Универсальность алюминия — это легкое чудо с широкими возможностями применения. Алюминий, замечательный металл, известный своим множеством полезных свойств, выделяется своим замечательным легким весом: его вес составляет всего лишь одну треть веса обычно используемых металлов.
Эта уникальная характеристика распространяется даже на его коммерческие сплавы, некоторые из которых легче самого чистого алюминия.
Сожержание:
- Легкий вес как преимущество
- Свойства алюминия
- Чистота технического алюминия
- Повышение прочности с помощью сплавов
- Легирующие элементы в алюминиевых сплавах
- Улучшение свойств благодаря термообработке
- Влияние легирующих элементов на другие свойства
- Выбор сплава в зависимости от применения
- Влияние состава на изготовление
- Доступность сплавов в разных формах
- Резюме
Легкий вес как преимущество
Привлекательность алюминия, помимо его низкого удельного веса, заключается во множестве желательных свойств, которые укрепили его статус пятого наиболее часто используемого металла сегодня как по тоннажу, так и по объему.
Среди этих качеств — высокая устойчивость к атмосферной коррозии и различным химическим соединениям, исключительная тепло- и электропроводность, превосходная отражательная способность для излучаемой энергии от ультрафиолета до электромагнитных волн, а также простота изготовления.
Более того, универсальность алюминия позволяет использовать его в самых разных отраслях промышленности.
Свойства алюминия
Хотя алюминий обычно инертен, он проявляет свою силу в качестве восстановителя при высоких температурах и в присутствии определенных химических веществ, особенно сильных щелочей.
Чистота технического алюминия
Технически чистый алюминий может содержать до одного процента примесей, в первую очередь железа и кремния. Хотя эта марка широко используется, в некоторых специализированных приложениях требуется металл более высокой чистоты.
Технически чистый алюминий в отожженном или литом состоянии обладает относительно низкими механическими свойствами. Его предел прочности на разрыв составляет примерно от одной четверти до одной пятой прочности конструкционной стали. Однако обработка металла (т.е. деформационное упрочнение) может более чем удвоить его прочность, хотя и за счет снижения пластичности по мере увеличения холодной обработки.
Повышение прочности с помощью сплавов
Введение других металлов для создания сплавов открывает еще один путь повышения прочности и твердости алюминия. Универсальность алюминия позволяет создавать сплавы с разными свойствами для конкретных областей применения.
Легирующие элементы в алюминиевых сплавах
Общие легирующие элементы, используемые в коммерческих алюминиевых сплавах, включают медь, кремний, марганец, магний, хром, железо, цинк и никель. Эти элементы можно добавлять индивидуально или в различных комбинациях для достижения желаемых характеристик сплава.
Деформируемые формы сплава обычно содержат не более шести или семи процентов общего количества легирующих элементов, в то время как литейные сплавы могут содержать значительно более высокие проценты.
Улучшение свойств благодаря термообработке
В последние годы некоторые алюминиевые сплавы продемонстрировали значительное увеличение предела текучести, а также твердости при проведении определенных процессов термообработки. Некоторые сплавы также продемонстрировали повышенное удлинение по сравнению с отожженными сплавами.
Такое сочетание процессов легирования и термообработки привело к разработке алюминиевых сплавов с прочностью, сравнимой с прочностью конструкционной стали, сохраняя при этом многие присущие алюминию качества.
Термическая обработка может принести пользу как деформируемым, так и литым сплавам, причем наиболее выраженное улучшение наблюдается у литых сплавов с разрушенной структурой.
Влияние легирующих элементов на другие свойства
Добавление других металлов в алюминий изменяет не только его прочность, но и другие свойства, что приводит к изменениям предела текучести, коррозионной стойкости, тепло- и электропроводности, простоты литья или изготовления и многого другого. Эти различные качества влияют на выбор материала, при этом выбор часто определяется соображениями, выходящими за рамки прочности.
Выбор сплава в зависимости от применения
Требования к материалам и приемлемые компромиссы сильно различаются в зависимости от предполагаемого использования. Универсальность алюминия и его сплавов позволяет подобрать оптимальный материал для конкретных задач. Многочисленные коммерческие сплавы были адаптированы для удовлетворения конкретных требований различных применений, что сводит к минимуму необходимость компромисса при выборе материалов.
Влияние состава на изготовление
По мере повышения механических свойств сплавов изготовление промышленной продукции становится все более сложной задачей. Характеристики изготовления напрямую влияют на отпускную цену, что является решающим фактором при выборе материала.
Доступность сплавов в разных формах
Хотя алюминиевые сплавы с различными механическими свойствами доступны в различных формах, не все сплавы легко получить в каждой форме. Есть таблицы, в которых перечислены коммерческие размеры различных продуктов, они показывают, какие сплавы обычно производятся.
Резюме
В заключение отметим, что универсальность алюминия в сочетании с его уникальными свойствами как легкого металла и разработкой высокопрочных сплавов расширили его возможности во многих отраслях промышленности. При выборе материала следует учитывать факторы, выходящие за рамки прочности, чтобы соответствовать конкретным требованиям и проблемам, возникающим в различных производственных процессах.