Температура плавления дюрали
Дюраль (дюралюминий) — свойства сплавов, сферы применения
Дюраль (дюралюминий) — свойства сплавов, сферы применения
Дюраль (Al Cu) — сокращение от дюралюминий, группа высокопрочных сплавов на основе алюминия 93,5%, с добавками меди 4,5%, магния 1,5% и марганца 0,5%. Плотность сплава 2500-2800 кг/м³. Температура плавления дюралюминия 650 °C. При испытаниях на растяжение типовое значение предела текучести составляет 250 МПа, предела кратковременной прочности 400…500 МПа. Прочностные характеристики зависят от состава и термообработки. Массовая плотность - 2,79 г/см³, интервал температуры плавления 510-640. Линейный коэффициент термического расширения - 23,0 10−6/K. Модуль упругости - 74 000 МПа. Теплопроводность - состояние T4: 134 W/M°C, удельная теплоёмкость 920 Дж/кг°C.
Классификация дюралюминия
Распространённые в Европе сплавы марок «Hiduminium» и «Avional» являются близкими по составу к дюралюминию сплавами других фирм-производителей — High Duty Alloys Ltd. (Великобритания) и Aluminium-Industrie A-G. (Швейцария).
В России дюралюминами называют деформируемые сплавы системы, в которые дополнительно вводят марганец. Типичным дюралюмином является сплав Д1 (состав: 4,3% Cu, 0,6% Mg, 0,6% Mn, остальное — Al), однако вследствие сравнительно низких механических свойств производство его заметно сокращается. Сплав Д1 для листов и профилей заменяется сплавом Д16.
В США и Евросоюзе дюралюмины представлены, в первую очередь, сплавами 2024, 2021 (во Франции ранее обозначался AU4G или duralumin) и 2117. По международной универсальной классификации группе деформируемых алюминиевых сплавов Al-Cu-Mg присваиваются обозначения от 2000 до 2999.
Виды сплавов дюрали
С учетом способа изготовления и воздействия разной температуры могут изменяться параметры проката.
- Магний и алюминий, марганец и алюминий — при производстве соединения не проходят закалки. Применяются для изготовления герметичных баков, радиаторов для автомобилей, труб для сборки бензопроводов.
Из них изготавливаются строительные материалы. Сплавы хорошо поддаются сварке, пайке, невосприимчивы к образованию ржавчины. Плохо разрезаются. - Марганец, медь и алюминий — сложный конструкционный материал. Основой выступает алюминий, остальные компоненты легирующие. Сплав используется при сборке космических аппаратов, самолетов, скоростных железнодорожных составов. Недостаток — восприимчивость к воздействию влаги.
- Кремний, марганец и алюминий — сплав обладает малым удельным весом, стойкостью к образованию ржавчины.
При изготовлении последнего вида сплава соединение подвергается дополнительной закалке при температуре 525°C. После этого деталь резко охлаждается в воде до 20°C. Процесс охлаждения занимает 10 суток.
Исходя из конечного назначения продукции состав сплава варьируется для придания материалу разных технических показателей.
В зависимости от перечня технологических приемов в процессе производства выделяют: закаленный, состаренный и анодированный дюраль.
Помимо основных элементов, применяемых для легирования сплавов, в составе дюралей возможно присутствие некоторых примесей. При этом кремний и железо входят в химический состав первичного алюминия, цинк и медь могут попасть при переплавке различных отходов, ряд других компонентов (титан, цирконий, бериллий) вводят специально для изменения технических показателей конечного продукта.
Присутствие железа в составе сплава влечет за собой повышение показателя хрупкости, но в паре с никелем железо заметно улучшает механические свойства материала в условиях обычной и повышенной температуры рабочей среды.
Свойство добавок изменять эксплуатационные показатели сплава требует грамотного и ответственного подхода к подбору компонентов и технологическому процессу производства.
Состав сплавов, % массы
| Сплав | — | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | Zr+Ti | Прочие каждого | Прочие сумма |
Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2017A | Min. |
0,20 | / | 3,50 | 0,40 | 0,40 | / | / | / | / | / | / | / | основа |
| Max. | 0,80 | 0,70 | 4,50 | 1,00 | 1,00 | 0,10 | / | 0,25 | / | 0,25 | 0,05 | 0,15 | ||
| 2024 | Min. | / | / | 3,80 | 0,30 | 1,20 | / | / | / | / | / | / | / | основа |
| Max. | 0,50 | 0,50 | 4,90 | 0,90 | 1,80 | 0,10 | / | 0,25 | 0,15 | 0,20 | 0,05 | 0,15 |
Физические свойства дюралюминия
Основной особенностью материала является его малый собственный вес при хороших показателях термической устойчивости и отменной прочности.
Удельный вес дюралюминия составляет всего 2,8 г/см3 (у стали этот показатель равен 8 г/см3).
Температура плавления дюралюминия составляет около 650 градусов по шкале Цельсия. Плотность дюралюминия определена в пределах от 2500 до 2800 кг/см3.
К недостаткам материала в первую очередь относят его подверженность коррозии под воздействием повышенной рабочей температуры или увеличенной нагрузки. Примечательно, что сплав в отличие от металла без примесей пригоден для выполнения точечных сварных работ.
Дюралюминий обладает отменной устойчивостью к длительному воздействию любой агрессивной среды, стоек к износу и разрушению. Физические свойства сплава позволили реализовать на практике технические проекты в сфере авиации и машиностроения, которые были не осуществимы без такого конструкционного материала.
На нашем сайте, в каталоге дюралевого проката, вы можете ознакомится и приобрести следующие виды продукции из дюрали:
- Дюралевый квадрат
- Дюралевый пруток
- Дюралевый уголок
- Дюралевая лента
- Дюралевый лист
- Дюралевая плита
- Дюралевая труба
- Дюралевая проволока
- Дюралевый шестигранник
Сферы применения дюрали
В авиации листы дюрали используют как базовый конструкционный материал. Прокат также используется в космонавтике и других областях машиностроения, для которых необходима минимальная масса конструкции. Плиты применяется при производстве скоростных поездов, и отраслях машиностроения. После отжига сплав становится мягким и гибким как алюминий, при остывании становится твёрдым и жёстким. Прокат упрочняется термообработкой, подвергаются закалке и естественному или искусственному старению.
Характеризуются сочетанием повышенной статической прочности 450-500 МПа при комнатной, и повышенной 150…175 °C.
Квадраты применяют в устройствах летательных аппаратов, для деталей в морском и речном флоте. Используется как декоративный материал для внутренней отделки. Сплав с повышенной пластичностью, применяют как заготовку для обработки методом штамповки, давления либо резки. Повышенная устойчивость к коррозийным образованиям делает возможным применять изделие в экстремальных условиях.
Прутки используют в строительной сфере и машиностроении. Прокат применяется как сырье для изготовления деталей и механизмов. Дюралюминий немагнетический сплав, легок и пластичен с повышенной электропроводностью. Прокат способен сохранять эксплуатационные характеристики при температурных колебаниях, эти достоинства делают прокат востребованными на производствах.
Лента применяется в строительстве жилых и нежилых объектов недвижимости, при отделочных работах и в декоре помещений. Прокат применим как элемент герметизации и соединения швов, популярен в промышленности пищевого направления.
При производстве малогабаритных деталей и сборных конструкций используется проволока. Проволокой пользуются в отраслях промышленности, продукция востребована в машиностроении и мебельной индустрии. Используется как универсальная основа для креплений, применима при изготовлении элементов декора и фурнитуры для мебели, заклепок, пружин, сеток и т.д.
Для изготовления легких, но в тоже время прочных сооружений, возведения фасадов, изготовления элементов декоративной отделки и оборудования для пищевого блока используются трубы. Они применимы при прокладке специализированных трубопроводных систем. Прокат податлив к механической обработке и сварке точечным способом. Благодаря плакировке алюминием чистой марки, повышается уровень коррозийной стойкости. Чтобы увеличить прочность, применяют термическую обработку.
Уголки с повышенной прочностью массово применяются в строительстве при изготовлении строительных, ограждающих и декоративных конструкций. В машиностроении при изготовлении конструкций тяжёлого и скоростного транспорта: самолётов, поездов, кораблей.
Также применяется в топливной энергетике при строительстве промышленных конструкций.
При крепеже изделий и механизмов в строительстве применяется шестигранник. Он используются при создании бурильных труб и конструкций для флота. Из шестигранников производят элементы декора для украшения внутренней части сооружений. Незаменим при изготовлении элементов крепежа и других запчастей для двигателей автомобиля. Применяют при изготовлении болтов, гаек и иной метизной продукции.
Назад в блог статей
Температура Плавления Алюминия от 560 °С до 660 °С. Пищевой алюминий плавится при 560 °С, сковородки, кастрюли, чашки, подносы
15 Oct
Times Read: 2560 Comments: 0
| Вид изделия из алюминия | Температура плавления |
Бытовой / Пищевой алюминий: 87% - 94% Al Сковородки, кастрюли и т.д. *дюраль | от 560 °С |
Чистый алюминий: 99% Al Элементы электроники | от 643 °С |
Сверх чистый алюминий: 99. Полупроводники | от 660 °С
|
99% AlТемпература при которой алюминий начинает плавиться зависит от чистоты содержания и наличия примесей.
Бытовой алюминий: 87% - 94% Al : сковородки, кастрюли, чашки, подносы и т.д. (или как часто его называют "дюраль") плавится при температуре 560 °С
Чистый алюминий: 99% Al : элементы электроники, начинает плавится при температуре от 643 °С
Сверх чистый алюминий: 99.99% Al : полупроводники, в котором почти стопроцентного содержание алюминия плавится от 660 °С
Любой металл состоит из отдельных кристаллов так называемые зёрна. У каждого зерна есть абсолютно уникальная атомная решётка и такая структура называется поликристаллический.
Алюминия является одним из самых распространённых металлов только благодаря своей характеристике, мягкости и небольшому весу, он широко применяется в различных областях.
По характеристики его обработка не требует больших усилий и высоких температур для плавления. В некоторых случаях плавить алюминий для заливки в формы достаточно простая задача. Имею под рукой газовую горелку, возможно расплавить алюминий в бытовых условиях не прибегая к специальному оборудованию. Стоит отметить что алюминий можно плавить внутренним и поверхностным нагревом. Внутренний способ очень сложно осуществить в домашних условиях. Плавление внутренними способом подразумевает под собой применение специального оборудования, это может быть индукционная печь.
Можно встретить различную информацию о температурах плавления алюминия, некоторые люди утверждают что возможно плавить алюминий при температуре 560 градусов по Цельсию, однако наиболее правильным способом является практический опыт при котором вы сами можете удостовериться о температуре плавления алюминия.
Стоит обратить внимание что алюминий встречается не так часто как мы думаем, так например кастрюли, сковородки как правило сделаны из дюраля, вот алюминий в чистом виде используется достаточно редко.
Как раз "дюраль" плавится при более низкой температуре 560°С чем алюминий 643°С и более.
Tags: Металлолом
Популярные товары
Отправка...
Заказать звонок
Новые поступления
Статьи
Категории
Плотность, прочность, твердость, температура плавления
О дюралюминии
Алюминиевые сплавы серии 2000 легированы медью, они могут подвергаться дисперсионному твердению до прочности, сравнимой со сталью. Ранее называвшиеся duralumin , когда-то они были наиболее распространенными аэрокосмическими сплавами, но были подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением и все чаще заменяются серией 7000 в новых конструкциях. Помимо алюминия, основными материалами в дюралюминии являются медь, марганец и магний.
Дюралюминий (также называемый дюралюминием, дюралюминием, дюралем, дюрал(л)ий или дюрал) — прочный и легкий сплав алюминия, открытый в 1910 году немецким металлургом Альфредом Вильмом.
Он обнаружил, что после закалки алюминиевый сплав, содержащий 4% меди, медленно затвердевает, если оставить его при комнатной температуре на несколько дней. Этот процесс теперь известен как естественное старение . Он также разработал сплав (дюралюминий), подходящий для упрочнения с помощью этого процесса, который сейчас известен как дисперсионное твердение. Хотя объяснение этому явлению не было дано до 1919, дюраль был одним из первых использованных сплавов со старением.
Сводка
| Имя | Дюралюминий |
| Фаза на STP | твердый |
| Плотность | 2780 кг/м3 |
| Предел прочности при растяжении | 450 МПа |
| Предел текучести | 300 МПа |
| Модуль упругости Юнга | 76 ГПа |
| Твердость по Бринеллю | 120 бат |
| Точка плавления | 570 °С |
| Теплопроводность | 140 Вт/мК |
| Теплоемкость | 900 Дж/г К |
| Цена | 6 $/кг |
Что касается дисперсионного твердения, то алюминиево-медные сплавы, отожженные на твердый раствор, можно подвергать естественному старению при комнатной температуре в течение четырех или более дней для получения максимальных свойств, таких как твердость и прочность.
Этот процесс известен как естественное старение. При комнатной температуре растворимость меди в алюминии падает до небольшой доли 1%. В этот момент растворенное вещество меди заперто внутри алюминиевой решетки (матрицы), но должно «осаждаться» из пересыщенной алюминиевой решетки. Процесс старения также может быть ускорен до нескольких часов после обработки на твердый раствор и закалки путем нагревания пересыщенного сплава до определенной температуры и выдержки при этой температуре в течение определенного времени. Этот процесс называется искусственным старением.
Дюралюминий относительно мягкий, пластичный и легко обрабатывается при нормальной температуре. Сплав можно прокатывать, ковать и экструдировать в различные формы и изделия. Легкий вес и высокая прочность дюралюминия по сравнению со сталью позволили использовать его в авиастроении. Хотя добавление меди повышает прочность, оно также делает эти сплавы восприимчивыми к коррозии. Электро- и теплопроводность дюралюминия меньше, чем у чистого алюминия и больше, чем у стали.
Плотность дюралюминия
Типичные плотности различных веществ даны при атмосферном давлении. Плотность определяется как масса на единицу объема . Это интенсивное свойство , которое математически определяется как масса, деленная на объем: общий объем (V), занимаемый этим веществом. Стандартная единица СИ – 90 005 килограммов на кубический метр9.0006 ( кг/м 3 ). Стандартная английская единица измерения – 90 005 фунтов массы на кубический фут ( фунтов/фут 3 ).
Плотность дюралюминия 2780 кг/м 3 .
Пример: Плотность
Рассчитайте высоту куба из дюралюминия, который весит одну метрическую тонну.
Решение:
Плотность определяется как масса на единицу объема . Математически он определяется как масса, деленная на объем: ρ = m/V
Поскольку объем куба равен третьей степени его сторон (V = a 3 ), можно вычислить высоту этого куба:
Высота этого куба равна тогда а = 0,711 м .
Плотность материалов
Механические свойства дюралюминия
Прочность дюралюминия
В механике материалов прочность материала — это его способность выдерживать приложенную деформацию или пластическую нагрузку без разрушения или пластической нагрузки. Прочность материалов в основном рассматривает отношение между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.
Предел прочности при растяжении – дюралюминий
Предел прочности при растяжении алюминиевого сплава 2024 сильно зависит от состояния материала, но составляет около 450 МПа.
Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой напряжения-деформации.
Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении. Предельная прочность на растяжение часто сокращается до «предельной прочности» или даже до «предельной». Если это напряжение применяется и поддерживается, произойдет разрушение. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 % превышает предел текучести для некоторых типов металлов). Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает сужение, когда площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая напряжение-деформация не содержит более высокого напряжения, чем предел прочности. Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; поэтому его значение не зависит от размера испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, температура тестовой среды и материала.
Предел прочности при растяжении варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочных сталей.
Пример: Прочность
Предположим пластиковый стержень, который изготовлен из дюралюминия. Этот пластиковый стержень имеет площадь поперечного сечения 1 см 2 . Рассчитайте усилие на растяжение, необходимое для достижения предела прочности на растяжение для этого материала, которое составляет: UTS = 450 МПа.
Решение:
Напряжение (σ) может быть приравнено к нагрузке на единицу площади или силе (F), приложенной к площади поперечного сечения (A) перпендикулярно силе, как:
, следовательно, сила растяжения, необходимая для достижения предел прочности при растяжении:
F = UTS x A = 450 x 10 6 x 0,0001 = 45 000 Н
Предел текучести
Предел текучести алюминиевого сплава сильно зависит от отпуска 202 , но составляет около 300 МПа.
Точка текучести — это точка на кривой напряжения-деформации, которая указывает предел упругого поведения и начало пластического поведения. Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. До предела текучести материал будет упруго деформироваться и вернется к своей первоначальной форме, когда приложенное напряжение будет снято. Как только предел текучести пройден, некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют явление, называемое явлением предела текучести. Пределы текучести варьируются от 35 МПа для низкопрочного алюминия до более 1400 МПа для очень высокопрочных сталей.
Модуль упругости Юнга
Модуль упругости Юнга алюминиевого сплава 2024 составляет около 76 ГПа.
Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости для напряжения растяжения и сжатия в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается испытаниями на растяжение. Вплоть до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего положения равновесия. Все атомы смещены на одинаковую величину и сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и остаточная деформация не возникает. Согласно Закон Гука, напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон модуль Юнга . Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию.
Твердость алюминиевых сплавов – дюралюминий
Твердость по Бринеллю алюминиевого сплава 2024 сильно зависит от состояния материала, но составляет примерно 110 МПа.
Испытание на твердость по Роквеллу.
В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением, сделанным при предварительном нагружении (незначительная нагрузка). Незначительная нагрузка устанавливает нулевое положение. Прикладывается основная нагрузка, затем ее снимают, сохраняя при этом второстепенную нагрузку. Разница между глубиной проникновения до и после приложения основной нагрузки используется для расчета Число твердости по Роквеллу . То есть глубина проникновения и твердость обратно пропорциональны. Главным преимуществом твердости по Роквеллу является возможность отображать значения твердости напрямую . Результатом является безразмерное число, обозначаемое как HRA, HRB, HRC и т. д., где последняя буква соответствует соответствующей шкале Роквелла.
Испытание Rockwell C выполняется с пенетратором Brale ( алмазный конус 120° ) и основной нагрузкой 150 кг.
Тепловые свойства алюминиевых сплавов – дюралюминий
Термические свойства материалов относятся к реакции материалов на изменения их температуры и на приложение тепла. Когда твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а размеры увеличиваются. Но различных материалов реагируют на приложение тепла по-разному .
Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность являются свойствами, которые часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел.
Температура плавления алюминиевых сплавов
Температура плавления алюминиевого сплава 2024 составляет около 570°C.
В общем, плавление является фазовым переходом вещества из твердого состояния в жидкое. точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии.
Теплопроводность алюминиевых сплавов
Теплопроводность алюминиевого сплава 2024 составляет 140 Вт/(м·К).
Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м·K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.
Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем случае:
Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.
Пример: расчет теплопередачи
Теплопроводность определяется как количество тепла (в ваттах), передаваемое через квадрат материала заданной толщины (в метрах) из-за разницы температур. Чем ниже теплопроводность материала, тем выше его способность сопротивляться теплопередаче.
Рассчитайте скорость теплового потока через стену площадью 3 м x 10 м (A = 30 м 2 ). Толщина стены 15 см (L 1 ) и изготовлен из дюралюминия с теплопроводностью k 1 = 140 Вт/м.К (плохой теплоизолятор). Предположим, что внутренняя и наружная температуры составляют 22°C и -8°C, а коэффициенты конвекционной теплопередачи на внутренней и внешней сторонах равны h 1 = 10 Вт/м 2 K и h 2 = 30 Вт/м 2 К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, в частности, от окружающих и внутренних условий (ветер, влажность и т. д.).
Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту стену.
Решение:
Как уже было сказано, многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию проводимости и конвекции . С этими композитными системами часто бывает удобно работать с общим коэффициентом теплопередачи , , известным как U-фактор . U-фактор определяется выражением, аналогичным Закон охлаждения Ньютона :
Общий коэффициент теплопередачи связан с полным тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.
Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую стенку и пренебрегая излучением, общий коэффициент теплопередачи может быть рассчитан как: /10 + 0,15/140 + 1/30) = 7,44 Вт/м 2 K
Тепловой поток можно рассчитать следующим образом: q = 7,44 [Вт/м 2 K] x 30 [K] = 223,21 Вт/м 2
Общие потери тепла через эту стену будет: q потери = q .
A = 223,21 [Вт/м 2 ] x 30 [м 2 ] = 6696,19 Вт
Мы надеемся, что эта статья Серия 2000 — Дюралюминий поможет вам. Если это так, дайте нам лайк на боковой панели. Основная цель этого веб-сайта - помочь общественности узнать интересную и важную информацию о материалах и их свойствах.
Серия 2000 – Дюралюминий – Свойства – Прочность
Алюминиевые сплавы изготавливаются на основе алюминия, в котором основными легирующими элементами являются Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si и Zn. Композиции алюминиевых сплавов зарегистрированы в The Aluminium Association. Алюминиевые сплавы делятся на 9 семейств (от Al1xxx до Al9xxx). Различные семейства сплавов и основные легирующие элементы:
- 1xxx: без легирующих элементов
- 2xxx: медь
- 3xxx: марганец
- 4xxx: кремний
- 5xxx: магний
- 6xxx: магний и кремний
- 7xxx: цинк, магний и медь
- 8xxx: другие элементы, не включенные в другие серии
а именно литейные сплавы и деформируемые сплавы , которые далее подразделяются на категории термообрабатываемых и нетермообрабатываемых.
Алюминиевые сплавы, содержащие легирующие элементы с ограниченной растворимостью в твердом состоянии при комнатной температуре и с сильной температурной зависимостью растворимости в твердом состоянии (например, Cu), могут быть упрочнены соответствующей термической обработкой (9).0005 дисперсионное твердение ). Прочность термообработанных промышленных алюминиевых сплавов превышает 550 МПа.
Алюминиевые сплавы – серия 2000 – дюралюминий
Алюминиевые сплавы серии 2000 легированы медью, они могут подвергаться дисперсионному твердению до прочности, сравнимой со сталью. Ранее называвшиеся duralumin , когда-то они были наиболее распространенными аэрокосмическими сплавами, но были подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением и все чаще заменяются серией 7000 в новых конструкциях. Помимо алюминия, основными материалами в дюралюминии являются медь, марганец и магний.
Дюралюминий (также называемый дюралюминием, дюралюминием, дюралем, дюрал(л)ий или дюрал) — это прочный и легкий сплав алюминия, открытый в 1910 году немецким металлургом Альфредом Вильмом.
Он обнаружил, что после закалки алюминиевый сплав, содержащий 4% меди, медленно затвердевает, если оставить его при комнатной температуре на несколько дней. Этот процесс теперь известен как естественное старение . Он также разработал сплав (дюралюминий), подходящий для упрочнения с помощью этого процесса, который сейчас известен как дисперсионное твердение. Хотя объяснение этому явлению не было дано до 1919, дюраль был одним из первых использованных сплавов со старением.
Что касается упрочнения старением, то алюминиево-медные сплавы, отожженные на твердый раствор, могут подвергаться естественному старению при комнатной температуре в течение четырех или более дней для получения максимальных свойств, таких как твердость и прочность. Этот процесс известен как естественное старение. При комнатной температуре растворимость меди в алюминии падает до небольшой доли 1%. В этот момент растворенное вещество меди заперто внутри алюминиевой решетки (матрицы), но должно «осаждаться» из пересыщенной алюминиевой решетки. Процесс старения также может быть ускорен до нескольких часов после обработки на твердый раствор и закалки путем нагревания пересыщенного сплава до определенной температуры и выдержки при этой температуре в течение определенного времени. Этот процесс называется искусственным старением.
Дюралюминий относительно мягкий, пластичный и легко обрабатывается при нормальных температурах. Сплав можно прокатывать, ковать и экструдировать в различные формы и изделия. Легкий вес и высокая прочность дюралюминия по сравнению со сталью позволили использовать его в авиастроении. Хотя добавление меди повышает прочность, оно также делает эти сплавы восприимчивыми к коррозии. Электро- и теплопроводность дюралюминия меньше, чем у чистого алюминия и больше, чем у стали.
Прочность алюминиевых сплавов – дюралюминий
В механике материалов прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Прочность материалов учитывает взаимосвязь между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.
Предел прочности на растяжение – дюралюминий
Предел прочности на растяжение алюминиевого сплава 2024 сильно зависит от состояния материала, но составляет около 450 МПа.
Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой напряжения-деформации. Это соответствует максимальному напряжению , выдерживаемому структурой при растяжении. Предельная прочность на растяжение часто сокращается до «предельной прочности» или «предела прочности». Если это напряжение применяется и поддерживается, в результате произойдет перелом. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 % превышает предел текучести для некоторых типов металлов). Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает сужение, когда площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая напряжение-деформация не содержит более высокого напряжения, чем предел прочности. Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; следовательно, его значение не зависит от размеров испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, температура тестовой среды и материала. Предел прочности при растяжении варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочной стали.
Предел текучести
Предел текучести алюминиевого сплава 2024 сильно зависит от состояния материала, но составляет около 300 МПа.
Точка текучести — это точка на кривой напряжения-деформации, которая указывает предел упругого поведения и начало пластического поведения. Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. Перед пределом текучести материал упруго деформируется и возвращается к своей первоначальной форме после снятия приложенного напряжения. Как только предел текучести пройден, некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют явление, называемое явлением предела текучести. Пределы текучести варьируются от 35 МПа для низкопрочного алюминия до более 1400 МПа для высокопрочной стали.
Модуль упругости Юнга
Модуль упругости Юнга алюминиевого сплава 2024 составляет около 76 ГПа.
Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости при растяжении и сжатии в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается испытаниями на растяжение. Вплоть до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего положения равновесия, и все атомы смещаются на одинаковую величину и сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и никакой остаточной деформации не происходит. Согласно Закон Гука, напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон модуль Юнга . Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию.
Твердость алюминиевых сплавов – дюралюминия
Твердость по Бринеллю алюминиевого сплава 2024 сильно зависит от состояния материала, но составляет примерно 110 МПа.
Испытание на твердость по Роквеллу является одним из наиболее распространенных испытаний на твердость при вдавливании, разработанных для определения твердости. В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением, достигнутым при предварительном нагружении (незначительная нагрузка). Второстепенная нагрузка устанавливает нулевое положение, а большая нагрузка прикладывается, а затем снимается при сохранении второстепенной нагрузки. Разница между глубиной проникновения до и после приложения основной нагрузки используется для расчета Число твердости по Роквеллу . То есть глубина проникновения и твердость обратно пропорциональны. Главным преимуществом твердости по Роквеллу является ее способность напрямую отображать значения твердости . Результатом является безразмерное число, обозначаемое как HRA, HRB, HRC и т. д., где последняя буква соответствует соответствующей шкале Роквелла.
Испытание Rockwell C выполняется с пенетратором Brale ( алмазный конус 120° ) и основной нагрузкой 150 кг.
Тепловые свойства алюминиевых сплавов – дюралюминий
Термические свойства материалов относятся к реакции материалов на изменения их температуры и приложение тепла. Когда твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а его размеры увеличиваются. Но различных материалов реагируют на приложение тепла по-разному .
Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел.
Температура плавления алюминиевых сплавов
Температура плавления алюминиевого сплава 2024 составляет около 570°C.
В общем, плавление является фазовым переходом вещества из твердой фазы в жидкую. Точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии.
Теплопроводность алюминиевых сплавов
Теплопроводность алюминиевого сплава 2024 составляет 140 Вт/(м·К).
Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м. K . Он измеряет способность вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.
Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры, а для паров она также зависит от давления. Всего:
Большинство материалов практически однородны. Поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностью в направлениях y и z (ky, kz). Однако для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.
Ссылки:
Материаловедение:
Министерство энергетики США, Материаловедение. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2. 19 января.93.
Министерство энергетики США, материаловедение.
