Параметр плотности алюминия и его сплавов.

Плотность алюминия как физическая характеристика металла используется при формировании сплавов и учитывается при выборе способа их обработки.

Плотность алюминия – основной показатель для формирования сплавов

Свойства металла

Алюминий представляет собой пластичный легкий металл серебристого цвета. Для ученых — это химический элемент с атомным номером 13. Он обладает устойчивостью к коррозии за счет образования тонкой защитной оксидной пленки, которая разрушается при реакции со щелочами или ртутью. Имеет высокую теплопроводность.

Впервые химический элемент был извлечен в результате взаимодействия соединения ртути и калия на хлорид металла. До разработки промышленной технологии получения этот химический элемент ценился наряду с золотом.

Метод получения чистого материала, который применяется в промышленности, заключается в растворении оксида металла в криолите с последующим электролизом.

Химический элемент является самым распространенным в природе. Среди наиболее известных минеральных соединений находятся такие руды:

• бокситы, содержащие оксид алюминия с примесями соединений железа и кремния;
• нефелины;
• глиноземы;
• полевые шпаты,
• каолинит — минерал, образованный в результате разрушения пород;
• бериллы, среди которых находятся драгоценные камни аквамарин и изумруд;
• александрит;
• корунд — минерал твердостью 9, уступающий алмазу.

Самородный химический элемент встречается редко в особых условиях с восстановительной средой. В водах химический элемент находится в виде соединения с фтором. Концентрация в морской воде достигает показателя 0,01 мг/л.

Показатель плотности металла

Параметр плотности любого вещества рассчитывается как соотношение массы к объему и измеряется в г/ см³. Использование этого показателя для арифметических расчетов позволяет определить вес заготовок или изделий.

Часто для оценки количества материала в единице объема используют показатель удельного веса, который в отличие от плотности имеет только количественную характеристику.

Алюминий, плотность которого составляет 2712 кг/м3, является самым популярным материалом для различных отраслей промышленного производства. Благодаря особым физическим и химическим характеристикам металл используют в качестве лигатурного компонента сплава с золотом.

Температура плавления равна 660 °C. Кипит металл при температуре 2519 °C. Плотность жидкого металла составляет 2560–2640 кг/м3, в твердом состоянии показатель равен 2712 кг/м3. Расплавленный химически чистый металл при температуре 660 °C имеет плотность 2,368 г/см³, а при 1173 °C – 2,304 г/см³.

Алюминий обладает высокой теплопроводностью, которая учитывается наряду с физическими параметрами состава. Плотность алюминиевых сплавов незначительно отличается от показателя плотности для чистого металла.

Технические параметры сплавов на основе алюминия

Наличие лигатуры в составе практически не влияет на упругость материала, но увеличивает текучесть, что позволяет использовать его для производства конструкций с разным уровнем нагрузки.

Предел прочности или устойчивости материала к разрушению или деформации под воздействием механических нагрузок зависит от типа обработки и его состава. Для сплавов металла он составляет 38–42 кг/мм², литого алюминия 10–12 кг/мм, деформируемого – 18–25 кг/мм².

Чистый материал обладает высокой пластичностью, а наличие лигатурных компонентов изменяет свойства состава, что позволяет применять материал в разных сферах производства.

Большинство сплавов с большей степенью легирования имеют низкий показатель электропроводности. Теплопроводность многих составов вдвое ниже, чем у чистого алюминия, но этот показатель выше, чем у стали.

Наиболее известными сплавами с алюминием являются такие составы:

• дюралюминий, включающий лигатурные добавки меди и магния;
• силумин — соединение с кремнием.
  

  Алюминий,теплоемкий и пластичный , образует различные сплавы

Устойчивость материала к воздействию среды повышают с помощью добавок галлия, олова, индия. Наилучшие коррозионные свойства имеют сплав с марганцем и магнием, а худшие — составы с высокой прочностью.

В зависимости от номинального содержания лития, показатель плотности материала изменяется. При наличии 1,3% лития плотность составляет 2,59 г/см³, 2,2% – 2,58 г/см³, 2,0% – 2,55 г/см³.

Устойчивость к воздействию внешних условий зависит от режима обработки материала. Многие составы, упрочняемые термическим путем, подвержены коррозии под напряжением.

Среди составов на основе алюминия хорошо сваривается авиаль — авиационный алюминий, в составе которого находятся магний, кремний и примеси марганца, меди и хрома. Для большинства сплавов применяется точечная сварка.

С увеличением степени легирования увеличивается прочность материалов и уменьшается пластичность. С ростом температуры прочность материалов меняется в разной степени, что определяет их применение в зависимости от диапазона температур.

Тип упрочнения составов улучшает механические свойства материала: прессованные изделия имеют высшую прочность, чем горячекатаные.

Отрасли применения алюминия

Легкость, устойчивость к коррозии позволяют применять металл в качестве конструкционного материала, из которого производят такие виды проката:

• трубы;
• ленты;
• фольгу;
• листы;
• проволоку.

1. Алюминий является популярным материалом для изготовления фольги, производства кухонной посуды. Устойчивость к коррозии и прочность сплава металла сделали его основным сырьем в строительстве самолетов и космических ракет.
2. Алюминий применяется для изготовления проводов, напыления на поверхность кристаллов микросхем. Благодаря высокой теплопроводности его применяют при изготовлении теплового оборудования.
3. Устойчивость к низким температурам позволяет использовать материал в криогенной технике. Высокий коэффициент отражения материала делает его незаменимым при изготовлении зеркал.
4. Алюминием покрывают поверхности изделий из стали для придания устойчивости к коррозионным процессам, его используют в качестве добавки к другим сплавам, например в фехраль, состоящий из хрома, кремния, марганца и железа.
5. В ювелирном производстве металл для изготовления украшений применяют в Японии. В результате формирования соединения алюминия и золота образуется аметистовое и фиолетовое золото. Фиолетовый цвет сохраняется при наличии в составе 15% алюминия. Хрупкий состав разрушается при механическом воздействии, поэтому его часто используют в качестве вставок в изделия.
   

   Фиолетовое золото – сплав алюминия и золота