Et av de vanligste metallene på jorden er aluminium. Det kalles også "flyvende metall". Selv om det ikke finnes i naturen i sin rene form, kan det finnes i mange mineraler. Og den vanligste legeringen, som brukes til å produsere mange deler og strukturer, er duralumin (duralumin).
Den ble oppfunnet av den tyske forskeren Alfred Wilm, som jobbet ved Dürener Metallwerke AG-anlegget (Düren). Han slo fast at en legering av aluminium og kobber har mye bedre egenskaper enn selve metallet i sin rene form.
Legeringsgruppe med høy styrke
Faktisk er duralumin en hel gruppe legeringer der hovedkomponenten er aluminium, og legeringselementene er kobber, sink, mangan, magnesium. Men generelt bestemmes deres egenskaper ikke bare av sammensetningen, men også av metoden for varmebehandling. I 1903 ble det først oppdaget at under aldringsprosessen ble en aluminiumslegering medkobber blir enda mer holdbart og hardt.
Som det viste seg senere, skyldes dette at når metallet etter herding har romtemperatur i flere dager, brytes dets overmettede faste løsning ned, og dette i sin tur ledsages av herding av materialet.
Eldringsprosessen og gå tilbake til forrige tilstand
Som tidligere nevnt er metallaldring en viktig prosess, som er forårsaket av strukturelle transformasjoner som forårsaker endringer i fysiske og mekaniske egenskaper. Det kan være naturlig og kunstig. I det første tilfellet holdes legeringen i flere dager ved romtemperatur.
Med kunstig aldring reduseres behandlingstiden, men temperaturen økes. For å returnere legeringen til sin tidligere tilstand, må den varmes opp til 270 grader i noen sekunder og deretter raskt avkjøles.
Aluminiumsproduksjon
For å lage en legering av aluminium med kobber trenger du høyteknologisk utstyr og selvfølgelig selve metallet. Det er utvunnet fra bauxitt. Dette er en stein som må knuses, tilsettes vann og dampes under høyt trykk. Dermed skilles silisium fra alumina. Deretter legges den tykke massen i et spesielt bad med rettet kryolitt. Innholdet varmes opp til 950 °C og en elektrisk strøm på 400 kA føres gjennom det
Dette lar deg bryte bindingen mellom oksygen- og aluminiumatomene. Som et resultat legger sistnevnte seg til bunnen som et flytende metall. Slik lages støpegods av flytende aluminium. Nå metallhelt klar for maskinering. For å øke styrken er det imidlertid nødvendig å legge til legeringselementer og dermed oppnå en aluminium-kobberlegering av høy kvalitet.
Duralumin-produksjon
Tot alt er alle aluminiumslegeringer delt inn i to grupper: støpt og deformert. Prosessen med produksjonen deres avhenger nøyaktig av hvilken type som skal oppnås til slutt. I tillegg avhenger produksjonsmetoden også av de nødvendige egenskapene.
For produksjon av duralumin smeltes aluminiumsblokker i en elektrisk ovn. Interessant nok er dette et av få metaller som kan omdannes fra fast til flytende og omvendt mange ganger. Dette vil ikke påvirke ytelsen. Kobber og andre legeringselementer som mangan, jern og magnesium tilsettes i sin tur til smeltet aluminium. Det er veldig viktig å observere prosentforholdet: 93 % aluminium, 5 % kobber, de resterende 2 % er andre legeringselementer.
Herding og utglødning av duralumin
Obligatorisk for en slik legering er herdeprosessen. Holdetiden for små deler er bare noen få minutter, og temperaturen er ca. 500 °C. Umiddelbart etter prosedyren er duralumin myk og tyktflytende. Det er lett å deformere og behandle. Etter en tid stivner legeringen og dens mekaniske egenskaper øker. Hvis temperaturterskelen overskrides, oppstår oksidasjon og materialet mister sine egenskaper. Etter herding må den avkjøles sakte i kaldt vann.
Så du vet allerede navnet på aluminium-kobberlegering. Det egner seg ofte til deformasjon: kaldvalsing, tegning, smiing. I dette tilfellet oppstår den såk alte herdingen. Dette er en prosess der bevegelse og multiplikasjon av dislokasjoner skjer i metallstrukturen. Som et resultat endrer legeringen i seg selv strukturen, blir hardere og sterkere. Dette reduserer dens duktilitet og slagstyrke. For at deformasjonene skal passere lettere og arbeidsherdingen ikke ødelegger metallet, brukes gløding. For å gjøre dette blir legeringen varmet opp til 350 ° C og deretter avkjølt i luft.
Kaart over legeringens tilstand (aluminium og kobber)
For å tydeligst beskrive samspillet mellom komponentene i duralumin i fast og flytende tilstand, samt for å forklare arten av endringen i egenskapene til legeringen, bruk tilstandsdiagrammet.
Det kan sees av den at den høyeste løseligheten av Cu i en legering med aluminium observeres ved en temperatur på 548 ° C og samtidig er den 5,7 %. Når temperaturen stiger, vil den øke, og når den faller, vil den synke. Minimal løselighet (0,5%) vil bli observert ved romtemperatur. Hvis duraluminet herdes over 400 °C, vil det bli en solid homogen løsning - α.
I løpet av denne prosessen vil den faste løsningen brytes ned. En legering av aluminium og kobber oppfører seg veldig uvanlig, hvis formel er CuAl2. Prosessen er ledsaget av frigjøring av overskytende fase A1. Dette sammenbruddet finner sted underlang tid. Dette er den naturlige aldring vi nevnte tidligere.
legeringsegenskaper
Legering av et metall med visse elementer gjør det mulig å øke dets egenskaper. Husker du navnet på aluminium-kobberlegering? Hvilke egenskaper har den?
Aluminium i seg selv er veldig lett, mykt og helt skjørt. Det er løselig i svakt konsentrerte alkalier og syrer. Ved å tilsette kobber og magnesium til aluminium kan du allerede få en ganske sterk legering. Ytelsen er ganske enkel å forbedre - du trenger bare å la den ligge i romtemperatur. Så effekten av aldring øker styrken til duralumin, som vi snakket om ovenfor.
Aluminium i seg selv er ganske lett. En liten prosentandel kobber gjør ikke legeringen tyngre. En annen positiv egenskap er evnen til gjentatte ganger omsmelting av legeringen. Samtidig vil den ikke miste egenskapene sine. Det eneste som trengs er å gi den en "hvile" i et par dager etter casting.
Ulempen med duralumin er dens lave korrosjonsmotstand. Derfor er slikt materiale oftest dekket med et rent lag aluminium eller m alt med lakk og maling.
Aluminiumslegeringer og deres bruksområder
For første gang ble duralumin brukt til å lage luftskip. Lettheten og styrken til dette materialet gjorde det mulig å lage et utmerket fly. Til dette ble merket D16t brukt. For tiden er legeringer med aluminium, sink, kobber og andre legeringselementer mye brukt iastronautikk, luftfart og andre områder innen maskinteknikk.
Så, for eksempel, bruk av duralumin i produksjonen av en bil kan redusere vekten og kostnadene betraktelig, men samtidig vil den være sterk nok.
Generelt kan det bemerkes at utvalget av denne legeringen er ganske bredt: rør, ledninger, plater, bånd, stenger og støpte deler av forskjellige former. D16t regnes fortsatt som et av de mest populære og vanlige merkene. Den lille bokstaven "t" på slutten av merkingen betyr at legeringen er herdet og naturlig eldet. Den brukes:
- I design av romfartøy, skip og fly.
- For produksjon av ulike deler til verktøymaskiner og maskiner.
- For produksjon av gateskilt, veiskilt.
Alle bør vite navnet på legeringen av aluminium og kobber. Dural brukes også i oljeindustrien. Så spesialrør laget av den kan sikre driften av brønnen i 6-7 år.
Hva heter legeringen av aluminium og kobber, lett å huske. Så vi fort alte hvilke egenskaper den har og hvor den brukes. Den kan enkelt erstatte valset stål, spesielt hvis det er nødvendig for å gjøre strukturen lett.
