Удельная плотность алюминия: Плотность алюминия
Содержание
Плотность алюминия
Алюминий – легкий конструкционный материал
Малая плотность является одним из главных преимуществ алюминия по сравнению с другими конструкционными металлами.
Прочность на единицу плотности алюминия
по сравнению с другими металлами и сплавами [3]
Плотность цветных металлов
Плотность алюминия в сравнении с плотностью других легких металлов:
- алюминий: 2,70 г/см3
- титан: 4,51 г/см3
- магний: 1,74 г/см3
- бериллий: 1,85 г/см3
Плотность материалов
Единица измерения
Плотность алюминия и любого другого материала – это физическая величина, определяющая отношения массы материала к занимаемому объему.
- Единицей измерения плотности в системе СИ принята размерность кг/м3.
- Для плотности алюминия часто применяется более наглядная размерность г/см3.
Плотность алюминия в кг/м3 в тысячу раз больше, чем в г/см3.
Удельный вес
Для оценки количества материала в единице объема часто применяют такую не системную, но более наглядную единицу измерения как «удельный вес». В отличие от плотности удельный вес не является абсолютной единицей измерения. Дело в том, что он зависит от величины гравитационного ускорения g, которая меняется в зависимости от расположения на Земле.
Зависимость плотности от температуры
Плотность материала зависит от температуры. Обычно она снижается с увеличением температуры. С другой стороны, удельный объем – объем единицы массы – возрастает с увеличением температуры. Это явление называется температурным расширением. Оно обычно выражается в виде коэффициента температурного расширения, который дает изменение длины на градус температуры, например, мм/мм/ºС. Изменение длины легче измерить и применять, чем изменение объема.
Удельный объем
Удельный объем материала – это величина, обратная плотности. Она показывает величину объема единицы массы и имеет размерность м3/кг. По удельному объему материала удобно наблюдать изменение плотности материалов при нагреве-охлаждении.
На рисунке ниже показано изменение удельного объема различных материалов (чистого металла, сплава и аморфного материала) при увеличении температуры. Пологие участки графиков – это температурное расширение для всех типов материалов в твердом и жидком состоянии. При плавлении чистого металла происходит скачок повышения удельного объема (снижения плотности), при плавлении сплава – быстрое его повышение по мере расплавления в интервале температур. Аморфные материалы при плавлении (при температуре стеклования) увеличивают свой коэффициент температурного расширения [2].
Плотность алюминия
Теоретическая плотность алюминия
Плотность химического элемента определяется его атомным номером и другими факторами, такими как атомный радиус и способ упаковки атомов. Теоретическая плотность алюминия при комнатной температуре (20 °С) на основе параметров его атомной решетки составляет:
- 2698,72 кг/м3.
Плотность алюминия: твердого и жидкого
График зависимости плотности алюминия в зависимости от температуры представлена на рисунке ниже [1]:
- С повышением температуры плотность алюминия снижается.
- При переходе алюминия из твердого в жидкое состояние его плотность снижается скачком с 2,55 до 2,34 г/см3.
Плотность алюминия в жидком состоянии – расплавленного чистого алюминия 99,996 % – при различных температурах представлена в таблице.
Алюминиевые сплавы
Влияние легирования
Различия в плотности различных алюминиевых сплавов обусловлены тем, что они содержат различные легирующие элементы и в разных количествах. С другой стороны, одни легирующие элементы легче алюминия, другие – тяжелее.
Легирующие элементы легче алюминия:
- кремний (2,33 г/см³),
- магний (1,74 г/см³),
- литий (0,533 г/см³).
Легирующие элементы тяжелее алюминия:
- железо (7,87 г/см³),
- марганец (7,40 г/см³),
- медь (8,96 г/см³),
- цинк (7,13 г/см³).
Влияние легирующих элементов на плотность алюминиевых сплавов демонстрирует график на рисунке ниже [1].
Самые легкие и самые тяжелые алюминиевые сплавы
- Одним из самых легких алюминиевым сплавом является зарубежный литейный сплав 518.0 (7,5-8,5 % магния) – 2,53 г на кубический сантиметр [1].
- Самыми тяжелыми алюминиевыми сплавами являются зарубежные литейные сплавы 222.0 и 238.0 с номинальным содержанием меди 10 %. Их номинальная плотность – 2,95 г на кубический сантиметр [1].
- Самый легкий деформируемый сплав – алюминиево-литиевый сплав 8090 с номинальным содержанием лития 2,0 %. Его номинальная плотность – 2,55 г на кубический сантиметр [1].
- Самый тяжелый деформируемый алюминиевый сплав – сплав 7175: 2,85 г на кубический сантиметр [4].
Плотность промышленных алюминиевых сплавов
Плотность алюминия и алюминиевых сплавов, которые применяются в промышленности, представлены в таблице ниже для отожженного состояния (О). В определенной степени она зависит от состояния сплава, особенно для термически упрочняемых алюминиевых сплавов.
Влияние легирующих элементов алюминиевых сплавов на плотность и модуль Юнга [3]
Алюминиево-литиевые сплавы
Самую малую плотность имеют знаменитые алюминиево-литиевые сплавы.
- Литий является самым легким металлическим элементом.
- Плотность лития при комнатной температуре составляет 0,533 г/см³ – этот металл может плавать в воде!
- Каждый 1 % лития в алюминии снижает его плотность на 3 %
- Каждый 1 % лития увеличивает модуль упругости алюминия на 6 %. Это очень важно для самолетостроения и космической техники.
Популярными промышленными алюминиево-литиевыми сплавами являются сплавы 2090, 2091 и 8090:
- Номинальное содержание лития в сплаве 2090 составляет 1,3 %, а номинальная плотность – 2,59 г/см3.
- В сплаве 2091 номинальное содержание лития составляет 2,2 %, а номинальная плотность – 2,58 г/см3.
- У сплава 8090 при содержании лития 2,0 % плотность составляет 2,55 г/см3.
Приложение А
Таблица A1 – Номинальная плотность международных деформируемых алюминиевых сплавов [1]
Источники:
1. Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, 1993.
2. FUNDAMENTALS OF MODERN MANUFACTURING – Materials, Processes, and Systems /Mikell P. Groover – JOHN WILEY & SONS, INC., 2010
3. TALAT 1501
Каталог:
| Главная
Формулы расчета массы |
Удельный вес (плотность) | Технические данные
Кордиерит
2,6
г/см 3
Высокий
Низкий
Пример продукта
Стеатит
2,8
г/см 3
Высокий
Низкий
Пример продукта
Форстерит
3,0
г/см 3
Высокий
Низкий
Пример продукта
Карбид кремния
3. 16
г/см 3
Высокий
Низкий
Пример продукта
Информация о карбиде кремния
Муллит
3,2
г/см 3
Высокий
Низкий
Пример продукта
Нитрид кремния
3,3
г/см 3
Высокий
Низкий
Пример продукта
Информация о
Нитрид кремнияНитрид алюминия
3,4
г/см 3
Высокий
Низкий
Пример продукта
Глинозем
3,8
г/см 3
Высокий
Низкий
Пример продукта
Информация о
ГлиноземСапфир
3,97
г/см 3
Высокий
Низкий
Пример продукта
Информация о
СапфирИттрия
4,9
г/см 3
Высокий
Низкий
Пример продукта
Цирконий
6,0
г/см 3
Высокий
Низкий
Пример продукта
Информация о
ЦирконийКермет
6,0
г/см 3
Высокий
Низкий
Пример продукта
Наша продукция
Поиск по категориям
Поиск по материалу
Поиск
Масса, вес, плотность или удельный вес различных металлов
Масса, вес, плотность или удельный вес различных металлов
| |||||||
Масса более Ниже перечислены 30 различных металлов и сплавов. Пока данные полезны по дизайну отдельные образцы будут отличаться. Примеси часто имеют влияние. 1000 кг чистой воды = 1 кубический метр. В качестве «основы» была выбрана чистая вода. бериллий |
[
вернуться на главную страницу плотность материалов ] [ плотность
древесины ] [ плотность жидкости ] [
плотность воды]
|
|
перейти наверх
Мы пытались Помните, что Обычно вы не найдете перевод килограммов в граммы — префикс Следует помнить одну удобную метрическую связь между единицами измерения: 1 литр [1000 см3] Если важна точность, остерегайтесь старых версий MS Excel, в которых были проблемы |