Жер бетіндегі ең көп таралған металдардың бірі - алюминий. Оны «ұшатын металл» деп те атайды. Табиғатта таза күйінде кездеспесе де, көптеген минералдарда кездеседі. Ал көптеген бөлшектер мен құрылымдарды өндіру үшін қолданылатын ең көп таралған қорытпа - дуралюминий (дюралюминий).
Оны Dürener Metallwerke AG зауытында (Düren) жұмыс істеген неміс ғалымы Альфред Вильм ойлап тапқан. Ол алюминий мен мыс қорытпасының таза күйіндегі металға қарағанда әлдеқайда жақсы сипаттамаларға ие екенін анықтады.
Жоғары берік қорытпалар тобы
Шын мәнінде, дуралюминий - бұл негізгі құрамдас бөлігі алюминий, ал оның легирленген элементтері мыс, мырыш, марганец, магний болатын қорытпалардың тұтас тобы. Бірақ тұтастай алғанда, олардың сипаттамалары құрамымен ғана емес, сонымен қатар термиялық өңдеу әдісімен де анықталады. 1903 жылы алғаш рет қартаю процесінде алюминий қорытпасы бар екені анықталдымыс одан да берік және қатты болады.
Кейінірек белгілі болғандай, бұл металды қатайтқаннан кейін бірнеше күн бойы бөлме температурасында болған кезде оның аса қаныққан қатты ерітіндісі ыдырайды және бұл өз кезегінде металдың қатаюымен бірге жүреді. материал.
Қартаю процесі және алдыңғы күйге оралу
Бұрын айтылғандай, металдың ескіруі физикалық және механикалық қасиеттердің өзгеруін тудыратын құрылымдық өзгерістерден туындайтын маңызды процесс. Бұл табиғи және жасанды болуы мүмкін. Бірінші жағдайда қорытпа бөлме температурасында бірнеше күн сақталады.
Жасанды қартаю кезінде өңдеу уақыты қысқарады, бірақ температура көтеріледі. Қорытпаны бұрынғы күйіне қайтару үшін оны бірнеше секунд бойы 270 градусқа дейін қыздырып, содан кейін тез салқындату керек.
Алюминий өндірісі
Алюминийден мыс қорытпасын жасау үшін жоғары технологиялық жабдық және, әрине, металдың өзі қажет. Ол бокситтен өндіріледі. Бұл тасты ұсақтап, оған су қосып, жоғары қысыммен бумен пісіру керек. Осылайша, кремний алюминий тотығынан бөлінеді. Содан кейін қалың массаны түзетілген криолитпен арнайы ваннаға салады. Мазмұны 950 ° C дейін қызады және ол арқылы 400 кА электр тогы өтеді.
Бұл оттегі мен алюминий атомдары арасындағы байланысты бұзуға мүмкіндік береді. Нәтижесінде соңғысы сұйық металл ретінде түбіне шөгеді. Сұйық алюминийден құймалар осылай жасалады. Енді металлөңдеуге толығымен дайын. Бірақ оның беріктігін арттыру үшін оған легирленген элементтерді қосып, осылайша жоғары сапалы алюминий-мыс қорытпасын алу қажет.
Дюралюминий өндірісі
Жалпы алғанда барлық алюминий қорытпалары екі топқа бөлінеді: құйылған және деформацияланған. Оларды өндіру процесі ақыр соңында қандай түрді алу керек екеніне байланысты. Сонымен қатар, өндіру әдісі де қажетті сипаттамаларға байланысты.
Дюралюминий алу үшін алюминий құймаларын электр пешінде балқытады. Бір қызығы, бұл қатты күйден сұйыққа және керісінше бірнеше рет қайталанатын бірнеше металдың бірі. Бұл оның өнімділігіне әсер етпейді. Балқытылған алюминийге мыс және марганец, темір және магний сияқты басқа легирленген элементтер кезекпен қосылады. Пайыздық қатынасты сақтау өте маңызды: 93% алюминий, 5% мыс, қалған 2% басқа легирленген элементтер.
Дюралюминийді қатайту және күйдіру
Мұндай қорытпа үшін міндетті түрде қатаю процесі. Кішкентай бөлшектерді ұстау уақыты небәрі бірнеше минут, ал температура шамамен 500 °C. Процедурадан кейін бірден дуралюминий жұмсақ және тұтқыр болады. Оны деформациялау және өңдеу оңай. Біраз уақыттан кейін қорытпа қатайып, оның механикалық қасиеттері жоғарылайды. Температура шегінен асып кетсе, тотығу орын алады және материал өзінің сипаттамаларын жоғалтады. Қатайғаннан кейін оны салқын суда баяу салқындату керек.
Сонымен, сіз алюминий-мыс қорытпасының атын білесіз. Ол жиі деформацияға ұшырайды: суық прокаттау, тарту, соғу. Бұл жағдайда қатайту деп аталатын жағдай орын алады. Бұл металл құрылымында дислокацияның қозғалысы мен көбеюі орын алатын процесс. Нәтижесінде қорытпаның өзі құрылымын өзгертеді, қаттырақ және берік болады. Бұл оның икемділігі мен соққы беріктігін төмендетеді. Деформациялардың жеңіл өтуі және жұмыстың қатаюы металды бұзбауы үшін жасыту қолданылады. Ол үшін қорытпа 350 ° C дейін қызады, содан кейін ауада салқындатылады.
Қорытпа күйінің диаграммасы (алюминий және мыс)
Дюралюминий компоненттерінің қатты және сұйық күйдегі өзара әрекеттесуін барынша анық сипаттау үшін, сонымен қатар қорытпа қасиеттерінің өзгеру сипатын түсіндіру үшін күй диаграммасын пайдаланыңыз.
Одан Cu-ның алюминиймен қорытпадағы ең жоғары ерігіштігі 548°С температурада байқалатынын және сонымен бірге 5,7% болатынын көруге болады. Температура көтерілсе артады, төмендесе төмендейді. Бөлме температурасында ең аз ерігіштік (0,5%) байқалады. Егер дуралюминийді 400 ° C-тан жоғары қатайтса, ол қатты біртекті ерітіндіге айналады - α.
Бұл процесс барысында қатты ерітінді ыдырайды. Алюминий мен мыс қорытпасы өте ерекше әрекет етеді, формуласы CuAl2. Процесс A1 фазасының артық бөлінуімен бірге жүреді. Бұл бұзылу кезінде орын аладыұзақ уақыт. Бұл біз жоғарыда айтқан табиғи қартаю.
Қорытпа қасиеттері
Металды белгілі бір элементтермен легирлеу оның сипаттамаларын арттыруға мүмкіндік береді. Алюминий-мыс қорытпасының атауы есіңізде ме? Оның қандай қасиеттері бар?
Алюминийдің өзі өте жеңіл, жұмсақ және мүлдем нәзік. Әлсіз концентрлі сілтілер мен қышқылдарда ериді. Алюминийге мыс пен магний қосу арқылы сіз жеткілікті күшті қорытпаны ала аласыз. Оның өнімділігін жақсарту өте оңай - оны бөлме температурасында жатуға қалдыру керек. Сонымен, қартаю әсері жоғарыда айтқанымыздай дуралюминийдің беріктігін арттырады.
Алюминийдің өзі өте жеңіл. Мыстың аз пайызы қорытпаны ауырлатпайды. Тағы бір оң сипаттама - қорытпаны бірнеше рет қайта балқыту мүмкіндігі. Сонымен бірге ол өзінің қасиеттерін жоғалтпайды. Тек кастингтен кейін бір-екі күн «демалу» керек.
Дюралюминийдің кемшілігі оның коррозияға төзімділігінің төмендігі. Сондықтан, көбінесе мұндай материал алюминийдің таза қабатымен жабылады немесе лактар мен бояулармен боялады.
Алюминий қорытпалары және олардың қолданылуы
Алғаш рет дюралюминий дирижабль жасау үшін пайдаланылды. Бұл материалдың жеңілдігі мен беріктігі тамаша ұшақты жасауға мүмкіндік берді. Ол үшін D16t бренді пайдаланылды. Қазіргі уақытта алюминий, мырыш, мыс және басқа легирлеуші элементтері бар қорытпалар кеңінен қолданыладыастронавтика, авиация және машина жасаудың басқа салалары.
Сонымен, мысалы, автомобиль өндірісінде дюралюминийді қолдану оның салмағы мен құнын айтарлықтай төмендетуі мүмкін, бірақ сонымен бірге ол жеткілікті күшті болады.
Жалпы алғанда, бұл қорытпаның ауқымы айтарлықтай кең екенін атап өтуге болады: құбырлар, сымдар, парақтар, таспалар, шыбықтар және әртүрлі пішіндегі құйма бөлшектер. D16t әлі күнге дейін ең танымал және кең таралған брендтердің бірі болып саналады. Таңбалаудың соңындағы кішкентай «t» әрпі қорытпаның шыңдалғанын және табиғи түрде ескіргенін білдіреді. Ол пайдаланылады:
- Ғарыш кемелерінің, кемелердің және ұшақтардың конструкцияларында.
- Станоктар мен станоктардың әртүрлі бөлшектерін жасау үшін.
- Көше белгілерін, жол белгілерін жасау үшін.
Алюминий мен мыс қорытпасының атын әркім білуі керек. Дурал мұнай өнеркәсібінде де қолданылады. Демек, одан жасалған арнайы құбырлар ұңғыманың 6-7 жыл жұмыс істеуін қамтамасыз ете алады.
Алюминий мен мыс қорытпасы қалай аталады, есте сақтау оңай. Сонымен, оның қандай қасиеттері бар және қайда қолданылатынын айттық. Ол прокатты оңай алмастыра алады, әсіресе құрылымды жеңіл ету қажет болса.
