Алюминий и его сплавы

Алюминий — металл серебристо - белого цвета; находится в IIIгруппе Периодической системы Д. И. Менделеева.

Алюминии легкий (плотность 2,7 г/см³) и легкоплавкий (температура плавления 660°С) металл, он не имеет полиморфных превращений, кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке с параметром а =0,404 нм и, поэтому, обладает высокой пластичностью. Алюминий имеет высокую теплопроводность, а электропроводность его составляет 65 % от электропроводности меди.

Алюминий — коррозионностойкий металл. Образующаяся на его поверхности плотная пленка оксида Аl₂О₃ обладает очень хорошим сцеплением с металлом, малопроницаема для всех газов и предохраняет алюминий от дальнейшего окисления и коррозии в атмосферных условиях, воде и других средах. Алюминий стоек в концентрированной азотной кислоте и некоторых органических кислотах (лимонной, уксусной и др.). Минеральные кислоты (соляная, плавиковая) и щелочи разрушают оксидную пленку.

Постоянные примеси (Fe, Si, Ti, Mn, Cu Zn, Сг) понижают физико-химические характеристики и пластичность алюминия.

В зависимости от содержания примесей различают марки первичного алюминия А999, А995, А99, А97, А95.

Железо и кремний являются основными неизбежными примесями, попадающими в алюминий при его производстве. Их присутствие отрицательно сказывается на свойствах алюминия.

Чистейший алюминий имеет крупнозернистую структуру прямолинейными границами.

Железо практически нерастворимо в алюминии, поэтому даже при самом милом его содержании образуется хрупкое химическое соединение FeAl₃. Кристаллизуясь в виде игл, служащих надрезами в металле, оно снижает пластические свойства алюминия. Железо уменьшает коррозионную стойкость алюминия вследствие большой разницы электрохимических потенциалов фаз Аl и FeAl₃, возникновения микрогальванических пар на границе этих фаз и развития межкристаллитной коррозии.

Кремний не образует с алюминием химических соединений и присутствует в сплавах алюминия в элементарном виде. Растворимость кремния в алюминии при комнатной температуре не превышает 0,05 %. Уже при незначительных количествах кремния в структуре алюминия образуются включения эвтектики А1+Si. Кристаллики кремния по свойствам близки к химическим соединениям, обладают высокой твердостью (НВ 800) и хрупкостью.

Основное отрицательное влияние примеси кремния выражается в ухудшении литейных свойств технического алюминия. Кремний резко снижает температуру солидуса, увеличивает интервал кристаллизации ( Δ t = t _Л – t _С ), а значит, уменьшает жидкотекучесть и увеличивает склонность сплава к трещинообразованию.

В промышленном алюминии одновременно присутствуют железо и кремний, поэтому его можно рассматривать как тройной сплав системы Al—Fe—Si. При этом в алюминии могут образовываться два тройных химических соединения: α (А1—Fe—Si) и β (Al—Fe—Si), которые практически нерастворимы в А1. Появление в структуре технического алюминия скелетообразной, крабовидной фазы а (А1—Fe—Si) и грубой пластинчатой фазы β (А1— Fe—Si) резко изменяет его свойства.

Из-за низкой прочности технический алюминий применять как конструкционный материал нецелесообразно. Его широко используют для изготовления ненагруженных деталей и элементов конструкций, когда основную роль играют его малая плотность, высокая пластичность, коррозионная стойкость, хорошая свариваемость. Высокая электропроводность алюминия, сочетающаяся с малой плотностью, позволили широко использовать его в электротехнике в качестве проводникового материала.

Благодаря высокой теплопроводности из технического алюминия изготавливают теплообменники в холодильных установках. Высокая отражательная способность позволяет делать из него рефлекторы, зеркала, экраны телевизоров. Коррозионная стойкость позволяет широко применять алюминий в химическом машиностроении, пищевой промышленности и строительстве.

Наибольшее количество алюминия расходуется для производства сплавов на алюминиевой основе, которые благодаря их малой плотности позволяют значительно снижать массу конструкций.

Поиск по сайту: