Един от най-разпространените метали на Земята е алуминият. Нарича се още "летящ метал". Въпреки че не се среща в природата в чист вид, може да се намери в много минерали. И най-разпространената сплав, която се използва за производството на много части и конструкции, е дуралуминий (дурал).
Изобретен е от немския учен Алфред Вилм, който е работил в завода Dürener Metallwerke AG (Düren). Той определи, че сплав от алуминий и мед има много по-добри характеристики от самия метал в чистата му форма.
Група сплави с висока якост
Всъщност дуралуминият е цяла група сплави, в които основният компонент е алуминият, а неговите легиращи елементи са мед, цинк, манган, магнезий. Но като цяло техните характеристики се определят не само от състава, но и от метода на топлинна обработка. През 1903 г. за първи път е открито, че по време на процеса на стареене, алуминиева сплав смедта става още по-издръжлива и твърда.
Както се оказа по-късно, това се дължи на факта, че когато след втвърдяване металът е на стайна температура в продължение на няколко дни, неговият пренаситен твърд разтвор се разлага, а това от своя страна е придружено от втвърдяване на материалът.
Процесът на стареене и връщане към предишното състояние
Както споменахме по-рано, стареенето на метала е важен процес, който се причинява от структурни трансформации, които причиняват промени във физичните и механичните свойства. Тя може да бъде естествена и изкуствена. В първия случай сплавта се държи няколко дни при стайна температура.
С изкуствено стареене времето за обработка се намалява, но температурата се повишава. За да се върне сплавта в предишното си състояние, тя трябва да се нагрее до 270 градуса за няколко секунди и след това бързо да се охлади.
Производство на алуминий
За да направите сплав от алуминий с мед, имате нужда от високотехнологично оборудване и, разбира се, самия метал. Добива се от боксит. Това е скала, която трябва да бъде смачкана, да се добави вода и да се запари под високо налягане. Така силицийът се отделя от алуминиевия оксид. След това дебелата маса се поставя в специална вана с изправен криолит. Съдържанието се нагрява до 950°C и през него преминава електрически ток от 400 kA.
Това ви позволява да прекъснете връзката между атомите на кислорода и алуминия. В резултат на това последният се утаява на дъното като течен метал. Така се правят отливки от течен алуминий. Сега металнапълно готов за механична обработка. Въпреки това, за да се увеличи здравината му, е необходимо да се добавят легиращи елементи към него и по този начин да се получи висококачествена алуминиево-медна сплав.
Производство на дуралуминий
Общо всички алуминиеви сплави са разделени на две групи: отляти и деформирани. Процесът на тяхното производство зависи именно от това какъв вид трябва да се получи в крайна сметка. Освен това методът на производство също зависи от необходимите характеристики.
За производството на дурал, алуминиевите блокове се топят в електрическа пещ. Интересното е, че това е един от малкото метали, които могат да се превръщат от твърдо в течно и обратно много пъти. Това няма да повлияе на неговата производителност. Медта и други легиращи елементи като манган, желязо и магнезий се добавят на свой ред към разтопения алуминий. Много е важно да се спазва процентното съотношение: 93% алуминий, 5% мед, останалите 2% са други легиращи елементи.
Втвърдяване и отгряване на дуралуминий
Задължителен за такава сплав е процесът на втвърдяване. Времето на задържане за малки части е само няколко минути, а температурата е около 500 °C. Веднага след процедурата дуралуминият е мек и вискозен. Лесно се деформира и обработва. След известно време сплавта се втвърдява и механичните й свойства се увеличават. При превишаване на температурния праг настъпва окисляване и материалът губи своите характеристики. След втвърдяване трябва бавно да се охлади в студена вода.
И така, вече знаете името на алуминиево-медната сплав. Често се поддава на деформация: студено валцуване, изтегляне, коване. В този случай се получава така нареченото втвърдяване. Това е процес, по време на който се случва движението и размножаването на дислокациите в металната конструкция. В резултат на това самата сплав променя структурата си, става по-твърда и по-здрава. Това намалява неговата пластичност и якост на удар. За да преминават по-лесно деформациите и работното втвърдяване не разрушава метала, се използва отгряване. За да направите това, сплавта се нагрява до 350 ° C и след това се охлажда на въздух.
Графика на състоянието на сплавта (алуминий и мед)
За да се опише най-ясно взаимодействието на компонентите на дуралуминия в твърдо и течно състояние, както и да се обясни естеството на промяната в свойствата на сплавта, използвайте диаграмата на състоянието.
От него се вижда, че най-високата разтворимост на Cu в сплав с алуминий се наблюдава при температура от 548°C и в същото време е 5,7%. Когато температурата се повиши, тя ще се увеличи, а когато падне, ще намалее. При стайна температура ще се наблюдава минимална разтворимост (0,5%). Ако дуралуминият се втвърди над 400 ° C, той ще стане твърд хомогенен разтвор - α.
По време на този процес твърдият разтвор ще се разложи. Сплав от алуминий и мед се държи много необичайно, чиято формула е CuAl2. Процесът е придружен от освобождаване на излишната фаза A1. Тази разбивка се извършва по време надълго време. Това е естественото стареене, което споменахме по-рано.
Свойства на сплав
Логирането на метал с определени елементи дава възможност да се повишат неговите характеристики. Помните ли името на алуминиево-медната сплав? Какви свойства има?
Алуминият сам по себе си е много лек, мек и напълно крехък. Разтворим е в слабо концентрирани алкали и киселини. Като добавите мед и магнезий към алуминия, вече можете да получите доста здрава сплав. Неговото представяне е доста лесно за подобряване - просто трябва да го оставите да лежи на стайна температура. И така, ефектът от стареенето увеличава здравината на дуралуминия, както говорихме по-горе.
Алуминият сам по себе си е доста лек. Малък процент мед не прави сплавта по-тежка. Друга положителна характеристика е способността за многократно претопяване на сплавта. В същото време няма да загуби свойствата си. Единственото нещо, което е необходимо е да му дадете „почивка“няколко дни след кастинга.
Недостатъкът на дуралуминия е ниската му устойчивост на корозия. Затова най-често такъв материал е покрит с чист слой алуминий или боядисан с лакове и бои.
Алуминиеви сплави и техните приложения
За първи път дуралуминият е използван за направата на дирижабли. Лекотата и здравината на този материал направиха възможно създаването на отличен самолет. За това беше използвана марката D16t. Понастоящем сплавите с алуминий, цинк, мед и други легиращи елементи се използват широко вастронавтика, авиация и други области на машиностроенето.
Така че, например, използването на дуралуминий при производството на автомобил може значително да намали теглото и цената му, но в същото време ще бъде достатъчно здрав.
Като цяло може да се отбележи, че обхватът на тази сплав е доста широк: тръби, проводници, листове, ленти, пръти и отлети части с различни форми. D16t все още се смята за една от най-популярните и разпространени марки. Малката буква "t" в края на маркировката означава, че сплавта е втвърдена и естествено остаряла. Използва се:
- В дизайна на космически кораби, кораби и самолети.
- За производството на различни части за металорежещи машини и машини.
- За производството на улични знаци, пътни знаци.
Всеки трябва да знае името на сплавта от алуминий и мед. Dural се използва и в петролната индустрия. Така че, специални тръби, направени от него, могат да осигурят работата на кладенеца за 6-7 години.
Какво е името на сплавта от алуминий и мед, лесно за запомняне. И така, разказахме какви свойства има и къде се използва. Може лесно да замени валцуваната стомана, особено ако е необходимо да се направи конструкцията олекотена.
