Az egyik leggyakoribb fém a Földön az alumínium. "Flying metal"-nak is nevezik. Bár tiszta formájában nem található meg a természetben, számos ásványi anyagban megtalálható. És a legelterjedtebb ötvözet, amelyet számos alkatrész és szerkezet gyártására használnak, a duralumínium (duralumínium).
Alfred Wilm német tudós találta fel, aki a Dürener Metallwerke AG üzemében (Düren) dolgozott. Megállapította, hogy az alumínium és a réz ötvözete sokkal jobb tulajdonságokkal rendelkezik, mint maga a fém tiszta formájában.
Nagy szilárdságú ötvözetcsoport
Valójában a duralumínium ötvözetek egész csoportja, amelyben a fő alkotóelem az alumínium, ötvözőelemei pedig a réz, cink, mangán és magnézium. Általában azonban jellemzőit nem csak az összetétel, hanem a hőkezelés módja is meghatározza. 1903-ban fedezték fel először, hogy az öregedési folyamat során egy alumíniumötvözet aa réz még tartósabbá és keményebbé válik.
Mint később kiderült, ez annak tudható be, hogy amikor a fém keményedés után több napig szobahőmérsékleten van, túltelített szilárd oldata lebomlik, és ez a fémek keményedésével jár. az anyag.
Az öregedési folyamat és visszatérés az előző állapothoz
Mint korábban említettük, a fémek öregedése fontos folyamat, amelyet a fizikai és mechanikai tulajdonságok megváltozását okozó szerkezeti átalakulások okoznak. Lehet természetes és mesterséges. Az első esetben az ötvözetet néhány napig szobahőmérsékleten tartják.
A mesterséges öregítéssel a feldolgozási idő csökken, de a hőmérséklet nő. Az ötvözet korábbi állapotának visszaállításához néhány másodpercig 270 fokra kell melegíteni, majd gyorsan le kell hűteni.
Alumíniumgyártás
Ahhoz, hogy alumíniumötvözetet rézzel készítsünk, csúcstechnológiás berendezésekre van szükség, és természetesen magára a fémre. Bauxitból bányászják. Ez egy kőzet, amelyet össze kell törni, vizet kell hozzáadni és nagy nyomáson gőzölni. Így a szilícium elválik az alumínium-oxidtól. Ezután a vastag masszát egy speciális, kiegyenesített kriolit fürdőbe helyezzük. A tartalmat 950 °C-ra melegítjük, és 400 kA áramot vezetünk át rajta.
Ez lehetővé teszi az oxigén- és alumíniumatomok közötti kötés megszakítását. Ennek eredményeként az utóbbi folyékony fémként leülepszik az aljára. Így készülnek az öntvények folyékony alumíniumból. Most fémteljesen készen áll a megmunkálásra. A szilárdságának növelése érdekében azonban ötvözőelemeket kell hozzáadni, és így kiváló minőségű alumínium-réz ötvözetet kell kapni.
Duralumin gyártás
Összességében az összes alumíniumötvözet két csoportra osztható: öntött és deformált. Előállításuk folyamata pontosan attól függ, hogy végül milyen fajtát kell beszerezni. Ezenkívül a gyártási módszer a szükséges jellemzőktől is függ.
A duralumínium előállításához az alumínium tömböket elektromos kemencében olvasztják meg. Érdekes módon ez azon kevés fémek egyike, amelyek sokszor szilárdból folyékonyakká alakíthatók és fordítva. Ez nem befolyásolja a teljesítményét. A rezet és más ötvözőelemeket, például mangánt, vasat és magnéziumot felváltva adnak az olvadt alumíniumhoz. Nagyon fontos a százalékarány betartása: 93% alumínium, 5% réz, a maradék 2% egyéb ötvözőelem.
Duralumínium keményítése és izzítása
Az ilyen ötvözeteknél kötelező a keményedési folyamat. A kis alkatrészek tárolási ideje mindössze néhány perc, a hőmérséklet pedig körülbelül 500 °C. Közvetlenül az eljárás után a duralumínium puha és viszkózus. Könnyen deformálható és feldolgozható. Egy idő után az ötvözet megkeményedik és mechanikai tulajdonságai nőnek. A hőmérsékleti küszöb túllépése esetén oxidáció következik be, és az anyag elveszíti tulajdonságait. Kikeményedés után hideg vízben lassan le kell hűteni.
Tehát már ismeri az alumínium-réz ötvözet nevét. Gyakran deformálódik: hideghengerlés, húzás, kovácsolás. Ebben az esetben az úgynevezett keményedés következik be. Ez egy olyan folyamat, amely során a fémszerkezetben a diszlokációk elmozdulása és szaporodása következik be. Ennek eredményeként maga az ötvözet megváltoztatja szerkezetét, keményebbé és erősebbé válik. Ez csökkenti a rugalmasságát és az ütési szilárdságát. Annak érdekében, hogy az alakváltozások könnyebben áthaladjanak, és a munkaedzés ne roncsolja a fémet, lágyítást alkalmaznak. Ehhez az ötvözetet 350 °C-ra melegítjük, majd levegőn lehűtjük.
Az ötvözet állapotának táblázata (alumínium és réz)
A duralumínium szilárd és folyékony halmazállapotú összetevőinek kölcsönhatásának legvilágosabb leírásához, valamint az ötvözet tulajdonságaiban bekövetkezett változás természetének magyarázatához használja az állapotdiagramot.
Ebből látható, hogy a Cu legnagyobb oldhatósága alumíniumötvözetben 548 °C hőmérsékleten figyelhető meg, ugyanakkor 5,7%. Ha a hőmérséklet emelkedik, akkor nő, ha csökken, akkor csökken. A minimális oldhatóság (0,5%) szobahőmérsékleten figyelhető meg. Ha a duralumíniumot 400 °C felett megkeményedik, akkor szilárd, homogén oldat lesz - α.
A folyamat során a szilárd oldat lebomlik. Nagyon szokatlanul viselkedik az alumínium és réz ötvözete, amelynek képlete CuAl2. A folyamatot az A1 fázis felszabadulása kíséri. Ez a bontás alatt történikhosszú idő. Ez a korábban említett természetes öregedés.
Ötvözet tulajdonságai
A fémek bizonyos elemekkel való ötvözése lehetővé teszi a jellemzők javítását. Emlékszel az alumínium-réz ötvözet nevére? Milyen tulajdonságai vannak?
Az alumínium maga nagyon könnyű, puha és teljesen törékeny. Gyengén koncentrált lúgokban és savakban oldódik. Ha rézt és magnéziumot adunk az alumíniumhoz, máris elég erős ötvözetet kaphatunk. Teljesítménye nagyon könnyen javítható - csak hagyni kell szobahőmérsékleten feküdni. Tehát az öregedés hatása növeli a duralumínium szilárdságát, amint arról fentebb beszéltünk.
Az alumínium maga meglehetősen könnyű. A réz kis százaléka nem teszi nehezebbé az ötvözetet. Egy másik pozitív tulajdonság az ötvözet többszöri újraolvasztásának képessége. Ugyanakkor nem veszíti el tulajdonságait. Az egyetlen dolog, amire szükség van, az az, hogy az öntés után néhány napig „pihenni” kell.
A duralumínium hátránya az alacsony korrózióállósága. Ezért az ilyen anyagokat leggyakrabban tiszta alumíniumréteggel vonják be, vagy lakkal és festékkel festik.
Alumíniumötvözetek és alkalmazásaik
Első alkalommal használtak duralumíniumot léghajók gyártásához. Ennek az anyagnak a könnyűsége és erőssége lehetővé tette egy kiváló repülőgép létrehozását. Ehhez a D16t márkát használták. Jelenleg az alumíniummal, cinkkel, rézzel és más ötvözőelemekkel készült ötvözetek széles körben használatosakűrhajózás, repülés és a gépészet egyéb területei.
Így például a duralumínium felhasználása egy autó gyártása során jelentősen csökkentheti annak tömegét és költségét, ugyanakkor elég erős lesz.
Általánosságban elmondható, hogy ennek az ötvözetnek a választéka meglehetősen széles: csövek, huzalok, lemezek, szalagok, rudak és különféle formájú öntött alkatrészek. A D16t továbbra is az egyik legnépszerűbb és legelterjedtebb márka. A jelölés végén található kis "t" betű azt jelenti, hogy az ötvözet edzett és természetesen öregedett. Ezt használják:
- Űrjárművek, hajók és repülőgépek tervezésében.
- Szerszámgépek és gépek különféle alkatrészeinek gyártásához.
- Utcatáblák, útjelző táblák gyártásához.
Mindenkinek tudnia kell az alumínium-rézötvözet nevét. A Dur alt az olajiparban is használják. Tehát a belőle készült speciális csövek 6-7 évig tudják biztosítani a kút működését.
Mi a neve az alumínium és réz ötvözetének, könnyen megjegyezhető. Tehát elmondtuk, milyen tulajdonságai vannak és hol használják. Könnyen helyettesítheti a hengerelt acélt, különösen, ha a szerkezetet könnyűvé kell tenni.
