Дюралюминий – что это за сплав, его состав и температура плавления

История открытия

Невероятные качества сплава открыты в 1903 году инженером из Германии, который работал в городе Дюрен. От указанного наименования и произошло название «дюралюминий». Дюралюмины это такие сплавы, которые отличаются высокой крепостью и небольшой массой, иными востребованными качествами.

Интересно: В 1911 году на санкт-петербургской выставке такой сплав удостоился серебряной медали в категории наилучших материалов, использующихся в летательных аппаратах.

Большую пользу дюралюминий принес в период Великой Отечественной войны. Из него делали компоненты для оружия, бронетанковой техники и боевой авиации.

Со временем состав материала обновлялся, рождались новые типы сплава.

Химический состав

Состав дюралюминия в основном состоит из двух металлов. Главной частью дюраля является алюминий. Его доля может составлять до 94% от общего веса. Вторым во важности элементом, который обычно имеется в наличии, стала медь. Масса других компонентов небольшая. Дополнительно в формуле дюралюминия могут содержаться магний, марганец, железо, иные металлы.
Состав популярного дюраля марки Д16Т:

• алюминий — 93-94 %;
• медь — 3.8-4.9 %;
• легирующие сплавы — 1.5-2 %.

Промышленное получение

В целях промышленного производства сплава применяют электроэнергию большой мощности.

Чтобы получить дюраль делают соединение (шихту) — это частицы разных металлов, позже их будут сплавлять в однородный материал. После этого компонент нагревается до уровня +500° C, затем резко охлаждается при помощи воды или селитры. Когда температура дюралевой заготовки дойдет до показателей комнатной — делают закаливание.

Интересное: Что такое муфта, как она выглядит и где применяется

Вслед за этим чаще всего используют так называемое «искусственное старение», изготовленного компонента. Для этого производится дополнительная выдержка материала при большой температуре в течение долгого периода: около 2 часов при +…+200° С. Процесс проводится с учетом марки смеси и необходимых свойств. Процедура старения проводится в целях получения дюралем высокой прочности. Если этот процесс не применять, металл будет мягким и податливым.

После формирования, компонент иногда покрывают защитным веществом, которое защищает от коррозии.

Первые сплавы

Открытие меди, а также сплавов, содержащих этот металл, произошло после случайного (а потом – и намеренного) нагрева сульфидных руд до температуры более 8000С. Этот процесс оказался доступным человечеству ещё с 4000-3000 гг. до н.э., тогда и были получены сплавы меди.
Поскольку извлечение меди из медных руд происходило с неизбежным включением в состав конечного продукта также и попутных химических элементов – кремния, олова, железа, то фактически речь шла о получении бронзы. Бронза – исторически первый сплав меди. Достоверно известно, что бронза уже была известна в древнем Иране и на Балканах. Так родилась металлургия Бронзового века человечества.

Значительно позже была открыта латунь. Впервые латунь (позже названную за тусклый жёлтый блеск «поддельным золотом») получили римляне в эпоху правления императора Октавиана Августа (начало нашей эры). Для этого медь сплавили с рудой, содержащей большой процент цинка.

В последующем металлургия медных сплавов постоянно совершенствовалась: уменьшалось количество посторонних примесей, увеличивалась точность состава сплавов, содержащих медь, росла их номенклатура.

Марки дюралей

В зависимости от сферы использования и необходимости придания материалу требуемых свойств, в дюраль добавляют разные компоненты.

Для защиты от ржавчины, металл подвергается анодированию – покрытию специальными веществами.

Марки дюралюминия разделяются на:

• закаленные в естественной среде, обозначаются буквой «Т»;
• прошедшие процедуру искусственного старения, при обозначении используют символы «Т1»;
• анодированные, то есть обработанные специальными лаками — с буквой «А» в наименовании материала.

Сферы применения

Применение дюралюминия достаточно разнообразно. Из него изготовляют плиты, прутки, листы и проволоку. Эти материалы используют для изготовления различных деталей.

Изделия из дюралюминия применяются в следующих областях:

• Авиационная техника. Легкий сплав используется при изготовлении самолетов и создании корпусов других летательных аппаратов – дирижаблей или ракет. Из данного компонента изготавливают обшивку, силовые элементы, материалы рулевой тяги и др.
• Строительная сфера. В этой области часто применяют трубы, уголки, листы и т.д.
• Автомобилестроение. Из дюралюминиевой субстанции делают кузовы, радиаторы, иные компоненты.
• Производство буров. Из металла производят буры, круги и т.п.
• Дюраль нередко применяют в быту, из него делают фольгу, применяемую в выпечке или при оборачивании сладостей.

Области применения

Медные сплавы играют ключевую роль в удовлетворении современных социальных потребностей – при производстве возобновляемых источников энергии, в здравоохранении, изготовлении высокоэффективных энергетических устройств, а также в сфере коммуникаций. Вот некоторые примеры:

При изготовлении систем вентиляции, отопления и кондиционирования медные сплавы способствуют снижению трудоёмкости изготовления и сборки кондиционеров, снижению их веса, уменьшению размеров, повышению КПД работы приборов, снижению расхода хладагента.

В строительстве и архитектуре медные сплавы улучшают внешний вид и выразительность зданий, повышают их устойчивость от наводнений и подтоплений. Использование медных сплавов отвечает важным требованиям современного дизайна зданий, которые требуют применения перерабатываемых и экологически чистых материалов, что обеспечивает эффективную защиту окружающей среды.

В электроэнергетике медные сплавы применяются, начиная от технологии производства высоковольтных проводов и микросхем до мощных генераторов и компьютеров. Возрастает их роль в вопросах оптимального распределения и генерации энергии, в том числе, и из возобновляемых источников.

Эффективность использования сплавов на основе меди увеличивается при внедрении процессов вторичной переработки некондиционных устройств, которые содержат в своей конструкции детали из данных материалов.

Свойства и характеристики

Благодаря полезным качествам дюралюминия, он применяется в производственных сферах, при изготовлении деталей, изоляции.

Интересное: Холодная ковка металла своими руками

Характеристики делятся на следующие типы:

Физико-механические

Свойства дюралюминия – это легкость металла, устойчивость к высоким показателям температуры. Кроме того, материал обладает повышенной твердостью. Плотность дюралюминия равна 2.8 г/м³, у стали данный параметр равняется 8 г/м³. Температура плавления сплава дюралюминия — +500 °С. Отрицательной чертой материала является его подверженность коррозии, в результате действия больших температур или сильной нагрузки.

Технологические

Характерным свойством металла считается легкость в изготовлении. Материал можно сделать даже в быту: в гараже и др. Он не нуждается в нагреве до предельных температур. Из-за простой технологии производства сплав недорогой в изготовлении.

Сплавы на основе меди и алюминия

Сплавы на основе меди и алюминия

Все сплавы на основе меди и алюминия при наличии достаточной физико-механической прочности не имеют необходимой коррозийной стойкости. Поэтому в ортопедической стоматологии они находят весьма ограниченное применение (для изготовления временных аппаратов в челюстно-лицевой ортопедии). В последнее время они с успехом заменяются и в этом разделе ортопедической стоматологии нержавеющей сталью.

Медно-алюминиевый сплав (алюминиевая бронза) состоит из 90%. меди и 10% алюминия, золотисто-желтого цвета, не меняет его при нахождении в полости рта, несмотря на происходящее окисление. Температура плавления 1030°, твердость 50, сопротивление разрыву 40 кг/мм2, удлинение 30%, Алюминиевая бронза применяется в виде проволоки в ортодонтии и челюстно-лицевой ортопедии.

Медно-цинк-никелевый сплав — никелевая латунь. Сплав меди с цинком, а иногда и с добавками небольших количеств других элементов называется латунью. Так, нейзильбер состоит из 60—65% меди, 18—23% цинка и 12—22% никеля. Сплав обладает высокой прочностью и вязкостью, высокими антикоррозийными свойствами, хороша обрабатывается давлением. В полости рта покрывается тонкой окисной пленкой.

Дюралюминий содержит, кроме алюминия, меди 4%, магния, марганца, кремния и железа примерно по 0,5% каждого. Сплав мягок, пластичен и легко деформируется, при комнатной температуре со временем упрочняется. Для отжига прибегают к нагреванию при 350—370°.

Оловянистые сплавы

При изготовлении различных конструкций зубных протезов требуется получение металлических форм, штампов и контрштампов. Для этой цели применяются сплавы на основе олова и свинца. Данные сплавы, помимо низкой температуры плавления (отсюда название легкоплавкие сплавы), имеют относительную твердость, обеспечивающую устойчивость сплава в процессе работы. Эти сплавы дают не очень большую усадку при охлаждении.

Для уменьшения усадки и некоторого увеличения твердости в сплавы олова и свинца вводят до 50% висмута.

Эти сплавы представляют собой сплав типа механической смеси. Выпускаются они промышленностью в виде блоков весом около 50 г.

При работе со сплавами следует помнить, что перегрев его не только ведет к сгоранию металла, но также повышает усадку и делает сплав хрупким. Кроме того, содержащиеся в сплаве свинец и висмут легко соединяются с золотом и платиной, вызывая их хрупкость и растрескивание.

При перегреве металла из него выделяются пары кадмия, которые ядовиты для организма.

Виды сплавов

С учетом способа изготовления и воздействия разной температуры могут изменяться параметры дюраля. Существуют такие разновидности металла:

1. Алюминий с медью, магнием, добавлением марганца. Иное название – «дюралюмин». При создании не подвергается закалке. Соединения применяют для производства автомобильных радиаторов, герметично закрывающихся баков, труб для изготовления бензопроводов. Из них производят стройматериалы. Сплавы легко свариваются, плохо поддаются ржавчине. Их сложно разрезать. Вместе с тем для защиты от ржавчины необходимо применять дополнительное покрытие.
2. Алюминий, магний или марганец. По-другому называют «мангалий». Материал сложен по конструкции. Основной элемент – алюминий, другие компоненты представлены для придания сплаву полезных свойств. Применяется для сборки космических объектов, авиационной техники, скоростных поездов. Слабо подвержен коррозии, легко сваривается. Однако плохо переносит воздействие влажной среды.
3. Алюминий, магний и кремний. По-другому называют «авиаль». Хорошо защищен от коррозии, а весит мало. Применяется при высокой влажности, при прохождении электротока. При изготовлении сплав подвергают закаливанию при температуре 525°C. Затем его резко охлаждают с помощью воды – до 20°C. Процедура длится 10 дней.

Интересное: Таблица дюймовых резьб: обозначение в мм

Цинк и его сплавы

Цинк — цветной металл серо-голубоватого оттенка. В системе Д. И. Менделеева обозначается символом Zn. Он обладает высокой вязкостью, пластичностью и коррозионной стойкостью. Важные свойства металла:

• Небольшая температура плавления — 419 °С.
• Высокая плотность — 7,1 г/см3.
• Низкая прочность — 150 МПа.

В чистом виде цинк используется для оцинкования стали с целью защиты от коррозии. Применяется в полиграфии, типографии и гальванике. Его часто добавляют в сплавы, преимущественно в медные.

Существуют следующие марки цинка: ЦВ00, ЦВ0, ЦВ, Ц0А, Ц0, Ц1, Ц2 и Ц3. ЦВ00 — самая чистая марка с содержанием цинка в 99,997%. Самый низкий процент чистого вещества в марке Ц3 — 97,5%.

Деформируемые цинковые сплавы

Деформируемые сплавы цинка используются для производства деталей методами вытяжки, прессования и прокатки. Они обрабатываются в горячем состоянии при температуре от 200 до 300 ?С. В качестве легирующих элементов выступают медь (до 5%), алюминий (до 15%) и магний (до 0,05%).

Деформируемые цинковые сплавы характеризуются высокими механическими свойствами, благодаря которым часто используются в качестве заменителей латуней. Они обладают высокой прочностью при хорошей пластичности. Сплавы цинка, алюминия и меди наиболее распространены, так как они имеют самые высокие механические свойства.

Литейные цинковые сплавы

В литейных цинковых сплавах легирующими элементами также выступают медь, алюминий и магний. Сплавы делятся на 4 группы:

• Для литья под давлением.
• Антифрикционные.
• Для центробежного литья.
• Для литья в кокиль.

Слитки легко полируются и принимают гальванические покрытия. Литейные цинковые сплавы имеют высокую текучесть в жидком состоянии и образуют плотные отливки в застывшем виде.

Литейные сплавы получили широкое применение в автомобильной промышленности: из них делают корпуса насосов, карбюраторов, спидометров, радиаторных решеток. Сплавы также используются для производства некоторых видов бытовой техники, арматуры, деталей приборов.

В России цветная металлургия — одна из самых конкурентоспособных отраслей промышленности. Многие отечественные компании являются мировыми лидерами в никелевой, титановой, алюминиевой подотраслях. Эти достижения стали возможными благодаря крупным инвестициям в цветную металлургию и применению инновационных технологий.

Отличие дюралюминия от алюминия

Дюраль с алюминием различны по химическому составу, влияющему на особенности применения. Кроме того, у дюралюминия специфический серый цвет, а исходный материал обладает светлым оттенком. Однако главное отличие дюраля от алюминия — у него нет пластичности, он тверд и хрупок. Соединение нельзя согнуть, сделать вмятину. Стружка из него отличается ломкостью и хрупкостью. Металл легко царапается, если посмотреть на повреждение, становится видно, что материал состоит из мелких кристаллов.

Есть простой способ понять, какой материал перед вами. Накапайте на металл едкий натрий. При потемнении пятна спустя 10 минут – это дюраль.