Üks levinumaid metalle Maal on alumiinium. Seda nimetatakse ka "lentavaks metalliks". Kuigi seda puhtal kujul looduses ei leidu, võib seda leida paljudes mineraalides. Ja kõige levinum sulam, mida kasutatakse paljude osade ja konstruktsioonide tootmiseks, on duralumiinium (duralumiinium).
Selle leiutas Saksa teadlane Alfred Wilm, kes töötas Dürener Metallwerke AG tehases (Düren). Ta tegi kindlaks, et alumiiniumi ja vase sulamil on palju paremad omadused kui metallil endal puhtal kujul.
Kõrge tugevusega sulamigrupp
Tegelikult on duralumiinium terve rühm sulameid, mille põhikomponendiks on alumiinium ja selle legeerivateks elementideks on vask, tsink, mangaan ja magneesium. Kuid üldiselt ei määra nende omadused mitte ainult koostis, vaid ka kuumtöötlemise meetod. 1903. aastal avastati esmakordselt, et vananemisprotsessi käigus tekkis alumiiniumsulam koosvask muutub veelgi vastupidavamaks ja kõvemaks.
Nagu hiljem selgus, on see tingitud asjaolust, et kui metall on pärast kõvenemist mitu päeva toatemperatuuril, laguneb selle üleküllastunud tahke lahus ning sellega omakorda kaasneb metalli kivinemine. materjal.
Vananemisprotsess ja naasmine eelmisesse olekusse
Nagu varem mainitud, on metallide vananemine oluline protsess, mis on põhjustatud struktuurimuutustest, mis põhjustavad muutusi füüsikalistes ja mehaanilistes omadustes. See võib olla looduslik ja kunstlik. Esimesel juhul hoitakse sulamit mitu päeva toatemperatuuril.
Kunstliku vananemisega lüheneb töötlemisaeg, kuid tõuseb temperatuur. Sulami endisele olekule naasmiseks tuleb seda mõneks sekundiks kuumutada 270 kraadini ja seejärel kiiresti maha jahutada.
Alumiiniumi tootmine
Alumiiniumi ja vasega sulami valmistamiseks on vaja kõrgtehnoloogilisi seadmeid ja loomulikult metalli ennast. Seda kaevandatakse boksiidist. See on kivi, mis tuleb purustada, lisada vett ja kõrge rõhu all aurutada. Seega eraldatakse räni alumiiniumoksiidist. Seejärel asetatakse paks mass spetsiaalsesse sirgendatud krüoliidiga vanni. Sisu kuumutatakse temperatuurini 950 ° C ja sellest juhitakse läbi 400 kA elektrivool.
See võimaldab teil katkestada sideme hapniku- ja alumiiniumi aatomite vahel. Selle tulemusena settib viimane vedela metallina põhja. Nii valmistatakse vedelast alumiiniumist valandeid. Nüüd metallisttäielikult töötlemiseks valmis. Kuid selle tugevuse suurendamiseks on vaja sellele lisada legeerivaid elemente ja nii saada kvaliteetne alumiiniumi-vasesulam.
Duralumiini tootmine
Kokku jagunevad kõik alumiiniumsulamid kahte rühma: valatud ja deformeeritud. Nende tootmisprotsess sõltub täpselt sellest, millist tüüpi tuleks lõpuks hankida. Lisaks sõltub tootmismeetod ka nõutavatest omadustest.
Duralumiiniumi tootmiseks sulatatakse alumiiniumkangid elektriahjus. Huvitav on see, et see on üks väheseid metalle, mida saab mitu korda muuta tahkest vedelaks ja vastupidi. See ei mõjuta selle jõudlust. Sula alumiiniumile lisatakse omakorda vaske ja muid legeerivaid elemente, nagu mangaan, raud ja magneesium. Väga oluline on jälgida protsentuaalset suhet: 93% alumiiniumi, 5% vaske, ülejäänud 2% on muud legeerivad elemendid.
Duralumiiniumi kõvenemine ja lõõmutamine
Sellise sulami puhul on kõvenemisprotsess kohustuslik. Väikeste osade säilivusaeg on vaid mõni minut ja temperatuur on umbes 500 °C. Kohe pärast protseduuri on duralumiinium pehme ja viskoosne. Seda on lihtne deformeerida ja töödelda. Mõne aja pärast sulam kõveneb ja selle mehaanilised omadused suurenevad. Temperatuuriläve ületamisel toimub oksüdeerumine ja materjal kaotab oma omadused. Pärast kõvenemist tuleb seda aeglaselt jahutada jahedas vees.
Nii, te juba teate alumiiniumi-vasesulami nime. Sageli võib see deformeeruda: külmv altsimine, tõmbamine, sepistamine. Sel juhul toimub nn kõvenemine. See on protsess, mille käigus toimub metallkonstruktsioonis dislokatsioonide liikumine ja paljunemine. Selle tulemusena muudab sulam ise oma struktuuri, muutub kõvemaks ja tugevamaks. See vähendab selle elastsust ja löögitugevust. Selleks, et deformatsioonid läheksid kergemini üle ja töökarastus metalli ei hävitaks, kasutatakse lõõmutamist. Selleks kuumutatakse sulam temperatuurini 350 °C ja jahutatakse seejärel õhu käes.
Sulami (alumiinium ja vask) oleku graafik
Selleks, et kõige selgemini kirjeldada duralumiiniumi komponentide vastasmõju tahkes ja vedelas olekus, samuti selgitada sulami omaduste muutumise olemust, kasutage olekudiagrammi.
Sellest on näha, et Cu suurim lahustuvus alumiiniumiga sulamis on temperatuuril 548 ° C ja samal ajal on see 5,7%. Kui temperatuur tõuseb, siis see tõuseb, ja kui see langeb, siis see väheneb. Toatemperatuuril täheldatakse minimaalset lahustuvust (0,5%). Kui duralumiinium on karastatud temperatuuril üle 400 ° C, muutub see tahkeks homogeenseks lahuseks - α.
Selle protsessi käigus tahke lahus laguneb. Väga ebatavaliselt käitub alumiiniumi ja vase sulam, mille valem on CuAl2. Protsessiga kaasneb liigse faasi A1 vabanemine. See lagunemine toimub ajalpikka aega. See on loomulik vananemine, mida me varem mainisime.
Sulami omadused
Metalli legeerimine teatud elementidega võimaldab suurendada selle omadusi. Kas mäletate alumiiniumi-vasesulami nime? Millised omadused sellel on?
Alumiinium ise on väga kerge, pehme ja täiesti habras. See lahustub nõrg alt kontsentreeritud leelistes ja hapetes. Alumiiniumile vaske ja magneesiumi lisades saab juba üsna tugeva sulami. Selle jõudlust on üsna lihtne parandada – peate selle lihts alt toatemperatuuril pikali jätma. Seega suurendab vananemise mõju duralumiiniumi tugevust, nagu me eespool rääkisime.
Alumiinium ise on üsna kerge. Väike protsent vaske ei muuda sulamit raskemaks. Teine positiivne omadus on võime sulamit korduv alt ümber sulatada. Samal ajal ei kaota see oma omadusi. Ainus asi, mida on vaja, on pärast valamist paar päeva "puhata".
Duralumiiniumi puuduseks on selle madal korrosioonikindlus. Seetõttu kaetakse selline materjal enamasti puhta alumiiniumikihiga või värvitakse lakkide ja värvidega.
Alumiiniumisulamid ja nende rakendused
Esmakordselt kasutati duralumiiniumist õhulaevade valmistamiseks. Selle materjali kergus ja tugevus võimaldasid luua suurepärase lennuki. Selleks kasutati D16t kaubamärki. Praegu kasutatakse laialdaselt alumiiniumi, tsingi, vase ja muude legeerivate elementidega sulameidastronautika, lennundus ja muud masinaehituse valdkonnad.
Nii võib näiteks duralumiiniumi kasutamine auto valmistamisel oluliselt vähendada selle kaalu ja maksumust, kuid samas on see piisav alt tugev.
Üldiselt võib märkida, et selle sulami valik on üsna lai: erineva kujuga torud, juhtmed, lehed, lindid, vardad ja valatud osad. D16t peetakse endiselt üheks populaarsemaks ja levinumaks kaubamärgiks. Väike täht "t" märgistuse lõpus tähendab, et sulam on karastatud ja loomulikult vananenud. Seda kasutatakse:
- Kosmoseaparaatide, laevade ja õhusõidukite kujunduses.
- Tööpinkide ja masinate erinevate osade valmistamiseks.
- Tänavasiltide, liiklusmärkide valmistamiseks.
Kõik peaksid teadma alumiiniumi ja vase sulami nime. Durali kasutatakse ka õlitööstuses. Niisiis suudavad sellest valmistatud spetsiaalsed torud tagada kaevu töö 6-7 aastaks.
Mis on alumiiniumi ja vase sulami nimi, lihtne meeles pidada. Niisiis, me rääkisime, millised omadused sellel on ja kus seda kasutatakse. See võib kergesti asendada v altsitud terast, eriti kui on vaja muuta konstruktsioon kergeks.
