Тепло и электропроводность алюминия: Состав и свойства алюминия: температура плавления, электропроводность, структура

Содержание

Алюминий — химические и физические свойства, сферы применения

Алюминий — химические и физические свойства, сферы применения

Алюминий (Al) от латинского Aluminium — лёгкий парамагнитный металл, серебристо-белого цвета, плотностью 2712 кг/м³, легко поддающийся формовке, литью и механической обработке. Металл с повышенной тепло- и электропроводностью, и стойкостью к коррозии, за счёт образования оксидной защищающей плёнки Al2O3. Температура плавления технического алюминия 658°C, с повышенной чистотой 660°C. Сопротивление литого алюминия 10-12 кг/мм², деформируемого 18-25 кг/мм², сплавов 38-42 кг/мм². Пластичность технического алюминия 35%, чистого 50%. Прокат с повышенной электропроводностью 37·106 cм/м, теплопроводностью 203,5 Вт/(м·К), и повышенной светоотражаемостью.

Масса доли элементов в сплавах алюминия

  • Дуралюмин — дюраль, дюралюминий, от названия немецкого города, где было начато промышленное производство сплава. Сплав алюминия (основа) с медью (Cu: 2,2-5,2%), магнием (Mg: 0,2-2,7%) марганцем (Mn: 0,2-1%). Подвергается закалке и старению, часто плакируется алюминием. Является конструкционным материалом для авиационного и транспортного машиностроения.

  • Силумин — легкие литейные сплавы алюминия (основа) с кремнием (Si: 4-13%), иногда до 23% и некоторыми другими элементами: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Изготавливают детали сложной конфигурации, главным образом в авто- и авиастроении.

  • Магналии — сплавы алюминия (основа) с магнием (Mg: 1-13%) и другими элементами, обладающие высокой коррозийной стойкостью, хорошей свариваемостью, высокой пластичностью. Изготавливают фасонные отливки (литейные магналии), листы, проволоку, заклепки и т.д. (деформируемые магналии).

Основные достоинства всех сплавов алюминия состоят в их малой плотности (2,5-2,8 г/см3), высокая прочность (в расчете на единицу веса), удовлетворительная стойкость против атмосферной коррозии, сравнительная дешевизна и простота получения и обработка.

Модули упругости алюминия и коэффициент Пуассона





Наименование материалаМодуль Юнга, кГ/мм2Модуль сдвига, кГ/мм2Коэффициент Пуассона
Алюминиевая бронза, литье105004200—
Алюминиевая проволока тянутая7000——
Алюминий катаный69002600-27000,32-0,36

Физические свойства алюминия

Алюминий характеризуется высокой электропроводностью, теплопроводностью, стойкостью к коррозии и морозу, пластичностью. Он хорошо поддаётся штамповке, ковке, волочению, прокатке. Металл хорошо сваривается различными видами сварки. Важным свойством является малая плотность около 2,7 г/см³. Температура плавления составляет около 660°С. Механические, физико-химические и технологические свойства алюминия зависят от наличия и количества примесей, которые ухудшают свойства чистого металла. Основные естественные примеси – это кремний, железо, цинк, титан и медь.

По степени очистки различают алюминий высокой и технической чистоты. Практическое различие заключается в отличии коррозионной устойчивости к некоторым средам. Чем чище металл, тем он дороже. Технический алюминий используется для изготовления сплавов, проката и кабельно-проводниковой продукции. Металл высокой чистоты применяют в специальных целях.

По показателю электропроводности алюминий уступает только золоту, серебру и меди. А сочетание малой плотности и высокой электропроводности позволяет конкурировать в сфере кабельно-проводниковой продукции с медью. Длительный отжиг улучшает электропроводность, а нагартовка ухудшает.

Теплопроводность алюминия повышается с увеличением чистоты металла. Примеси марганца, магния и меди снижают это свойство. Алюминий обладает высокой удельной теплоёмкостью и теплотой плавления. Эти показатели значительно больше, чем у большинства металлов.

Чем выше степень чистоты алюминия, тем больше он способен отражать свет от поверхности. Металл хорошо полируется и анодируется.

Алюминий имеет большое сродство к кислороду и покрывается на воздухе тонкой прочной плёнкой оксида алюминия. Эта плёнка защищает металл от последующего окисления и обеспечивает его хорошие антикоррозионные свойства.

Металл обладает стойкостью к атмосферной коррозии, морской и пресной воде, практически не вступает во взаимодействия с органическими кислотами, концентрированной или разбавленной азотной кислотой.

На нашем сайте, в каталоге алюминиевого проката, вы можете ознакомится и приобрести следующие виды продукции из алюминия:

    org/ItemList»>

  • Пруток алюминиевый

  • Лента алюминиевая

  • Лист алюминия

  • Плита алюминиевая

  • Тавр алюминиевый

  • Полоса алюминиевая

  • Уголок алюминиевый

  • Швеллер алюминиевый

  • Проволока алюминиевая

  • Профильная алюминиевая труба

  • Круглая алюминиевая труба

Области применения алюминия

Широко применяется как конструкционный профиль, при изготовлении кухонной посуды, фольги в пищевой промышленности. Также в авиационной и авиакосмической промышленности. Недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому для упрочнения алюминий сплавляют с медью и магнием, получая дюралюминий.

Алюминий применяется в электротехнике для изготовления проводов, экранирования и даже в микроэлектронике при напылении проводников на поверхности кристаллов микросхем. Благодаря комплексу свойств алюминиевые трубы широко распространены в тепловом оборудова6нии. Профильные трубы используются в строительстве и производственных сборках конструкций, при изготовлении мебели. Сплавы алюминия не приобретают хрупкость при сверхнизких температурах, используется в криогенной технике. Повышенный коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью вакуумного напыления делает алюминий оптимальным материалом для изготовления зеркал.

Для декора входных и лестничных конструкций используется рифленые листы. При изготовлении облицовочных, противоскользящих и декоративных покрытий. В автомобилестроении для производства порогов и ступеней. Листовой прокат применяются в конструкциях, топливной, пищевой и химической промышленностях, также в строительстве и машиностроении. Производиться при помощи горячего, а затем холодного деформирования. Лист производят из сплава алюминия, и покрывают тонким слоем чистого алюминия. Материал обретает особую пластичность, прочность и устойчивость к негативным внешним факторам. Благодаря своим эксплуатационным характеристикам листы используются в строительстве чаще всего применяют как изоляционный или отделочный материал.

В авиастроении алюминий используется как базовый материал, из-за своей легкости. Из прутков изготавливают детали силового каркаса самолетов и других узлов. Также прутки востребованы в автомобильной промышленности.

Проволока применяется главным образом в сварочных работах и электротехники. Также используется в строительстве, машиностроении, пищевой и мебельной промышленности. Как универсальный крепеж, применяется при изготовлении сеток, мебельной фурнитуры, пружин, заклёпок, различных декоративных элементов.

Для изготовления легких и прочных конструкций не заменим уголок. Он используется для элементов морских, речных и воздушных судов, комплектующих для автомобилей. Уголок применяют для ограждающих сооружений, декоративных и умеренно нагруженных несущих конструкций. Как заготовка для изготовления деталей посредством последующей обработки. Прочность увеличивается за счет термической обработки, для увеличения срока службы подвергают анодному оксидированию.

Швеллера выполняют функцию стыковочного, базового элемента, встречаются в различных перемычках, карнизах, дверных и оконных профилях. Конструкции, изготовленные с их применением, отличают высокая жесткость, прочность и легкость. Благодаря пластичности, из него можно создавать инженерные, дизайнерские системы разных форм. Анодированный швеллер обладает высокими электроизоляционными свойствами и не подвержен накапливанию статического заряда, что важно при возведении высотных зданий. Благодаря швеллерам возможно изготавливать конструкции без применения сварки. Получая разборные сооружения, которые можно перенести частично или полностью на другое место. Данная технология, к примеру, используется при создании сезонных или временных складов, построек.

Полосы используются для закрывания соединительных швов между плитами. Как материал для изготовления декоративных элементов в производстве автомобилей, из них штампуют элементы отделки салона. Также используют в авиастроении, промышленности и других областях. Полосы обладают водо- и паронепроницаемостью. Не токсичны, можно использовать в сложных климатических условиях. В электротехнике из полос делают экранирующие и токопроводящие изделия.

Без использования алюминия невозможно было бы создать современных сооружений, мощных и легких машин, сверхбыстрых ракет и самолетов, а также предметов быта.