Jedan od najčešćih metala na Zemlji je aluminij. Naziva se i "leteći metal". Iako se ne nalazi u prirodi u svom čistom obliku, može se naći u mnogim mineralima. A najčešća legura, koja se koristi za proizvodnju mnogih dijelova i struktura, je duralumin (duralumin).
Izumio ga je njemački znanstvenik Alfred Wilm, koji je radio u tvornici Dürener Metallwerke AG (Düren). Utvrdio je da legura aluminija i bakra ima mnogo bolje karakteristike od samog metala u svom čistom obliku.
Grupa legura visoke čvrstoće
Zapravo, duralumin je cijela skupina legura u kojima je glavna komponenta aluminij, a legirajući elementi su bakar, cink, mangan, magnezij. Ali općenito, njihove karakteristike su određene ne samo sastavom, već i metodom toplinske obrade. Godine 1903. prvi put je otkriveno da je tijekom procesa starenja aluminijska legura sbakar postaje još izdržljiviji i tvrđi.
Kao što se kasnije pokazalo, to je zbog činjenice da kada je metal nakon stvrdnjavanja nekoliko dana na sobnoj temperaturi, njegova prezasićena čvrsta otopina se raspada, a to je, pak, popraćeno stvrdnjavanjem materijal.
Proces starenja i povratak u prethodno stanje
Kao što je ranije spomenuto, starenje metala je važan proces, koji je uzrokovan strukturnim transformacijama koje uzrokuju promjene u fizičkim i mehaničkim svojstvima. Može biti prirodna i umjetna. U prvom slučaju, legura se drži nekoliko dana na sobnoj temperaturi.
Umjetnim starenjem vrijeme obrade se smanjuje, ali se temperatura povećava. Da bi se legura vratila u prethodno stanje, mora se zagrijati na 270 stupnjeva nekoliko sekundi, a zatim brzo ohladiti.
Proizvodnja aluminija
Da biste napravili slitinu aluminija s bakrom, potrebna vam je oprema visoke tehnologije i, naravno, sam metal. Iskopava se iz boksita. Ovo je stijena koju treba zdrobiti, dodati joj vodu i pariti pod visokim pritiskom. Tako se silicij odvaja od glinice. Zatim se gusta masa stavlja u posebnu kupku s ispravljenim kriolitom. Sadržaj se zagrijava na 950 °C i kroz njega prolazi električna struja od 400 kA.
Ovo vam omogućuje da prekinete vezu između atoma kisika i aluminija. Kao rezultat toga, potonji se taloži na dno kao tekući metal. Ovako se izrađuju odljevci od tekućeg aluminija. Sada metalpotpuno spreman za strojnu obradu. No, kako bi se povećala njegova čvrstoća, potrebno mu je dodati legirne elemente i tako dobiti kvalitetnu aluminij-bakarnu leguru.
Proizvodnja duraluminija
Ukupno, sve aluminijske legure podijeljene su u dvije skupine: lijevane i deformirane. Proces njihove proizvodnje ovisi upravo o tome kakvu vrstu na kraju treba dobiti. Osim toga, način proizvodnje također ovisi o potrebnim karakteristikama.
Za proizvodnju duraluminija, aluminijski ingoti se tope u električnoj peći. Zanimljivo je da je ovo jedan od rijetkih metala koji se može mnogo puta pretvoriti iz krutog u tekuće i obrnuto. To neće utjecati na njegovu izvedbu. Bakar i drugi legirajući elementi kao što su mangan, željezo i magnezij dodaju se zauzvrat rastaljenom aluminiju. Vrlo je važno promatrati postotni omjer: 93% aluminija, 5% bakra, preostalih 2% su ostali legirajući elementi.
Stvrdnjavanje i žarenje duraluminija
Za takvu leguru obavezan je proces stvrdnjavanja. Vrijeme držanja malih dijelova je samo nekoliko minuta, a temperatura je oko 500 °C. Neposredno nakon zahvata duralumin je mekan i viskozan. Lako se deformira i obrađuje. Nakon nekog vremena, legura se stvrdne i njezina mehanička svojstva se povećavaju. Ako se prekorači temperaturni prag, dolazi do oksidacije i materijal gubi svoje karakteristike. Nakon stvrdnjavanja, mora se polako ohladiti u hladnoj vodi.
Dakle, već znate naziv legure aluminija i bakra. Često se deformira: hladno valjanje, izvlačenje, kovanje. U tom slučaju dolazi do stvrdnjavanja tzv. Ovo je proces tijekom kojeg dolazi do pomicanja i umnožavanja dislokacija u metalnoj strukturi. Kao rezultat toga, sama legura mijenja svoju strukturu, postaje tvrđa i jača. To smanjuje njegovu duktilnost i udarnu čvrstoću. Kako bi deformacije lakše prolazile i radno očvršćavanje ne bi uništilo metal, koristi se žarenje. Da biste to učinili, legura se zagrije na 350 ° C, a zatim ohladi na zraku.
Grafikon stanja legure (aluminij i bakar)
Kako bismo što jasnije opisali interakciju komponenti duraluminija u čvrstom i tekućem stanju, kao i objasnili prirodu promjene svojstava legure, upotrijebite dijagram stanja.
Iz njega se vidi da se najveća topljivost Cu u leguri s aluminijem opaža na temperaturi od 548 °C i istovremeno iznosi 5,7%. Kada temperatura poraste, ona će se povećati, a kada padne, smanjit će se. Minimalna topljivost (0,5%) će se promatrati na sobnoj temperaturi. Ako se duralumin očvrsne iznad 400 °C, postat će čvrsta homogena otopina - α.
Tijekom ovog procesa, čvrsta otopina će se razgraditi. Vrlo neobično se ponaša legura aluminija i bakra čija je formula CuAl2. Proces je popraćen oslobađanjem viška faze A1. Ovaj slom se događa tijekomDugo vrijeme. Ovo je prirodno starenje koje smo ranije spomenuli.
Svojstva legure
Legiranje metala s određenim elementima omogućuje povećanje njegovih karakteristika. Sjećate li se naziva legure aluminija i bakra? Koja svojstva ima?
Aluminij je sam po sebi vrlo lagan, mekan i potpuno krhak. Topiv je u slabo koncentriranim lužinama i kiselinama. Dodavanjem bakra i magnezija u aluminij, već možete dobiti prilično jaku leguru. Njegov učinak je prilično lako poboljšati - samo ga trebate ostaviti da leži na sobnoj temperaturi. Dakle, učinak starenja povećava čvrstoću duralumina, kao što smo već govorili.
Aluminij je sam po sebi prilično lagan. Mali postotak bakra ne čini leguru težom. Još jedna pozitivna karakteristika je sposobnost ponovnog taljenja legure. Istodobno, neće izgubiti svoja svojstva. Jedino što je potrebno je "odmoriti" par dana nakon castinga.
Nedostatak duraluminija je njegova niska otpornost na koroziju. Stoga je najčešće takav materijal prekriven čistim slojem aluminija ili lakiran lakovima i bojama.
Aluminijske legure i njihova primjena
Po prvi put, duralumin je korišten za izradu zračnih brodova. Lakoća i snaga ovog materijala omogućili su stvaranje izvrsnog zrakoplova. Za to je korištena marka D16t. Trenutno se legure s aluminijem, cinkom, bakrom i drugim legirajućim elementima široko koriste uastronautika, zrakoplovstvo i druga područja strojarstva.
Tako, na primjer, upotreba duraluminija u proizvodnji automobila može značajno smanjiti njegovu težinu i cijenu, ali će u isto vrijeme biti dovoljno jak.
Općenito se može primijetiti da je raspon ove legure prilično širok: cijevi, žice, limovi, trake, šipke i lijevani dijelovi raznih oblika. D16t se još uvijek smatra jednom od najpopularnijih i najčešćih marki. Malo slovo "t" na kraju oznake znači da je legura otvrdnuta i prirodno ostarjela. Koristi se:
- U dizajnu svemirskih letjelica, brodova i zrakoplova.
- Za proizvodnju raznih dijelova za alatne strojeve i strojeve.
- Za proizvodnju uličnih znakova, prometnih znakova.
Svatko bi trebao znati naziv legure aluminija i bakra. Dural se također koristi u naftnoj industriji. Dakle, posebne cijevi izrađene od njega mogu osigurati rad bunara 6-7 godina.
Kako se zove legura aluminija i bakra, lako se pamti. Dakle, rekli smo koja svojstva ima i gdje se koristi. Lako može zamijeniti valjani čelik, pogotovo ako je potrebno učiniti konstrukciju laganom.
