Пятница, 20.04.2018, 15:34
Приветствую Вас Гость

Цветмет - цветные металлы и сплавы

Металлы и сплавы

Главная » Статьи » Свойства

Свойства алюминия

Свойства алюминия

Алюминий - серебристо-белый легкий металл. Расположен в III группе Периодической системы элементов Д.И.Менделеева под номером 13;атомная масса алюминия - 26,98. Конфигурация внешней электронной оболочки 3s23р; атомный радиус - 0,143 мм,ионный радиус А1 3+ (в скобках указаны координационные числа) 0,053 нм (4); 0,062 нм (5); 0,067 нм (6);энергия ионизации А1 -» А1 +-> А1 2+> А13+ - соответственно 5,984; 18,828; 28,44 эВ;сродство к электрону 0,5 эВ; электроотрицательность по Поллингу - 1,5;поперечное сечение захвата тепловых нейтронов - 215*10-25м2 [3]. Алюминий имеет кубическую гранецентрированную кри­сталлическую решетку с параметрами: а= 0,40403 нм, z = 4, пространственная группа Fm3m. В природе существует один стабильный изотоп 27А1.

Отличительные особенности алюминия - высокая электропроводимость, теплопроводность, коррозионная стойкость, малая плотность и отличная обрабатываемость давлением в холодном состоянии.

Физические свойства алюминия

     
Плотность (99,996%А1), г/см3, при температуре:
     
20 °С2,6989
1000 °С 2,289
     
Температура,°С:
     
плавления660
кипения ~2452
     
Теплота кДж/моль:
     
плавления10,55
испарения291,4
     
Давление пара, Па,при температуре:
     
660 °С 0,266
1123 °С13 3
1279 °С133
     
Удельнаятеплоемкость, Дж/(кг*К), при температуре:
     
20 °С929,46
100 °С931,98
Коэффициент линейного расширения при температуре 20-100°С, К-1 24,58*10-6
     
Теплопроводность,Вт/( м*К), при температуре:
     
20 °С217
190 °С343
Электропроводность по отношению к меди при температуре20 °С 65,5%
Удельное электросопротивление, мк*Ом*м 0.0265
Температурный коэффициент электросопротивления 0,042
     
Динамическая вязкость (99,85% А1), Н*с/м2, при температуре:
     
800 °С 2*10-3
1123 °С1,540-3
1279 °С1,3*10-3
     
Модуль нормальной упругости Е, МПа, при температуре:
     
180 °С 7,8*104
20 °С 7,1*104
100 °С 7,0*104
200 °С 6,6*104
400 °С 5,6*104
500 °С 5,0*104
600 °С 4,4*104
Модуль сдвига при температуре 20 °С2,7*104 МПа
Магнитная характеристика алюминияСлабо парамагнитен

 

Механические свойства алюминия 

     
Временноесопротивление разрыву σв,МПА:
     
в отожженном состоянии50
в деформированном (холоднокатаном) состоянии115
     
Предел текучести s      0,2 :
     
в отожженном состоянии 50-80
в деформированном состоянии 120
     
Предел усталости(500*10 6 циклов),σ -1:
     
в отожженном состоянии 40
в деформированном состоянии50
     
Предел ползучести,при температуре:
     
15 °С 50
100 °С27
200 °С 7
     
Предел прочностипри срезе,σ ср:
     
в отожженном состоянии 60
в деформированном состоянии100
     
Относительноеудлинение,δ:
     
в отожженном состоянии 30-40%
в деформированном состоянии5-10%
     
Относительноесужение, ψ:
     
в отожженном состоянии70-90%
в деформированном состоянии50-60%
Ударная вязкость при температуре 20 °С aм      140
     
Твердость поБринеллю, НВ:
     
в отожженном состоянии25
в литом состоянии20
в деформированном состоянии30-35

При охлаждении алюминия до температуры ниже 120 К его прочностные свойства в отличии от большинства металлов возрастают, а пластичность не изменяется (табл. 1.7).

Таблица 1.7.

Механические свойства алюминия различной чистоты

Состояние Содержание Аl,% Предел прочности при растяжении σв2МПа Предел текучести при растяжении σ.00,2, МПа Относительное удлинение δ, % Твердость по Бринеллю, НВ
Литой в землю 99,996 50 - 45 13-15
Литой в землю 99,5 75 - 29 20
Литой в землю 99.0 85 - 20 25
Литой в кокиль 99,0 90 - 25 25
Деформированныйи отожженный 99.0 90 30 30 25
Деформированный      99,0 140 100 12 32
Литой в землю 98,0 90 35 12,5 28

Технологические свойства алюминия [6]


Температура     
°С
     
литья
горячей обработки
отжига
отпуска
Линейная усадка, %
Допускаемая деформация (холодная и горячая), %
Начало рекристаллизации, °С
Жидкотекучесть, мм.
690-710
350-450
370-400
150
2,7
75-90
150
317

 

Коррозионные свойства алюминия [6].

Алюминий и его сплавы характеризуются высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях как сельской местности, так и городских про­мышленных районов.

Сернистый газ, сероводород, аммиак и другие газы, находящиеся в воздухе промышленных районов, не оказывают заметного влияния на скорость коррозии алюминия и его сплавов. Алюми­ний практически не корродирует в дистиллированной и чистой пресной (естественной) воде даже при высоких температурах (до 180 °С). Действие пара на алюминий и его сплавы также незначи­тельно.

Вода, содержащая примеси щелочей, резко повышает скорость коррозии алюминия. При ком­натной температуре скорость коррозии алюминия в аэрированной воде содержащей 0,1% едкого натрия - 16 мм/год;0,1% соляной кислоты - 1 мм/год и 1% соды - 4 мм/год.

Алюминий и его сплавы, не содержащие меди, достаточно стойки в естественной (не загряз­ненной) морской воде. Сернокислые соли магния, натрия, алюминия, а также гипосульфит прак­тически не действуют на технический алюминий. Скорость коррозии алюминия возрастает в при­сутствии в воде солей ртути, меди или ионов хлора, разрушающих защитную оксидную пленку на алюминии.

В концентрированной азотной кислоте при комнатной температуре алюминий и его сплавы ус­тойчивы, но быстро разрушаются в разбавленных кислотах.

Слабые растворы серной кислоты, концентрацией до 10%, при комнатной температуре незна­чительно влияют на технический алюминий, но с повышением концентрации и температуры ско­рость коррозии резко возрастает. В концентрированной серной кислоте алюминий практически устойчив.

Соляная кислота быстро разрушает алюминий и его сплавы,особенно с повышением темпера­туры. Такое же действие на алюминий оказывают растворы плавиковой и бромистоводородной кислот.Слабые растворы фосфорной (менее 1%), хромовой (до 10%) и борной (при всех концен­трациях) кислот на алюминий и его сплавы действуют незначительно.

Органические кислоты - уксусная, масляная, лимонная, винная, а также кислые (не загрязнен­ные) фруктовые соки, вино оказывают слабое действие на алюминий и его сплавы, за исключени­ем щавелевой и муравьиной кислот.

Алюминий и его сплавы быстро разрушаются в растворах едких щелочей, однако в растворах аммиака они довольно стойки, особенно сплавы, содержащие магний. Амины на них действуют также незначительно.

Следует отметить, что алюминий и однофазные сплавы на алюминиевой основе более стойки в коррозионном отношении, чем сплавы двухфазные и многофазные.

Влияние примесей на свойства алюминия. На коррозионные, физические, механические и технологические свойства алюминия оказывают значительное влияние примеси различных эле­ментов. Так, например, большинство примесей снижают электропроводность алюминия (рис. 1.1). Основные примеси в алюминии -железо и кремний. Железо снижает коррозионную стойкость,электропроводность и пластичность алюминия, но несколько повышает его прочность. Диаграмма состояния системы Al-Fe, приведенная на рис. 1.2,показывает, что железо незначительно раство­ряется в алюминии в твердом состоянии. При температуре эвтектики (655°С)растворимость желе­за достигает 0,052% и с понижением температуры граница твердого раствора а резко сдвигается в сторону алюминия. Железо в алюминии присутствует в виде самостоятельной фазы Al3Fe.

Железо - вредная примесь не только в алюминии, но и в сплавах алюминия с кремнием и магнием. Однако в жаропрочных алюминиевых сплавах железо (в сочетании с никелем) является полезной примесью.

Обычная примесь в алюминии - кремний. В сплавах на алюминиевой основе кремний наряду с медью, магнием, цинком, а также марганцем,никелем и хромом вводится в качестве основного компонента. Образующиесяпри этом соединения CuAl2, Mg2Si,CuMgAl2 и др. являются эффек­тивными упрочнителями алюминиевых сплавов.

Из диаграммы состояния алюминий-кремний (рис. 1.3) видно, что при температуре эвтектики 577°С в алюминии растворяется до1,65% кремния. С понижением температуры область твердого раствораα резко уменьшается.

 

Примеси кальция и других элементов, присутствующих в стандартных марках алюминия в не­значительном количестве, не имеют практического значения. Небольшие добавки церия, натрия и титана оказывают существенное влияние на структуру и свойства определенных алюминиевых сплавов.

Водород хорошо растворяется в алюминии и оказывает отрицательное влияние на его свойства, вызывая при литье пористость.Азот при высоких температурах вступает в реакцию с алюминием с образованием тугоплавкого соединения.

Токсикологические свойства алюминия [7]. В соответствии с ГОСТом по степени воздейст­вия на организм человека алюминиевую пыль относят к III классу опасности.Предельно-допустимая концентрация (ПДК) в воздухе пыли металлического алюминия и его оксидов состав­ляет 2 мг/м3.

При постоянном вдыхании пыли металлического алюминия и его оксида может возникнуть алюминоз легких. Рабочие, подвергшиеся воздействию пыли, должны проходить периодически флюорографическое обследование. У рабочих, занятых в производстве алюминия, часты катары верхних дыхательных путей (рипиты, фарингиты).

Наибольшую опасность для здоровья представляет процесс электролиза глинозема, протекаю­щий в расплавленном криолите (Na3AlF6)при температуре 950 °С. Электролиз расплавленных со­лей может сопровождаться выбросами большого количества фторидной пыли, фторсодержащих газов, а также паров и частиц битума-компонента анодной массы. Рабочим, занятым на этой опе­рации, также грозят ожоги кожи и глаз при попадании на них расплавленного металла. Во избежаниине счастных случаев электролизные ванны необходимо надежно изолировать,рабочие должны иметь средства индивидуальной защиты:, противопылевые маски, очки, перчатки, фартуки, сапоги и т.д. В электролизных цехах должен регулярно проводиться контроль за содержанием пыли в воздухе.


Категория: Свойства | Добавил: cvetmet (29.01.2014)
Просмотров: 824 | Рейтинг: 5.0/5
Всего комментариев: 0
Форма входа

Категории раздела
Металлы [2]
Свойства [3]
Применение [3]
Корзина
Ваша корзина пуста
Поиск
Металлопрокат
  • Медный прокат
  • Латунный прокат
  • Бронзовый прокат
  • Алюминиевый прокат
  • Титановый прокат
  • Цветной металлопрокат
  • Статистика
    Copyright MyCorp © 2018 | Сделать бесплатный сайт с uCoz