяется при производстве взрывчатых веществ.

Анодированный алюминий (покрытый окрашенными плёнками из оксида алюминия) применяют для изготовления бижутерии. Также металл используется в электротехнике.

Рассмотрим, как используют различные изделия из алюминия

Алюминиевая лента представляет собой тонкую алюминиевую полосу толщиной 0,3-2 мм, шириной 50-1250 мм, которая поставляется в рулонах. Используется лента в пищевой, лёгкой, холодильной промышленности для изготовления охлаждающих элементов и радиаторов.

Круглая алюминиевая проволока применяется для изготовления кабелей и проводов для электротехнических целей, а прямоугольная для обмоточных проводов.

Алюминиевые трубы отличаются долговечностью и стойкостью в условиях сельских и городских промышленных районов. Применяются они в отделочных работах, дорожном строительстве, конструкции автомобилей, самолётов и судов, производстве радиаторов, трубопроводов и бензобаков, монтаже систем отопления, магистральных трубопроводов, газопроводов, водопроводов.

Алюминиевые втулки характеризуются простотой в обработке, монтаже и эксплуатации. Используются они для концевого соединения металлических тросов.

Читайте также:  Зазор на вырубке металлов

Алюминиевый круг — это сплошной профиль круглого сечения. Используется это изделие для изготовления различных конструкций.

Алюминиевый пруток применяется для изготовления гаек, болтов, валов, крепежных элементов и шпинделей.Около 3 мг алюминия каждый день поступает в организм человека с продуктами питания.

Больше всего металла в овсянке, горохе, пшенице, рисе.

Учёными установлено, что он способствует процессам регенерации, стимулирует развитие и рост тканей, оказывает влияние на активность пищеварительных желёз и ферментов.

  • Алюминиевый лист
  • Алюминиевая плита
  • Алюминиевые чушки
  • Алюминиевые уголки
  • Алюминиевая проволока

При использовании алюминиевой посуды в быту необходимо помнить, что хранить и нагревать в ней можно исключительно нейтральные жидкости. Если же в такой посуде готовить, к примеру, кислые щи, то алюминий поступит в еду, и она будет иметь неприятный «металлический» привкус.

Алюминий входит в состав лекарственных препаратов, используемых при заболеваниях почек и желудочно-кишечного тракта.

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.

Читайте также:  Работа выхода электрона металла таблица

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

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