Vienas iš labiausiai paplitusių metalų Žemėje yra aliuminis. Jis taip pat vadinamas „skraidančiu metalu“. Nors gryna jo gamtoje nėra, jo galima rasti daugelyje mineralų. O labiausiai paplitęs lydinys, naudojamas daugeliui dalių ir konstrukcijų gaminti, yra duraliuminis (duraliuminis).
Jį išrado vokiečių mokslininkas Alfredas Wilmas, dirbęs Dürener Metallwerke AG gamykloje (Diurene). Jis nustatė, kad aliuminio ir vario lydinys pasižymi daug geresnėmis savybėmis nei pats grynas metalas.
Didelio stiprumo lydinio grupė
Tiesą sakant, duraliuminis yra visa grupė lydinių, kurių pagrindinis komponentas yra aliuminis, o jo legiravimo elementai yra varis, cinkas, manganas, magnis. Tačiau apskritai jų charakteristikas lemia ne tik sudėtis, bet ir terminio apdorojimo būdas. 1903 metais pirmą kartą buvo nustatyta, kad senėjimo proceso metu aliuminio lydinys suvaris tampa dar patvaresnis ir kietesnis.
Kaip vėliau paaiškėjo, taip yra dėl to, kad kai po sukietėjimo keletą dienų metalas yra kambario temperatūroje, jo persotintas kietas tirpalas suyra, o tai, savo ruožtu, lydi metalo kietėjimas. medžiaga.
Senėjimo procesas ir grįžimas į ankstesnę būseną
Kaip minėta anksčiau, metalo senėjimas yra svarbus procesas, kurį sukelia struktūriniai pokyčiai, sukeliantys fizikinių ir mechaninių savybių pokyčius. Jis gali būti natūralus ir dirbtinis. Pirmuoju atveju lydinys keletą dienų laikomas kambario temperatūroje.
Dirbtinai senstant, apdorojimo laikas sutrumpėja, tačiau temperatūra pakyla. Norint grąžinti lydinį į ankstesnę būseną, jis turi būti kelias sekundes pakaitintas iki 270 laipsnių, o po to greitai atvėsinamas.
Aliuminio gamyba
Norint pagaminti aliuminio lydinį su variu, reikia aukštųjų technologijų įrangos ir, žinoma, paties metalo. Jis išgaunamas iš boksito. Tai uoliena, kurią reikia susmulkinti, įpilti vandens ir garinti esant aukštam slėgiui. Taigi silicis yra atskirtas nuo aliuminio oksido. Tada tiršta masė dedama į specialią vonią su ištiesintu kriolitu. Turinys pašildomas iki 950 °C ir per jį teka 400 kA elektros srovė.
Tai leidžia nutraukti ryšį tarp deguonies ir aliuminio atomų. Dėl to pastarasis nusėda ant dugno kaip skystas metalas. Taip iš skysto aliuminio gaminami liejiniai. Dabar metalasvisiškai paruoštas apdirbimui. Tačiau norint padidinti jo stiprumą, būtina į jį pridėti legiravimo elementų ir taip gauti aukštos kokybės aliuminio-vario lydinį.
Duraliuminio gamyba
Iš viso visi aliuminio lydiniai skirstomi į dvi grupes: liejinius ir deformuotus. Jų gamybos procesas priklauso būtent nuo to, kokią rūšį galiausiai reikia gauti. Be to, nuo reikiamų charakteristikų priklauso ir gamybos būdas.
Duraliuminio gamybai aliuminio luitai lydomi elektrinėje krosnyje. Įdomu tai, kad tai vienas iš nedaugelio metalų, kuris daug kartų gali virsti iš kieto į skystą ir atvirkščiai. Tai neturės įtakos jo veikimui. Varis ir kiti legiravimo elementai, tokie kaip manganas, geležis ir magnis, savo ruožtu dedami į išlydytą aliuminį. Labai svarbu stebėti procentinį santykį: 93% aliuminio, 5% vario, likusieji 2% yra kiti legiravimo elementai.
Duraliuminio grūdinimas ir atkaitinimas
Tokiam lydiniui privalomas kietėjimo procesas. Mažų dalių laikymo laikas yra tik kelios minutės, o temperatūra yra apie 500 °C. Iš karto po procedūros duraliuminis yra minkštas ir klampus. Jį lengva deformuoti ir apdoroti. Po kurio laiko lydinys sukietėja ir padidėja jo mechaninės savybės. Viršijus temperatūros slenkstį, įvyksta oksidacija ir medžiaga praranda savo savybes. Po sukietėjimo jį reikia lėtai atvėsinti vėsiame vandenyje.
Taigi, jūs jau žinote aliuminio ir vario lydinio pavadinimą. Jis dažnai deformuojasi: š altas valcavimas, tempimas, kalimas. Tokiu atveju įvyksta vadinamasis sukietėjimas. Tai procesas, kurio metu metalinėje konstrukcijoje vyksta išnirimų judėjimas ir dauginimasis. Dėl to pats lydinys keičia savo struktūrą, tampa kietesnis ir tvirtesnis. Tai sumažina jo lankstumą ir atsparumą smūgiams. Kad deformacijos lengviau praeitų ir darbinis grūdinimas nesuardytų metalo, naudojamas atkaitinimas. Norėdami tai padaryti, lydinys kaitinamas iki 350 °C, o po to atšaldomas ore.
Lydinio (aliuminio ir vario) būklės diagrama
Norėdami aiškiausiai apibūdinti kietos ir skystos būsenos duraliuminio komponentų sąveiką, taip pat paaiškinti lydinio savybių kitimo pobūdį, naudokite būsenos diagramą.
Iš jo matyti, kad didžiausias Cu tirpumas lydinyje su aliuminiu stebimas 548 ° C temperatūroje ir tuo pačiu metu yra 5,7%. Kai temperatūra pakyla, ji didės, o kai kris – mažės. Minimalus tirpumas (0,5%) bus stebimas kambario temperatūroje. Jei duraliuminis sukietėja aukštesnėje nei 400 ° C temperatūroje, jis taps kietu vienalyčiu tirpalu - α.
Šio proceso metu kietas tirpalas suyra. Labai neįprastai elgiasi aliuminio ir vario lydinys, kurio formulė yra CuAl2. Procesą lydi A1 fazės perteklius. Šis suskirstymas vyksta perilgas laikas. Tai natūralus senėjimas, apie kurį minėjome anksčiau.
Lydinio savybės
Metalą sulydžius su tam tikrais elementais, galima pagerinti jo charakteristikas. Ar prisimenate aliuminio ir vario lydinio pavadinimą? Kokių savybių jis turi?
Pats aliuminis yra labai lengvas, minkštas ir visiškai trapus. Jis tirpsta silpnai koncentruotuose šarmuose ir rūgštyse. Į aliuminį įdėjus vario ir magnio jau galima gauti gana tvirtą lydinį. Jo veikimą gana lengva pagerinti – tereikia palikti atsigulti kambario temperatūroje. Taigi, senėjimo poveikis padidina duraliuminio stiprumą, kaip jau kalbėjome aukščiau.
Pats aliuminis yra gana lengvas. Nedidelis procentas vario nepadaro lydinio sunkesnio. Kita teigiama savybė yra galimybė pakartotinai išlydyti lydinį. Tuo pačiu metu jis nepraras savo savybių. Vienintelis dalykas, kurio reikia, yra „pailsėti“kelias dienas po užmetimo.
Duraliuminio trūkumas yra mažas atsparumas korozijai. Todėl dažniausiai tokia medžiaga padengiama švariu aliuminio sluoksniu arba dažoma lakais ir dažais.
Aliuminio lydiniai ir jų pritaikymas
Pirmą kartą duraliuminis buvo naudojamas dirižabliams gaminti. Šios medžiagos lengvumas ir stiprumas leido sukurti puikų orlaivį. Tam buvo naudojamas prekės ženklas D16t. Šiuo metu plačiai naudojami lydiniai su aliuminiu, cinku, variu ir kitais legiravimo elementaisastronautika, aviacija ir kitos mechaninės inžinerijos sritys.
Taigi, pavyzdžiui, duraliuminio naudojimas gaminant automobilį gali žymiai sumažinti jo svorį ir kainą, tačiau tuo pačiu jis bus pakankamai tvirtas.
Apskritai galima pastebėti, kad šio lydinio asortimentas gana platus: įvairių formų vamzdžiai, laidai, lakštai, juostos, strypai ir liejamos detalės. D16t vis dar laikomas vienu populiariausių ir labiausiai paplitusių prekių ženklų. Maža raidė „t“ženklinimo pabaigoje reiškia, kad lydinys sukietėjęs ir natūraliai pasenęs. Jis naudojamas:
- Erdvėlaivių, laivų ir orlaivių konstrukcijose.
- Įvairių staklių ir mašinų dalių gamybai.
- Gatvės ženklų, kelio ženklų gamybai.
Kiekvienas turėtų žinoti aliuminio ir vario lydinio pavadinimą. Duralas taip pat naudojamas naftos pramonėje. Taigi iš jo pagaminti specialūs vamzdžiai gali užtikrinti gręžinio veikimą 6-7 metus.
Koks yra aliuminio ir vario lydinio pavadinimas, lengvai įsimenamas. Taigi, mes papasakojome, kokias savybes jis turi ir kur jis naudojamas. Juo galima lengvai pakeisti valcuotą plieną, ypač jei konstrukcija turi būti lengva.
