Un dels metalls més comuns a la Terra és l'alumini. També s'anomena "metall volador". Encara que no es troba a la natura en la seva forma pura, es pot trobar en molts minerals. I l'aliatge més comú, que s'utilitza per produir moltes peces i estructures, és el duralumini (duralumin).
Va ser inventat pel científic alemany Alfred Wilm, que treballava a la planta de Dürener Metallwerke AG (Düren). Va determinar que un aliatge d'alumini i coure té característiques molt millors que el propi metall en la seva forma pura.
Grup d'aliatges d' alta resistència
De fet, el duralumini és tot un grup d'aliatges en què el component principal és l'alumini, i els seus elements d'aliatge són coure, zinc, manganès, magnesi. Però, en general, les seves característiques estan determinades no només per la composició, sinó també pel mètode de tractament tèrmic. El 1903, es va descobrir per primera vegada que durant el procés d'envelliment, un aliatge d'alumini ambel coure es torna encara més durador i dur.
Com es va veure més tard, això es deu al fet que quan, després de l'enduriment, el metall està a temperatura ambient durant uns quants dies, la seva solució sòlida sobresaturada es descompon, i això, al seu torn, va acompanyat d'un enduriment de el material.
El procés d'envelliment i retorn a l'estat anterior
Com s'ha esmentat anteriorment, l'envelliment dels metalls és un procés important, que és causat per transformacions estructurals que provoquen canvis en les propietats físiques i mecàniques. Pot ser natural i artificial. En el primer cas, l'aliatge es manté durant diversos dies a temperatura ambient.
Amb l'envelliment artificial, el temps de processament es redueix, però la temperatura augmenta. Per tornar l'aliatge al seu estat anterior, s'ha d'escalfar a 270 graus durant uns segons i després refredar-lo ràpidament.
Producció d'alumini
Per fer un aliatge d'alumini amb coure, necessites equips d' alta tecnologia i, per descomptat, el propi metall. S'extreu de bauxita. Es tracta d'una roca que cal aixafar, afegir-hi aigua i cuinar al vapor a alta pressió. Així, el silici es separa de l'alúmina. A continuació, la massa gruixuda es col·loca en un bany especial amb criolita estirada. El contingut s'escalfa a 950 °C i hi passa un corrent elèctric de 400 kA.
Això us permet trencar l'enllaç entre els àtoms d'oxigen i d'alumini. Com a resultat, aquest últim s'instal·la al fons com un metall líquid. Així és com es fan les peces d'alumini líquid. Ara metalltotalment llest per al mecanitzat. Tanmateix, per augmentar la seva resistència, cal afegir-hi elements d'aliatge i així obtenir un aliatge d'alumini-coure d' alta qualitat.
Producció de duraalumini
En total, tots els aliatges d'alumini es divideixen en dos grups: fosos i deformats. El procés de la seva producció depèn precisament de quin tipus s'ha d'obtenir al final. A més, el mètode de fabricació també depèn de les característiques requerides.
Per a la producció de duralumini, els lingots d'alumini es fonen en un forn elèctric. Curiosament, aquest és un dels pocs metalls que es poden convertir de sòlid a líquid i viceversa moltes vegades. Això no afectarà el seu rendiment. El coure i altres elements d'aliatge com ara manganès, ferro i magnesi s'afegeixen al seu torn a l'alumini fos. És molt important observar la relació percentual: 93% d'alumini, 5% de coure, el 2% restant són altres elements d'aliatge.
Enduriment i recuit de duraalumini
Obligatori per a aquest aliatge és el procés d'enduriment. El temps de retenció de les peces petites és d'uns pocs minuts i la temperatura és d'uns 500 °C. Immediatament després del procediment, el duralumini és suau i viscós. És fàcil de deformar i processar. Després d'un temps, l'aliatge s'endureix i les seves propietats mecàniques augmenten. Si es supera el llindar de temperatura, es produeix l'oxidació i el material perd les seves característiques. Després de l'enduriment, s'ha de refredar lentament amb aigua freda.
Així que ja coneixeu el nom de l'aliatge d'alumini i coure. Sovint es presta a la deformació: laminació en fred, estirat, forja. En aquest cas, es produeix l'anomenat enduriment. Aquest és un procés durant el qual es produeix el moviment i la multiplicació de les luxacions a l'estructura metàl·lica. Com a resultat, el propi aliatge canvia la seva estructura, es torna més dur i més fort. Això redueix la seva ductilitat i resistència a l'impacte. Per tal que les deformacions passin més fàcilment i l'enduriment per treball no destrueixi el metall, s'utilitza el recuit. Per fer-ho, l'aliatge s'escalfa a 350 °C i després es refreda a l'aire.
Gràfic de l'estat de l'aliatge (alumini i coure)
Per tal de descriure més clarament la interacció dels components del duralumini en estat sòlid i líquid, així com per explicar la naturalesa del canvi en les propietats de l'aliatge, utilitzeu el diagrama d'estats.
Es pot veure que la solubilitat més alta del Cu en un aliatge amb alumini s'observa a una temperatura de 548 °C i alhora és del 5,7%. Quan la temperatura puja, augmenta, i quan baixa, baixa. S'observarà una solubilitat mínima (0,5%) a temperatura ambient. Si el duralumini s'endureix per sobre dels 400 °C, es convertirà en una solució sòlida homogènia - α.
Durant aquest procés, la solució sòlida es descompondrà. Un aliatge d'alumini i coure es comporta de manera molt inusual, la fórmula del qual és CuAl2. El procés va acompanyat de l'alliberament de l'excés de fase A1. Aquesta avaria té lloc durantllarg temps. Aquest és l'envelliment natural que hem esmentat anteriorment.
Propietats de l'aliatge
Aliar un metall amb determinats elements permet augmentar-ne les característiques. Recordes el nom de l'aliatge d'alumini-coure? Quines propietats té?
L'alumini en si és molt lleuger, suau i completament fràgil. És soluble en àcids i àcids poc concentrats. Afegint coure i magnesi a l'alumini, ja podeu obtenir un aliatge força fort. El seu rendiment és bastant fàcil de millorar: només cal deixar-lo estirar a temperatura ambient. Per tant, l'efecte de l'envelliment augmenta la força del duralumini, com hem parlat més amunt.
L'alumini en si és bastant lleuger. Un petit percentatge de coure no fa que l'aliatge sigui més pesat. Una altra característica positiva és la capacitat de tornar a fondre l'aliatge repetidament. Al mateix temps, no perdrà les seves propietats. L'únic que cal és donar-li un "descans" durant un parell de dies després de l'emissió.
El desavantatge del duralumini és la seva baixa resistència a la corrosió. Per tant, sovint aquest material es cobreix amb una capa neta d'alumini o es pinta amb vernissos i pintures.
Aliatges d'alumini i les seves aplicacions
Per primera vegada, es va utilitzar duralumini per fabricar aeronaus. La lleugeresa i la força d'aquest material van permetre crear un excel·lent avió. Per a això es va utilitzar la marca D16t. Actualment, els aliatges amb alumini, zinc, coure i altres elements d'aliatge s'utilitzen àmpliamentastronàutica, aviació i altres àrees de l'enginyeria mecànica.
Així, per exemple, l'ús de duralumini en la fabricació d'un cotxe pot reduir significativament el seu pes i el seu cost, però al mateix temps serà prou fort.
En general, es pot assenyalar que la gamma d'aquest aliatge és força àmplia: canonades, filferros, làmines, cintes, varetes i peces de fosa de diverses formes. D16t encara es considera una de les marques més populars i comunes. La lletra minúscula "t" al final del marcatge significa que l'aliatge està endurit i envellit de manera natural. S'utilitza:
- En els dissenys de naus espacials, vaixells i avions.
- Per a la fabricació de peces diverses per a màquines-eina i màquines.
- Per a la fabricació de senyals de carrer, senyals de trànsit.
Tothom hauria de saber el nom de l'aliatge d'alumini i coure. Dural també s'utilitza a la indústria del petroli. Així doncs, les canonades especials fetes amb ella poden garantir el funcionament del pou durant 6-7 anys.
Quin és el nom de l'aliatge d'alumini i coure, fàcil de recordar. Així doncs, vam explicar quines propietats té i on s'utilitza. Pot substituir fàcilment l'acer laminat, sobretot si cal fer que l'estructura sigui lleugera.
