Алюминий плавится при температуре: Температура плавления алюминия – aluminium-guide.com

alexxlab | 31.05.1976 | 0 | Разное

Какая температура плавления алюминия по Цельсию

Такой металл, как алюминий, очень распространен в мире. Немалое его количество содержится в организме человека, а уж в окружающем мире его еще больше. Среди материалов, из которых построены дома, а также в конструкции любого автомобиля есть некая доля алюминия.

Нередко из этого вещества изготавливаются детали мебели. И если вдруг что-то из этого сломается, то можно либо приобрести новый товар в соответствующем магазине, либо заняться самостоятельным ремонтом изделия. В последнем случае придется плавить металл в домашних условиях, а для этого уже нужно знать о некоторых свойствах этого металла.

Для изготовления какой-либо алюминиевой конструкции вовсе не обязательно подробно изучать все характеристики вещества, но на основные моменты следует обратить свое внимание, включая знание, при какой температуре плавится алюминий.

О температуре плавления

Необходимо помнить: алюминий очень легко поддается литью и начинает превращаться в жидкую субстанцию уже при температуре в 660 градусов. Для того чтобы понять, что этот показатель довольно низкий, достаточно сравнить его с температурами плавления других металлов, которые также нередко используются для изготовления тех или иных, нужных в обиходе предметов.

Например:

• сталь начинает плавиться лишь при температуре в 1300 градусов;
• чугун — при 1100 градусах.

Но все же, хоть температура плавления алюминия по Цельсию и не слишком высока по сравнению со многими другими металлами, достичь 600 градусов в домашних условиях с использованием обыкновенной газовой или электрической плиты довольно трудно.

Уменьшение температуры

Прежде чем подвергать металл плавлению, можно специальными методами уменьшить его температуру плавления, например, использовать в виде порошка. В этом случае он начнет плавиться чуть быстрее. Но при этом он становится опасным, так как взаимодействуя с атмосферным кислородом, может окислиться или воспламениться

. А в результате окисления, как мы помним из школьного курса химии, образуется оксид алюминия; и температура, при которой начинает плавиться это вещество, уже превышает две тысячи градусов.

Вообще избежать образования оксида не получится, если заниматься плавлением алюминия, но уменьшить количество лишнего вещества вполне возможно. При плавлении алюминия нужно не допускать попадания в вещество воды. Ведь если это случится, то произойдет взрыв.

Перед началом процесса нужно убедиться в том, что сырье является абсолютно сухим. Чаще всего в качестве исходного материала применяется алюминиевая проволока. Предварительно ее нужно с помощью ножниц разделить на множество мелких по длине кусочков. А для того, чтобы уменьшить площадь контакта с содержащимся в атмосфере кислородом, эти кусочки прессуются пассатижами.

Не всегда есть необходимость создать алюминиевое изделие высокого качества, поэтому вовсе не обязательно всегда использовать порошок или мелко нарезанную и плотно сдавленную проволоку. Можно взять любой предмет, который уже был использован, например, банку, в которой хранились консервы. Но перед плавкой нужно лишить ее нижнего шва или обрезать профиль. Полученное сырье может быть окрашено или испачкано. Не нужно об этом беспокоиться. Все, что имеется лишнее на поверхности, быстро отходит в виде шлаков.

Процесс плавления в домашних условиях

Плавление — это довольно опасный процесс. Предварительно необходимо обязательно побеспокоиться о средствах защиты от различных ядовитых веществ, которые будут образовываться, а также подготовить литейную форму.

Средства защиты

1. Не обойтись без специальных перчаток даже в том случае, если расплавить алюминий необходимо лишь единожды. Это, пожалуй, основное средство защиты, так как расплавленная масса с большой долей вероятности может попасть на руки, и тогда неминуемо на коже появится ожог, поскольку температура жидкого металла превышает 600 градусов.
2. Следующая часть тела, которую также необходимо защитить от попадания горячего алюминия — глаза. При частой плавке не обойтись без специальной защитной маски, ну или хотя бы очков. Но лучше всего работать в костюме, который устойчив к воздействию высокой температуры в несколько сотен градусов.
3. Если необходимо получить чистый алюминий, потребуется рафинирующий флюс. И тогда работать нужно в химическом респираторе.

Выбор формы для литья

Для того, чтобы отлить алюминий, необязательно запасаться литейной формой. Достаточно лишь приобрести лист из более тугоплавкого металла — из стали, вылить на него расплавленный алюминий и подождать, пока последний затвердеет. Но для получения какой-либо детали из алюминия обязательно придется приобретать форму для литья.

Ее можно изготовить самостоятельно в домашних условиях. Для этой цели обычно используется скульптурный гипс. Он заливается в форму, затем какое-то время охлаждается. После этого в него вставляют модель и сверху кладут вторую емкость с гипсом. При этом важно не забыть проделать отверстие в гипсе с помощью какого-нибудь предмета цилиндрической формы. Через это отверстие и будет заливаться горячий алюминий.

При плавлении алюминия не обойтись без так называемого тигеля: то есть емкости из тугоплавкого металла. Она может быть выполнена из фарфора, кварца, стали, чугуна. Впрочем, изготавливать тигель самостоятельно вовсе не обязательно, ведь его можно просто купить в специальном магазине. Объем тигеля зависит от того, какое количество металла требуется получить.

Кратко о процессе

Плавка алюминия в домашних условиях — это не такой уж трудный процесс, которым он может показаться поначалу. Кусочки металла нагреваются до нужной температуры плавки алюминия в специальной емкости.

Некоторое время полученный расплав необходимо выдерживать в разогретом состоянии и периодически удалять с его поверхности образующийся шлак. После этого чистый жидкий металл наливается в специальную форму, в которой он некоторое время будет остывать.

Время, которое уйдет на плавку, зависит от самой печи, а точнее от той температуры, которую она может обеспечить. Если же вместо печи используется газовая горелка, то она должна нагревать металл сверху.

состав, структура, свойства, процесс плавления

Алюминий вошел в промышленное и бытовое применение относительно не так давно. На пересечении XIX – XX было освоено производство этого металла в промышленных масштабах. Все дело в том, что началось производство множества товаров, в которых алюминий широко применялся, например, при строительстве катеров, железнодорожных вагонов и пр. Кстати, именно тогда был показан широкой публике автомобиль с кузовом, выполненным из алюминия.

Анодированный алюминий

Состав и структура алюминия

Алюминий – это самый распространенный в земной коре металл. Его относят к легким металлам. Он обладает небольшой плотностью и массой. Кроме того, у него довольно низкая температура плавления. В то же время он обладает высокой пластичностью и показывает хорошие тепло- и электропроводные характеристики.

Кристаллическая решетка алюминия

Структура алюминия

Предел прочности чистого алюминия составляет всего 90 МПа. Но, если в расплав добавить некоторые вещества, например, медь и ряд других, то предел прочности резко вырастает до 700 МПа. Такого же результат можно достичь, применяя термическую обработку.

Алюминий, обладающий предельно высокой чистотой – 99,99% производят для использования в лабораторных целях. Для применения в промышленности применяют технически чистый алюминий. При получении алюминиевых сплавов применяют такие добавки, как – железо и кремний. Они не растворяются в расплаве алюминия, а из добавка снижает пластичность основного материала, но в то же время повышает его прочность.

Внешний вид простого вещества

Структура этого металла состоит из простейших ячеек, состоящих из четырех атомов. Такую структуру называют гранецентрической.

Проведенные расчеты показывают, что плотность чистого металла составляет 2,7 кг на метр кубический.

Свойства и характеристики

Алюминий – это металл с серебристо-белой поверхности. Как уже отмечалось, его плотность составляет 2,7 кг/м³. Температура составляет 660°C.

Его электропроводность равняется 65% от меди и ее сплавов. Алюминий и бо́льшая часть сплавов из него стойко воспринимает воздействие коррозии. Это связано с тем, что на его поверхности образуется оксидная пленка, которая и защищает основной материал от воздействия атмосферного воздуха.

В необработанном состоянии его прочность равна 60 МПа, но после добавления определенных добавок она вырастает до 700 МПа. Твердость в этом состоянии достигает 250 по НВ.

Алюминий хорошо обрабатывается давлением. Для удаления наклепа и восстановления пластичности после обработки алюминиевые детали подвергают отжигу, при этом температура должна лежать в пределах 350°C.

Температура плавления алюминия

Получение алюминиевого расплава, как и многих других материалов, происходит после того, как к исходному металлу подвели тепловую энергию. Она может быть подведена как непосредственно в него, так и снаружи.

Температура плавления алюминия напрямую зависит от уровня его чистоты:

1. 1. Сверхчистый алюминий плавится при температуре 660, 3°C.
   2. При количестве алюминия 99,5% температура плавления составляет 657°C.
   3. При содержании этого металла в 99% расплав можно получить при 643°C.

Алюминиевый расплав

Процесс получения алюминия

Алюминиевый сплав может включать в свой состав различные вещества, в том числе и легирующие. Их наличие приводит к снижению температуры плавления. Например, при наличии большого количества кремния, температура может понизиться до 500°C. На самом деле понятие температуры плавления относят к чистым металлам. Сплавы не обладают какой-то постоянной температурой плавления. Этот процесс происходит в определенном диапазоне нагрева.

В материаловедении существует понятие – температура солидус и ликвидус.

Первая температура обозначает ту точку, в которой начинается плавление алюминия, а вторая, показывает, при какой температуре, сплав будет окончательно расплавлен. В промежутке между ними сплав будет находиться в кашеобразном состоянии.

Уменьшение температуры

Перед тем как приступать к плавке металла, можно выполнить определенные операции, которые позволят снизить температуру плавления. Например, иногда расплаву подвергают алюминиевый порошок. В порошкообразном состоянии металл начинает плавиться несколько быстрее. Но при такой обработке возникает реальная опасность того, что при взаимодействии с кислородом, который содержится в атмосфере алюминиевый порошок, начнет окисляться с большим выделением тепла и образования оксидов металла, этот процесс происходит при температуре 2300 градусов. Главное, в этот момент плавления не допустить контакта расплава и воды. Это приведет к взрыву.

Процесс плавления в домашних условиях

Относительно низкая температура плавления алюминия позволяет проводить эту операцию в домашних условия. Надо сразу отметить, что в качестве сырья в домашней мастерской использовать порошкообразную смесь слишком опасно. Поэтому в качестве сырья применяют или чушки, или нарезанную проволоку. Если к будущему изделию нет особых требований по качеству, то для плавления можно использовать все, что изготовленного из этого металла.

Плавка алюминия в самодельном горне

При этом не особо важно, будет сырье покрыто краской или нет. Когда происходит плавление алюминия, все посторонние вещества просто выгорят и будут удалены вместе со шлаком.

Для получения качественного результата плавки необходимо использовать материалы, которые называют флюсами. Они призваны решать задачу по связыванию и удалению из расплава посторонних примесей и загрязнений.

Средства защиты

Домашний мастер, решивший в домашних условиях выполнять плавление алюминия должен отдавать себе отчет в том, что это довольно опасный процесс. И поэтому без применения средств защиты не обойтись. В частности, должны быть использованы перчатки, фартук, очки. Дело в том, что температура расплава лежит в пределах 600 градусов. Поэтому имеет смысл использовать средства защиты, которые применяют сварщики.

Использование средств защиты при плавке алюминия

Кстати, при плавлении алюминия и использовании очищающих химикатов необходимо защищать органы дыхания от продуктов их сгорания.

Выбор формы для литья

При выборе формы для отливки алюминия домашний мастер должен понимать, а для какой цели он обрабатывает алюминий. Если будущая отливка будет предназначена для использования в качестве припоя, то использовать, какие-то специальные формы, нет необходимости. Для этого можно использовать металлический лист, на котором можно остудить расплавленный металл.

Но если возникает необходимость получения даже простой детали, то мастер должен определиться с типом формы для литья.

Форму можно изготовить из гипса. Для этого, гипс в жидком состоянии заливают в обработанную маслом форму. После того, как начнет застывать, в него устанавливают литейную модель. Для того, чтобы в форму можно было залить расплавленный металл необходимо сформировать литник. Для этого в форму устанавливают цилиндрическую деталь. Формы бывают разъемные и нет. Процесс изготовления разъемной формы усложняется тем, что модель будет находиться в двух полуформах. После застывания их разделяют, удаляют модель и соединяют снова. Форма готова к работе.

Кокиль для литья алюминия

Для получения качественных отливок целесообразно использовать металлические формы (кокили), но изготавливать их целесообразно только в заводских условиях.

удельный вес и теплопроводность, производство, применение, сплавы и температура плавления

Алюминий — всем известный из школьного курса химии элемент из таблицы Менделеева. В большей части соединений он проявляет трехвалентность, но в условиях высоких температур достигает некоторой степени окисления. Одним из самых важных его соединений является оксид алюминия.

Основные характеристики алюминия

Алюминий — серебристый металл с удельным весом 2,7*10³кг/м³ и плотностью 2,7 г/см³. Легкий и пластичный, хорош, как проводник электроэнергии, благодаря тому, что теплопроводность алюминия довольно высока — 180 ккал/м*час*град (указан коэффициент теплопроводности). Теплопроводность алюминия превышает аналогичный показатель чугуна в пять раз и железа в три раза.

Благодаря своему составу, этот металл можно легко раскатать в тонкий лист или вытянуть в проволоку. При соприкосновении с воздухом на его поверхности образуется оксидная пленка (оксид алюминия), которая является защитой от окисления и обеспечивает его высокие антикоррозионные свойства. Тонкий алюминий, например, фольга или порошок этого металла мгновенно сгорают, если их нагреть до высоких температур и становятся оксидом алюминия.

Металл не особенно устойчив к агрессивным кислотам. К примеру, его можно растворить в серной или соляной кислотах даже, если они разбавленны, особенно, если их нагреть. Однако он не растворяется ни в разбавленной ни в концентрированной и при этом холодной азотной кислоте, благодаря оксидной пленке. Определенное воздействие на металл имеют водные растворы щелочей — оксидный слой растворяется и образуются соли, содержащие этот металл в составе аниона — алюминаты.

Известно, что алюминий является самым часто встречающимся металлом в природе, но впервые в чистом виде его смог получить ученый-физик из Дании Х. Эрстед еще в 1925 году XIX века. Этот металл занимает третье место по распространенности в природе среди элементов и является лидером среди металлов. 8,8% алюминия содержит земная кора. Его выявили в составе слюд, полевых шпатов, глин и минералов.

Производство и применение алюминия

Процесс производства очень энергоемкий и поэтому первый большой завод в нашей стране был построен и запущен в XX веке. Основным сырьем для получения этого металла является оксид алюминия. Чтобы его получить, необходимо минералы, содержащие алюминий или бокситы, очистить от примесей. Далее электролитическим способом расплавляют естественный или полученный искусственным путем криолит при температуре чуть ниже 1000 ºС . Затем начинают понемногу добавлять оксид алюминия и сопутствующие вещества, необходимые для улучшения качества металла. В процессе оксид начинает разлагаться и выделяется алюминий. Чистота получаемого металла 99,7% и выше.

Этот элемент нашел свое применение в пищевом производстве в качестве фольги и столовых приборов, в строительстве используют его сплавы с другими металлами, в авиации, электротехнике в качестве заменителя меди для кабелей, как легирующая добавка в металлургии, алюмотермии и других отраслях.

Что такое температура плавки металлов?

Температура плавки металлов – значение температуры нагревания металла, при которой начинается процесс перехода из исходного состояния в другое, то есть процесс противоположный кристаллизации (отвердевания), но неразрывно связаный с ней.

Итак, для расплавления металл нагревают извне до температуры плавки и продолжают нагревать для преодоления границы фазового перехода. Суть в том, что показатель температуры плавки означает температуру, при которой металл находится в фазовом равновесии, то есть между жидким и твердым телом. Другими словами существует одновременно, как в том, так и в другом состоянии. А для плавления нужно нагреть его больше пограничной температуры, чтобы процесс пошел в нужную сторону.

Стоит сказать о том, что только для чистых составов температура плавки постоянна. Если в составе металла находятся примеси, то это сместит границу фазового перехода, а, соответственно, и температура плавления будет другой. Это объясняется тем, что состав с примесями имеет иную кристаллическую структуру, в которой атомы взаимодейстуют между собой по-другому. Исходя из этого принципа, металлы можно разделить на:

• легкого плавления, такие как ртуть и галлий, например, (температура плавки до 600°С)
• среднеплавкие — это алюминий и медь (600-1600°С)
• тугоплавкие — молибден , вольфрам (больше 1600°С).

Знание показателя температуры плавления необходимо, как при производстве сплавов для правильного расчета их параметров, так и при эксплуатации изделий из них, поскольку этот показатель определяет ограничения их использования. Уже давным давно для удобства ученые физики свели эти данные в одну таблицу. Существуют таблицы температур плавки как металлов, так и их сплавов.

Температура плавления алюминия

Плавление — процесс перерабатывания металлов обычно в специальных печах для получения сплава нужного качества в жидком состоянии . Как уже говорилось выше, алюминий относится к среднеплавким металлам и плавится при нагреве до 660ºС. При изготовлении изделий из металла температура плавления влияет на выбор плавильной печи или агрегата и, соответственно, используемых для отливки огнеупорных форм.

Указанная температура относится к процессу расплавки чистого алюминия. Так как в чистом виде он применяется реже, а введение в его состав примесей меняет температуру плавления. Сплавы алюминия изготавливаются для того, чтобы изменить какие-либо его свойства, увеличить прочность, например, или жароустойчивость. В качестве добавок применяют:

• цинк
• медь
• магний
• кремний
• марганец.

Добавление примесей влечет за собой снижение электропроводности, ухудшение или улучшение коррозионных свойств, повышение относительной плотности.

Обычно добавление других элементов в металл приводит к тому, что температура плавления сплава понижается, но не всегда. К примеру, добавление меди в объеме 5,7% приводит к понижению температуры плавления до 548ºС. Полученный сплав называют дюралюминием, его подвергают дальнейшей термической закалке. А алюминиево-магниевые составы плавятся при температуре 700 — 750ºС.

Во время процесса плавления необходим строгий контроль температуры расплава, а также присутствия газов в составе, которые выявляют через технологические пробы или способом вакуумной экстракции. На заключительной стадии производства сплавов алюминия проводят их модифицирование.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Алюминий: опыт применения

В последние годы алюминий получил широкое применение в промышленности благодаря своему низкому весу и ряду других качеств, которые делают его привлекательной альтернативной стали. Более того, по прогнозам рынок сварки алюминия будет продолжать расти со скоростью 5,5% в год, в частности, из-за продолжающегося распространения алюминия в автомобильной области.

В том, что касается сварки, алюминий уникален. Он имеет свои особенности и не стоит надеяться, что для работы с алюминием Вам хватит опыта работы со сталью. Например, алюминий имеет высокую теплопроводимость и низкую температуру плавления, которые при несоблюдении должных процедур сварки легко приводят к прожиганию и деформациям.

В этой статье мы рассмотрим различные легирующие элементы и их влияние на свойства алюминия, затем поговорим о сварочных процедурах и оптимальных параметрах сварки. Наконец, мы рассмотрим несколько технологических инноваций, которые могут сделать сварку алюминия немного проще.

Легирующие элементы

Чтобы понять алюминий, сначала нужно разобраться с металлургией алюминиевых сплавов. Алюминий может иметь множество первичных и вторичных легирующих элементов, которые придают ему улучшенные механические характеристики, коррозионную стойкость и/или упрощают сварку.
Первичные легирующие элементы алюминиевых сплавов — это медь, кремний, марганец, магний и цинк. Перед тем, как начать говорить о них более подробно, нужно отметить, что сплавы делятся на два типа: пригодные к тепловой обработке и не пригодные.

 

Пригодность к тепловой обработке
Сплавы, пригодные к тепловой обработке, после сварки можно нагреть до определенной температуры, чтобы восстановить утраченные во время сварки механические характеристики. Тепловая обработка сплава подразумевает нагревание до достаточно высокой температуры, чтобы легирующие элементы перешли в состояние твердого раствора, и затем контролируемого охлаждения для образования перенасыщенного раствора. Следующий этап процесса — поддерживание низкой температуры в течение времени, достаточного для отложения нужного объема легирующих элементов.

В случае сплавов, непригодных к тепловой обработке, механические характеристики можно улучшить за счет холодной обработки или упрочнения под механическими нагрузками. Для этого в структуре металла должны произойти механические деформации, которые вызывают повышение сопротивления деформации и снижение жидкотекучести.

 

 

Другие различия
Алюминиевые сплавы могут иметь следующие обозначения  в зависимости от состояния термообработки: F = после отливки, O = отожженное, H = после механического упрочнения; W = с тепловым растворением и T = после термообработки, которая может подразумевать собственно температурную обработку или старение холодной обработкой. Например, сплав может иметь обозначение 2014 T6. Это значит, что в его состав входит медь (серия 2XXX), а T6 указывает на то, что сплав прошел термообработку и искусственное старение.

В рамках этой статьи мы будем говорить только о пластичных сплавах, то есть алюминиевых сплавах, раскатанных из заготовки или отштампованных по формам заказчика. Учтите, что сплавы также могут быть литыми. Литые сплавы используются для изготовления деталей из расплавленного металла, который заливают в формы. Литые сплавы могут быть дисперсионно-твердеющими, но никогда — твердеющим под механическими нагрузками. Пригодность к сварке таких сплавов зависит от типа литья — в многократную форму, под давлением или в песчаную форму — так как для сварки важна поверхность материала. Литые сплавы обозначаются трехзначным числом с одним десятичным знаком, например, 2xx.x. Для сварки пригодны алюминиевые литые сплавы 319.0, 355.0, 356.0, 443.0, 444.0, 520.0, 535.0, 710.0 и 712.0.

Легирующие элементы
Теперь, когда мы разобрались с основной терминологией, давайте поговорим о различных легирующих элементах.:

Медь (имеет обозначение серии пластичных сплавов 2XXX) обеспечивает алюминию улучшенные механические характеристики. Эта серия сплавов пригодна для тепловой обработки и в основном используется для изготовления деталей авиационных двигателей, заклепок и крепежа. Большинство сплавов серии 2ХХХ плохо подходит для дуговой сварки из-за склонности к горячему растрескиванию. Эти сплавы серий обычно сваривают материалами серий 4043 или 4145, которые имеют низкую температуру плавления и снижают вероятность горячего растрескивания. Исключениями из этого правила являются сплавы 2014, 2219 и 2519, для которых хорошо подходит проволока 2319.

Марганец (серия 3XXX) при добавлении в алюминий образует непригодные к тепловой обработке сплавы для наплавки и производства общего назначения. Сплавы серии 3ХХХ имеют средние механические характеристики и используются для производства формовкой, в том числе листового алюминия для автотрейлеров и бытового применения. С помощью упрочнения под механическими нагрузками этим сплавам можно придать нужную жидкотекучесть и антикоррозионные свойства. Сплавы серии 3ХХХ не склонны к образованию горячих трещин и хорошо поддаются сварке. Для этого обычно используются материалы серий 4043 или 5356. Впрочем, невысокие механические характеристики не позволяют использовать их для изготовления металлоконструкций.

Кремний (серия 4XXX) позволяет снизить температуру плавления алюминия и улучшить жидкотекучесть. В основном эта серия используется в качестве присадочного материала. Сплавы 4ХХХ отличаются высокими сварочно-технологическими характеристиками и считаются не пригодными к термообработке. В частности, сплав 4047 стал предпочтительным выбором в автомобильной промышленности, потому что он обладает очень высокой жидкотекучестью и хорошо подходит для пайки и сварки.

Магний (серия 5XXX) при добавлении в алюминий обеспечивает высокие сварочно-технологические характеристики с минимальным снижением механических свойств и устойчивость к образованию горячих трещин. Более того, серия 5ХХХ имеет самые высокие сварочно-технологические характеристики среди всех алюминиевых сплавов, не пригодных к тепловой обработке. Благодаря коррозионной устойчивости эти сплавы используют для изготовления резервуаров для химикатов и сосудов высокого давления и температуры, а также металлоконструкций, железнодорожных вагонов, самосвалов и мостов. При сварке с присадочными материалами серии 4ХХХ они теряют жидкотекучесть из-за образования Mg2Si.

Кремний и магний (серия 6XXX) — в этой серии сплавов используются оба этих легирующих элемента. В основном они применяются в автомобильной, трубной, железнодорожной и строительной отрасли, а также для штамповки выдавливанием. Серия 6ХХХ несколько склонна к горячему растрескиванию, но эту проблему можно решить, правильно подобрав сварочные материалы. Сплавы этой серии можно сваривать материалами серий 5XXX и 4XXX без риска трещин – однако для этого необходимо обеспечить должное разбавление основного материала присадочным. Чаще всего для этого используют материалы 4043.

 

 

Цинк (серия 7XXX) при добавлении в алюминий вместе с магнием и медью образует пригодный к тепловой обработке сплав с самыми высокими механическими характеристиками. В основном используется в авиационной отрасли. Сплавы серии 7ХХХ часто плохо подходят для сварки из-за склонности к образованию трещин (из-за широкого температурного интервала плавления и низкого солидуса). Сплавы 7005 и 7039 пригодны для сварки присадочными материалами серии 5ХХХ.

Другие элементы (серия 8XXX) — в эту серию включены все остальные легирующие элементы алюминиевых сплавов (например, литий). Большинство из этих сплавов редко подвергаются сварке, хотя они отличаются очень высокой жесткостью и в основном используются в аэрокосмической отрасли. В качестве присадочного материала для этих сплавов используется серия 4ХХХ.

Чистый алюминий (серия 1XXX) — алюминий без легирующих элементов считается непригодным к тепловой обработке и в основном используется для изготовления резервуаров и труб для химикатов ввиду его высокой коррозионной устойчивости. Эти материалы также часто используют в электрических шинах благодаря высокой электропроводимости. Для сварки серии 1ХХХ хорошо подходят сплавы 1070, 1100 и 4043.

Помимо основных легирующих элементов, также существует и множество вторичных, куда входят хром, железо, цирконий, ванадий, висмут, никель и титан. Эти элементы могут придать алюминию коррозионную устойчивость, повышенные механические характеристики и пригодность к тепловой обработке.

Физические свойства
После того, как мы разобрались с металлургией алюминиевых сплавов, давайте рассмотрим физические свойства алюминия и того, как они соотносятся с другими металлами, например, сталью.

 

 

 

Главная причина настолько широкого распространения алюминия — это его физические свойства. Например, алюминий в три раза легче стали и в то же время при соответствующем легировании имеет более высокую прочность. Он проводит электричество в шесть раз лучше углеродистой стали и почти в 30 раз лучше нержавеющей стали. Высокая проводимость делает влияние вылета проволоки в режиме MIG менее значительной по сравнению со сталью.

 

Кроме того, алюминий имеет высокую коррозионную устойчивость, легко меняет форму и соединяется, а также нетоксичен и может использоваться в пищевой отрасли. Так как это немагнитный металл, во время сварки можно не опасаться отклонения дуги. Благодаря в 5 раз более высокой теплопроводимости по сравнению со сталью алюминий легко поддается сварке в сложных пространственных положениях. Впрочем, алюминий имеет свои недостатки, так как он быстро отводит тепло, что затрудняет сплавление и снижает глубину проплавления.

Так как алюминий имеет низкую температуру плавления — 660 градусов Цельсия (в два раза меньше, чем у стали) — при том же диаметре проволоки для его плавления требуется намного меньшая сила тока. Более того, при равной силе сварочного тока скорость расплавления проволоки примерно в два раза выше стали.

Химические свойства
В том, что касается химического состава, алюминий имеет высокую способность к растворению атомов водорода в жидкой форме и низкую — при температуре затвердевания. Это означает, что даже небольшое количество растворенного в жидком наплавленном металле водорода после затвердевания алюминия будет стремиться выйти из металла, что приведет к образованию пористости.

Кроме того, при механической обработке алюминий вступает в реакцию с кислородом и мгновенно образует слой оксида алюминия. Этот слой очень пористый и может легко удерживать в себе влагу, масло и другие материалы. Пленка оксида обеспечивает хорошую коррозионную устойчивость, но перед сваркой ее следует удалить, так как из-за высокой температуры плавления (2050°C) она ограничивает глубину проплавления. Для этого применяются механическая очистка, растворители, химическая очистка и травление.

 

 

Механические свойства
Механические свойства алюминия, например, предел текучести, предел прочности и относительное удлинение, зависят от комбинации основного металла и сварочных материалов. При сварке шва с разделкой кромок прочность соединения зависит от зоны теплового воздействия. В случае непригодных к тепловой обработке сплавов зона теплового воздействия окажется полностью отожжена и зона теплового воздействия станет самым слабым местом. Для полного отжига пригодных к тепловой обработке сплавов требуется намного больше времени при температуре отжига в сочетании с медленным охлаждением, поэтому надежность сварного шва в этом случае падает меньше. Такие аспекты, как предварительный подогрев, отсутствие охлаждения меду проходами сварки и лишнее тепло из-за низкой скорости сварки или поперечных колебаний, увеличивают как пиковую температуру, так и длительность воздействия повышенной температуры, что увеличивает риск падения механических характеристик.

При угловой сварке механические характеристики зависят от состава используемых сварочных материалов. При изготовлении металлоконструкций использование 5ХХХ вместо 4ХХХ может обеспечить в два раза более высокую прочность.

Сплавы, непригодные к тепловой обработке, имеют высокую жидкотекучесть при использовании сварочных материалов той же серии, хотя при сварке материалами серии 4ХХХ жидкотекучесть становится меньше. Пригодные к тепловой обработке сплавы обычно имеют из-за нее низкую жидкотекучесть.

 

   

 

О металлургии подробнее
После того, как мы обсудили основные положения о металлургии алюминия, давайте применим эту информацию к практической сварке сплава. Сначала мы рассмотрим технологию, которая позволяет получить наилучшее качество сварки алюминия и решить такие распространенные проблемы, как недостаточное проплавление, высокий уровень разбрызгивания, прожигание и пористость.

Современные инверторные сварочные аппараты с запатентованной технологией управления формой волны сварочного тока компании Линкольн позволяют точно регулировать характеристики формы волны, чтобы оптимальным образом контролировать перенос капель расплавленного металла. Это помогает снизить разбрызгивание из-за низкой плотности алюминия, в то время как импульсы пикового тока обеспечивают должную глубину проплавления.

Кроме того, так как изменение химического состава оказывает большое влияние на физические характеристики сплава, эта возможность позволяет индивидуально подобрать форму волны для каждого конкретного сплава с учетом физических характеристик металла.

Так как алюминий имеет высокую способность к растворению водорода в жидком виде и низкую — при застывании, можно разработать пульсирующую форму волны, которая позволит сократить длину волны за счет снижения силы сварочного тока и риска возникновения пористости.

Недавно компания Линкольн вывела эту технологию на новый уровень благодаря программе Wave Designer Software®. Она позволяет сварочным инженерам и сварщикам в реальном времени корректировать и изменять текущую форму волны сварочного тока подключенного к сети аппарата на собственных персональных компьютерах. При использовании в сочетании с инверторными сварочными аппаратами это позволяет обеспечить высокое качество сварки в любых условиях.

Новые методы сварки
Применение источников питания на падающей ВАХ для сварки алюминия в защитном газе имеет долгую и успешную историю. При сварке алюминия падающая ВАХ позволяет обеспечить высокоэнергетический струйный перенос металла, который стабильно и равномерно реагирует на изменения собственно силы сварочного тока, несмотря на колебания длины дуги. В результате падающая ВАХ обеспечивает равномерную глубину проплавления по всей длине шва.

Совершенствование контроля дуги привело к появлению инверторных источников питания с программным управлением. “Оптимизация” характеристик дуги программными методами при MIG-сварке алюминия вышла на новый уровень благодаря разработанной компанией Линкольн Электрик технологии управления формой волны. В этом импульсном режиме с высокоскоростным синергетическим управлением падающая вольт-амперная характеристика модифицируется так, чтобы обеспечить несколько преимуществ при сварке алюминия. Например, сюда входит повышенный сварочный ток в момент пика импульса. Пики импульсов позволяют обеспечить равномерный профиль проплавления по всей длине шва. Также при этом снижается разбрызгивание, улучшается жидкотекучесть сварочной ванны, что позволяет увеличить скорость сварки, и снижается тепловложение и связанный с ним риск деформаций.

Технология управления формой волны выводит импульсную сварку на новый уровень. Она позволяет пользователю создать индивидуальную, “идеальную” для каждой конкретной задачи форму волны. Эта технология и ее возможности индивидуальной настройки поддерживается высокотехнологичными источниками питания, например, инверторными моделями семейства Power Wave®. Аппараты Power Wave можно использовать двумя способами. Оператор может выбрать предустановленную форму волны для сварки алюминия или же создать собственную с помощью программы Wave Designer™. Индивидуально разработанные формы волны затем переносятся с компьютера на аппарат Power Wave.

Анатомия формы волны
Но что именно представляет собой технология управления программы Wave Designer Pro? Благодаря этой технологии источник питания мгновенно регулирует сварочный ток по заданной программе. Учтите, что “форма волны” позволяет влиять на поведение каждой отдельной капли расплавленного присадочного материала. Область ниже формы волны отражает энергию, прилагаемую к этой капле. При струйном переносе металла сила тока на несколько миллисекунд увеличивается настолько, чтобы расплавить металл. В этот момент формируется и отделяется капля металла, которая затем начинает движение вдоль дуги. Теперь в период спуска капли к ней можно приложить дополнительную энергию, которая позволила бы сохранить или увеличить ее жидкотекучесть. После этого импульс переходит в фазу фонового тока, которая позволяет поддержать дугу, охладить материал и подготовиться к следующему пику.

Давайте рассмотрим форму волны подробнее. Фаза возрастания (А) — это период увеличения силы тока до пиковой (измеряется в амперах в миллисекунду), в течение которого формируется расплавленная капля на кончике электрода. По достижении пикового значения капля отделяется. Процентная доля “превышения” (B) придает дуге дополнительную жесткость и способствует отделению расплавленной капли от электрода. Длительность пиковой фазы (C) влияет на размер капли: чем она меньше, тем больше становится капля. С этого момента отделившаяся капля зависит от энергии, подаваемой на фазе убывания. Эта фаза состоит из периодов снижения пикового тока (D) и финального тока (E). Период снижения пикового тока позволяет при необходимости увеличить энергию расплавленной капли. Это улучшает жидкотекучесть сварочной ванны в период снижения пикового тока. Фаза финального тока начинается после снижения пикового. Она влияет на стабильность анода и регулировка силы финального тока может помочь избавиться от избыточного распыления мелких капель. С этого момента ток переходит к фоновому значению (F), которое позволяет сохранить дугу. Чем меньше длительность фазы фонового тока, тем больше частота пульсации. Чем выше частота пульсации, тем выше становится средняя сила тока. С другой стороны, увеличение частоты приведет к более сфокусированной дуге.

Форма волны также зависит от “адаптивной характеристики” импульсной MIG-сварки с синергетическим управлением. Адаптивность подразумевает способность дуги сохранять заданную длину дуги несмотря на изменения вылета электрода. Это важный аспект для стабильной сварки и надежности соединения.

Оптимизация сварки через регулировку формы волны
Регулировка формы волны сварочного тока позволяет получить необходимую скорость сварки, хороший внешний вид шва, упростить очистку поверхности после сварки и сократить уровень выделения дыма. Настоящая сила этой технология заключается в возможности самому настраивать форму волны  в программе Wave Designer Pro и том, насколько легко это сделать. Пользователь может в реальном временем менять дугу простым движением мыши в привычной среде PC Windows™. Пятиканальная панель ArcScope позволяет просматривать сделанные изменения, в том числе пиковые значения тока и напряжения, а также расчетное тепловложение. ArcScope собирает данные с частотой 10 КГц. «то ценное опциональное дополнение к программе Wave Designer. ArcScope дает сварочному инженеру визуальное представление разработанной им формы волны. После проведения оценки он может внести поправки.

Например, при сварке тонколистового алюминия технология управления формы волны поможет уменьшить тепловложение, деформации, разбрызгивание, устранить несплавление и прожигание. Это уже смогли подтвердить на своем опыте многие компании. Пользователь может составить программы сварки для определенного диапазона скорости подачи проволоки и/или силы тока и благодаря этому работать с очень широким диапазоном толщин материалов и скорости подачи проволоки.

Заключение
Алюминий имеет целый ряд отличительных особенностей, которые делают его привлекательным выбором для многих задач несмотря на то, что его сварка может быть связана с определенными сложностями. Тем не менее, хорошее понимание его металлургии и знание доступных на современном рынке инструментов и технологий позволят вам справиться с этой задачей.

Алюминий » Все о металлургии

24.04.2015

Алюминий — важнейший легкий металл, входит в третью группу периодической системы Д.И. Менделеева, атомный номер 13, радиус атома 1,43 А, радиус иона 0,86 А°, атомный вес 26,97.
Электронное строение нейтрального атома алюминия характеризуется заполненным внутренним К-слоем с двумя электронами на 1s-орбите (1s2) и заполненным L-слоем с двумя электронами на 2s-opбитe и шестью электронами на 2р орбите (2s22p6) Во внешнем (валентном) M слое атома алюминия находятся три электрона два на Зх-орбите и один на Зр-орбите (3s23p).
В химических соединениях алюминий обычно трехвалентен (Al3+). Однако в определенных условиях существуют соединения одновалентного (Al+) алюминия (субсоединения), например Al2S, Al2O, AlF, AlCl и др. Энергия ионизации первого Зр-электрона атома алюминия составляет 137,3, а второго и третьего 3s электронов соответственно 430,6 и 652,1 ккал*г-атом. Таким образом, в атоме алюминия Зр-электрон удерживается значительно слабее, чем каждый из парных 35-электронов, и может быть потерян ранее других электронов. Образовавшийся ион одновалентного алюминия и способен дать соответствующие соединения низшей валентности. Последние представляют не только теоретический интерес, с возможностью возникновения этих соединений приходится считаться при электролитическом получении алюминия. Кроме того, с участием субсоединений могут быть осуществлены также процессы извлечения алюминия из электротермических сплавов и его рафинирования.
Для алюминия установлено существование трех искусственных радиоактивных изотопов с массовыми числами 26, 28 и 29 и периодами полураспада, соответственно равными 7 сек, 2,3 мин. и 6,7 мин Устойчивых изотопов у алюминия нет.
Элементарная кристаллическая решетка алюминия — куб с центрированными гранями. Размер ребра элементарного куба 4,04 А°.
Плотность алюминия как твердого, так и расплавленного снижается по мере увеличения степени его чистоты Для твердого металла чистотой 99,75% Al плотность составляет 2,703, а для металла чистотой 99,996% Al 2,6989; плотность расплавленного алюминия чистотой 99,75% Al при 1000° равна 2,289.
Температура плавления алюминия возрастает по мере повышения степени его чистоты. Металл чистотой 99,6%) Al плавится при 658,7°, а температура плавления алюминия чистотой 99,996% Al 660,24°.
Увеличение объема алюминия при его плавлении составляет 6,6%.
Температура кипения алюминия при атмосферном давлении близка к 2500° Теплота плавления алюминия: удельная 93 ккал/г и атомная 2520 ккал/г-атом. Атомная теплота испарения алюминия находится в пределах 56 800—62 140 ккал/г-атом Истинная теплоемкость Жидкого алюминия в интервале 982—1273° К может быть принята постоянной и равной 7 кал/г-атом.
Электропроводность алюминия возрастает по мере повышения степени его чистоты. Для твердого металла чистотой 99,5% Al электропроводность составляет 62,5% по отношению к электропроводности ме ди, а для металла чистотой 99,996% Al 64,94%. Наиболее сильное влияние на снижение электропроводности оказывают примеси титана, ванадия, хрома и марганца. Удельное электрическое» сопротивление жидкого алюминия при 950° равно 30*10в-5 ом*см.
Механические свойства алюминия также в сильной степени зависят от его чистоты. Алюминий высокой чистоты значительно мягче, пластичнее технического металла, но обладает пониженной механической прочностью Алюминий чистотой 99,996% Al характеризуется, например, следующими механическими свойствами: сопротивление на разрыв 11,41 кг/мм2 для холоднокатаного металла и 4,81 кг/мм2 для отожженного; сопротивление сжатию соответственно 10,8 и 1,26 кг/мм2 и удлинение 5,5 и 48,8%.
Алюминий обладает большой химической активностью- энергия образования его соединений с кислородом, галоидами, серой и углеродом весьма велика, в ряду напряжений он занимает место среди наиболее электроотрицательных элементов (нормальный электродный потенциал его — 1,36 в).
Отличительной особенностью алюминия является его склонность энергично реагировать с кислородом, в частности с кислородом воздуха. Поэтому на воздухе алюминий покрывается тонкой, но очень проч ной пленкой окиси алюминия. Электронномикроскопические исследования показывают, что эта пленка окиси алюминия сплошная и беспористая. Она защищает алюминий от дальнейшего окисления и обусловливает большую коррозионную стойкость металла.
Пленка окиси алюминия на поверхности твердого металла имеет толщину примерно 2*10в-5 см. Интенсивность окисления алюминия возрастает с повышением температуры, в особенности выше точки его плавления, причем зависит от примесей металлов, присутствующих в алюминии Наличие в алюминии примесей магния, кальция, натрия, кремния и меди усиливает его окисление. Сцепление окисной пленки с алюминием в местах нахождения примесей сильно понижается, и эти места уязвимы для коррозии. Напротив, окисная пленка имеет исключительно большое сцепление с поверхностью алюминия высокой степени чистоты, обладающего ничтожным содержанием примесей. Такой металл поэтому оказывается чрезвычайно стойким в отношении химических реагентов (например, неорганических кислот), загрязненной атмосферы, морской воды.
Реакция взаимодействия алюминия с кислородом, приводящая к образованию окиси алюминия:

2Аl + 1,5О2 = Al2O8,

экзотермична и идет со значительно большим выделением тепла, чем для многих других металлов.
Теплота окисления алюминия при 22° и постоянном давлении, определенная сжиганием чистейшего электролитического рафинированного алюминия в кислороде, равна 402900±300 кал/г-моль. С помощью весьма точных калориметрических измерений теплота образования All2O3 (корунда) также получена весьма близкой к этой величине: 399 040 кал/г-моль при 25°.
Безводная окись алюминия (глинозем) существует в форме двух модификаций, с которыми приходится иметь дело при производстве глинозема и электролитическом получении алюминия.
Первая из них α-Al2O3, или корунд, встречается в естественных горных породах. Все виды гидратов окиси алюминия (гидроаргиллит, бемит, диаспор) при нагревании до 1200° превращаются в α-Al2O3. Кристаллизуется корунд в гексагональной системе. Корунд отличается высокой твердостью, занимая в минералогической шкале предпоследнее перед алмазом место — девятое. Он практически не гигроскопичен и имеет из всех модификации глинозема наибольший удельный вес (3,9—4,0 г/см3).
Вторая модификация безводного глинозема γ-Al2O3 кристаллизуется в кубической системе. В природе γ-Al2O3 не встречается и образуется при обезвоживании трехводной окиси алюминия — гидраргиллита Al(OH)3 в температурном интервале 500—900°, отличается большой дисперсностью и гигроскопичностью. Удельный вес γ-Al2O3 равен 3,77 г/см3 При нагревании γ-Al2O3 выше 900° начинается его превращение в α-Al2O3, которое полностью завершается при 1200°.
Технический глинозем, получаемый щелочными способами для электролитического производства алюминия, представляет собой смесь α-Al2O3 и γ-Al2O3, причем содержание корунда составляет 30—45%.
Безводный глинозем является термически стойким окислом с высокой температурой плавления (2050°) и кипения (2980°). Молярная теплота плавления Al2O3 равна 6000 кал/г-моль, а удельная 58,8 кал/г; теплота испарения Al2O3 составляет 11790 кал/г-моль.
В химическом отношении глинозем—типичное амфотерное соединение, основные и кислотные свойства которого выражены примерно в равной степени Поэтому он с одинаковой легкостью растворяется и в кислотах, и в щелочах. Наименьшей скоростью растворения обладает при этом α-Al2O3, большей — γ-Al2O3. Особенно же быстро растворяются гидроокиси алюминия, которые в растворах кислот ведут себя как Основания, образуя алюминиевые соли соответствующих кислот, а в растворах оснований проявляют себя как кислоты, давая соли этих оснований — алюминаты.
Последние образуются также при непосредственном взаимодействии глинозема с окислами щелочных и щелочноземельных металлов при высоких температурах.
При нагревании Al2O3 в смеси с металлическим алюминием при температуре выше 1200° в вакууме (остаточное давление 10в-3 мм рт. ст.) образуется летучая субокись алюминия Al2O:

Al2O3 (тв) + 4Аl(ж) ⇔ 3Аl2O3 (г),

Интенсивное взаимодействие алюминия с хлором практически происходит выше 100° с образованием хлорида алюминия и выделением 161,4 ккал/г-моль AlCl3. Ниже 440° молекула хлорида алюминия отвечает формуле Al2Cl6; в интервале 440—600° наблюдается частичная диссоциация: Al2Cl6⇔2АlСl3, выше 600° состав хлорида алюминия выражается формулой А1С1з. Образование удвоенной молекулы хлорида алюминия 2АlСl3 → Al2Cl6 сопровождается выделением 29 ккал/г-моль AlCl3. Хлорид алюминия крайне гигроскопичен и на воздухе подвергается гидролизу с образованием HCl.
При нагревании в инертной атмосфере или в вакууме с металлическим алюминием хлорид алюминия образует субхлорид AlCl. Последний существует только в газовой фазе или в расплавленной среде при высокой температуре, а при охлаждении примерно до 800° вновь распадается на нормальный хлорид алюминия и металлический алюминий:

2Аl(ж) + AlCl3 (г) ⇔ 3АlCl(г).

С фтором алюминий образует фторид алюминия AlF3, который в большой степени отличается от хлорида алюминия по своим свойствам. Если хлорид алюминия является химическим соединением с ковалент ной связью и молекулярной кристаллической решеткой, обладает низкой температурой плавления и кипения (соответственно 190 и 183°), то во фториде алюминия химическая связь в основном ионная, что выра жается его высокой температурой плавления и кипения. Так, AlF3 при атмосферном давлении возгоняется, не плавясь, будучи нагрет примерно до 1000—1100°, причем упругость паров AlF3 достигает одной атмосферы при 1260°. В вакууме (остаточное давление 10в-2 мм рт. ст.) AlF3 начинает сублимировать при температуре около 700°. Попытки расплавить AlF3 в бомбе под давлением при температуре около 1500° не дали положительных результатов.
При нагревании в вакууме или в инертной среде с металлическим алюминием фторид алюминия (так же как и хлорид) образует соединение низшей валентности — субфторид:

2Аl (ж) + AlF3 (тв) ⇔ 3AlF (г).

С серой алюминий взаимодействует непосредственно при высокой температуре (выше 1000°) с образованием сульфида алюминия Al2S3. Реакция сопровождается выделением большого количества тепла (141 ккал/г-моль Al2S3) При восстановительной плавке сульфида железа с глиноземом также образуется сульфид алюминия. Температура плавления сульфида алюминия 1100°. Он полностью разлагается водой с образованием Al(OH)3 и h3S При нагревании в вакууме смеси Al2S3 и Al до 1300° образуется субсульфид алюминия Al2S, который при охлаждении разлагается на металл и нормальный сульфид
С азотом алюминий непосредственно соединяется при 800° с образованием нитрида AlN. Реакция эта сопровождается довольно значительным выделением тепла (74 ккал/г-моль AlN). Чистый нитрид алюминия представляет собой белый порошок, не изменяющийся при нагревании до 2000°. Выше этой температуры он начинает распадаться на элементы, под давлением 4 ат AlN плавится при 2200°. Водой он медленно разлагается на Al(OH)3 и Nh4. Нитрид алюминия кристаллизуется в гексагональной системе. Всегда в тех или иных количествах в алюминиевой ванне образуется карбонитрид алюминия Al5C3N.
С углеродом алюминий образует карбид алюминия Al4C3, причем для этого на воздухе смесь угля и алюминия должна быть нагрета примерно до 2000°. В атмосфере водорода или в вакууме порошкообразный алюминий и углеродистый материал реагируют при 1000—1200°. Присутствие криолита облегчает образование карбида алюминия, что, в частности, может быть обусловлено растворением изолирующей пленки Al2O3 с поверхности алюминия в расплавленном криолите, а также и другими причинами.
Реакция образования карбида алюминия из элементов протекает с выделением тепла (63,2 ккал/г-моль Al2O3). Чистый карбид алюминия окрашен в ярко-желтый цвет и имеет удельный вес 2,36 г/см3. При нагревании выше 2000° Al4C3 распадается с выделением графита. Вода разлагает карбид алюминия с образованием гидрата окиси алюминия и метана. На воздухе карбид алюминия окисляется, давая глинозем и свободный углерод.
Пространственная кристаллическая решетка карбида алюминия имеет резко выраженный слоистый характер.
Образование карбида алюминия протекает очень энергично в условиях высоких температур (выше 1000°) при взаимодействии углеродистых материалов с субхлоридом и субфторидом алюминия.
Необходимо также отметить, что при образовании молекулы карбида алюминия из трех атомов углерода и четырех атомов алюминия объем вещества увеличивается на 20%.
В тех или иных количествах Al4C3 всегда образуется в алюминиевой ванне.
С водородом алюминий, по видимому, химически не взаимодействует, однако весьма энергично растворяет его. Растворимость водорода в расплавленном алюминии при 1000° составляет 0,2 см3 в 1 см3 Al В алюминиевой ванне источником водорода является влага, подвергающаяся электролизу с выделением h3 на катоде.
Алюминий впервые в 1825 г. был выделен в свободном виде датским физиком Эрстедом действием амальгамы калия на хлористый алюминий. Позднее, в 1827 г., немецкий химик Велер улучшил способ Эрстеда, заменив амальгаму калия металлическим калием. В 1854 г. Сен Клер-Девилль во Франции применил способ Велера для первого промышленного производства алюминия, внеся в него дальнейшие улучшения: вместо калия им был использован более дешевый натрий, а вместо гигроскопичного хлорида алюминия более стойкий двойной хлорид алюминия и натрия. В 1865 г русским физико-химиком Н. Н. Бекетовым была установлена возможность вытеснения алюминия магнием из криолита. Эта реакция в 1888 г. была применена затем для производства алюминия на первом немецком заводе в Гмеленгене.
Производство алюминия этими так называемыми химическими способами существовало с 1854 по 1890 гг. Однако в течение 35 лет с их помощью было получено в общей сложности всего около 200 т алюминия
В конце 80-х годов прошлого столетия химические способы были вытеснены электролитическим способом, который, обеспечивая значительное технологическое преимущество металлургического процесса, позволил резко снизить стоимость алюминия и создал возможность быстрого развития алюминиевой промышленности. Основоположниками современного электролитического способа производства алюминия являются Эру во Франции и Холл в США, которые в 1886 г. независимо друг от друга заявили почти аналогичные патенты на способ получения алюминия электролизом глинозема, растворенного в расплавленном криолите.
С момента появления патентов Эру и Холла собственно и начинается современная алюминиевая промышленность, которая за 75 лет своего существования выросла в одну из крупнейших отраслей мирового хозяйства. Особенно сильное развитие алюминиевая промышленность получила в последние 15 лет, что связано как со стратегическим значением алюминия, так и со все расширяющимися областями его технического применения Если в 1946 г мировая выплавка алюминия составила 774 тыс. т, то к 1960 г. она возросла почти в пять раз, достигнув примерно 3,5 млн. г. По общему объему его производства алюминий занимает в настоящее время следующее после железа место, опередив в этом отношении медь Первое место по выплавке алюминия принадлежит США.
Из других капиталистических стран крупную алюминиевую промышленность имеют Канада, Франция, Англия, Италия, ФРГ, Норвегия, Швеция, Япония.
Среди стран народной демократии наиболее развитой алюминиевой промышленностью располагает Венгрия. В начале пятидесятых годов были пущены первые алюминиевые заводы в Польше и Чехословакии Большие перспективы для развития алюминиевой промышленности имеются в Китайской Народной Республике.
Первые попытки организации производства алюминия в нашей стране относятся к 90-м годам прошлого столетия, когда под Москвой для получения алюминия химическим способом был построен небольшой завод, просуществовавший, однако, очень короткое время (с 1885 по 1889 гг.).
В 90-х годах прошлого столетия австрийским химиком Байером в России был разработан щелочной гидрохимический способ производства глинозема из бокситов, играющий основную роль в современной металлургии алюминия.
В начале этого столетия П.П. Федотьевым и другими русскими учеными был выполнен в области изучения современного способа производства алюминия ряд теоретических исследований, получивших мировую известность. Однако лишь после Великой Октябрьской социалистической революции были созданы условия для организации и развития алюминиевой промышленности в нашей стране.
Первые опыты электролитического получения алюминия в значительном масштабе были осуществлены в 1929 г. на заводе «Красный Выборжец» в Ленинграде под руководством П.П. Федотьева. В 1930 г. в Ленинграде же был пущен опытный алюминиевый завод, который сыграл большую роль в развитии советской алюминиевой промышленности. На этом заводе в течение четырех лет испытываюсь различное оборудование, обучались кадры рабочих и инженерно-технического персонала для первых алюминиевых предприятий.
В 1932 г. состоялся пуск Волховского алюминиевого завода, со оружейного на рудной базе тихвинских бокситов и электроэнергии Волховской гидроэлектростанции, а в 1933 г. — Днепровского алюминиевого завода на электроэнергии Днепровской гидроэлектростанции К этому же времени были сооружены и пущены Полевской криолитный завод, а также Московский и Днепровский электродные заводы для снабжения алюминиевых заводов фтористыми солями и углеродистыми изделиями
В 1938 г вступил в эксплуатацию Тихвинский глиноземный завод, расположенный в непосредственной близости к месторождению тихвинских бокситов. Далее, в 1939 г., был пущен Уральский алюминиевый завод на рудной базе высококачественных североуральских бокситов, а во время Великой Отечественной войны и в последующие годы — еще ряд алюминиевых заводов, расположенных в различных районах страны
Дальнейшее развитие алюминиевой промышленности в нашей стране будет происходить на базе последовательной ее электрификации и, в частности, сооружения мощных гидроэлектростанций. Характерной чертой при этом является продвижение алюминиевой промышленности России в восточные районы в Сибирь, где сооружаются Иркутский и Красноярский алюминиевые заводы (последний на рудной базе местных нефелиновых пород), и в Казахстан, где будет построен Павлодарский алюминиевый завод, рудной базой для которого будут служить тургайские бокситы
Алюминиевая промышленность, созданная в нашей стране за годы советской власти, уже сейчас занимает одно из первых мест в мире, имея все возможности для своего дальнейшего еще более интенсивного развития.

---

Температура плавления алюминия в градусах цельсия

Алюминий — всем известный из школьного курса химии элемент из таблицы Менделеева. В большей части соединений он проявляет трехвалентность, но в условиях высоких температур достигает некоторой степени окисления. Одним из самых важных его соединений является оксид алюминия.

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 272
Источник: https://stanok.guru/cvetnye-metally-i-splavy/alyuminiy/udelnyy-ves-teploprovodnost-i-temperatura-plavleniya-alyuminiya.html

О температуре плавления

Необходимо помнить: алюминий очень легко поддается литью и начинает превращаться в жидкую субстанцию уже при температуре в 660 градусов. Для того чтобы понять, что этот показатель довольно низкий, достаточно сравнить его с температурами плавления других металлов, которые также нередко используются для изготовления тех или иных, нужных в обиходе предметов.

Например:

• сталь начинает плавиться лишь при температуре в 1300 градусов;
• чугун — при 1100 градусах.

Но все же, хоть температура плавления алюминия по Цельсию и не слишком высока по сравнению со многими другими металлами, достичь 600 градусов в домашних условиях с использованием обыкновенной газовой или электрической плиты довольно трудно.

Уменьшение температуры

Прежде чем подвергать металл плавлению, можно специальными методами уменьшить его температуру плавления, например, использовать в виде порошка. В этом случае он начнет плавиться чуть быстрее. Но при этом он становится опасным, так как взаимодействуя с атмосферным кислородом, может окислиться или воспламениться. А в результате окисления, как мы помним из школьного курса химии, образуется оксид алюминия; и температура, при которой начинает плавиться это вещество, уже превышает две тысячи градусов.

Вообще избежать образования оксида не получится, если заниматься плавлением алюминия, но уменьшить количество лишнего вещества вполне возможно. При плавлении алюминия нужно не допускать попадания в вещество воды. Ведь если это случится, то произойдет взрыв.

Перед началом процесса нужно убедиться в том, что сырье является абсолютно сухим. Чаще всего в качестве исходного материала применяется алюминиевая проволока. Предварительно ее нужно с помощью ножниц разделить на множество мелких по длине кусочков. А для того, чтобы уменьшить площадь контакта с содержащимся в атмосфере кислородом, эти кусочки прессуются пассатижами.

Не всегда есть необходимость создать алюминиевое изделие высокого качества, поэтому вовсе не обязательно всегда использовать порошок или мелко нарезанную и плотно сдавленную проволоку. Можно взять любой предмет, который уже был использован, например, банку, в которой хранились консервы. Но перед плавкой нужно лишить ее нижнего шва или обрезать профиль. Полученное сырье может быть окрашено или испачкано. Не нужно об этом беспокоиться. Все, что имеется лишнее на поверхности, быстро отходит в виде шлаков.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 2401
Источник: https://tokar.guru/metally/alyuminiy/kakaya-temperatura-plavleniya-alyuminiya-po-celsiyu.html

Основные характеристики алюминия

Алюминий — серебристый металл с удельным весом 2,7*103кг/м3 и плотностью 2,7 г/см3. Легкий и пластичный, хорош, как проводник электроэнергии, благодаря тому, что теплопроводность алюминия довольно высока — 180 ккал/м*час*град (указан коэффициент теплопроводности). Теплопроводность алюминия превышает аналогичный показатель чугуна в пять раз и железа в три раза.

Благодаря своему составу, этот металл можно легко раскатать в тонкий лист или вытянуть в проволоку. При соприкосновении с воздухом на его поверхности образуется оксидная пленка (оксид алюминия), которая является защитой от окисления и обеспечивает его высокие антикоррозионные свойства. Тонкий алюминий, например, фольга или порошок этого металла мгновенно сгорают, если их нагреть до высоких температур и становятся оксидом алюминия.

Металл не особенно устойчив к агрессивным кислотам. К примеру, его можно растворить в серной или соляной кислотах даже, если они разбавленны, особенно, если их нагреть. Однако он не растворяется ни в разбавленной ни в концентрированной и при этом холодной азотной кислоте, благодаря оксидной пленке. Определенное воздействие на металл имеют водные растворы щелочей — оксидный слой растворяется и образуются соли, содержащие этот металл в составе аниона — алюминаты.

Известно, что алюминий является самым часто встречающимся металлом в природе, но впервые в чистом виде его смог получить ученый-физик из Дании Х. Эрстед еще в 1925 году XIX века. Этот металл занимает третье место по распространенности в природе среди элементов и является лидером среди металлов. 8,8% алюминия содержит земная кора. Его выявили в составе слюд, полевых шпатов, глин и минералов.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 1687
Источник: https://stanok.guru/cvetnye-metally-i-splavy/alyuminiy/udelnyy-ves-teploprovodnost-i-temperatura-plavleniya-alyuminiya.html

Процесс плавления в домашних условиях

Плавление — это довольно опасный процесс. Предварительно необходимо обязательно побеспокоиться о средствах защиты от различных ядовитых веществ, которые будут образовываться, а также подготовить литейную форму.

Средства защиты

1. Не обойтись без специальных перчаток даже в том случае, если расплавить алюминий необходимо лишь единожды. Это, пожалуй, основное средство защиты, так как расплавленная масса с большой долей вероятности может попасть на руки, и тогда неминуемо на коже появится ожог, поскольку температура жидкого металла превышает 600 градусов.
2. Следующая часть тела, которую также необходимо защитить от попадания горячего алюминия — глаза. При частой плавке не обойтись без специальной защитной маски, ну или хотя бы очков. Но лучше всего работать в костюме, который устойчив к воздействию высокой температуры в несколько сотен градусов.
3. Если необходимо получить чистый алюминий, потребуется рафинирующий флюс. И тогда работать нужно в химическом респираторе.

Выбор формы для литья

Для того, чтобы отлить алюминий, необязательно запасаться литейной формой. Достаточно лишь приобрести лист из более тугоплавкого металла — из стали, вылить на него расплавленный алюминий и подождать, пока последний затвердеет. Но для получения какой-либо детали из алюминия обязательно придется приобретать форму для литья.

Ее можно изготовить самостоятельно в домашних условиях. Для этой цели обычно используется скульптурный гипс. Он заливается в форму, затем какое-то время охлаждается. После этого в него вставляют модель и сверху кладут вторую емкость с гипсом. При этом важно не забыть проделать отверстие в гипсе с помощью какого-нибудь предмета цилиндрической формы. Через это отверстие и будет заливаться горячий алюминий.

При плавлении алюминия не обойтись без так называемого тигеля: то есть емкости из тугоплавкого металла. Она может быть выполнена из фарфора, кварца, стали, чугуна. Впрочем, изготавливать тигель самостоятельно вовсе не обязательно, ведь его можно просто купить в специальном магазине. Объем тигеля зависит от того, какое количество металла требуется получить.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 2140
Источник: https://tokar.guru/metally/alyuminiy/kakaya-temperatura-plavleniya-alyuminiya-po-celsiyu.html

Производство и применение алюминия

Процесс производства очень энергоемкий и поэтому первый большой завод в нашей стране был построен и запущен в XX веке. Основным сырьем для получения этого металла является оксид алюминия. Чтобы его получить, необходимо минералы, содержащие алюминий или бокситы, очистить от примесей. Далее электролитическим способом расплавляют естественный или полученный искусственным путем криолит при температуре чуть ниже 1000 ºС . Затем начинают понемногу добавлять оксид алюминия и сопутствующие вещества, необходимые для улучшения качества металла. В процессе оксид начинает разлагаться и выделяется алюминий. Чистота получаемого металла 99,7% и выше.

Этот элемент нашел свое применение в пищевом производстве в качестве фольги и столовых приборов, в строительстве используют его сплавы с другими металлами, в авиации, электротехнике в качестве заменителя меди для кабелей, как легирующая добавка в металлургии, алюмотермии и других отраслях.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 967
Источник: https://stanok.guru/cvetnye-metally-i-splavy/alyuminiy/udelnyy-ves-teploprovodnost-i-temperatura-plavleniya-alyuminiya.html

Что такое температура плавки металлов?

Температура плавки металлов – значение температуры нагревания металла, при которой начинается процесс перехода из исходного состояния в другое, то есть процесс противоположный кристаллизации (отвердевания), но неразрывно связаный с ней.

Итак, для расплавления металл нагревают извне до температуры плавки и продолжают нагревать для преодоления границы фазового перехода. Суть в том, что показатель температуры плавки означает температуру, при которой металл находится в фазовом равновесии, то есть между жидким и твердым телом. Другими словами существует одновременно, как в том, так и в другом состоянии. А для плавления нужно нагреть его больше пограничной температуры, чтобы процесс пошел в нужную сторону.

Стоит сказать о том, что только для чистых составов температура плавки постоянна. Если в составе металла находятся примеси, то это сместит границу фазового перехода, а, соответственно, и температура плавления будет другой. Это объясняется тем, что состав с примесями имеет иную кристаллическую структуру, в которой атомы взаимодейстуют между собой по-другому. Исходя из этого принципа, металлы можно разделить на:

• легкого плавления, такие как ртуть и галлий, например, (температура плавки до 600°С)
• среднеплавкие — это алюминий и медь (600-1600°С)
• тугоплавкие — молибден , вольфрам (больше 1600°С).

Знание показателя температуры плавления необходимо, как при производстве сплавов для правильного расчета их параметров, так и при эксплуатации изделий из них, поскольку этот показатель определяет ограничения их использования. Уже давным давно для удобства ученые физики свели эти данные в одну таблицу. Существуют таблицы температур плавки как металлов, так и их сплавов.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 1712
Источник: https://stanok.guru/cvetnye-metally-i-splavy/alyuminiy/udelnyy-ves-teploprovodnost-i-temperatura-plavleniya-alyuminiya.html

Кратко о процессе

Плавка алюминия в домашних условиях — это не такой уж трудный процесс, которым он может показаться поначалу. Кусочки металла нагреваются до нужной температуры плавки алюминия в специальной емкости.

Некоторое время полученный расплав необходимо выдерживать в разогретом состоянии и периодически удалять с его поверхности образующийся шлак. После этого чистый жидкий металл наливается в специальную форму, в которой он некоторое время будет остывать.

Время, которое уйдет на плавку, зависит от самой печи, а точнее от той температуры, которую она может обеспечить. Если же вместо печи используется газовая горелка, то она должна нагревать металл сверху.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 676
Источник: https://tokar.guru/metally/alyuminiy/kakaya-temperatura-plavleniya-alyuminiya-po-celsiyu.html

Применение металла в промышленном производстве

В естественных условиях алюминий имеет свойство образовывать тонкую оксидную пленку, что предотвращает реакции с водой и азотной кислотой (без нагрева). При разрушении пленки в результате контакта со щелочами химический элемент выступает в качестве восстановителя.

С целью предотвращения образования оксидной пленки в сплав добавляют другие металлы (галлий, олово, индий). Металл практически не подвергается коррозионным процессам. Он является востребованным материалом в различных отраслях промышленности.

Алюминий и его сплавы очень востребованы в различных сферах жизни человека.

• Алюминий считается популярным материалом для изготовления посуды, основным сырьем для авиационной и космической отрасли промышленности. Отличная электропроводность металла позволяет использовать его при напылении проводников в микроэлектронике.
• Свойство алюминия и его сплавов при низких температурах приобретать хрупкость позволяет его использовать в криогенной технике. Отражательная способность и дешевизна, легкость вакуумного напыления делают алюминий незаменимым материалом для изготовления зеркал.
• Нанесение металла на поверхность деталей турбин, нефтяных платформ придают устойчивость к коррозии сплавам из стали. Для производства сероводорода применяется сульфид металла, а чистый алюминий используется в качестве восстановителя редких сплавов из оксидов.
• Химический элемент используют как компонент соединений, например, в алюминиевых бронзах, магниевых сплавах. Наряду с другими материалами его применяют для изготовления спиралей в электронагревательных приборах. Соединения металла широко применяются в стекловарении.
• В данное время чистый алюминий редко используется в качестве материала для ювелирной бижутерии, но набирает популярности его сплав с золотом, обладающий особым блеском и игрой. В Японии металл вместо серебра используется для изготовления украшений.
• В пищевой промышленности алюминий зарегистрирован в качестве добавки. Алюминиевые банки для пива стали популярной упаковкой для напитка с 60-х годов прошлого века. Технологическая линия предусматривает производство тары 0,33 и 0,5 л. Упаковка имеет одинаковый диаметр и отличается только высотой.
• Основным преимуществом упаковки перед стеклом является возможность вторичного использования материала.
• Банки для пива (газированных напитков) выдерживают давление до 6 атмосфер, имеют куполообразное, толстое дно и тонкие стенки. Особенности технологии изготовления путем вытяжки обеспечивают конструкционную прочность и надежные эксплуатационные свойства тары.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 2568
Источник: https://ometallah.com/plavlenie/fizicheskie-parametry-alyuminiya.html

Температура плавления стали

Представлена таблица значений температуры плавления стали распространенных марок. Рассмотрены стали для отливок, конструкционные, жаропрочные, углеродистые и другие классы сталей.

Температура плавления стали находится в диапазоне от 1350 до 1535°С. Стали в таблице расположены в порядке возрастания их температуры плавления.

Температура плавления стали — таблица

Сталь	tпл, °С	Сталь	tпл, °С
Стали для отливок Х28Л и Х34Л	1350	Коррозионно-стойкая жаропрочная 12Х18Н9Т	1425
Сталь конструкционная 12Х18Н10Т	1400	Жаропрочная высоколегированная 20Х23Н13	1440
Жаропрочная высоколегированная 20Х20Н14С2	1400	Жаропрочная высоколегированная 40Х10С2М	1480
Жаропрочная высоколегированная 20Х25Н20С2	1400	Сталь коррозионно-стойкая Х25С3Н (ЭИ261)	1480
Сталь конструкционная 12Х18Н10	1410	Жаропрочная высоколегированная 40Х9С2 (ЭСХ8)	1480
Коррозионно-стойкая жаропрочная 12Х18Н9	1410	Коррозионно-стойкие обыкновенные 95Х18…15Х28	1500
Сталь жаропрочная Х20Н35	1410	Коррозионно-стойкая жаропрочная 15Х25Т (ЭИ439)	1500
Жаропрочная высоколегированная 20Х23Н18 (ЭИ417)	1415	Углеродистые стали	1535

1. Волков А. И., Жарский И. М. Большой химический справочник. — М: Советская школа, 2005. — 608 с.
2. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
3. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

Зачем знать обычному автолюбителю такую тонкость, как температура плавления алюминия в градусах Цельсия (Кельвина)? Иногда, как ни странно, нужно. Машина и гаражное хозяйство порой хлопот доставляют немало. И порой перед владельцем гаража встает вопрос: а как соединить лопнувшую алюминиевую деталь? Попробуем на него ответить.

Для начала нужно запомнить, что такое понятие, как «температура плавления» применимо только к чистым металлам или иным веществам с кристаллической структурой. Но если в металле имеются примеси, т.е. дело приходится иметь со сплавом, то плавление такого сплава будет происходить уже не при определенной температуре, а в некотором диапазоне температур.

Таблица температур плавления алюминия в градусах в зависимости от чистоты

Имея перед глазами табличку, продолжим разговор о сплавах алюминия, с ними чаще всего приходится иметь дело. Существуют два термина, которые желательно знать.

1. Точка солидус — это температура начала процесса плавления.
2. Точка ликвидус — это температура конца процесса плавления.

Соответственно алюминиевый сплав в точке солидус будет находиться в твердом состоянии, в точке ликвидус — в жидком, а между этими значениями в полутвердом — полужидком.

Как работать с серебристым металлом в домашних условиях? Здесь существуют некоторые тонкости. Дело в том, что обычная газовая печь температуру плавления в 660 градусов не даст. Как быть? Как получить припой (расплавленный алюминий)?

Для этого понадобиться паяльная лампа или газовая горелка (портативная). Эти устройства при правильной работе с ними могут дать температуру в диапазоне 1000-1300 °С. Лучше все это делать вне дома, на улице.

На костре такую операцию проделать проблематично, ибо в большинстве случаев автолюбитель имеет дело со сплавом, как правило, с дюралем.
Что понадобиться на практике для плавления алюминия кроме горелки?
Тугоплавкая ёмкость (идеально подойдёт из нержавейки), и ещё одна ёмкость меньших размеров.

Как это сделать своими силами?
Нужно выложить колодец из кирпичей, развести в нем костер, получить жар из углей, поставить на колодец ёмкость с алюминием. Выждать от 15 до 30 минут пока заготовка не прогреется снизу. Затем на полную мощность включить газовую горелку и хорошенько прогреть алюминий сверху. Заготовка начнет плавиться.

Далее желательно этот импровизированный тигель встряхивать рукой в толстой перчатке или плоскогубцами для перемешивания с целью однородного прогрева.
Все. Осталось аккуратно перелить припой в прогретую предварительно вторую ёмкость. При этом следует по возможности избегать попадания в нее окалины из первой.

Этот процесс в принципе не представляет собой ничего сложного, нужно только знать некоторые чисто технические детали и температуру плавления алюминия в градусах. Плюс к этому нужно иметь некоторые агрегаты и приспособления.

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 4274
Источник: https://MyTooling.ru/instrumenty/temperatura-plavlenija-aljuminija-v-gradusah

Температура плавления алюминия

Плавление — процесс перерабатывания металлов обычно в специальных печах для получения сплава нужного качества в жидком состоянии . Как уже говорилось выше, алюминий относится к среднеплавким металлам и плавится при нагреве до 660ºС. При изготовлении изделий из металла температура плавления влияет на выбор плавильной печи или агрегата и, соответственно, используемых для отливки огнеупорных форм.

Указанная температура относится к процессу расплавки чистого алюминия. Так как в чистом виде он применяется реже, а введение в его состав примесей меняет температуру плавления. Сплавы алюминия изготавливаются для того, чтобы изменить какие-либо его свойства, увеличить прочность, например, или жароустойчивость. В качестве добавок применяют:

• цинк
• медь
• магний
• кремний
• марганец.

Добавление примесей влечет за собой снижение электропроводности, ухудшение или улучшение коррозионных свойств, повышение относительной плотности.

Обычно добавление других элементов в металл приводит к тому, что температура плавления сплава понижается, но не всегда. К примеру, добавление меди в объеме 5,7% приводит к понижению температуры плавления до 548ºС. Полученный сплав называют дюралюминием, его подвергают дальнейшей термической закалке. А алюминиево-магниевые составы плавятся при температуре 700 — 750ºС.

Во время процесса плавления необходим строгий контроль температуры расплава, а также присутствия газов в составе, которые выявляют через технологические пробы или способом вакуумной экстракции. На заключительной стадии производства сплавов алюминия проводят их модифицирование.

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 1589
Источник: https://stanok.guru/cvetnye-metally-i-splavy/alyuminiy/udelnyy-ves-teploprovodnost-i-temperatura-plavleniya-alyuminiya.html

Кол-во блоков: 14 | Общее кол-во символов: 25151
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

1. https://tokar.guru/metally/alyuminiy/kakaya-temperatura-plavleniya-alyuminiya-po-celsiyu.html: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 5217 (21%)
2. https://MyTooling.ru/instrumenty/temperatura-plavlenija-aljuminija-v-gradusah: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 10088 (40%)
3. https://ometallah.com/plavlenie/fizicheskie-parametry-alyuminiya.html: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 3619 (14%)
4. https://stanok.guru/cvetnye-metally-i-splavy/alyuminiy/udelnyy-ves-teploprovodnost-i-temperatura-plavleniya-alyuminiya.html: использовано 5 блоков из 5, кол-во символов 6227 (25%)

Физические свойства алюминия зависят от его чистоты

Основные свойства

Алюминий – химический элемент третей группы периодической системы Д.И. Менделеева.

Таблица физических свойств алюминия

Плотность , (кг/м3)	2,7
Температура плавления Тпл, °С	660
Температура кипения Ткип, °С	2 327
Скрытая теплота плавления, Дж/г	393,6
Теплопроводность l , Вт/м •град (при 20° С)	228
Теплоемкость Ср, Дж/(г · град) (при 0–100°С)	0,88
Коэффициент линейного расширения α × 10-6, 1/°С (пр°С)	24,3
Удельное электросопротивление ρ × 10-8, Ом× м (при 20°С)	2,7
Предел прочности σ в, МПа	40–60
Относительное удлинение δ , %	40–50
Твердость по Бринеллю НВ	25
Модуль нормальной упругости E , ГПа	70

Плотность алюминия

Плотность твердого и расплавленного алюминия снижается по мере увеличения его чистоты:

Плотность алюминия при 20°С

Степень чистоты, %	99,25	99,40	99,75	99.97	99,996	99.9998
Плотность при 20°С, г/см3	2,727	2,706	2,703	2,6996	2,6989	2,69808

Плотность расплавленного алюминия при 1000°С

Степень чистоты, %	99,25	99.40	99.75
Плотность, г/см3	2,311	2,291	2,289

Температура плавления и кипения.

В момент плавления алюминия возрастает объем металла: для алюминия чистотой 99,65 % — на 6,25%, для более чистого металла — на 6,60 %. По мере повышения степени чистоты алюминия температура его плавления возрастает:

Зависимисть температуры плавления алюминия от чистоты

Степень чистоты, %	99,2	99,5	99,6	99,97	99,996
Температура плавления, °С	657	658	659,7	659,8	660,24

Теплопроводность алюминия

Теплопроводность алюминия повышается с увеличением степени его чистоты. Для технического алюминия (99,49 и 99,70%) теплопроводность при 200°С равна соответственно 209 и 222 Вт/(м×К). Для электро­литически рафинированного алюминия чистотой 99,9% теплопроводность при 190°С возрастает до 343 Вт/(м×К). Примеси меди, магния и марганца в алюминии снижают его теплопроводность. Например, добавка 2 % Mn к алюминию снижает теплопроводность с 209 до 126 Вт/(м×К).

Электропроводность алюминия

Алюминий отличается высокой электропроводностью (четвертое место среди металлов — после серебра, меди и золота). Удельная электропроводность алюминия чистотой 99,99 % при 20°С равна 37,9 мкСм×м, что составляет 63,7% от электропроводности меди [59,5 мкСм×м]. Более чистый алюминий [99,999 %] обладает электропроводностью, равной 65,9% от электро­проводности меди.
На электропроводность алюминия влияет ряд факторов: степень деформации, режим термической обработки и т. д., решающую же роль играет природа примесей, присутствующих в алюминии. Примеси по их отрицательному влиянию на электропроводность алюминия можно расположить в следующий ряд: Cr, V, Mn, Ti, Mg, Ag, Сu, Zn, Si, Fe Ni.
Наиболее отрицательное влияние на электросопротивление алюминия оказывают примеси Сг, V, Мп и Ti . Поэтому в алюминии для электротехнической промышленности сумма Cr+V+Mn+Ti не должна превышать 0,015% (марка А5Е) и даже 0,01 % (А7Е) при содержании кремния соответственно 0,12 и 0,16 %.

Влияние примесей на электропроводность алюминия

Основными примесями в алюминии являются кремний, железо, медь, цинк и титан. При малых содержаниях кремния в алюминии (0,06%) величина Fe : Si (в пределах от 0,8 до 3,8) сравнительно мало влияет на его электросопротивление. При увеличении содержания кремния до 0,15—0,16% влияние Fe : Si возрастает. Ниже приведено влияние Fe : Si на электропроводность алюминия:

Влияние Fe : Si на электропроводность алюминия

Fe : Si	1,07	1,44	2,00	2,68	3,56
Удельное электросопротивление алюминия, ×10-2 мкОм·мм:
нагартованного	2,812	2,816	2,822	2,829	2,838
отожженного	2,769	2,771	2,778	2,783	2,788

Удельное электрическое сопротивление отожженной алюминиевой проволоки (ρ, мкОм·м) при 20°С в зависимости от содержания примесей можно приблизительно определить по следующей формуле: ρ=0,0264+0,007×(% Si)+0,0007×(% Fe) + 0,04×[% (Cr+V + Mn + Ti)].

Отражательная способность

С повышением степени чистоты алюминия возрастает его способность отражать свет от поверхности. Так, степень отражения белого света от прокатанных алюминиевых листов (фольги) в зависимости от чистоты металла, возрастает следующим образом: для Аl 99,2%—75%, Аl 99,5%—84% и для Аl 99,8%—86%. Поверхность листа, изготовленного из электролитически рафинированного алюминия чистотой 99,996%, отражает 90% падающего на него белого света.

Какова точка плавления алюминия?

Температура плавления – важнейшее физическое свойство. Температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое, напрямую влияет на то, как с этим веществом обращаются и как его наносят. Алюминий имеет температуру плавления примерно 1220 ° F. По сравнению с другими металлами, это примерно в два раза выше точки плавления цинка и вдвое ниже температуры плавления нержавеющей стали. Примечательно, что температура плавления алюминия меняется в зависимости от состава сплава.Это очень важная информация, когда речь идет о производстве алюминия.

Загрузите нашу спецификацию на алюминий прямо сейчас

Kloeckner Metals – это комплексный поставщик алюминия и сервисный центр. Загрузите нашу спецификацию на алюминий и проверьте, что Kloeckner Metals обычно имеет в наличии.

Производственные процессы часто требуют нагрева металлов до температуры плавления. Плавка, сварка плавлением и литье требуют, чтобы металлы были жидкими. Алюминий и алюминиевые сплавы можно плавить и переплавлять по мере необходимости.Это включает плавку для отливки слитков или заготовок, а также для последующих процессов изготовления, таких как прокатка, экструзия, волочение, ковка и переработка.

Во-первых, понимание того, как производится первичный алюминий

Алюминий всегда встречается в виде соединения, а не в чистом виде. Чистые формы металла сначала должны быть химически очищены до глинозема (оксида алюминия), а затем переплавлены в алюминий с помощью процесса электролитического восстановления Холла – Эру, обычно называемого первичным производственным процессом.По данным Алюминиевой ассоциации, процесс первичного производства стал более эффективным, улучшившись на 20% за последние 20 лет.

Получение алюминия начинается с добычи бокситов, основного сырья, из которого производится металлический алюминий. Затем примеси из бокситов удаляются отстаиванием и фильтрацией. Эта химическая обработка дает глинозем. Боксит измельчают, смешивают с раствором гидроксида натрия и затем нагревают паром под давлением для растворения оксида алюминия.

Температура плавления оксида алюминия выше, чем у алюминия, примерно 3762 ° F. Вот почему извлечение алюминия из оксида алюминия осуществляется электролизом перед расплавлением металла. Электролиз, метод, с помощью которого можно разделить элементы, происходит в восстановительных баках или ячейках восстановительной установки. Этот процесс восстановления удаляет кислород из оксида алюминия, который состоит из почти равных частей алюминия и кислорода. Только после всех этих шагов у нас есть чистый, первоклассный алюминий.

Факторы, влияющие на точку плавления алюминия

Состав сплава

Диапазон температур плавления незначительно зависит от состава сплава. Диапазоны плавления некоторых распространенных сплавов указаны ASM International:

• 1100: 1190 – 1215 ° F
• 2024: 935 – 1180 ° F
• 3003: 1190 – 1210 ° F
• 5052: 1125-1200 ° F
• 5456: 1055-1180 ° F
• 6061: 1080 – 1205 ° F
• 7075: 890 – 1175 ° F

Химические примеси

Обычный алюминий и его сплавы неизбежно содержат примеси.Примесь может быть описана как любые химические элементы, которые не были намеренно введены в состав сплава.

Химические примеси изменяют температуру плавления. Это называется понижением температуры плавления. Если температура плавления изменяется более чем на 41 градус по Фаренгейту, это доказывает наличие примесей.

Примеси могут появляться в различных точках процесса плавления. Загрязнение шихты во время плавки и литья или взаимодействие с металлической футеровкой и флюсами.Растворение элементов литейного оборудования и литейного инструмента.

Примеси могут попадать при переплавке алюминиевых отходов во вторичном производстве.

Состав молекул

Молекулы с прочными связями требуют больше энергии для разрушения. Алюминий имеет ковалентные связи, что приводит к более высокой температуре плавления.

Сила притяжения

Алюминий имеет прочные полярные связи, что приводит к низкой летучести, высоким температурам плавления и кипения, а также высокой плотности.

Давление

Приложение давления во время процесса нагрева может изменить температуру плавления.Для алюминия давление около 3500 гигапаскалей вызовет возвратный нагрев или когда точка плавления действительно начнет снижаться выше определенного критического давления.

Плавка металлов: основы литья

Процессы литья известны тысячи лет. Металлам придают формы путем плавления их в жидкости, заливки металла в форму и удаления материала формы после того, как металл затвердеет по мере его охлаждения.

Высокотехнологичные отливки используются в 90% товаров длительного пользования, включая автомобили, грузовики, авиакосмическую промышленность, поезда, горнодобывающее и строительное оборудование, нефтяные скважины, приборы, трубы, гидранты, ветряные турбины, ядерные установки, медицинские устройства, оборонную продукцию, игрушки. , и более.

Существует множество различных технологий литья, которые относятся к одноразовым или многоразовым технологиям литья в формы. Одноразовое литье предполагает использование временных одноразовых форм. При литье в формы длительного пользования формы используются повторно без необходимости реформирования после каждого производственного цикла. Для получения дополнительной информации о каждом из процессов литья посетите базу данных металлов Total Materia.

Процесс литья алюминия

Ежедневно безопасно отливают миллионы фунтов плавящегося алюминия, что делает его одним из наиболее часто используемых металлов.Вероятно, это связано с тем, что алюминий является одним из немногих металлов, которые можно отливать всеми процессами, используемыми для литья металлов. Но есть различия в типе литого алюминия.

Различия между первичным алюминием, ломом и отвердителями

Когда вы спрашиваете, как плавить алюминий, важно понимать разницу между первичным алюминием, ломом и отвердителями. Каждый играет ключевую роль в процессе кастинга.

• Прайм-алюминий – 99.9% чистый алюминий. Он проявляется в трех формах: Т-образные стержни, свиноматки и свиньи. В первую очередь в печь добавляется первичный алюминий.
• Лом – переработанный алюминий. Лом может появиться либо непосредственно в процессе производства, либо из продуктов, собранных после использования и утилизации потребителями. После того, как весь первичный алюминий расплавился, добавляется лом для удаления влаги.
• Отвердители – добавляемые элементы, предназначенные для упрочнения алюминия. Отвердители предназначены для увеличения прочности и придания конечному продукту желаемых свойств.Это включает в себя отделку, прочность и зернистость. Силикон и магний – два основных отвердителя в процессе литья алюминия. Обычно их добавляют в ванну с алюминием в последнюю очередь, чтобы довести концентрацию легирующих добавок до спецификации отливаемого сплава.

Литейные печи для плавления алюминия

Алюминиевые печи используются для плавления алюминия и литых бревен. В целом печи могут использовать разные технологии для плавления материала, но каждая печь стремится минимизировать потребление тепла и топлива.Энергоэффективные печи помогают контролировать условия плавления, что увеличивает выход металла.

Алюминиевые печи спроектированы с открытым колодцем. Эта конструкция учитывает этапы процесса литья алюминия, описанные ниже, поскольку после плавления первичного алюминия через это отверстие добавляется лом.

Каковы этапы процесса кастинга?

Сначала готовится шихта, в которой смесь сырья плавится для получения сплава. Добавляется первичный алюминий, и как только весь первичный алюминий расплавляется, добавляется лом для удаления влаги.

Методы и технологии повышения качества жидкого алюминия и проверки его чистоты. Сюда входит обработка флюсов, продувка инертными газами, фильтрация и отстаивание.

После проверки чистоты добавляются отвердители. Опять же, какие элементы добавляются в смесь и в каких количествах полностью зависит от характеристик литого сплава.

Последний этап – отливка и охлаждение.

Экструзия алюминия начинается с нагрева твердого куска алюминиевой пластины, трубы, листа или стержня до размягчения.Затем размягченный алюминий продавливается сжатием через меньшее отверстие в матрице. Алюминиевые профили могут быть сплошными, полупустыми или полыми и служат для облегчения одних потребительских товаров, а других – более долговечных.

Безопасное плавление алюминия

Любой расплавленный материал несет риск. Несоблюдение надлежащих процедур плавления и литья алюминия может быть опасным. Расплавленный алюминий обычно обрабатывают при температуре 1300–1450 ° F, чтобы избежать преждевременного затвердевания. Контакт с расплавленным алюминием может вызвать серьезные ожоги и создать серьезную опасность пожара.

Риск взрыва

Взрыв может быть вызван смешиванием воды или других загрязняющих веществ с расплавленным алюминием. Взрывы также могут произойти в процессе переплавки алюминиевого лома из-за влажности и загрязнения лома.

Эти взрывы могут привести к травмам или смерти, а также к разрушению оборудования и производственных мощностей. Там, где есть вероятность попадания брызг или другого прямого воздействия, персонал, работающий с расплавленным алюминием, должен носить средства защиты глаз и лица, а также защитную одежду.

Алюминиевая ассоциация считает, что эти опасности можно свести к минимуму или полностью устранить, если уделить особое внимание методам безопасного обращения и обменяться передовым опытом и программами безопасности, включая:

• Разработка и распространение публикаций по безопасному производству и обращению с алюминием
• Ежегодные семинары по технике безопасности в литейных цехах для обучения рабочих и руководителей предприятия вопросам безопасности на рабочем месте
• Публикация ежегодного отчета об инцидентах с расплавленным металлом для обмена информацией о взрывах и связанных с ними событиях на предприятиях по плавлению алюминия
• Текущие испытания и отчетность с компаниями-членами для продолжения повышение безопасности

Свяжитесь с нашей квалифицированной командой прямо сейчас

Kloeckner Metals – это поставщик алюминия и сервисный центр полного цикла.Kloeckner Metals сочетает в себе национальный след с новейшими технологиями производства и обработки и самыми инновационными решениями для обслуживания клиентов.

Что такое точка плавления алюминия?

Плавление алюминия – обязательная часть процесса переработки.

Алюминий – это металл, который находится во втором ряду 13-й группы периодической таблицы Менделеева. Это третий по распространенности элемент после кислорода и кремния, обнаруженный в земной коре.Алюминий естественным образом встречается в соединениях, но никогда в виде чистого металла. Процесс извлечения алюминия из его соединений сложен и довольно сложен. Алюминий – полезный и распространенный металл, который известен своим легким весом, ковкостью и устойчивостью к коррозии. Алюминий, как правило, легче перерабатывать, чем очищать от руды. Он также достаточно безопасен при контакте с кожей и при использовании с едой.

Какова точка плавления алюминия?

Точка плавления вещества определяется как температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое, но при определенном атмосферном давлении.Именно в точке плавления жидкое и твердое состояния вещества находятся в равновесии. Однако температура плавления вещества в основном зависит от давления; он часто бывает специфическим при стандартном давлении в стандартных материалах. Точка плавления вещества также называется ликвидусом, точкой разжижения или солидусом. Температура плавления алюминия составляет 659 градусов по Цельсию или 1218 по Фаренгейту.

Какова цель определения температуры плавления вещества?

Температура плавления вещества является важным физическим свойством.Основная цель определения точек кипения и плавления веществ во время лабораторного эксперимента – использовать результаты для определения примесей в этих веществах или неизвестных веществ. Точка плавления неизвестного твердого вещества может быть использована для его идентификации путем сравнения с множеством других потенциальных твердых веществ и их точек плавления, что позволяет идентифицировать твердое тело. Кроме того, цель определения температуры плавления вещества – использовать диапазон его точек плавления, чтобы определить его общую чистоту.В этом отношении, чем больше диапазон плавления вещества, тем менее оно чистое, а чем больше уменьшается диапазон температуры плавления, тем чище вещество.

Факторы, влияющие на температуру плавления веществ

Температура плавления вещества варьируется от одного вещества к другому. Например, кислород тает при 218 градусах Цельсия, лед тает при 0 градусах Цельсия, а алюминий – при 219 градусах Цельсия.Следовательно, определенные вещи влияют на температуру плавления различных веществ. Факторы, влияющие на точку плавления веществ, включают межмолекулярные силы, вариации температуры плавления ионных связей, форму молекул и размер молекул. Чистое кристаллическое соединение обычно имеет более точную температуру плавления, поэтому полностью плавится в небольшом диапазоне температур, не превышающем 0,5–1 градус Цельсия. Если такое вещество содержит даже малейшее количество примесей, обычно возникает депрессия в точках замерзания, показывающая увеличение ширины диапазона точек плавления.Если диапазон температур плавления превышает пять градусов, это означает, что вещество нечисто.

Использование алюминия

Алюминий – один из самых полезных металлов в мире.В чистом виде алюминий в основном используется в электронной промышленности для изготовления жестких дисков, проводников на кремниевых микросхемах и фольги конденсаторов. Когда металл сплавлен с другими металлами, такими как кремний, цинк, медь и магний, он становится еще прочнее. Еще одно важное применение алюминия – это производство банок для напитков и фольги, используемой для защиты пищевых продуктов и различных кухонных принадлежностей.

Джозеф Кипроп 10 октября 2017 в Знаете ли вы

1. Дом
2. Вы знали
3. Какова точка плавления алюминия?

Точка плавления металлов

Знание точек плавления различных металлов важно для производителей и сварщиков.Металлы плавятся постепенно, так как металл поглощает тепло. Задолго до того, как кусок металла достигнет полной точки плавления, он может начать размягчаться и деформироваться. Для простоты мы обычно классифицируем точку плавления металла как точку, в которой он стал полностью жидким (называемый ликвидусом).

При соединении металлов с очень разными температурами плавления, таких как медь и сталь, пайка может быть лучшим выбором, чем сварка. При пайке используется кислородно-ацетиленовая горелка для нагрева присадочного металла, обычно латунного сплава, который имеет более низкую температуру плавления, чем две металлические части.По мере плавления наполнитель втягивается в шов, а затем затвердевает при охлаждении. Две соединяемые детали никогда не достигают точки плавления, а это означает, что соединение непостоянно.

Сварка и пайка

Сварка – это процесс соединения двух частей металла путем нагрева обеих частей до их точки плавления, создавая ванну жидкого расплава, в которой их молекулы полностью смешиваются. В ванну расплава часто добавляют третий металлический наполнитель. Когда расплавленный металл охлаждается и затвердевает, две части полностью соединяются неразрывной связью.

Знание того, какие металлы можно сваривать, и выбор лучших металлов для сварки может частично зависеть от их точек плавления – если они сильно различаются, одна из секций будет плавиться быстрее, чем другая. Это может вызвать взрыв или другие механические неисправности.

При соединении металлов с очень разными температурами плавления, таких как медь и сталь, пайка может быть лучшим выбором, чем сварка. При пайке используется кислородно-ацетиленовая горелка для нагрева присадочного металла, обычно латунного сплава, который имеет более низкую температуру плавления, чем две металлические части.По мере плавления наполнитель втягивается в шов, а затем затвердевает при охлаждении. Две соединяемые детали никогда не достигают точки плавления, а это означает, что соединение непостоянно.

Следующий список температур плавления обычных металлов и их сплавов варьируется от минимальной до максимальной (обратите внимание, что температура плавления будет варьироваться в зависимости от точного состава сплава):

Свинец имеет одну из самых низких температур плавления любого металла при 621 F (327 C).

Алюминий имеет относительно низкую температуру плавления 1218 F (659 C).Когда к алюминию добавляют легирующие металлы, его температура плавления может варьироваться от примерно 848 F до 1230 F (от 453 C до 666 C). Добавление алюминия к другим металлам также снижает их температуру плавления.

Бронза : 1675 F (913 C). Подшипниковая бронза содержит в основном медь, а также свинец и цинк, что снижает ее температуру плавления до 1790 F (977 C). Кремниевая бронза – это латунный сплав с низким содержанием свинца, который обычно состоит из 96% меди и небольшого процента кремния. Его температура плавления 1880 F (1025 C).

Латунь : 1700 F (927 C) Латунь – это сплав меди.

Медь : 1981 F (1083 C)

Чугун : 2200 F (1204 C)

Сталь : 2500 F (1371 C)

Нержавеющая сталь : 2750 F (1510 C)

Никель : 2646 F (1452 C)

Кованое железо: 2700 F (1482 C)

Железо : 2800 F (1538 C)

Вольфрам имеет чрезвычайно высокую температуру плавления 6150 F (3399 C), поэтому его используют для сварки TIG электродов.

Industrial Metal Supply предлагает широкий ассортимент металлов, а также сварочное оборудование и принадлежности. Посетите одно из наших шести мест или закажите онлайн сегодня.

Как расплавить алюминиевые банки и фольгу в домашних условиях

Вы можете расплавить алюминий дома, чтобы использовать его в научных или художественных проектах. (Маркос Андре)

Алюминиевые банки и фольгу легко расплавить, чтобы утилизировать чистый металл. Алюминий полезен, потому что он легкий, безопасный для еды и кожи, податливый и устойчивый к коррозии.Вылейте расплавленный алюминий в формы, чтобы сделать посуду, украшения, скульптуры или украшения.

Точка плавления алюминия

Утилизация банок и фольги – это просто, но это проект только для взрослых, потому что вам нужна высокая температура. Температура плавления алюминия составляет 660,32 ° C или 1220,58 ° F. Это намного выше, чем тепло, выделяемое духовкой или грилем (поэтому алюминий отлично подходит для кухонной посуды), но ниже, чем температура плавления железа (1535 ° C или 2795 ° F) или нержавеющей стали (около 1500 ° C или 2750 ° F).Чтобы достичь точки плавления алюминия, вам понадобится горелка для бутана (1430 ° C или 2610 ° F), пропановая горелка (1995 ° C или 3623 ° F) или печь для обжига.

Материалы для плавки алюминия

• Алюминиевые банки или фольга
• Горелка для бутана или пропана или электрическая печь
• Чугунная сковорода или стальная чаша
• Термостойкие перчатки
• Металлические щипцы
• Формы для расплавленного алюминия

Банки не нужно чистить перед плавлением, если они не покрыты грязью или песком.Органические материалы, такие как остатки соды или пластиковое покрытие, сгорают в процессе плавления.

Как расплавить алюминий

1. Раздавите банки и смять фольгу, чтобы как можно больше в чашу или сковороду. Ожидайте, что на каждые 40 банок будет приходиться около одного фунта алюминия.
2. Безопасность прежде всего! Наденьте защитные очки и термостойкие перчатки. Соберите длинные волосы назад и наденьте длинные брюки и обувь с закрытыми носками.
3. Если вы используете печь, нагрейте ее до 1220 ° F или немного выше (стараясь оставаться ниже точки плавления стали или железа, в зависимости от того, что вы используете).Поместите алюминиевый контейнер в печь. Он расплавится почти сразу, как только достигнет точки плавления, но подождите не менее 30 секунд, чтобы весь алюминий расплавился. В теплозащитных перчатках осторожно извлеките емкость из печи с помощью щипцов.
4. Если вы используете фонарик, поместите алюминиевый контейнер на жаропрочную поверхность. Нагрейте алюминий, стараясь не повредить емкость. Это особенно важно, если вы используете пропановую горелку, потому что пропан может гореть при температуре, достаточной для плавления железа и стали!
5. После того, как у вас будет расплавленный алюминий, вылейте его в форму (поищите творческие идеи на YouTube).Вы можете поместить форму, полную алюминия, в ведро с холодной водой, но будьте осторожны, потому что тепло будет производить много пара. В противном случае дайте форме остыть и затвердеть сама по себе. Для затвердевания металла потребуется около 15 минут.
6. Возможно, в вашем контейнере остались остатки алюминия. Вы можете выбить его из контейнера, постучав им о твердую поверхность. Другой вариант – освободить его, изменив температуру контейнера (нагревая или охлаждая). Это работает, потому что алюминий и контейнер имеют разные значения коэффициента расширения.

Переработка алюминия

Около 36% алюминия в США производится из переработанного металла, в то время как Бразилия лидирует в мире по переработке алюминия, повторно используя 98,2% металла. Переработка требует 5% энергии, необходимой для очистки элемента от его руды.

Ссылки

• Greenwood, Norman N .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-08-037941-8.
• Моррис, Дж. (2005). «Сравнительные LCA для рециркуляции обочины по сравнению с захоронением или сжиганием с рекуперацией энергии». Международный журнал оценки жизненного цикла , 10 (4), 273–284.
• Оскамп С. (1995). «Ресурсосбережение и переработка: поведение и политика». Журнал социальных проблем . 51 (4): 157–177. DOI: 10.1111 / j.1540-4560.1995.tb01353.x
• Шлезингер, Марк (2006). Переработка алюминия . CRC Press. ISBN 978-0-8493-9662-5.

Связанные сообщения

Оптимальная температура литья алюминия: условия плавления и разливки

Температура литья алюминия оказывает большое влияние на механические свойства алюминиевого сплава, а также определяет качество литых деталей из алюминия.В статье анализируются два его основных параметра, включая температуру плавления и температуру заливки алюминия в процессе литья в песчаные формы, и определяется оптимальная температура для изготовления деталей из алюминия наилучшего качества.

Являясь одним из третьих по величине элементов на Земле, алюминиевое литье имеет широкий спектр применения как в промышленных, так и в непромышленных областях, от автомобилей, транспорта, строительства, уличной мебели, авиации до кухонных принадлежностей.

Поскольку мир требует высокой точности деталей и меньшего количества дефектов литья, алюминиевые литейные заводы должны тщательно контролировать и тщательно рассчитывать технические вопросы, чтобы производить качественные литые изделия, соответствующие требованиям клиентов.

Алюминиевое литье определяется как процесс плавления алюминиевых сплавов, заливки расплавленного алюминия в формы и охлаждения. В котором конкретная температура литья алюминия, включая температуру плавления и температуру разливки, является одним из важнейших жизненно важных факторов, прямо или косвенно влияющих на качество конечного алюминиевого литья.

Следовательно, очень важно хорошо знать температуру плавления и разливки алюминиевых сплавов, которые вы хотите плавить и лить.

В этой статье мы поможем вам прояснить эти соображения.

Температура плавления алюминия

Влияние температуры плавления алюминия на качество отливок

Являясь одним из двух температурных параметров литья алюминия, температура плавления оказывает большое влияние на качество литых деталей из алюминия.

Температура плавления жидкого металла должна быть достаточной, не слишком низкой и не слишком высокой для получения наилучшего качества литья.

Если температура плавления алюминия недостаточна (низкая температура плавления), это может привести к дефектам литья, таким как усадка алюминиевой отливки, поскольку жидкость затвердевает перед тем, как заполнить полость формы.

Напротив, чрезмерная температура плавления алюминия (высокая температура плавления) может вызвать появление горячих трещин в формах и в последнее время образование пористости в деталях отливки.

Следовательно, литейщики должны рассчитывать точный диапазон температур плавления используемого алюминия не только для обеспечения качества исходного материала, но и для последующего расчета надлежащей температуры разливки.

Температура плавления чистого алюминия

Температура плавления металла зависит от его чистоты. Применяется также для указания температуры плавления алюминия.

Как указывается во многих исследованиях, чистый алюминий бывает определенных типов в зависимости от содержания алюминия.

В частности, температура плавления трех видов чистого алюминия показана в таблице 1:

Таблица 1: Температура плавления некоторых видов чистого алюминия

STT	Тип	% содержания алюминия	Температура плавления ( ° C)
1	Сверхчистый алюминий		99936% ° C
2	Высокочистый алюминий	99,5%	657 ° C
1	Чистый алюминий	99,0%	643 ° C

Температура плавления Ассортимент алюминиевых сплавов

Поскольку механические характеристики чистого алюминия низкие, алюминиевый материал, используемый для литья, легирован другими элементами, такими как кремний, медь и магний, для повышения его литейной способности, коррозионной стойкости, прочности и механических характеристик для указанных выше применений.

Алюминиевые сплавы входят в серию типов , соответствующих диапазонам сплавов.

Алюминиевые сплавы не переходят в жидкое состояние при определенной температуре плавления, но она бывает в диапазоне температур, который зависит от состава сплава.

Обычно добавление сплавов снижает температуру плавления алюминия. Температура плавления алюминиевого сплава находится в диапазоне от 463 до 671 ° C (865-1240 ° F).

См. Диапазоны температур плавления некоторых распространенных литейных алюминиевых сплавов, разработанных как система Алюминиевой ассоциации (AA), в таблице 2.

Таблица 2: Диапазон температур плавления некоторых распространенных литейных алюминиевых сплавов (обозначение AA)

903.2 903,2 903

STT	Типы алюминия	Диапазон температур плавления
1	150	657 ° C
2
2
3	A380	566 ° C-580 ° C
4	A413	649-760 ° C
5	A360	2 577 ° C 90-6603	6	319	516-604 ° C
7	390	507-649 ° C

Температура заливки алюминия

В процессе литья алюминия расплавленный алюминий должен в конечном итоге выливаться в полость формы через литниковую систему и течь, чтобы полностью заполнить все полости и края формы, прежде чем металл замерзнет.

Одним из важнейших параметров, влияющих на этот процесс, является температура разливки (будет проанализирована здесь), а другим – скорость разливки (будет обсуждаться в следующем разделе).

Влияние температуры заливки алюминия на качество отливок

Температура разливки алюминия вместе с температурой плавления представляет собой температурные параметры литья алюминия, которые сильно влияют на механические свойства и литейную способность алюминиевых сплавов.

Как и температура плавления, температура разливки алюминия должна быть достаточной, не слишком большой, не слишком низкой для обеспечения качества отливки.

Добавление слишком высокой температуры разливки может вызвать усадку, заворачивание формы и снизить точность размеров алюминиевых отливок.

С другой стороны, слишком низкая температура разливки алюминия может привести к тому, что полость формы не будет полностью заполнена из-за быстрого затвердевания алюминиевых сплавов, что приведет к дефектам литья и неточности.

Кроме того, было замечено, что поры в алюминиевых отливках образуются из-за абсорбированного водорода. Обеспечивая адекватную температуру разливки алюминиевым сплавам, он помогает уменьшить пористость, создаваемую в процессе литья.

Расчет температуры заливки алюминиевого сплава

Заливка алюминия в песчаную форму

Температура разливки алюминиевого сплава должна быть выше точки плавления.

Добавление дополнительной температуры (перегрева) во время процесса плавления алюминиевого сплава помогает повысить текучесть, компенсировать тепловые потери до того, как они окажутся в форме полости формы, и снизить скорость отвода тепла от формы.

Было замечено, что оптимальный диапазон температур разливки алюминиевых сплавов составляет от 680 ° C до 750 ° C. .

В этом диапазоне производятся литые алюминиевые детали с хорошими механическими свойствами и качеством литья.

И оптимальная температура разливки алюминиевых сплавов для получения наилучшего качества поверхности алюминиевых отливок должна быть проверена в диапазоне 680 ° C – 700 ° C.

При более высокой температуре разливки он будет иметь очень грубые поверхности отливки, снизить прочность отливки и улавливать газы, вызывающие дефекты отливки, такие как раковины.

Влияние конструкции пресс-формы на температуру разливки алюминия

Кроме того, на температуру разливки алюминиевых сплавов также частично влияют различные размеры и емкости формы, связанные с толщиной стенки отливки.

Соответственно, более высокая температура заливки применяется для тонкостенных алюминиевых отливок, тогда как более низкая температура заливки обычно используется для толстостенных отливок или твердых деталей.

См. Справочник по литейной практике , Fachverlag Schiele & Schön, Берлин, рекомендуется разливать толстостенные литые детали при температуре 620 ° C, в то время как тонкостенные конструкции следует заливать при температуре до 730 ° C. .

Скорость заливки алюминия

Помимо температуры разливки и плавления, очень необходимо принять скорость разливки алюминиевых сплавов в , чтобы получить лучшие литые детали.

При разной скорости разливки результаты литья имеют разное совершенство.

Скорость разливки алюминия прямо или косвенно влияет на качество отливки

Влияние скорости разливки алюминия на качество отливок

Скорость разливки алюминия сильно влияет на качество конечного литья. Требуется заливка с соответствующей скоростью для достижения наилучшего результата литья.

Соответственно, если расплавленный алюминий разливать со слишком низкой скоростью, жидкость не заполнит все полости и углы формы из-за отсутствия давления и затвердевания.

Напротив, если скорость разливки слишком высокая, это создаст возможность турбулентности, которая приведет к дефектам литья в алюминиевых отливках, таких как включения, окалина, газовые отверстия.

Расчет скорости разливки алюминия

Скорость разливки определяется как расход металла в единицу времени.

Скорость разливки алюминия V рассчитывается как расстояние ковша над разливочной чашей за единицу времени разливки металла.

Его формула выражается как: V = H / T

В котором:

• V – скорость разливки (см / с)
• H – высота ковша над разливочной чашей (см)
• T – время разливки жидкого металла (сек)

Оптимальная скорость разливки до алюминиевые сплавы должны соблюдаться в диапазоне 2.2 – 2,8 см / с.

В этом диапазоне скорости разливки твердость, предел прочности и деформации алюминия достигаются с наилучшими характеристиками.

В частности, в диапазоне 2,0 см / с – 2,7 см / с детали окончательной отливки собираются с наилучшей обработкой поверхности. Кроме того, идеальная степень отделки поверхности алюминиевого литья снижается с увеличением скорости.

Влияние формы отливки на скорость разливки алюминия

Плотность алюминиевого литья является важным фактором в процессе разливки, который определяет скорость разливки.

Соответственно, для тонкостенных отливок требуется, чтобы скорость разливки была выше, чем для более толстых отливок, чтобы алюминиевая жидкость не остыла.

Заключение

Было продемонстрировано, что условия плавления и разливки алюминия прямо или косвенно оказывают большое влияние на механические характеристики и качество конечной отливки.

Таким образом, процесс литья алюминиевых деталей потребовал большого количества навыков и опыта литейщиков, чтобы правильно рассчитать соответствующую температуру литья алюминия, чтобы производить высокоточные и точные литые изделия, отвечающие требованиям клиентов.

В приведенном выше материале мы кратко обсудили влияние температуры плавления, температуры разливки и скорости разливки на алюминиевый продукт вместе с оптимальными значениями этих параметров. Надеюсь, это будет полезным справочником для вашей практики литейного производства.

Не стесняйтесь оставлять комментарии, чтобы поделиться своими знаниями о нашем обсуждении. Мы приветствуем любой вклад доброй воли и обмен.

Номер ссылки

Агер П., Иорзор А., Оботу GM.Поведение отливок из алюминиевых сплавов при различных температурах и скоростях разливки. Дискавери , 2014, 22 (74), 62-71.

Подробнее о Сравнение различных методов литья алюминия

Расчет температуры ликвидуса для алюминиевых и магниевых сплавов с применением метода эквивалентности

Целью данной статьи является разработка математического уравнения, которое позволит точно предсказать температуру ликвидуса различных литых алюминиевых и магниевых сплавов на основе их известные химические составы.Точное знание температуры ликвидуса позволяет исследователю предсказать множество физических параметров, относящихся к данному сплаву. Аналитические выражения, представленные в этой статье, основаны на «методе эквивалентности». Согласно этой концепции, влияние любого легирующего элемента на температуру ликвидуса алюминиевого и / или магниевого сплава можно перевести в эквивалентное влияние эталонного элемента. Кремний в качестве контрольного элемента был выбран для алюминиевых сплавов, а алюминий – для магниевых сплавов.Сумма эквивалентных концентраций для других элементов, при добавлении к влиянию фактического эталонного элемента, используется для расчета температуры ликвидуса сплава. Расчетные температуры ликвидуса для широкого диапазона химических составов сплавов хорошо коррелируют с соответствующими измеренными температурами ликвидуса.

1. Введение

Чтобы предсказать различные физические параметры затвердевающих алюминиевых и магниевых сплавов (например, твердой фракции), температуры ликвидуса этих сплавов должны быть известны с максимально возможной степенью точности.К сожалению, в литературе приводится лишь несколько уравнений, которые связывают составы многих коммерчески важных сплавов цветных [1, 2] и черных [3] сплавов с их температурами ликвидуса. Более того, некоторые из этих уравнений недостаточно проверены экспериментальными данными. Для бинарных алюминиевых и магниевых сплавов зависимости температуры ликвидуса / состава могут быть легко получены из высокоточных бинарных диаграмм. Они основаны на экспериментальных данных, полученных в условиях равновесного затвердевания [4, 5].

Фазовая диаграмма Al-Si является базовой компонентной системой для серии сплавов Al-Si. Как показано на рисунке 1, это фазовая диаграмма бинарного эвтектического типа с ограниченной растворимостью алюминия и кремния. Температура плавления чистого алюминия 660 ° C. Растворимость кремния в расплаве алюминия достигает максимум 1,6 мас.% При температуре эвтектики 577 ° C. Максимальная растворимость алюминия в кремнии при температуре эвтектики все еще остается под вопросом, и по некоторым литературным данным она составляет примерно 0.015 мас.% [6]. Концентрация кремния, соответствующая эвтектической реакции, до сих пор точно не определена и не принята исследователями, несмотря на то, что эта диаграмма часто исследовалась. В доступной литературе найдены следующие значения эвтектической концентрации кремния: 11,9 мас.% [7], 12,2 мас.% [6], 12,3 мас.% [8] и 12,6 мас.% [9]. значение 12,3 мас.%. Si будет использоваться как эвтектическая концентрация кремния, а также 577 ° C как температура, при которой происходит эвтектическая реакция.

Литые алюминиево-кремниевые сплавы широко используются во многих автомобильных компонентах. Эти сплавы характеризуются низкой плотностью, легким весом, относительно низкими температурами плавления, незначительной растворимостью газа (за исключением водорода), отличными литейными качествами, хорошей коррозионной стойкостью, электрической и теплопроводностью, а также хорошей обрабатываемостью. Основные легирующие элементы, Si, Cu и Mg, в первую очередь ответственны за определение микроструктуры алюминиевого сплава.

Сплавы Mg-Al – это легкие металлические конструкционные материалы с уникальным сочетанием свойств, которые очень привлекательны для таких применений, как автомобильная, аэрокосмическая и электронная промышленность. Использование магниевых сплавов стало значительным из-за того, что плотность магния на одну треть ниже по сравнению с алюминием, улучшенная демпфирующая способность, более высокая устойчивость к коррозии и лучшие механические свойства. В легких магниевых сплавах алюминий является основным легирующим элементом, главным образом из-за его низкой цены, доступности, низкой плотности и благоприятного воздействия на коррозию и прочностные свойства.На рис. 2 показана фазовая диаграмма бинарного Mg-Al с ограниченной растворимостью Al и Mg [10]. Температура плавления чистого магния 650 ° C. Растворимость магния в расплаве алюминия достигает максимума 18,9 ат.% При температуре эвтектики 450 ° C. Максимальная растворимость алюминия в магнии при температуре эвтектики составляет 11,8 ат.% [11]. В этой работе значение 32,0 мас.% Al будет использоваться в качестве эвтектической концентрации алюминия, а также 473 ° C в качестве температуры, при которой происходит эвтектическая реакция.

Моделирование и управление процессами литья оставались темой активного интереса в течение нескольких десятилетий, и наличие многочисленных пакетов программного обеспечения (MAGMA [12], Thermo-Calc [13], Pandat [14], FactSage [ 15], Pro-Cast [16], Calphad [17], WinCast [18] и т. Д.) На рынке, что является хорошим показателем интереса, который проявляют литейные предприятия и исследователи к этой области. Большинство данных, используемых в перечисленных выше программных пакетах, основаны на двоичных или многокомпонентных фазовых диаграммах, но, к сожалению, за исключением двоичных диаграмм, многие тройные фазовые диаграммы или фазовые диаграммы более высокого порядка все еще недостаточно точны для этой цели.Принимая во внимание, что большинство двойных систем алюминия и магния очень хорошо изучены, перевод многокомпонентной системы в хорошо известную Al- «квазибинарную» систему имеет большой промышленный и исследовательский потенциал. Этот тип системы может быть использован для расчета нескольких теплофизических параметров и параметров процесса затвердевания многокомпонентных алюминиевых сплавов в условиях литья или обработки расплавом. Чтобы рассчитать различные теплофизические и металлургические параметры затвердевающих алюминиевых литейных сплавов, характерные температуры затвердевания сплавов должны быть известны с максимально возможной степенью точности.

Целью данной статьи является разработка общего метода расчета характеристических температур ликвидуса многокомпонентных алюминиево-кремниевых и магниево-алюминиевых сплавов на основе их известного химического состава. Точность разработанных алгоритмов будет определяться путем сравнения расчетных значений температур ликвидуса с измеренными значениями, полученными с помощью методики термического анализа, как и с расчетными значениями, полученными с помощью программы Thermo-Calc.

2. Моделирование температуры ликвидуса многокомпонентных сплавов Al и Mg

2.1. Разработка алгоритма эквивалентности

На рисунках 3 и 4 показаны несколько фазовых диаграмм выбранных бинарных сплавов алюминия и магния. Из большинства из них видно, что их температуры ликвидуса равномерно уменьшаются с увеличением количества добавляемого легирующего элемента и достигают минимума при соответствующем эвтектическом составе. Математически линия ликвидуса любой эвтектической бинарной диаграммы состояния Al и / или Mg из рисунков 3 и 4 может быть точно выражена полиномом второго порядка следующим образом:

где и – температуры ликвидуса наблюдаемой бинарной системы в ° C, – количество легирующего элемента, мас.%, – температура плавления чистого алюминия / магния, 660 ° C и 650 ° C, соответственно, и, и – полиномиальные коэффициенты.

Следовательно, линия ликвидуса бинарной системы Al-Si может быть выражена соответственно следующим образом:

Применяя тот же подход из (1a) и (1b), линия ликвидуса бинарной системы Mg-Al может быть выражена следующим образом: написано как

Визуальный анализ двух линий ликвидуса бинарных систем, эталонного элемента Al и Al-, как показано на рисунке 5, показывает, что «эквивалентный эффект» на температуру ликвидуса алюминиевого сплава может быть получен с помощью «эквивалента». концентрации эталонного элемента и легирующих элементов.

Это означает, что влияние любого легирующего элемента в расплаве алюминия или магния на его температуру ликвидуса может быть выражено как влияние «эквивалентного количества» эталонного элемента, выраженного в мас.%. Кремний в качестве основного легирующего элемента для сплавов серии Al-Si был выбран в качестве контрольного элемента. Также известно, что он оказывает наиболее значительное влияние на литейные свойства сплавов семейства Al-Si (например, текучесть, скрытую теплоту и усадку).

В легких магниевых сплавах алюминий является главным легирующим элементом, главным образом из-за его низкой цены, доступности, низкой плотности и благоприятного воздействия на коррозионные и прочностные свойства.Сплав AZ91 (содержит около 9 мас.% Al и 1 мас.% Zn) является наиболее широко используемым магниевым сплавом, демонстрирующим хорошее сочетание высокой прочности при комнатной температуре, хорошей литейной способности и отличной коррозионной стойкости. Поэтому для магниевых сплавов в качестве контрольного элемента был выбран алюминий.

Разница изотермической концентрации между эталонным элементом (Si или Al) и легирующими элементами может быть математически выражена следующим образом:

Принимая во внимание весь температурный диапазон между температурой плавления чистого эталонного элемента (Si или Al) и соответствующая температура эвтектики наблюдаемого бинарного сплава (Al-Si или Mg-Al), можно установить следующее соотношение между и концентрацией легирующего элемента:

где – кремниевый эквивалент любого легирующего элемента, выраженный в мас.%, представляет собой эквивалент алюминия для любого легирующего элемента, выраженный в мас.%,,, и являются полиномиальными коэффициентами квадратного уравнения, которые описывают взаимосвязь между или и рассматриваемыми легирующими элементами, по крайней мере, для трех различных температур, и представляет собой концентрацию легирующие элементы в мас.%.

Коэффициенты для конкретных легирующих элементов (, и) из (4a) и (4b) находятся в Таблице 1.

903 907 903 903 -0,027.0 9018 9018 9018 9030 Элементы Коэффициенты для Коэффициенты для номер Si 1.0 0,0 0,0 0,0 0,5111 −0,1458 Al 1,0 0,0 9018 0,0 0,0 -0,4161 0,0069 Мг 0,0 0,0258 0,0088 0,1227 -0,0002 0,0 -0,4983 0,0047 Ni 0,0 0,5644 -0,0285 −0,0349 Fe 0,0 0,6495 0,0003 −0,5695 0,0040

Si _EQ и / или для легирующих элементов, а также для некоторых примесных элементов можно определить как сумму отдельных вкладчиков () плюс влияние самого кремния / алюминия и может быть выражено следующим образом:

Характерные температуры ликвидуса для многокомпонентных сплавов серии Al-Si и Mg-Al могут быть рассчитаны с использованием следующих уравнений:

Уравнения (6a) и (6b) действительны для следующих концентраций ключевых элементов (выраженных в мас.%):

Для алюминиевых сплавов,

Для магниевых сплавов,

3. Результаты и обсуждение

Достоверность представленной выше процедуры расчета была определена путем сравнения рассчитанных температур ликвидуса с экспериментально определенными и вычисленными (с использованием программного пакета Thermo-Calc) температурами ликвидуса алюминиевых и магниевых сплавов. Эти сравнения представлены в таблицах 2 и 3.

Измерено [Ref] 903 903 9018 9018 9018 9018 9018 9018 903910 9018 907 907 9018 8 7 9018 0,18 1838 [25] 9018 0,07 9018 0,07 9018 9018 9018 9018 9018 0,01.8 [25] 907 907 257 9018 603 907 907 9018 9018 9018 022 0,0101 Номер Химический состав, мас.% / ° C Si Cu Mg Zn Fe Mn Ti Уравнение (6a) Thermo-Cal18c 1 7,03 0,01 0,30 0,019 0,08 0,12 0,12 614,2 2 6.80 0,04 0,35 0,01 0,08 0,15 615,8 618 615,8 [9] 609,3 611 609,4 [7] 4 5,80 0,05 623.1 624 623,1 [20] 5 7,00 0,05 0,51 0,02 0,05 0,01 0,05 9018,5 0,01 0,05 9018 6 9 6 5,75 3,01 0,30 0,04 0,31 0,05 0,07 616,2 614 616,2 [22] 2,93 0,23 0,04 0,31 0,05 0,17 620,7 621 620,7 [23] 8 7 0,03 0,14 613,1 615 613,1 [24] 9 6,91 0,24 0,39 0,15 0,03 0,14 613,8 616 613,8 [25] 10 4,85 1,03 0,14 0,01 0,03 0,14 0,01 903 903 903 903 628 626,8 [25] 11 5,01 2,06 0,14 0,01 0,09 0,01 0,06 622,8 12 4,94 2,98 0,21 0,01 0,07 0,01 0,06 620,0 621 620,0 621 621 3,85 0,16 0,01 0,09 0,01 0,09 618,3 619 622,4 [25] 14 903 903 07 0,14 0,01 0,07 0,01 0,06 622,4 620 619,7 [25] 15 5,9183 0,06 618,9 618 618,1 [25] 16 5,82 3,03 0,15 0,01 0,0186 0.01 0,06 614,8 615 617,1 [25] 17 7,13 0,96 0,28 0,01 0,12 0,01 0,12 0,07 907 9018 0,01 0,12 0,07 903 611,2 [25] 18 7,05 1,98 0,28 0,01 0,13 0,01 0,08 610,3 609 609 609 609 19 6,95 3,05 0,26 0,01 0,14 0,01 0,08 607,4 603 607,4 603 4,38 0,29 0,01 0,12 0,01 0,09 604,6 603 608,9 [25] 21 903 903 09 0,28 0,01 0,14 0,01 0,09 600,7 605 604,5 [25] 22 8,14 0,08 601,7 602 602,2 [25] 23 8,03 2,96 0,29 0,01 0,118 0364 0,09 600,5 599 601,3 [25] 24 7,84 4,31 0,31 0,01 0,14 0,07 9018 9018 0,01 0,14 907 0,01 0,14 907 601,2 [25]

9018 0,373 90391 0,35 901842 1318 Номер Сплав Химический состав, мас.% / ° C Al Zn Ca Mn Cu Уравнение (6b) Thermo-Calc Измерено [Ссылка] 1 AZC911 603,1 593 903 903 603,1 593 903 903 902 9018 9018 9018 9018 AM 9018 2 1.63 0,32 623,1 615 625,0 [26] 3 AMC503 5,37 2,89 0,36 ] 4 AZ62 6,61 1,32 0,24 618,2 610 608,0 [27] 0,63 0,21 604,0 601 598,0 [27] 6 AM60 6,50 0,22 9018 6,50 0,22 903 615,0 [28] 7 AZ91 9,70 0,35 0,13 0,10 598,3 596 595.0 [28] 8 AM50 5,25 0,01 0,37 622,5 622 625,1 [29] 0,15 0,03 598,2 596 598,0 [18] 10 AM60B 6,51 0,20 24 0,01 616,0 615 615,0 [18] 11 AM50A 5,41 0,21 0,26 0,03 903 903 0,03 903 903 6 12 AM20 2,50 0,20 0,33 0,08 638,0 636 638,0 [18] 0,20 0,15 0,01 627,0 626 626,0 [18]

9 и 3) для доэвтектических литых сплавов алюминия и магния связаны с тем, что взаимодействие между легирующими элементами из расплавов алюминия и магния не принималось во внимание в (6a) и (6b).Аналитический подход в этой работе основан на бинарных системах легирования (рисунки 3 и 4), и никакие другие взаимодействия между тремя или более элементами не были приняты во внимание для методов Si _EQ и Al _EQ . Допуская эти параметры взаимодействия между как минимум тремя элементами (взятыми из тройных систем) из расплавов алюминия и магния, можно приблизить расчетные значения к измеренным.

На рисунке 6 показан график прогнозируемой температуры ликвидуса для каждого из алюминиевых и магниевых сплавов, представленных в таблицах 2 и 3, в сравнении с их экспериментально определенными аналогами.Измеренные температуры ликвидуса определены экспериментально с использованием методики термического анализа. Согласно имеющимся литературным данным, точность примененного метода термического анализа составляла от ± 0,5 до 1 ° C. Все рассчитанные температуры ликвидуса были вычислены с использованием метода эквивалентности, выраженного в этой работе посредством (6a) и (6b).

Рисунок 6 вместе с таблицей 4 демонстрируют довольно хорошую точность прогнозов, сделанных с помощью процедуры, разработанной в этом исследовании, по сравнению с измеренными температурами ликвидуса, взятыми из литературы и рассчитанными с помощью программного обеспечения Thermo-Calc.

– − Статистические данные Алюминиевые сплавы Магниевые сплавы Уравнение (6a) Thermo-Calc3 Thermo-Calc3 Thermo-Calc3 0,946 0,928 0,925 0,914 Стандартные отклонения 1,901 2,309 −2.451 1,777 Среднее значение 0,821 0,563 3,736 3,879 Минимум −2,700 −2,200 −2,200 −3901 4.400 6.200 2.665 10.000

В таблице 4 показано, что оба подхода (метод эквивалентности и программа Thermo-Calc) используются для расчета температур ликвидуса Al и Сплавы Mg в соответствии с критериями, которые показывают довольно справедливые прогнозы.Статистический анализ показывает, что применение (6a) для расчета температур ликвидуса приводит к более низким стандартным отклонениям и меньшему разбросу (минимальные и максимальные значения) в прогнозах по сравнению с результатами, полученными с помощью программного пакета Thermo-Calc. Что касается сплавов Mg, то при использовании программного обеспечения (6b) или Thermal-Calc статистический анализ показывает почти те же результаты, то есть такую ​​же точность по сравнению с измеренной температурой ликвидуса независимо от применяемых процедур.

Основное преимущество метода эквивалентности было признано в его простоте и прямом применении. Используя химический состав соответствующих алюминиевых и / или магниевых сплавов, их температуры ликвидуса можно рассчитать с использованием известных полиномиальных коэффициентов для Si _EQ и Al _EQ . В будущем этот метод может быть просто применен к любой многокомпонентной металлической системе, которая удовлетворяет следующим допущениям: (1) Температура плавления контрольного элемента известна и постоянна.(2) Рассматриваемые бинарные системы (эталонный элемент-) являются эвтектическими или перитектическими. (3) Любое добавление легирующих элементов к эталонному элементу снижает температуру ликвидуса до его эвтектической температуры (отрицательный знак перитектического типа реакции необходимо поставить перед соответствующих полиномиальных коэффициентов из (4a) и (4b)). (4) Для многокомпонентных сплавов эквивалентная концентрация контрольного элемента должна рассматриваться как добавочная.

Точность расчетной температуры ликвидуса в предложенных моделях (6a) и (6b) зависит исключительно от точности коэффициентов, с помощью которых соответствующее содержание сплава преобразуется в эквивалентный весовой процент кремния / алюминия.Однако эти коэффициенты выводятся из линий ликвидуса в соответствующих двойных системах, и их надежность тесно связана с точностью, с которой кривые ликвидуса определяются экспериментально и численно аппроксимируются. Поэтому при применении этого метода также наблюдается некоторая неточность. Чтобы исключить этот источник ошибки, потребуется повторное исследование линий ликвидуса на богатых кремнием / алюминием сторонах соответствующих бинарных систем или, что еще лучше, для тройных систем Al-Si- / Mg-Al-.

Модель разработана с использованием бинарных фазовых диаграмм сплавов Al и Mg. Для всех рассмотренных бинарных фазовых диаграмм линии ликвидуса были математически описаны до их соответствующих эвтектических концентраций. Пределы концентрации для ключевых элементов были установлены либо путем использования максимальной концентрации ключевого элемента при температуре эвтектики (для основных легирующих элементов, таких как Si в сплавах Al-Si и Al в сплавах Mg-Al), либо путем установки максимальных концентраций других элементов. второстепенные легирующие элементы, которые можно найти в типичных доэвтектических сплавах Al и Mg [30].Это означает, что теоретически установленные уравнения ликвидуса для сплавов Al и Mg применимы вплоть до эвтектических концентраций любых элементов, присутствующих в этих сплавах. Таблицы 2 и 3 показывают только те сплавы, которые можно найти в доступной литературе с измеренными температурами ликвидуса. Кроме того, более высокие скорости охлаждения, примененные в экспериментальных данных, представленных в таблицах 2 и 3, являются потенциальным источником неточности, которую нельзя игнорировать.

Еще одно преимущество нового метода эквивалентности можно увидеть в его общем применении для расчета температур ликвидуса других сплавов.Возможно, аналогичный подход может быть использован для разработки алгоритма расчета температуры солидуса других легких сплавов.

4. Заключение

В этой статье был разработан новый метод эквивалентности, который позволяет прогнозировать температуры ликвидуса многокомпонентных алюминиевых и магниевых сплавов на основе известных бинарных фазовых диаграмм алюминия и магния. Новый метод эквивалентности выражает количество основных и второстепенных легирующих элементов в расплавах алюминия / магния через «эквивалентное» количество контрольного элемента.Статистический анализ результатов, полученных для широкого диапазона химических составов сплавов, показывает очень хорошую корреляцию между расчетными и экспериментально определенными данными. Недавно разработанный метод может быть применен для расчета других характеристических температур затвердевания цветных и черных многокомпонентных сплавов.

Выражение признательности

Эта работа финансируется Министерством науки и технического развития Сербии, Projects ON: 172005 и TR: 35023.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.