Viens no visizplatītākajiem metāliem uz Zemes ir alumīnijs. To sauc arī par "lidojošo metālu". Lai gan dabā tas nav sastopams tīrā veidā, to var atrast daudzos minerālos. Un visizplatītākais sakausējums, ko izmanto daudzu detaļu un konstrukciju ražošanai, ir duralumīnijs (duralumīnijs).
To izgudroja vācu zinātnieks Alfrēds Vilms, kurš strādāja Dürener Metallwerke AG rūpnīcā (Dīrene). Viņš noteica, ka alumīnija un vara sakausējumam ir daudz labākas īpašības nekā pašam metālam tīrā veidā.
Augstas stiprības sakausējumu grupa
Patiesībā duralumīnijs ir vesela sakausējumu grupa, kurā galvenā sastāvdaļa ir alumīnijs, un tā leģējošie elementi ir varš, cinks, mangāns, magnijs. Bet kopumā to īpašības nosaka ne tikai sastāvs, bet arī termiskās apstrādes metode. 1903. gadā pirmo reizi tika atklāts, ka novecošanas procesā alumīnija sakausējums arvarš kļūst vēl izturīgāks un cietāks.
Kā vēlāk izrādījās, tas ir saistīts ar faktu, ka, metālam pēc sacietēšanas vairākas dienas atrodoties istabas temperatūrā, tā pārsātinātais cietais šķīdums sadalās, un tam, savukārt, notiek sacietēšana. materiāls.
Novecošanās process un atgriešanās iepriekšējā stāvoklī
Kā jau minēts iepriekš, metālu novecošana ir svarīgs process, ko izraisa strukturālas pārvērtības, kas izraisa fizikālo un mehānisko īpašību izmaiņas. Tas var būt dabisks un mākslīgs. Pirmajā gadījumā sakausējums tiek turēts vairākas dienas istabas temperatūrā.
Ar mākslīgo novecošanu apstrādes laiks tiek samazināts, bet temperatūra tiek paaugstināta. Lai sakausējums atgrieztos iepriekšējā stāvoklī, tas dažas sekundes jāuzsilda līdz 270 grādiem un pēc tam ātri jāatdzesē.
Alumīnija ražošana
Lai izgatavotu alumīnija sakausējumu ar varu, ir nepieciešams augsto tehnoloģiju aprīkojums un, protams, pats metāls. To iegūst no boksīta. Šis ir akmens, kas jāsadrupina, jāpievieno ūdens un jātvaicē zem augsta spiediena. Tādējādi silīcijs tiek atdalīts no alumīnija oksīda. Pēc tam biezo masu liek speciālā vannā ar iztaisnotu kriolītu. Saturs tiek uzkarsēts līdz 950 ° C un caur to tiek laista 400 kA elektriskā strāva.
Tas ļauj izjaukt saikni starp skābekļa un alumīnija atomiem. Rezultātā pēdējais nosēžas apakšā kā šķidrs metāls. Šādi tiek izgatavoti lējumi no šķidrā alumīnija. Tagad metālspilnībā gatavs apstrādei. Tomēr, lai palielinātu tā stiprību, ir jāpievieno leģējošie elementi un tādējādi jāiegūst augstas kvalitātes alumīnija-vara sakausējums.
Duralumīna ražošana
Kopumā visi alumīnija sakausējumi ir sadalīti divās grupās: lietie un deformētie. To ražošanas process ir tieši atkarīgs no tā, kāda veida galu galā vajadzētu iegūt. Turklāt ražošanas metode ir atkarīga arī no nepieciešamajiem raksturlielumiem.
Duralumīna ražošanai alumīnija lietņus izkausē elektriskā krāsnī. Interesanti, ka šis ir viens no retajiem metāliem, ko daudzas reizes var pārvērst no cieta uz šķidru un otrādi. Tas neietekmēs tā veiktspēju. Izkausētajam alumīnijam savukārt pievieno varu un citus leģējošus elementus, piemēram, mangānu, dzelzi un magniju. Ir ļoti svarīgi ievērot procentuālo attiecību: 93% alumīnija, 5% vara, atlikušie 2% ir citi leģējošie elementi.
Duralumīnija sacietēšana un atkausēšana
Šādam sakausējumam obligāts ir sacietēšanas process. Mazo detaļu turēšanas laiks ir tikai dažas minūtes, un temperatūra ir aptuveni 500 °C. Uzreiz pēc procedūras duralumīns ir mīksts un viskozs. To ir viegli deformēt un apstrādāt. Pēc kāda laika sakausējums sacietē un palielinās tā mehāniskās īpašības. Ja temperatūras slieksnis tiek pārsniegts, notiek oksidēšanās un materiāls zaudē savas īpašības. Pēc sacietēšanas tas lēnām jāatdzesē vēsā ūdenī.
Tātad, jūs jau zināt alumīnija un vara sakausējuma nosaukumu. To bieži var deformēt: aukstā velmēšana, vilkšana, kalšana. Šajā gadījumā notiek tā sauktā sacietēšana. Tas ir process, kura laikā metāla konstrukcijā notiek kustība un dislokāciju pavairošana. Rezultātā sakausējums pats maina savu struktūru, kļūst cietāks un stiprāks. Tas samazina tā elastību un triecienizturību. Lai deformācijas vieglāk pārietu un darba rūdījums nesabojātu metālu, tiek izmantota atkausēšana. Lai to izdarītu, sakausējums tiek uzkarsēts līdz 350 ° C un pēc tam atdzesēts gaisā.
Sakausējuma (alumīnija un vara) stāvokļa diagramma
Lai visskaidrāk aprakstītu duralumīnija sastāvdaļu mijiedarbību cietā un šķidrā stāvoklī, kā arī izskaidrotu sakausējuma īpašību izmaiņu būtību, izmantojiet stāvokļu diagrammu.
No tā var redzēt, ka lielākā Cu šķīdība sakausējumā ar alumīniju tiek novērota 548 ° C temperatūrā un tajā pašā laikā tā ir 5,7%. Temperatūrai paaugstinoties, tā paaugstināsies, bet pazeminās – samazināsies. Minimālā šķīdība (0,5%) tiks novērota istabas temperatūrā. Ja duralumīnijs ir sacietējis virs 400 ° C, tas kļūs par cietu viendabīgu šķīdumu - α.
Šī procesa laikā cietais šķīdums sadalīsies. Ļoti neparasti uzvedas alumīnija un vara sakausējums, kura formula ir CuAl2. Procesu pavada liekās fāzes A1 atbrīvošana. Šis sadalījums notiek laikāilgu laiku. Šī ir dabiskā novecošanās, ko mēs minējām iepriekš.
Sakausējuma īpašības
Metāla sakausēšana ar noteiktiem elementiem ļauj palielināt tā īpašības. Vai atceraties alumīnija-vara sakausējuma nosaukumu? Kādas īpašības tai piemīt?
Alumīnijs pats par sevi ir ļoti viegls, mīksts un pilnīgi trausls. Tas šķīst vāji koncentrētos sārmos un skābēs. Pievienojot alumīnijam varu un magniju, jau var iegūt diezgan spēcīgu sakausējumu. Tā veiktspēju ir diezgan viegli uzlabot - jums vienkārši jāatstāj tas nogulties istabas temperatūrā. Tātad novecošanas efekts palielina duralumīnija izturību, kā mēs runājām iepriekš.
Alumīnijs pats par sevi ir diezgan viegls. Neliels vara daudzums nepadara sakausējumu smagāku. Vēl viena pozitīva īpašība ir spēja atkārtoti pārkausēt sakausējumu. Tajā pašā laikā tas nezaudēs savas īpašības. Vienīgais, kas nepieciešams, ir pāris dienas pēc kastinga “atpūsties”.
Duralumīnija trūkums ir tā zemā izturība pret koroziju. Tāpēc visbiežāk šādu materiālu pārklāj ar tīru alumīnija slāni vai krāso ar lakām un krāsām.
Alumīnija sakausējumi un to pielietojumi
Pirmo reizi dirižabļu ražošanā tika izmantots duralumīns. Šī materiāla vieglums un izturība ļāva izveidot izcilu lidmašīnu. Šim nolūkam tika izmantots zīmols D16t. Pašlaik plaši tiek izmantoti sakausējumi ar alumīniju, cinku, varu un citiem sakausējumiemastronautika, aviācija un citas mašīnbūves jomas.
Tātad, piemēram, duralumīnija izmantošana automašīnas ražošanā var ievērojami samazināt tā svaru un izmaksas, bet tajā pašā laikā tā būs pietiekami izturīga.
Kopumā var atzīmēt, ka šī sakausējuma klāsts ir diezgan plašs: dažādu formu caurules, stieples, loksnes, lentes, stieņi un atlietas detaļas. D16t joprojām tiek uzskatīts par vienu no populārākajiem un izplatītākajiem zīmoliem. Mazais burts "t" marķējuma beigās nozīmē, ka sakausējums ir sacietējis un dabiski novecojis. To lieto:
- Kosmosa kuģu, kuģu un lidmašīnu konstrukcijās.
- Dažādu darbgaldu un mašīnu detaļu ražošanai.
- Ielu zīmju, ceļa zīmju izgatavošanai.
Ikvienam jāzina alumīnija un vara sakausējuma nosaukums. Dural tiek izmantots arī naftas rūpniecībā. Tātad no tā izgatavotas speciālas caurules var nodrošināt akas darbību 6-7 gadus.
Kāds ir alumīnija un vara sakausējuma nosaukums, viegli atcerēties. Tātad, mēs teicām, kādas īpašības tam piemīt un kur tas tiek izmantots. Ar to var viegli nomainīt velmētu tēraudu, it īpaši, ja ir nepieciešams padarīt konstrukciju vieglu.
