אחת המתכות הנפוצות ביותר על פני כדור הארץ היא אלומיניום. זה נקרא גם "מתכת מעופפת". למרות שהוא אינו מצוי בטבע בצורתו הטהורה, ניתן למצוא אותו במינרלים רבים. והסגסוגת הנפוצה ביותר, המשמשת לייצור חלקים ומבנים רבים, היא duralumin (duralumin).
הוא הומצא על ידי המדען הגרמני אלפרד וילם, שעבד במפעל Dürener Metallwerke AG (Düren). הוא קבע שלסגסוגת של אלומיניום ונחושת יש מאפיינים טובים בהרבה מהמתכת עצמה בצורתה הטהורה.
קבוצת סגסוגת חוזק גבוה
למעשה, דוראלומין היא קבוצה שלמה של סגסוגות שבהן המרכיב העיקרי הוא אלומיניום, ומרכיבי הסגסוג שלו הם נחושת, אבץ, מנגן, מגנזיום. אבל באופן כללי, המאפיינים שלהם נקבעים לא רק על ידי הרכב, אלא גם על ידי שיטת הטיפול בחום. בשנת 1903, התגלה לראשונה כי במהלך תהליך היישון, סגסוגת אלומיניום עםנחושת הופכת אפילו יותר עמידה וקשה.
כפי שהתברר מאוחר יותר, הדבר נובע מהעובדה שכאשר לאחר התקשות המתכת נמצאת בטמפרטורת החדר למשך מספר ימים, התמיסה המוצקה העל-רוויה שלה מתפרקת, וזה, בתורו, מלווה בהתקשות של החומר.
תהליך ההזדקנות וחזרה למצב הקודם
כפי שהוזכר קודם לכן, התיישנות מתכת היא תהליך חשוב, אשר נגרם על ידי טרנספורמציות מבניות הגורמות לשינויים בתכונות הפיזיקליות והמכניות. זה יכול להיות טבעי ומלאכותי. במקרה הראשון, הסגסוגת נשמרת מספר ימים בטמפרטורת החדר.
עם יישון מלאכותי, זמן העיבוד מצטמצם, אך הטמפרטורה מוגברת. על מנת להחזיר את הסגסוגת למצבה הקודם, יש לחמם אותה ל-270 מעלות למשך מספר שניות ולאחר מכן לקרר במהירות.
ייצור אלומיניום
כדי לייצר סגסוגת אלומיניום עם נחושת, צריך ציוד היי-טק וכמובן את המתכת עצמה. הוא נכרה מבוקסיט. זהו סלע שצריך לכתוש, להוסיף לו מים ולאדות בלחץ גבוה. לפיכך, הסיליקון מופרד מאלומינה. ואז המסה העבה מונחת באמבט מיוחד עם קריוליט מיושר. התכולה מחוממת ל-950 מעלות צלזיוס ומועברת דרכה זרם חשמלי של 400 kA
זה מאפשר לך לשבור את הקשר בין אטומי החמצן והאלומיניום. כתוצאה מכך, האחרון מתיישב לתחתית כמתכת נוזלית. כך מייצרים יציקות מאלומיניום נוזלי. עכשיו מתכתמוכן לחלוטין לעיבוד שבבי. עם זאת, על מנת להגביר את חוזקו, יש צורך להוסיף לו אלמנטים סגסוגים וכך לקבל סגסוגת אלומיניום-נחושת איכותית.
ייצור Duralumin
בסך הכל, כל סגסוגות האלומיניום מחולקות לשתי קבוצות: יצוק ומעוות. תהליך הייצור שלהם תלוי בדיוק באיזה סוג יש להשיג בסופו של דבר. בנוסף, שיטת הייצור תלויה גם במאפיינים הנדרשים.
ליצור של דוראלומין, מטילי אלומיניום מומסים בכבשן חשמלי. מעניין לציין שזו אחת המתכות הבודדות שניתן להמיר ממוצק לנוזל ולהיפך פעמים רבות. זה לא ישפיע על הביצועים שלו. נחושת ואלמנטים מתגזרים אחרים כגון מנגן, ברזל ומגנזיום מתווספים בתורם לאלומיניום מותך. חשוב מאוד להקפיד על יחס האחוזים: 93% אלומיניום, 5% נחושת, 2% הנותרים הם יסודות סגסוג אחרים.
התקשות וחישול של duralumin
חובה עבור סגסוגת כזו הוא תהליך ההתקשות. זמן ההחזקה של חלקים קטנים הוא דקות ספורות בלבד, והטמפרטורה היא כ-500 מעלות צלזיוס. מיד לאחר ההליך, duralumin הוא רך וצמיג. קל לעיוות ולעבד אותו. לאחר זמן מה, הסגסוגת מתקשה ותכונותיה המכניות מתגברות. אם עוברים את סף הטמפרטורה, מתרחשת חמצון והחומר מאבד את תכונותיו.לאחר התקשות, יש לקרר אותו באיטיות במים קרירים.
אז, אתה כבר יודע את השם של סגסוגת אלומיניום-נחושת. לעתים קרובות זה מתאים לדפורמציה: גלגול קר, ציור, חישול. במקרה זה, מה שנקרא התקשות מתרחשת. זהו תהליך שבמהלכו מתרחשת תנועה וריבוי של נקעים במבנה המתכת. כתוצאה מכך, הסגסוגת עצמה משנה את המבנה שלה, הופכת קשה וחזקה יותר. זה מפחית את משיכותו וחוזק ההשפעה שלו. על מנת שהעיוותים יעברו ביתר קלות והתקשות העבודה אינה הורסת את המתכת, נעשה שימוש בחישול. לשם כך, הסגסוגת מחוממת ל-350 מעלות צלזיוס ולאחר מכן מקוררת באוויר.
תרשים של מצב הסגסוגת (אלומיניום ונחושת)
כדי לתאר בצורה הברורה ביותר את האינטראקציה של מרכיבי הדוראלומין במצב מוצק ונוזל, כמו גם להסביר את אופי השינוי בתכונות הסגסוגת, השתמשו בתרשים המצב.
ניתן לראות ממנו כי המסיסות הגבוהה ביותר של Cu בסגסוגת עם אלומיניום נצפית בטמפרטורה של 548 מעלות צלזיוס ובמקביל היא 5.7%. כשהטמפרטורה תעלה היא תעלה, וכשתרד היא תרד. מסיסות מינימלית (0.5%) תראה בטמפרטורת החדר. אם ה-duralum מתקשה מעל 400 מעלות צלזיוס, הוא יהפוך לתמיסה הומוגנית מוצקה - α.
במהלך תהליך זה, התמיסה המוצקה תתפרק. סגסוגת של אלומיניום ונחושת מתנהגת בצורה מאוד חריגה, שהנוסחה שלה היא CuAl2. התהליך מלווה בשחרור של שלב A1 עודף. התמוטטות זו מתרחשת במהלךהרבה זמן. זו ההזדקנות הטבעית שהזכרנו קודם.
נכסי סגסוגת
סגסוגת מתכת עם אלמנטים מסוימים מאפשרת להגביר את המאפיינים שלה. אתה זוכר את השם של סגסוגת אלומיניום-נחושת? אילו מאפיינים יש לו?
אלומיניום עצמו קל מאוד, רך ושביר לחלוטין. הוא מסיס בחומצות אלקליות מרוכזות חלש. על ידי הוספת נחושת ומגנזיום לאלומיניום, אתה כבר יכול לקבל סגסוגת חזקה למדי. די קל לשפר את הביצועים שלו - אתה רק צריך להשאיר אותו לשכב בטמפרטורת החדר. אז, השפעת ההזדקנות מגבירה את חוזק הדוראלומין, כפי שדיברנו עליו לעיל.
אלומיניום עצמו די קל. אחוז קטן של נחושת אינו הופך את הסגסוגת לכבדה יותר. מאפיין חיובי נוסף הוא היכולת להמיס מחדש את הסגסוגת שוב ושוב. יחד עם זאת, הוא לא יאבד את תכונותיו. הדבר היחיד שצריך הוא לתת לו "מנוחה" לכמה ימים לאחר הליהוק.
החיסרון של duralumin הוא עמידות נמוכה בפני קורוזיה. לכן, לרוב חומר כזה מכוסה בשכבה נקייה של אלומיניום או צבוע בלכות וצבעים.
סגסוגות אלומיניום והיישומים שלהן
לראשונה, נעשה שימוש ב-duralum לייצור ספינות אוויר. הקלות והחוזק של החומר הזה אפשרו ליצור מטוס מצוין. לשם כך נעשה שימוש במותג D16t. כיום, סגסוגות עם אלומיניום, אבץ, נחושת ואלמנטים סגסוגים אחרים נמצאים בשימוש נרחב באסטרונאוטיקה, תעופה ותחומים אחרים של הנדסת מכונות.
אז, למשל, השימוש בדוראלומין בייצור מכונית יכול להוזיל משמעותית את משקלה ואת עלותו, אך יחד עם זאת הוא יהיה חזק מספיק.
באופן כללי, ניתן לציין שהטווח של סגסוגת זו הוא די רחב: צינורות, חוטים, יריעות, סרטים, מוטות וחלקים יצוקים בצורות שונות. D16t עדיין נחשב לאחד המותגים הפופולריים והנפוצים ביותר. האות הקטנה "t" בסוף הסימון פירושה שהסגסוגת מוקשה ומתיישנת באופן טבעי. הוא בשימוש:
- בעיצובים של חלליות, ספינות וכלי טיס.
- ליצור חלקים שונים למכונות ולמכונות.
- ליצור שלטי רחוב, תמרורים.
כולם צריכים לדעת את השם של סגסוגת האלומיניום והנחושת. Dural משמש גם בתעשיית הנפט. אז, צינורות מיוחדים עשויים ממנו יכולים להבטיח את פעולת הבאר למשך 6-7 שנים.
מה השם של סגסוגת האלומיניום והנחושת, קל לזכור. אז, סיפרנו אילו תכונות יש לו והיכן הוא משמש. זה יכול בקלות להחליף פלדה מגולגלת, במיוחד אם יש צורך להפוך את המבנה לקל משקל.
