Сравнить свойства алюминия и меди: а) медь и алюминий; б) уксусную кислоту и этиловый спирт.

СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ     

Содержание

— классификация сплавов

— физические свойства

— коррозионные свойства

— механические свойства

— круглый и профильный алюминиевый прокат

— плоский алюминиевый прокат

— интересные интернет-ссылки

          Классификация алюминиевых сплавов.

        Алюминиевые сплавы условно делятся на литейные (для производства отливок) и деформируемые (для производства проката и поковок). Далее будут рассматриваться только деформируемые сплавы и прокат на их основе. Под алюминиевым прокатом подразумевают прокат из алюминиевых сплавов и технического алюминия (А8 – А5, АД0, АД1).  Химический состав деформируемых сплавов общего применения приведен в ГОСТ 4784-97 и ГОСТ 1131.

     Деформируемые сплавы разделяют по способу упрочнения: упрочняемые давлением (деформацией) и термоупрочняемые.

     Другая классификация основана на ключевых  свойствах: сплавы низкой, средней или высокой прочности, повышенной пластичности, жаропрочные, ковочные и т.д.

     В таблице систематизированы наиболее распространенные деформируемые сплавы с краткой характеристикой основных свойств присущих для каждой системы. Маркировка дана по ГОСТ 4784-97 и международной классификации ИСО 209-1.

Характеристика сплавов	Маркировка		Система легирования	Примечания
СПЛАВЫ УПРОЧНЯЕМЫЕ ДАВЛЕНИЕМ (ТЕРМОНЕУПРОЧНЯЕМЫЕ)
Сплавы низкой прочности  и высокой пластичности,  свариваемые, коррозионносойкие	АД0	1050А	Техн. алюминий без легирования	Также АД, А5, А6, А7
	АД1	1230
	АМц	3003	Al – Mn	Также ММ (3005)
	Д12	3004
Сплавы средней прочности  и высокой пластичности,  свариваемые, коррозионносойкие	АМг2	5251	Al – Mg (Магналии)	Также АМг0. 5, АМг1, АМг1.5АМг2.5 АМг4 и т.д.
	АМг3	5754
	АМг5	5056
	АМг6	—
ТЕРМОУПРОЧНЯЕМЫЕ  СПЛАВЫ
Сплавы средней прочности и высокой пластичности свариваемые	АД31	6063	Al-Mg-Si (Авиали)	Также АВ (6151)
	АД33	6061
	АД35	6082
Сплавы нормальной прочности	Д1	2017	Al-Cu-Mg (Дюрали)	Также В65,  Д19, ВАД1
	Д16	2024
	Д18	2117
Свариваемые сплавы нормальной прочности	1915	7005	Al-Zn-Mg
	1925	—
Высокопрочные сплавы	В95	—	Al-Zn-Mg-Cu	Также В93
Жаропрочные сплавы	АК4-1	—	Al-Cu-Mg-Ni-Fe	Также АК4
	1201	2219	Al-Cu-Mn	Также Д20
Ковочные сплавы	АК6	—	Al-Cu-Mg-Si
	АК8	2014

    Состояния поставки                                                                                                                                      Сплавы, упрочняемые давлением,  упрочняются только  холодной деформацией (холодная прокатка или волочение). Деформационное упрочнение приводит к увеличению прочности и твердости, но уменьшает пластичность. Восстановление пластичности достигается рекристаллизационным отжигом. Прокат из этой группы сплавов имеет следующие состояния поставки, указываемые в маркировке полуфабриката:   

1)  не имеет обозначения — после прессования или горячей прокатки без термообработки  

2)  М  —  отожженное

3)  Н4 —  четвертьнагартованное

4)  Н2  — полунагартованное

5)  Н3  — нагартованное на 3/4

6)  Н    — нагартованное

       Полуфабрикаты из термоупрочняемых сплавов упрочняются путем специальной термообработки. Она заключается в закалке с определенной температуры и последующей выдержкой в течение некоторого времени при другой температуре (старение). Происходящее при этом изменение структуры сплава,  увеличивает прочность, твердость без потери пластичности. Существует несколько вариантов термообработки. Наиболее распространены следующие состояния поставки термоупрочняемых сплавов, отражаемые в маркировке проката:  

1)  не имеет обозначения — после прессования или горячей прокатки без термообработки 

2)  М  —  отожженное

3)  Т    —  закаленное и естественно состаренное (на максимальную прочность)

4)  Т1  —  закаленное и искусственно состаренное (на максимальную прочность)

      Для некоторых сплавов производится термомеханическое упрочнение, когда нагартовка осуществляется после закалки. В этом случае в маркировке присутствует ТН или Т1Н. Другим режимам старения соответствуют состояния Т2, Т3, Т5. Обычно им соответствует меньшая прочность, но большая коррозионная стойкость или вязкость разрушения.

      Приведенная маркировка состояний соответствует российским ГОСТам.

       Физические свойства алюминиевых сплавов.    

      Плотность алюминиевых сплавов незначительно отличается от плотности чистого алюминия (2.7г/см³). Она изменяется от 2.65 г/см³ для сплава АМг6 до 2.85 г/см³ для сплава В95.

      Легирование практически не влияет на величину модуля упругости и модуля сдвига. Например, модуль упругости упрочненного дуралюминия Д16Т  практически равен модулю упругости чистого алюминия А5 (Е=7100 кгс/мм²). Однако, за счет того, что предел текучести сплавов в несколько раз превышает предел текучести чистого алюминия, алюминиевые сплавы уже могут использоваться в качестве конструкционного материала с разным уровнем нагрузок (в зависимости от марки сплава и его состояния).

      За счет малой плотности удельные значения предела прочности,  предела текучести и модуля упругости (соответствующие величины, поделенные на величину плотности) для прочных алюминиевых сплавов сопоставимы с соответствующими значениями удельных величин для стали и титановых сплавов.  Это позволяет высокопрочным алюминиевым сплавам конкурировать со сталью и титаном, но только до температур не превышающих 200 С.

      Большинство  алюминиевых сплавов  имеют худшую электро- и теплопроводность,  коррозионную стойкость и свариваемость по сравнению с чистым алюминием.

       Ниже в таблице приведены значения твердости, тепло- и электропроводности для нескольких сплавов в различных состояниях. Поскольку значения твердости коррелируют с величинами предела текучести и предела прочности, то эта таблица дает представление о порядке и этих величин.

       Из таблицы видно, что сплавы с большей степенью легирования имеют заметно меньшую электро- и теплопроводность, эти величины также существенно зависят от состояния сплава (М, Н2, Т или Т1):

марка	твердость,                 НВ			электропроводность в  % по отношению к меди			теплопроводность               в кал/оС
	М	Н2	Н,Т(Т1)	М	Н2	Н, Т(Т1)	М	Н2	Н, Т(Т1)
А8 — АД0	25		35	60			0. 52
АМц	30	40	55	50	40		0.45	0.38
АМг2	45	60		35		30	0.34		0.30
АМг5	70			30			0.28
АД31			80	55		55	0. 45
Д16	45		105	45		30	0.42		0.28
В95			150			30			0.28

Из таблицы видно, что только сплав АД31 сочетает высокую прочность и высокую электропроводность. Поэтому «мягкие» электротехнические шины производятся из АД0, а «твердые» — из АД31 (ГОСТ 15176-89). Электропроводность этих шин составляет (в мкОм*м):

0,029 – из АД0   (без термообработки, сразу после прессования)

0,031 – из АД31 (без термообработки, сразу после прессования)

0. 035 – из АД31Т (после закалки и естественного старения)

      Теплопроводность многих сплавов (АМг5, Д16Т, В95Т1) вдвое ниже, чем у чистого алюминия, но все равно она выше, чем у сталей.

       Коррозионные свойства. 

     Наилучшие коррозионные свойства имеют сплавы АМц, АМг, АД31, а худшие – высоко-прочные сплавы Д16, В95, АК. Кроме того   коррозионные свойства термоупрочняемых сплавов существенно зависят от режима закалки и старения. Например сплав Д16 обычно применяется в естественно-состаренном состоянии (Т). Однако свыше 80^оС его коррозионные свойства значительно ухудшаются и для использования при больших температурах часто применяют искусственное старение, хотя ему соответствует меньшая прочность и пластичность (чем после естественного старения). Многие прочные термоупрочняемые сплавы подвержены коррозии под напряжением и расслаивающей коррозии.

       Свариваемость.

    Хорошо свариваются всеми видами сварки  сплавы АМц и АМг.   При сварке нагартованного проката в зоне сварочного шва происходит отжиг, поэтому прочность шва соответствует прочности основного материала в отожженном состоянии.

    Из термоупрочняемых сплавов хорошо свариваются авиали, сплав 1915. Сплав 1915 относится к самозакаливающимся, поэтому сварной шов со временем приобретает прочность основного материала. Большинство других сплавов свариваются только точечной сваркой. 

       Механические свойства.

       Прочность сплавов АМц и АМг возрастает (а пластичность уменьшается) с увеличением степени легирования. Высокая коррозионная стойкость и свариваемость определяет их применение в конструкциях малой нагруженности. Сплавы АМг5 и АМг6 могут использоваться в средненагруженных конструкциях.  Эти сплавы упрочняются только холодной деформацией, поэтому свойства изделий из этих сплавов определяются  состоянием полуфабриката, из которого они были изготовлены.

       Термоупрочняемые сплавы позволяют производить упрочнение деталей после их изготовления если исходный полуфабрикат не подвергался термоупрочняющей обработке.

      Наибольшую прочность после упрочняющей термообработки (закалка и старение) имеют сплавы Д16, В95, АК6, АК8, АК4-1 (из доступных в свободной продаже).

 Самым распространенным сплавом является Д16. При комнатной температуре он уступает многим сплавам по статической прочности, но имеет наилучшие показатели конструкционной прочности (трещиностойкость). Обычно применяется в естественно состаренном состоянии (Т). Но свыше 80 С начинает ухудшаться его коррозионная стойкость. Для использования сплава при температурах 120-250 С изделия из него подвергают искусственному старению. Оно обеспечивает лучшую коррозионную стойкость и больший предел текучести по сравнению с естественно-состаренным состоянием.

    С ростом температуры прочностные свойства сплавов меняются в разной степени, что определяет их разную применимость в зависимости от температурного диапазона.

    Из этих сплавов до 120 С наибольшие пределы прочности и текучести имеет В95Т1. Выше этой температуры он уже уступает сплаву Д16Т. Однако, следует учитывать, что В95Т1 имеет значительно худшую конструкционную прочность, т.е. малую трещиностойкость, по сравнению с Д16. Кроме того В95 в состоянии Т1 подвержен коррозии под напряжением. Это ограничивает его применение в изделиях, работающих на растяжение. Улучшение коррозионных свойств и существенное улучшение трещиностойкости достигается в изделиях обработанных по режимам Т2 или Т3.

  При температурах 150-250 С большую прочность имеют Д19, АК6, АК8.  При больших температурах (250-300 С) целесообразно применение других сплавов —  АК4-1, Д20, 1201. Сплавы Д20 и 1201 имеют самый широкий температурный диапазон применения (от криогенных -250 С до +300 С) в условиях высоких нагрузок.

     Сплавы АК6 и АК8 пластичны при высоких температурах, что позволяет использовать их для изготовления поковок и штамповок. Сплав АК8 характеризуется большей  анизотропией механических свойств, у него меньше трещиностойкость, но он сваривается лучше, чем АК6.

    Перечисленные высокопрочные сплавыт  плохо свариваются и имеют низкую коррозионную стойкость. К свариваемым термоупрочняемым сплавам с нормальной прочностью относится сплав 1915.  Это самозакаливающийся сплав (допускает закалку со скоростью естественного охлаждения), что позволяет обеспечить высокую прочность сварного шва. Сплав 1925, не отличаясь от него по механическим свойствам, сваривается хуже. Сплавы 1915 и 1925 имеют большую прочность, чем АМг6 и не уступают ему  по характеристикам сварного шва.

     Хорошо свариваются, имеют высокую коррозионную стойкость сплавы средней прочности — авиали (АВ, АД35, АД31,АД33).        

        АЛЮМИНИЕВЫЙ ПРОКАТ.

    Из алюминия и его сплавов производятся все  виды проката – фольга, листы, ленты, плиты, прутки, трубы, проволока.  Следует иметь в виду, что для многих термоупрочняемых сплавов имеет место «пресс-эффект» — механические свойства  прессованных изделий выше, чем у горячекатаных (т.е. круги имеют лучшие показатели прочности, чем листы).   

     Прутки, профили, трубы

    Прутки из термоупрочняемых сплавов поставляются в состоянии «без термообработки» или в упрочненном состоянии (закалка с последующим естественным или искусственным старением). Прутки из термически неупрочняемых сплавов производятся прессованием и поставляются в состоянии «без термообработки».

    Общее представление о механических свойствах алюминиевых сплавов дает гистограмма, на которой представлены гарантированные показатели для прессованных прутков при нормальных температурах:

      Из всего приведенного многообразия в свободной продаже всегда имеются прутки из Д16, причем круги диаметром до 100 мм включительно обычно поставляются в естественно состаренном состоянии (Д16Т). Фактические значения (по сертификатам качества) для них составляют:  предел текучести ?_0.2 = (37-45), предел прочности при разрыве ?_в = (52-56), относительное удлинение ?=(11-17%). Обрабатываемость прутков из Д16Т очень хорошая,  у прутков Д16 (без термообработки) обрабатываемость заметно хуже. Их твердость соответственно  105 НВ и 50 НВ. Как уже отмечалось, деталь, изготовленная из Д16 может быть упрочнена закалкой и естественным старением.   Максимальная прочность после закалки достигается на 4-е сутки.

     Поскольку дуралюминиевый сплав Д16 не отличается хорошими коррозионными свойствами, желательна дополнительная защита изделий из него анодированием или нанесением лако-красочных покрытий. При эксплуатации при температурах выше 80-100 С проявляется склонность к межкристаллитной коррозии.

     Необходимость дополнительной защиты от коррозии относится и к другим высокопрочным сплавам (Д1, В95, АК).

     Прутки из АМц и АМг обладают высокой коррозионной стойкостью, допускают возможность дополнительного формообразования горячей ковкой (в интервале 510-380^оС).

      Разнообразные профили широко представлены из сплава АД31 с различными вариантами термообработки. Применяются для конструкций невысокой и средней прочности, а также для изделий декоративного назначения.

      Прутки, трубы и профили из АД31 имеют высокую общую коррозионную стойкость, не склонны к коррозии под напряжением. Сплав хорошо сваривается точечной, роликовой и аргонно-дуговой сваркой.  Коррозионная стойкость сварного шва такая же, как у основного материала.  Для повышения прочности сварного шва необходима специальная термообработка.

      Уголки производятся в основном из АД31, Д16 и АМг2.

      Трубы производятся  из большинства сплавов, представленных на рисунке.  Они поставляются в состояниях без термообработки (прессованные), закаленные и состаренные, а также отожженные и нагартованные. Параметры их механических свойств примерно соответствуют, приведенным на гистограмме. При выборе материала труб кроме прочностных характеристик учитывается его коррозионная стойкость и свариваемость. Наиболее доступны трубы из АД31. 

             Наличие кругов, труб и уголков — см. на странице сайта «Алюминиевые круги, трубы и уголки»

       Плоский алюминиевый прокат.

       Листы общего назаначения производятся по ГОСТ 21631-76, ленты — по ГОСТ 13726-97, плиты по ГОСТ 17232-99.

      Листы из сплавов с пониженной или низкой коррозионной устойчивостью (АМг6, 1105, Д1, Д16, ВД1, В95) плакируются. Химический состав плакирующего сплава обычно соответствует марке АД1, а толщина слоя составляет  2 – 4% от номинальной толщины листа.

      Плакирующий слой обеспечивает электрохимическую защиту основного металла от коррозии. Это означает, что коррозионная защита  металла обеспечивается даже при наличии механических повреждений защитного слоя (царапины). 

      Маркировка листов включает в себя: обозначение марки сплава + состояние поставки +  вид плакировки (если она присутствует). Примеры маркировки:

А5         —  лист марки А5 без плакировки и термообработки

А5Н2     — лист марки А5 без плакировки, полунагартованный

АМг5М — лист марки Амг5 без плакировки, отожженный

Д16АТ  — лист марки Д16 с нормальной плакировкой, закаленный и естественно  состаренный.

    На гистограмме приведены основные характеристики механических свойств листов в различных состояниях поставки для наиболее используемых марок. Состояние «без термообработки» не показано. В большинстве случаев  величины предела текучести и предела прочности  такого проката близки к соответствующим значениям для отожженного состояния, а пластичность ниже. Плиты выпускаются в состоянии «без термообработки». 

Из рисунка видно, что выпускаемый ассортимент листов дает широкие возможности для выбора материала по прочности, пределу текучести и пластичности с учетом коррозионной стойкости и свариваемости.Для ответственных конструкций из прочных сплавов обязательно учитывается трещиностойкость и характеристики сопротивления усталости.

       Листы из технического алюминия (АД0, АД1, А5-А7).

     Нагартованные и полунагартованные листы используются для изготовления ненагружен-ных конструкций, резервуаров (в т.  ч. для криогенных температур),  требующих обеспечения высокой коррозионной стойкости и допускающих применение сварки. Они используются также для изготовления  вентиляционных коробов,  теплоотражающих экранов (отражательная способность алюминиевых листов достигает 80%), изоляции теплотрасс.

     Листы в мягком состоянии используются для уплотнения неразъемных соединений. Высокая пластичность  отожженных листов позволяет производить изделия глубокой вытяжкой.

     Технический алюминий отличается высокой коррозионной устойчивостью во многих средах (см. страницу «Свойства алюминия»). Однако, за счет разного содержания примесей в перечисленных марках, их антикоррозионные свойства в некоторых средах всё-таки различаются. 

     Алюминий  сваривается всеми методами. Технический алюминий и его сварные соединения обладают высокой коррозионной стойкостью к межкристаллитной, расслаивающей коррозии и не склонны к коррозионному растрескиванию.

      Кроме листов, изготавливаемых по ГОСТ21631-76, в свободной продаже имеются листы, произведенные по Евростандарту, с маркировкой 1050А. По химическому составу они соответствуют марке АД0. Фактические параметры (по сертификатам качества) механических свойств составляют (для  листов 1050АН24): предел текучести ?_{0. 2} = (10.5-14), предел прочности при разрыве ?_в=(11.5-14.5), относительное удлинение ?=(5-10%), что соответствует полунагартованному состоянию (ближе к нагартованному). Листы с маркировкой 1050АН0 или 1050АН111 соответствуют отожженному состоянию.

          Листы (и ленты) из сплава 1105.    

Из-за пониженной коррозионной стойкости изготавливается плакированным.  Широко применяется для изоляции теплотрасс, для изготовления малонагруженных деталей, не требующих высоких коррозионных свойств. 

      Листы из сплава АМц.

      Листы из сплава АМц хорошо деформируются в холодном и горячем состояниях. Из-за невысокой прочности (низкого предела текучести) используются для изготовления только малонагруженных конструкций. Высокая пластичность  отожженных листов позволяет производить из них малонагруженные изделия глубокой вытяжкой.

    По коррозионной стойкости АМц практически не уступает техническому алюминию. Хорошо свариваются аргонно-дуговой, газовой и контактной сваркой. Коррозионная стойкость сварного шва такая же, как у основного металла.  

      Листы из сплавов АМг.

      Чем больше содержание магния в сплавах этой группы, тем они прочнее , но менее пластичны.

      Механические свойства.

      Наиболее распостранены листы из сплавов АМг2 (состояния М, Н2, Н) и АМг3 (состояния М и Н2), в том числе рифленые.  Сплавы АМг1, АМг2, АМг3, АМг4 хорошо деформируются и в горячем и в холодном состоянии. Листы обладают удовлетворительной штампуемостью. Нагартовка заметно снижает штампуемость листов. Листы этих марок применяются для конструкций средней нагруженности.

     Листы из АМг6 и АМг6 в упрочненном состоянии не поставляются.  Применяются для конструкций повышенной нагруженности.

            Коррозионная стойкость.      Сплавы АМг отличаются высокой коррозионной стойкостью в растворах кислот и щелочей.      Сплавы АМг1, АМг2, АМг3, АМг4 имеют высокую коррозионную стойкость к основным видам коррозии как  в отожженном так и в нагартованном состонии.

     Сплавы АМг5, АМг6 склонны к коррозии под напряжением и межкристаллитной коррозии. Для защиты от коррозии листы и плиты из этих сплавов плакируются, а заклепки из АМг5п ставят только анодированными.

       Свариваемость.

      Все сплавы АМг хорошо свариваются аргоннодуговой сваркой, но характеристики сварного шва зависят от содержания магния. С ростом его содержания уменьшается коэффициент трещинообразования,  возрастает пористость сварных соединений.

    Сварка нагартованных листов устраняет нагартовку в зоне термичес-кого влияния сварного соединения, механические свойства в этой зоне соответствуют свойствам  в отожженном состоянии. Поэтому сварные соединения нагартованных листов АМг имеют меньшую прочность по сравнению с основным материалом.

     Сварные соединения АМг1, АМг2, АМг3 обладают высокой стойкостью против коррозии. Для обеспечения коррозионной стойкости сварного шва АМг5 и АМг6 требуется специальная термообработка.

      Листы и плиты из Д1, Д16, В95.

      Высокопрочные сплавы Д1, Д16, В95 имеют низкую устойчивость к коррозии. Поскольку листы из них используются в конструкционных целях, то для коррозинной защиты они плакируются слоем технического алюминия. Следует помнить, что технологические нагревы плакированных листов из сплавов, содержащих медь (например Д1, Д16), не должны даже кратковременно превышать 500 С.

     Наиболее распространены листы из дуралюминия Д16. Фактические значения механических параметров для листов из Д16АТ (по сертификатам качества) составляют:  предел текучести ?_0.2 = (28-32), предел прочности при разрыве ?_в= (42-45), относительное удлинение ?=(26-23%).

    Сплавы этой группы свариваются точечной сваркой, но не свариваются плавлением. Поэтому основной способ их соединения — заклепки. Для заклепок используется проволока из Д18Т и В65Т1. Сопротивление срезу для них соответственно 200 и 260  МПа.

         Из толстолистового проката доступны плиты из Д16 и В95. Плиты поставляются в состоянии «без термообработки», но  возможно термоупрочнение уже готовых деталей после их изготовления. Прокаливаемость Д16 допускает термоупрочнение деталей сечением до 100-120 мм. Для В95 этот показатель составляет 50-70 мм.

      Листы и плиты из В95 имеют большую (по сравнению с Д16) прочность при работе на сжатие.

      Наличие листов и плит — см. на странице сайта «Алюминиевые листы» 

 ********************    

  Выше кратко рассмотрены свойства алюминиевых сплавов общего назначения. Для специальных целей применяются или другие сплавы, или более чистые варианты сплавов Д16 и В95. Чтобы представить многообразие специальных сплавов, применяемых в авиа-ракетной технике, стоит зайти на сайт http://www.viam.ru.

Подход к выбору материалов для корабля «Буран» интересно отражен на сайте http://www.buran.ru/htm/inside. htm 

Очень интересные материалы об истории создания и применении алюминиевых сплавов в масштабных проектах СССР содержатся в воспоминаниях академика Фридляндера:

http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/VRAN/2004/ALLOYS.HTM

http://www.arcan7.ru/library/articles/230.html 

http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/VRAN/02_01/FRID.HTM

http://scilib.narod.ru/Avia/Fridlyander/contents.htm 

                                                                         На главную

Статьи

Алюминий – это парамагнитный цветной металл, который носит название Al в таблице Менделеева, и ему присвоен порядковый номер 13. В соответствии с высшей электронной формулой алюминия, на орбите атома элемента содержится 13 протонов и 14 нейроно

Дюралюминий – это собирательное название сплавов на основе меди и алюминия. Свойства дюралюмина (английский вариант названия сплава) зависят от массовой доли как основных ингредиентов, так и легирующих добавок, которые вводятся в состав веществ

В частном жилом доме или современной квартире нередко используются медные трубы для прокладки инженерных коммуникаций. Такой материал не подвержен коррозии, долговечен, практичен и легко поддается ремонту. При необходимости соединения или ремонта под

Медь является одним из наиболее популярных представителей группы цветных металлов, используемых в промышленности. В таблице Менделеева элемент имеет порядковый номер 29 и обозначается как Cu.

Физические свойства

Данный металл имеет следующие фи

Дюралевые пластины – это металлические листы, выполненные из дюралюминиевого сплава и широко используемые как полуфабрикат во многих отраслях промышленности. Производство этих изделий в нашей стране было отлажено еще с советских времен, а техно

Латунь – это металлический сплав из меди и цинка. Химические свойства латуни зависят от процентного содержания цинка в смеси, которое может колебаться от 5% до 45%. Введение в сплав данного химического элемента снижает коэффициент трения матери

Алюминиевые бронзы представляют собой сплавы на основе меди, в которых главным легирующим металлом является алюминий. Материал обладает повышенными прочностными свойствами, не поддается коррозии и имеет небольшой коэффициент трения. Содержание алюмин

Медь – представитель группы цветных металлов, широко используемый в промышленности и быту на протяжении многих столетий. В таблице Менделеева элемент представлен в 11 группе 4 периода и обозначается латинской маркировкой Сu. Представляет собой

Бронза известна человечеству более 3000 лет как высокопрочный сплав на основе меди и олова. Металл обладает повышенной прочностью, не подвержен коррозии, хорошо поддается ковке, из-за чего сфера его применения затрагивает большинство отраслей промышл

Медь широко использовалась человеком с древних времен. Данный металл залегает в недрах земной коры в виде крупных самородков и часто применяется в чистом виде. Благодаря физико-химическим свойствам меди и простоте в обработке, она нашла применение во

Латунь представляет собой металлический сплав на основе меди и цинка. Последний элемент используется в качестве легирующей добавки, и от его содержания зависят свойства сплава. При концентрации цинка в сплаве в количестве 6% – 20% он называется

Алюминий АМЦ входит в систему Al – Mn и относится к сплавам, деформируемым при помощи давления.

В состав металла этой марки входит от 96 до 99% алюминия и от 1 до 1,5% марганца. В соответствии с нормами ГОСТ 4784-97 содержание других примесе

Алюминий В95 представляет собой термоупрочняемый сплав особо высокой прочности.

В состав металла входят алюминий (до 91,5%), медь (от 1,4 до 2%), цинк (от 5 до 7%) и магний (от 1,8 до 2,8%), также в него включено до 0,6% марганца, что делает В95 с

Алюминий Д16 – это сплав высокой прочности, входящий в систему Аl–Сu–Мg.

Состав, свойства и характеристики сплава алюминия Д16 регламентированы ГОСТ 4784-97. В качестве легируемых элементов в него добавлены магний, марганец и мед

Сплав алюминия АМг6 относится к магналиям, имеющим высокую пластичность и прочность.

Химический состав, который должен иметь металл АМг6, прописан в ГОСТ 4784-97. В него входит алюминий (93%), магний (от 5,8 до 6,8%) и другие вещества. В этом спла

АМг – марка алюминия, включающая в себя разные сплавы системы Al-Mn.

Этот вид металла имеет повышенную устойчивость к возникновению пятен ржавчины, высокие прочностные и пластичные свойства.

Также он отличается:


универсальностью,

Алюминий АМг2 деформируемый давлением сплав системы Al–Mg.

Марка АМг2 характеризуется:


небольшим весом,
прекрасной свариваемостью,
высокими антикоррозийными и прочностными характеристиками.


Прочность этого сплава выше, чем у м

Алюминий АМг5 представляет собой деформируемый сплав, главным легирующим элементом в нем выступает магний, доля которого составляет от 4,8 до 5,8%.

Марка алюминия АМг5 применяется для изготовления изделий способом горячей или холодной деформации.

Нержавеющая проволока – это объединенное понятие для всех стальных металлоизделий с:


Полнотелым сечением (круг)
Высокой стойкостью к повреждению ржавчиной (антикоррозийность)


В своей категории, меж тем, данный нержавеющий проволочн

Бронза – это второй промышленно востребованный сплав на основе меди после латуни. В бронзовых составах используются различные легирующие компоненты, а в латунных – это цинк.  Основным же элементом для бронзовых соединений является ол

Нержавеющая сталь – собирательное понятие для ряда стальных сплавов, имеющих различные компонентные составляющие, но обладающие едиными параметрами антикоррозийной устойчивости.

На самом деле, главным элементом всех видов нержавейки, который

Титановые металлоизделия, вероятно, заменили бы собой все уже существующие виды металлопроката, если бы не очень высокая стоимость как производства самого металла, так и изделий из него. Ввиду этого, использование титановой продукции реализуется

Для производства сложных технических деталей из материалов любого физико-химического состава требуется применение современного оборудования по их обработке. Наиболее частым инструментом являются станки для резки. По конструкции, способу и назначению

Рулонная сталь – самая популярная заготовка для производства листового проката. Она лежит в основе наиболее стойких к коррозии изделий. Данный материал не поддается влаге. Чтобы согнуть, разрезать или сварить лист потребуется применить большие

Труба – это вид промышленного изделия, представляющее собой вытянутый пустотелый предмет круглого, квадратного или прямоугольного сечения. Назначение материала: транспортировка сырья любого состояния и химического состава (вода, газ, нефть,

Металлопрокат изготавливается в большом количестве. Широкий сортамент продукции, выпускаемой производственными компаниями, проходит длинный путь от склада до торговой площадки. За это время, изделия должны сохранить свои эксплуатационные характер

Строительство – одна из самых быстро прогрессирующих отраслей, которая регулярно пополняется инженерными новинками. За всю историю металлов наибольшую популярность в данной сфере заслужила именно нержавеющая сталь. Она используется в бытов

Металлопродукция – основная отрасль производства строительных материалов, проката используемого во всех отраслях и сферах жизнедеятельности, которая наибольшее применение имеет в строительной индустрии и машиностроении. Причина огромной по

Для уменьшения теплопотерь, особенно в холодное время года, требуется надежная теплоизоляция всех конструкций выступающих за пределы отапливаемого помещени.

Особое внимание уделяется теплоизоляции трубопроводов.

В качестве современного теплоизо

Металлопрокат – продукт не теряющий своей популярности и спроса даже в условиях кризиса. В современном строительстве незаменим, благодаря широкому сортаменту продукции и высоким эксплуатационным характеристикам.

Среди сотен товаров мета

Пластины переходные, сравнение технологий

Пластины переходные для стыковки алюминиевых и медных проводников  — переходные пластины  применяются либо для присоединения алюминиевых шин к медным выводам электротехнических устройств, либо для присоединения медных шин к алюминиевым выводам электротехнических устройств, чаще всего — трансформаторам.

Пластины переходные применяются следующих видов:

Пластины переходные медно-алюминиевые МА — предназначены для присоединения алюминиевых шин к медным выводам электротехнических устройств и медным шинам. Соединение с алюминиевыми шинами сварное, соединение с медными выводами электротехнических устройств и медными шинами – разборное, в том числе и болтовое. Вид климатического исполнения  пластин МА – УХЛ1и Т1 по ГОСТ 19357-81. Пластины переходные медно-алюминиевые МА изготавливаются несколькими способами:

1) Пластины переходные медно-алюминиевые МА по ГОСТ 19357-81 изготавливаются со сварным стыковым соединением между алюминиевой и медной пластинами посредством применения контактной сварки либо холодной сварки под давлением, либо ударно-стыковой сварки.  Сварные переходные  медно-алюминиевые пластины могут быть как с равновеликим сечением — обозначение МА, так и равновеликие по электропроводности — обозначение МАР.

Приобретая переходные пластины данного типа, следует убедиться в том, что их поверхность не имеет никаких механических повреждений, включая трещины, наползание алюминия на медь, отслаивания металла и т.д. Подобные повреждения могут сказаться на качестве изделия и серьезно сократить срок его эксплуатации.

2) Пластины переходные медно-алюминиевые МА по ГОСТ 19357-81 изготавливаются методом сварки трением с перемешиванием, и в отличие от первого типа пластин МА имеют более высокие качественные характеристики. Технология сварки трением с перемешиванием разработана в Великобритании в 1991 г. и отличается высоким качеством соединения с мелкой зернистостью и отсутствием пор и усадочных трещин.

3) Пластины переходные медно-алюминиевые МА изготавливаются методом нанесения меди на алюминиевую заготовку по различным ТУ. Из-за отсутствия сварного шва переходная пластина  МА меньше греется, в отличие от сварных пластин, но довольно часты случаи осыпания слоя нанесенного металла.  В отличие от пластин МА, изготовленных по ГОСТ 19357-81, пластины переходные МА с нанесением слоя меди на алюминий не могут использоваться в установках с сильной вибрацией.

4) Пластины переходные биметаллические алюмомедные МАП по ГОСТ 19357-81 — алюминиевые пластины, плакированные медью с одной стороны  либо с двух сторон по различным технологиям. Наиболее часто биметаллические алюмомедные пластины изготавливают методом горячей прокатки.

Пластины переходные алюминиевые АП производят из алюминиевого сплава АД31Т с никелированием части поверхности пластины. Они предназначены для присоединения алюминиевых шин к медным выводам электротехнических устройств, а также к медным шинам в атмосфере типов I и II по ГОСТ 15150-69. Вид климатического исполнения пластин АП — УХЛ1 по ТУ 36-931-82. В последнее время широкое распространение получили пластины АП без никелевого покрытия.

Пластины переходные медные луженые ПМЛ — современное решение.  Пластины изготавливаются из листовой меди толщиной 1мм. Покрытие оловом выполняется в соответствии с ГОСТ 9.305-84 по технологии гальванического оловянирования (лужения) либо методом горячего лужения припоем. Пластины переходные медные луженые применяются для подключения шин медных твердых марки М1Т, шин медных твердых изолированных ШМТИ и шин медных гибких изолированных ШМГИ к  алюминиевым выводам трансформаторов. Для сборки соединений  с применением пластин переходных медных луженых рекомендуется использовать оцинкованный крепеж.

Пластины переходные медные луженые могут применяться в качестве альтернативы  пластинам переходным МА и АП. Преимуществом пластин медных переходных луженых перед пластинами МА является большой размерный ряд,  позволяющий подобрать оптимальное решение.

Популярные товары

Пластины переходные медные луженые

Пластины переходные биметаллические алюмомедные

Пластины переходные сварные (медно-алюминиевые) МА ГОСТ 19357-81

Допустимые и недопустимые контакты металлов. Популярные метрические и дюймовые резьбы

Электронику часто называют наукой о контактах. Многие знают, что нельзя скручивать между собой медный и алюминиевый провода. Медная шина заземления или латунная стойка для платы плохо сочетаются с оцинкованными винтиками, купленными в ближайшем строительном супермаркете. Почему? Коррозия может уничтожить электрический контакт, и прибор перестанет работать. Если это защитное заземление корпуса, то прибор продолжит работу, но будет небезопасен. Голая алюминиевая деталь вообще может постепенно превратиться в прах, если к ней приложить даже низковольтное напряжение.

Доступные нам металлы не ограничиваются только медью и алюминием, существуют различные стали, олово, цинк, никель, хром, а также их сплавы. И далеко не все они сочетаются между собой даже в комнатных условиях, не говоря уже о жёстких атмосферных или морской воде.

В советских ГОСТах было написано почти всё о допустимых контактах металлов, но если изучение чёрно-белых таблиц из 1000 ячеек мелким шрифтом утомляет, то правильный ответ на «медный» вопрос — нержавейка, либо никелированная сталь, из которой, кстати, и сделан почти весь «компьютерный» крепёж. В эпоху чёрно-белого телевидения были другие понятия об удобстве интерфейса, поэтому для уважаемых читателей (и для себя заодно) автор приготовил цветную шпаргалку.

И, раз уж зашла речь о металлообработке, заодно автор привёл таблицу с популярными в электронике резьбами и соответствующими свёрлами, отобрав из объёмных источников наиболее релевантное по тематике портала. Не все же здесь слесари и металлурги, экономьте своё время.

Преамбула

Да, в век 3D-печати популярность напильника с лобзиком несколько потускнела. Но

клетка Фарадея

для

РЭА

по-прежнему является преимуществом, не забываем и про защитное заземление. Да, для печати корпусов РЭА уже доступен

электропроводный (conductive) ABS-пластик

, но судя по

источнику

, его удельное сопротивление примерно в миллион раз больше меди. Дескать, пыль уже не липнет, но для заземления всё равно многовато. Напечатать же стальные детали корпуса ПК в домашних условиях пока никак невозможно, да мы и алюминий-то с оловом никак не освоим…

Что же делать? Нашему брату приходится действовать методом Микеланджело, используя для творчества вместо каменной глыбы купленные в DIY-магазине заготовки, либо вообще старые корпуса ПК. Работая как-то с корпусом от старого сервера IBM из шикарной миллиметровой стали, автор впал в ступор, потому что имеющаяся резьба была крупнее М3, но мельче #6-32 (позже выяснилось, что это М3,5). Зачем вообще понадобилось в 2003-м году использовать метизы М3,5, останется загадкой, но о существовании дробной метрической резьбы автор даже не подозревал.

UPD

Для моддеров, кстати, рынок предлагает новые, удобные инструменты арсенала домашней мастерской, и про один из них (осциллорез) я рассказываю в отдельной публикации. Арсенал принадлежностей прекрасно дополнит более привычные циркулярные мини-пилы (aka «дремели»), а отсутствие эффекта «запрессовки зубьев» упростит обработку вязких металлов типа меди и алюминия. Инструмент лёгкий, не такой неуклюжий и опасный, как «болгарка». Можно пилить металл практически на уровне носа и без риска получить рубящий удар от заклинившего или осколок от «взорвавшегося» диска. А так бывает в красочно описанных уважаемыми читателями случаях с УШМ: 300-граммовый блин «болгарки» делает 200 оборотов в секунду, потребляя до 2кВт электричества, и требует чуть ли не костюм сапёра. Работающий же осциллорез травматологи упирают себе пильной стороной прямо в ладонь, чтобы успокоить пришедшего на снятие гипсовой повязки пациента… Впрочем, вернёмся к нашим металлам.

Допустимые и недопустимые контакты металлов по ГОСТ 9.005-72

DISCLAIMER:

Предоставляется «как есть». Если уважаемый читатель занимается моделизмом, автомобилизмом или робототехникой, в ГОСТе также приведены: Таблица №2 для

жестких и очень жестких

атмосферных условий, Таблица №3 для контактов, находящихся

в морской воде

. Ниже я предлагаю выдержку из Таблицы №1 для

средних атмосферных

(т.е. комнатных) условий. Буква «А» означает «ограниченно допустимый в атмосферных условиях», подробности в самом ГОСТе.

Кликабельно (спасибо, НЛО):

UPD:

Ещё цветные шпаргалки (благодарю greatvovan):
для средних атмосферных условий
для жестких и очень жестких атмосферных условий

Пара слов о металлах

Металлурги, поправляйте, если что не так. Коррозия очень объёмная и сложная тема, и я не претендую на полноту её освещения. Я лишь даю выборочные зарисовки, чтобы сформировать у читателя нужные ассоциативные ряды.

Оцинковка

Оцинкованная сталь — основная рабочая лошадка народного хозяйства. В виде различных метизов «оцинковка» встречается в магазинах стройматериалов гораздо больше, чем, например, «премиумная» нержавейка. Фабричные корпуса ПК, технологические ящички и шкафчики для оборудования чаще всего выполнены из оцинкованной холоднокатанной стали толщиной порядка 1мм (чем дешевле корпус, тем тоньше лист). «Оцинковка» достаточно прочна и хорошо проводит ток, в промышленности требуется заземление. Если разрезать корпус, то под слоем краски какого-нибудь унылого RAL7035 будет тончайшее цинковое покрытие, а под ним, скорее всего, та самая углеродистая холоднокатанная сталь. Лично у меня нет причин не доверять ГОСТ 9.005-72, поэтому после колхозинга фабричных изделий вообще не рекомендую делать электрический контакт на месте среза стали, лучше постарайтесь сберечь цинковое покрытие. А порезы и шрамы можно закрасить из балончика того же унылого RAL7035 (только заплати €10 и попробуй его найти ещё). Я пользовался автомобильной эмалью нейтрального белого или чёрного цвета (флакончик с кисточной, €2 в любом автомагазине).

Алюминий

Алюминий и его сплавы бывают анодированные (с защитным слоем) и обычные (неанодированные). Алюминий легко обрабатывать в домашних условиях, но помните о коррозии. Не используйте голый алюминий в качестве проводника даже с низковольтным напряжением, иначе ток медленно обратит деталь в прах. Обработанным в мастерской алюминиевым и дюралюминиевым деталям показана полная

эквипотенциальность

(наведённые полями токи вроде бы по фиг, заземлять тоже можно). Алюминий совместим с цинковым покрытием, но для контакта с медью, «голой» или никелированной сталью требуется оловянная «прокладка». Ограниченно допустим контакт алюминия с нержавейкой в атмосферных условиях. Для простоты можно принять, что при контакте с другими металлами и покрытиями алюминий будет корродировать сам по себе, без помощи внешнего электричества.

Витая пара из омедненного алюминия (Copper Clad/Coated Aluminium, CCA) — это отдельная история, в домашних условиях кабель всё равно не производится.

Медь

Медь мягкая и довольно неаппетитно окисляется на воздухе, поэтому изделия из меди заключают в герметичную оболочку или лакируют. Латунные бляхи солдатских ремней и стойки для электронных печатных плат лучше сопротивляются окислению и выглядят аппетитнее позеленевшей меди, особенно если их периодически полировать (я про бляхи, конечно). При этом ни медь, ни её сплав с цинком (латунь) «не дружат» с чистым цинком и его покрытиями. Зато медь совмещается с хромом, никелем и нержавейкой. А если вы держите в руках какую-нибудь клемму, то она наверняка из лужёной (покрытой оловом) меди.

Олово

Олово мягкое, но зато стойкое к коррозии (в комнатных условиях) и электрически совместимое почти со всеми, кроме чугуна, низколегированных и углеродистых сталей, магния. Не стоит паять оловом и бериллий, будьте внимательны при сборке домашнего ядерного реактора. Олово используют, чтобы из недопустимого электрического контакта получить допустимый, т.е. в качестве «прокладки». Клеммы из лужёной меди — отличный пример.
UPD:

На холод изделие выносить нельзя, а при минусовых температурах лучше не эксплуатировать вообще.

Никель

Никелем покрыты блестящие «компьютерные» винтики. Такое покрытие совместимо с медью и бронзой, латунью, оловом, хромом и нержавеющей сталью. Никель несовместим с цинком и алюминием (для алюминия лучше контакт с нержавеющей сталью, см. ниже).

Нержавейка

Нержавеющая сталь — королева металлов сталей: прочная, пластичная, стойкая к коррозии, электропроводная, круто выглядит. Слишком тугая, чтобы резать и гнуть её дома в промышленных масштабах. Хромистые и хромисто-никелевые нержавейки электрически плохо совместимы с цинком и «голой» сталью, зато дают надёжный контакт с медью без помощи олова. Алюминий, а также азотированная, оксидированная и фосфатированная низколегированная сталь ограниченно совместимы при стандартных атмосферных условиях. Нержавейка марки А2 не «магнитится», но существуют и нержавеющие стали с магнитными свойствами. Магнитные свойства не влияют на коррозионную стойкость нержавеющей стали.

Пара слов про case modding

Если вы занимались сборкой ПК, то наверняка знаете, что болтики для монтажа приводов CD/DVD, «ноутбучных» дисков 2.5″ и флоппи-дисководов (ха-ха) используют метрическую резьбу M3. В корпусах ПК и жёстких дисках 3.5″ используется более грубая дюймовая резьба #6-32 UNC. Почему? Мягкий металл любит более грубую резьбу, к тому же адепты дюймовой системы пока лидируют на рынке технологий. Стойка 19″ использует (вы не поверите) дюймы в качестве основной меры, однако для монтажа оборудования я встречал только оцинкованные клетевые шайбы и винты с метрической резьбой М6. Дюймово-метрический дуализм в технологиях…

Обустройство своей инженерной кухни я начал с того, что купил защитные очки, набор качественных свёрл по металлу, небольшой вороток и метчики на резьбы M3 и #6-32 UNC, а заодно M4 и M6. Плашки не понадобились.

Популярые виды резьбы, используемой в компьютерной технике

ГОСТ 19257-73 рекомендует использовать следующие диаметры свёрл для металлов. Наверное, стоит учитывать и количество метчиков в наборе: чем твёрже материал, тем больше необходимость в «предварительных» метчиках. У меня их по три штуки, два «грубых» и один «финишный». А как правильно, кстати?

UPD

А как правильно — читайте комментарии, на публикацию-таки зашли мастера слесарного дела, только я не успел отсортировать всю информацию. Пользователь golf2109 любезно принёс сюда прямо из мастерской два правых столбца таблицы для обозначения того, как мягкость (вязкость) металла влияет на диаметр отверстия под резьбу, благодарю за поддержку.

Диаметр резьбы	Стандартный шаг, мм	Диаметр сверла, мм
		ГОСТ	Fe	Al
M2	0.4	1,6		1.5* (-0.1)
M2,5	0.45	2. 0		1.8* (-0.2)
M3	0.5	2.5		2.3 (-0.2)
M3.5	0.6	2.9		2.7* (-0.2)
M4	0.7	3.3	3.2	3.0 (-0.3)
M5	0.8	4.2		3.9 (-0.3)
M6	1.0	5.0	4.9	4.6 (-0.4)
M8	1.25	6.8	6.7	6.3 (-0.5)
M10	1.5	8.5		8.0 (-0.5)
#6-32 UNC	0.794	2.85	2.7*	2.5* (-0.35)

* Я рискнул прикинуть калибры двух дополнительных свёрл для стали и алюминия там, где по ним у меня нет данных в источниках. Обратите внимание, резьба #6-32 UNC по наружному диаметру находится между M3 и M4, а по шагу резьбы вообще ближе к M5.

UPD

Если сверлите что-то толще миллиметрового листа, читайте спойлер про СОЖ.

про СОЖ

Довольно большое значение и при сверлении, и при нарезании резьб имеет смазка и охлаждение обрабатываемых деталей и инструмента. Настоятельно рекомендую при подаче сверла не спешить и пользоваться техническими жидкостями. Режущая кромка сверла легко перегревается от сухой детали, и получается металлический отпуск. Поверьте, такой отпуск не нужен: он вызывает необратимые изменения в структуре металла и деградацию его прочностных свойств (сверло тупится гораздо быстрее, чем должно). Что делать? Вот несколько советов, которые автор встречал в разных местах.

Не сверлите большим сверлом сразу, разбейте операции примерно по 3мм: т.е. отверстие 10мм сперва проходим 3мм, потом 6мм.

Хорошенько отметьте отверстие керном. Одолжите у ребёнка пластилин, сделайте бортик вокруг планируемого отверстия так, чтобы получился мини-бассейн размером с монету. Если под рукой нет *вообще ничего*, хорошенько смешайте ложку подсолнечного масла с ложкой жидкого мыла и налейте в этот мини-бассейн, хуже не будет. Но если нужно просверлить насквозь, скажем, гирю 16кг, погуглите книгу народных рецептов «сож своими руками». Желаю всем начинающим удачной пенетрации: как говорится, берегите ваши свёрла-метчики смолоду, ведь их ждут новые идеи и интересные изобретения!

На известной китайской площадке можно приобрести «пальцевые» винтики (thumb screw), причём и на #6-32, и на M3. Материал и цвет разный.

Источники

» ГОСТ 9.005-72. Единая система защиты от коррозии и старения. Машины, приборы и другие технические изделия. Допустимые и недопустимые контакты металлов. Общие требования.

» ГОСТ 19257-73. Отверстия под нарезание метрической резьбы. Диаметры.

» Unified Coarse Thread ANSI B1. 1 (резьбы UNC ANSI B1.1).

Алюминиевый провод с эмалевой изоляцией нового поколения Технология

Эмалированные провода уже давно используются для изготовления обмоток в электрических моторах, трансформаторах и катушках, но области их применения расширились с развитием электроники (драйверы жёстких дисков в компьютерах или наушники), также они активно используются в современных источниках питания (инверторы или коммутирующие элементы и источники электрического тока). Эмалированные обмоточные провода имеют проводящую электрический ток сердцевину, покрытую внешним слоем изоляции из таких материалов, как поливинил, полиуретан, полиэстер, полиэфиримид, полиамидимидные и полиэмидные эмали.

Требования к эмалированным проводам можно разделить на пять основных групп: тепловые, электрические, химические, физические и экономические. Тепловые свойства определяют поведение изоляции при повышенных температурах и характер «теплового удара». Электрические свойства характеризуют диэлектрическую прочность изоляции. В некоторых случаях требуется химическая устойчивость к воздействию трансформаторного масла или охлаждающих сред. Физические свойства связаны с гибкостью, эластичностью или сопротивлением слоёв изоляции истиранию. Перечисленные параметры определяются условиями работы, в то время как физические свойства — адгезия к металлу, температура вулканизации или вязкости лака при температурах эксплуатации проводов — являются крайне важными технологическими факторами. Кроме того, экономические аспекты, такие, как цена лака, эффективность производства или конечные свойства провода, также должны приниматься во внимание. Детальный анализ различных видов эмалей представлен в ряде публикаций.

Медь является наилучшим материалом после серебра для применения в электротехнических изделиях благодаря высокой проводимости. Для использования в обмотках катушек рассматривалось применение алюминия, но такое решение оказалось экономически нецелесообразным, и в настоящее время эмалированные медные провода широко применяются как в силу экономических факторов, так и за счёт некоторых критически важных технологических особенностей. Обычная электролитическая технически чистая медь наиболее часто используется для изготовления обмоток. Для этих же целей довольно часто применяется электролитическая медь, не содержащая кислорода. Фундаментальный анализ влияния качества меди на свойства эмалированных проводов опубликован в работе. В зависимости от условий работы эмалированные провода различаются по термическим свойствам, механической прочности, способности подвергаться пайке и самосклеиваться. Готовые эмалированные провода проходят многочисленные лабораторные испытания.

Цена на медь существенно выросла после 2004 г. Это обстоятельство сделало дешёвый алюминий привлекательной альтернативой, но применение этого материала связано с техническими проблемами удовлетворения наиболее важных требований. Для решения этих проблем было проведено тщательное исследование нового поколения алюминиевых эмалированных проводов.

Сравнение алюминия и меди, используемых для изготовления эмалированных проводов, (x — алюминий лучше или разница отсутствует)

В таблице показаны фундаментальные различия чистой меди и алюминия при использовании этих металлов для изготовления эмалированных проводов. Причиной отличий являются физические свойства материалов. В первой строке показано, что удельное электрическое сопротивление меди намного меньше, чем у алюминия. Во второй строке даны результаты анализа свойств алюминиевых и медных эмалированных проводов, обладающих одинаковым сопротивлением. В п.4 и 5 таблицы показано, что площадь поперечного сечения и диаметр алюминия больше, чем у меди, что является недостатком при миниатюризации. Однако из п.6 видно, что масса таких проводов намного меньше, что является жизненно важным фактором в тех случаях, когда снижение массы продукта имеет критическое значение. Из п.7 видно, что стоимость алюминия намного меньше стоимости меди. Рассмотрение стоимости 1 км эмалированного провода показывает, что цена эмалированных алюминиевых проводов намного меньше цены медных проводов, несмотря на больший объём переработанного материала и на большее количество использованного лака. Теплоёмкость алюминия примерно в два раза больше, чем у меди. Это очень важно, поскольку для увеличения температуры той же массы алюминия требуется намного больше энергии. В рассмотренных областях применения повышение температуры вызывается протеканием тока. Предельно допустимый ток для обоих проводов будем считать одинаковым. Для сравнения в таблице приведены рассчитанные адиабатические условия — допустимая величина тока равна корню квадратному из массы, теплоёмкости и увеличения температуры продукта, разделённых на сопротивление провода. Это обстоятельство имеет большое значение в электрических устройствах из-за больших плотностей тока и температурных перегрузок.

Следующая группа параметров, связанных с технологическими процессами изготовления проводов или обмоток, таких, как механические свойства, имеет большое значение для процесса нанесения эмали и во время изготовления обмоток. В то время как расчётное упругое последействие алюминия меньше, чем у меди (требуется только изменение настройки оборудования), худшие механические свойства алюминия создают реальные проблемы при намотке тонких проводов. Данный анализ основан на базовых физических свойствах алюминия и меди. Существуют и другие причины, по которым алюминию отдаётся предпочтение для изготовления обмоточных проводов. Во многих электронных устройствах частота электрического тока высока и скин-эффект определяет характер протекания тока в материале. В подобных случаях импеданс алюминиевых и медных катушек одинаков, но алюминиевые катушки легче и дешевле.

Другой особенностью эмалированных алюминиевых проводов является более продолжительный срок их службы. Слой изоляции на проводах не является идеально однородным. Существуют небольшие дефекты, трещины и микроотверстия, которые делают возможным контакт окружающей атмосферы и металлической жилы. Во время процесса вулканизации возникают некоторые газообразные продукты, которые могут вступать в реакцию с металлом, что приводит к образованию окисей металла на граничном слое между металлом и изоляцией. На поверхности алюминия быстро образуется очень тонкий слой окислов, который защищает внутренние части от окисления, а на поверхности меди образуются различные виды пористых окислов, и процесс окисления проникает глубоко в материал. При этом локальные поперечные сечения медного проводника уменьшаются, температура повышается в результате нагрева джоулевым теплом, а характеристики продукта ухудшаются. Таким образом, как показали детальные исследования, алюминий обладает большим сроком службы.

Ещё одной проблемой являются структура и свойства материала для конкретных применений. Эмалированные провода достаточно мягкие, но тепловые удары и продолжительный нагрев вследствие протекания в структуре материала определённых физических процессов, сопровождающихся диффузией (причина — нагрев), могут вызывать микроскопические изменения. Прочность на разрыв уменьшается. Исследования показали, что в процентном отношении у медных проводов уменьшение прочности на разрыв больше, чем у алюминиевых.

Тадеуш Кныч, Анджей Мамала, Михал Яблоньски и Пётр Ульяш

Перевод Святослава Юрьева

Металл в строительстве: от меди до стали

Периодическая система элементов Менделеева насчитывает 82 металла, многие из которых, благодаря своим уникальным свойствам, находят применение в строительстве. Но если когда-то металл использовался, в основном, для изготовления кровельных покрытий и отдельных элементов крепежа, то по мере развития технологий его значимость для стройиндустрии становится все выше. Например, можно смело утверждать, что сегодня стальные конструкции являются основой любой капитальной постройки. Совершив небольшой экскурс, можно проследить эволюцию металла в строительстве.

Исторический экскурс

Медь можно отнести к «ветеранам» строительства и архитектуры. Например, некоторые историки считают, что использовать ее в качестве кровельного покрытия начали задолго до нашей эры: есть мнение, что Пантеон в афинском Акрополе (448-432 вв. до н.э.) когда-то был покрыт небольшими листами меди.

Это очень прочный металл, благодаря формированию голубовато-зелёной патины слабо подверженный коррозии, а потому способный служить долго. В качестве кровельного материала листовую медь использовали потому, что она легче деревянной черепицы и уж тем более — глиняной черепицы или свинца. Немаловажно также и то, что медь достаточно легко гнётся, что позволяло использовать ее для облицовки куполов и других фигурных элементов, которыми обычно украшали кровли культовых построек.

Помимо кровли медь издавна используется ещё и в декоративных целях, а также как материал для создания памятников и монументов. В частности, именно она послужила основным материалом для Статуи Свободы. Медные сплавы, широко используемые в архитектуре — это бронза (сплав меди и олова) и латунь (сплав меди и цинка).

К недостаткам меди можно отнести её крайне высокую стоимость, которая растёт год от года, а также свойство со временем терять свой первозданный яркий цвет и характерный блеск: покрываясь патиной, медь стремительно тускнеет и приобретает характерный зелёный оттенок.

Забегая немного вперёд, можно отметить, что решение «медной проблемы» в наши дни найдено: натуральный металл сегодня всё чаще заменяют достоверной имитацией из стали с полимерным покрытием, о которой пойдет речь чуть позже. Например, сталь с двусторонним покрытием Agneta, в точности имитирующим цвет и блеск меди благодаря включённым в состав красителя микросферам, втрое дешевле своего прообраза, но при этом не теряет внешней привлекательности в течение всего срока эксплуатации.

Свинец — ещё один «долгожитель» строительной отрасли. Его широчайшее применение в прошлом было обусловлено прежде всего низкой температурой плавления. Вплоть до конца XIX века из свинца изготавливали водопроводные трубы, пока не стало известно, что это негативно отражается на здоровье людей. Как и медь, свинец на протяжении многих веков был популярным кровельным материалом и одновременно использовался для изготовления водосточных желобов, труб и дымоходов. Правда, из-за своего большого веса свинец лучше всего подходил для низкоскатных крыш, поскольку с крутых со временем неизбежно начинал сползать. Кроме того, свинцовые кровли были не в фаворе в регионах с большими перепадами температур, поскольку быстро приходили в негодность из-за существенных температурных деформаций, которым подвержен этот металл.

Ещё одна ипостась свинца — изготовление красок на его основе: сурик (красный) применялся как антикоррозионный пигмент для железа, а свинцовые белила — для покраски деревянных домов. Эти краски считались одними из самых стойких и долговечных и всегда использовались в качестве защитных покрытий. Однако со временем их применение было приостановлено в связи с распространением случаев отравления свинцом.

Терн, или «тернплате» — ещё один материал, вошедший в строительный обиход начиная с XIX века. Это были стальные или железные листы, покрытые свинцово-оловянным сплавом, которые часто путали с белой жестью.

Олово само по себе в чистом виде никогда не применялось в архитектуре. Обычно его использовали в сплавах, например, с медью для образования бронзы, а также для покрытия более жёстких металлов, например, лужёного железа или стали: при покрытии листового железа оловом как раз и получалась жесть. Из неё обычно делали броню, но иногда использовали и как кровельное покрытие. В конце XIX века в моде были потолки из рельефной металлической плитки, называвшиеся «оловянными», хотя на самом деле они чаще всего изготовлялись из крашеного листового железа или стали.

Никель находится в сходном положении с оловом: он периодически использовался в качестве гальванического покрытия архитектурных деталей. А вот в создании сплавов никель занимает, пожалуй, лидирующее место на фоне остальных металлов. Благодаря ему мы имеем нейзильбер, монель-металл и нержавеющую сталь. Вплоть до Первой мировой войны нейзильбер называли «немецким серебром», но затем он стал более известен как «белая латунь», хотя правильнее было бы именовать его «никелевой латунью», так как в классическом варианте этот сплав состоит из 75% меди, 20% никеля и 5% цинка. Разное процентное соотношение даёт разные цвета: серебристо-белый, жёлтый, голубоватый, зелёный или розовый. Изделия из нейзильбера были неизменными атрибутами стиля арт-деко.

Монель-металл представляет собой сплав из двух третей никеля и трети меди, а по цвету он похож на платину. Определённым показателем его успешности можно считать тот факт, что в 1936 году медная кровля Нью-Йоркской городской публичной библиотеки на пересечении Пятой авеню и 42-й улицы была заменена на монельную. Удобство работы с монель-металлом заключалось в том, что его можно было варить и паять прямо на месте строительных работ, что позволяло создать сплошную водонепроницаемую поверхность кровли. Во время Второй мировой войны большое количество никеля и меди шло на военные нужды, в связи с чем производство монеля значительно сократилось. А после войны ему на смену пришли нержавеющая сталь и алюминий, имеющие более низкую себестоимость.

Цинк в чистом виде использовался как кровельное покрытие в Бельгии, Франции и Германии, где он заменил более дорогие медь и свинец. Начиная с 1820-х годов бельгийский цинковый лист стали импортировать в Америку. Что касается антикоррозионного цинкования, то эта технология была запатентована в 1837 году независимо друг от друга Сорелем во Франции и Крауфордом в Англии. Метод представлял собой процесс «горячего погружения» с целью покрытия железа цинком. Новинка довольно быстро перебралась за океан: Торговая биржа на Манхеттене стала одним из первых зданий, имевших оцинкованную крышу и водостоки.

Свою нишу цинк занял также в области изготовления декоративных элементов благодаря пластичности и приемлемой цене, дававшими ему преимущества по сравнению с камнем. Изделия из цинка легко поддавались покраске, что позволяло имитировать более дорогие металлы. Кстати о красках: в отличие от свинца. краски на основе цинка не токсичны и устойчивы к загрязнению. Они имели коммерческий успех, начиная с 1850-х, а в 1870-х начали использоваться повсеместно. Дополнительным преимуществом было то, что цинковые красители являлись хорошими ингибиторами ржавчины на железе и стали.

Алюминий был недоступен по разумной цене и в достаточных количествах вплоть до начала XX века. Затем он постепенно стал входить в архитектуру, правда, сначала только как материал для изготовления декоративных элементов. Первым громким выходом алюминия на большую строительную арену следует считать Эмпайр Стейт Билдинг, строительство которого было завершено в 1931 году. На долю алюминия пришлась значительная часть элементов отделки небоскрёба, таких как декоративные панно, входной комплекс, двери лифта. Кроме того, наряду со сталью алюминий был использован в несущих конструкциях здания и для облицовки его фасада.

К недостаткам алюминия следует отнести небольшую жесткость (втрое меньше, чем у стали), высокую теплопроводность и низкую температуру плавления (примерно 660°C). Первое свойство заставляет увеличивать площадь сечения алюминиевых конструкций, а в сочетании со вторым делает их источником теплопотерь здания. Например, вентилируемые фасады на алюминиевой подконструкции существенно уступают стальным по показателям теплоизоляции, не давая при этом существенного выигрыша в весе. Третье свойство негативно отражается на пожарной безопасности построек.

Король среди стройматериалов

Железо в архитектуре встречается в четырёх широко распространённых формах: кованое железо, чугун, листовое железо и сталь. «Чугун был главным строительным материалом XIX века — века промышленной революции. Он часто использовался для конструктивных решений: например, для изготовления колонн, фасадов или куполов. Также из чугуна делали лестницы, лифты, решётки, веранды, балконы, перила, заборы, фонари и даже надгробья», — рассказывает архитектор Анисия Борознова. На сегодняшний день чугун используется в основном для изготовления труб и сантехнической арматуры, хотя иногда к его помощи прибегают с целью подражания стилю прежних эпох.

Наиболее подробно имеет смысл говорить о стали. Именно появление конструкционной стали в середине XIX века сделало возможным строительство высотных зданий. Произошло это благодаря исследованиям английского изобретателя Генри Бессемера, пришедшего к идее передела жидкого чугуна в литую сталь путём продувки сквозь него сжатого воздуха. Чуть позже была разработана мартеновская печь, которая позволила ускорить процесс и снизить себестоимость получаемого материала. Мосты, железнодорожные комплексы и небоскрёбы были первыми крупномасштабными объектами из конструкционной стали.

Ещё один материал, выведший строительные технологии на новый уровень, был разработан также в конце XIX века. Добавление стальной проволоки в бетон дало рождение железобетону, который вряд ли нуждается в специальном представлении.

В начале XX века появились нержавеющие стали с различными примесями, и их главным достоинством стала устойчивость к коррозии. Одним из памятников этой эпохи является здание корпорации Chrysler, построенное по проекту архитектора Уильяма Ван Элена и признанное самым красивым небоскрёбом Нью-Йорка.

Сегодня практически все капитальные здания построены либо из железобетонных, либо на стальном несущем каркасе. Последнее относится и к так называемым быстровозводимым зданиями, которые практически полностью вытеснили сегодня любые другие строительные технологии из коммерческого и промышленного строительства.

Следующим значимым этапом в развитии строительных технологий стало появление системы навесных вентилируемых фасадов (НВФ) в 40-х годах XX века в странах Скандинавии и затем распространившееся оттуда в Европу и Америку. Подконструкция вентфасадов чаще всего изготовлялась из стали, чуть реже — из алюминия (о недостатках этого решения мы уже говорили). Затем на неё крепилась облицовка, а на несущую стену под ней — утеплитель, с соблюдением обязательного воздушного зазора.

На первых порах в качестве облицовочных материалов использовали всё подряд, особенно когда дело касалось бюджетного частного домостроения. Со временем доминирующие позиции на рынке фасадных облицовок начали занимать дешевый керамогранит и легкие алюминиевые композитные панели. Однако помимо очевидных преимуществ эти решения имеют и серьезные недостатки.

Так, керамогранитные фасадные плитки массивны, хрупки, и при всем этом отличаются самым ненадежным среди всех облицовочных материалов способом крепления — на кляммеры (защелки). Любое нарушение технологии монтажа, особенно на высотных зданиях, может сделать керамогранитный фасад небезопасным, а целесообразность его использования в сейсмоопасных районах опровергается повседневной практикой.

Что касается композитных панелей, то выбирать их нужно с осторожностью, потому что не любой их тип соответствует требованиям пожарной безопасности для жилищного и гражданского строительства.

Однако с появлением и развитием технологии полимерного покрытия листовой стали популярным до последнего времени фасадным решениям появилась достойная альтернатива: стальные облицовки доказали своё явное преимущество перед другими решениями и начали постепенно вытеснять их с рынка. Технологичность, простота монтажа, энергоэффективность и долговечность НВФ со стальной облицовкой в сочетании с привлекательным внешним видом и множеством цветовых вариаций пленили сердца архитекторов и строителей.

Иногда в адрес стальных облицовок можно услышать нарекания. Например, экономичные варианты, такие как линеарные панели, ввиду небольшой толщины металла и упрощённой технологии формования не обеспечивают безупречной геометрии фасадных элементов, а потому не очень подходят для серьёзного городского строительства. Относящиеся же к среднему ценовому сегменту фасадные кассеты, лишённые означенных недостатков, не всегда вписываются в имеющийся бюджет, например, в рамках муниципальных программ реконструкции жилых зданий.

Однако сейчас, похоже, решена и эта проблема. Очередным скачком в эволюции стальных фасадов можно считать появление нового поколения облицовок, таких как Primepanel®, сочетающих в себе достоинства фасадных кассет с экономичностью линеарных панелей. «Добиться подобного результата удалось благодаря использованию уникального оборудования финской компании FORMIA. Точную геометрию стальной фасадной панели обеспечивают 27 пар формирующих её валов, а мощная распрямляющая установка снимает остаточные напряжения в металле и исключает эффект «линзы», с которым до сих пор не удавалось справиться большинству производителей», — объясняет Сергей Якубов, руководитель департамента фасадных систем и ограждающих конструкций Группы компаний Металл Профиль. Как отмечает специалист, первая в России линия по изготовлению линеарных панелей столь высокого качества позволяет выпускать не только гладкие, но и рифлёные панели с волнистой поверхностью, трёх типоразмеров по ширине панели, с рустом и без, с закрытыми и открытыми торцами. «Поскольку облицовочный материал даёт высокую точность геометрических параметров и возможность горизонтального, вертикального и диагонального монтажа, его можно использовать для любого типа зданий, в том числе со сложным рельефом. Широкая цветовая палитра, различные варианты полимерных покрытий и невидимые крепления дают простор дизайнерской и архитектурной мысли. Таким образом, сегодня навесной вентилируемый фасад для массового потребителя полностью обратился в сталь, за исключением разве что прослойки утеплителя», — добавляет архитектор Анисия Борознова.

Любопытно отметить небольшую лексическую трансформацию, которая происходит прямо у нас на глазах. Слово «металл» всё чаще используется как синоним «стали», ведь это именно её по праву можно назвать металлом нового времени. Из стали стало возможным создать любой элемент здания: фундамент, несущие конструкции, облицовку, кровлю, декор, мебель. Если провозгласить металл королём среди стройматериалов, то его корона наверняка будет сделана из стали.

Химические и физические свойства металлов

Металлы отличаются друг от друга различными параметрами. Принято выделять физические и химические свойства металла.

Физические свойства определяют внешние характеристики металла. К ним относят: вес, цвет, электропроводность. Также физические свойства характеризуют то, насколько металл проводит тепло, какая у него плотность и пластичность.

Химические свойства связаны с реакцией металлов на определенные воздействия. Например, насколько сильно металл подвержен коррозиям, как он окисляется и способен ли растворяться в жидкостях.

Рассмотрим более подробно характеристики каждого из свойств.

• Цвет. Это характеристика, которая отображает оттенки металлов – серебристый, белый, стальной, желтый. Интересно то, что металлы не пропускают через себя свет. Они его отражают. Большая часть известных металлов имеет серебристо-белые оттенки. По цвету металлы подразделяются на черные и цветные.
• Способность плавиться. Одно из главных и основных свойств металлов. Характеризует реакцию металла на повышения и понижение температуры. Плавкость показывает, как быстро металл из твердого состояния, может превратиться в жидкое и наоборот. И какие температуры при этому нужны. Температуру при плавлении разных металлов часто меняют с определенными интервалами. Иногда, чтобы расплавить металл, нужно постепенно повышать температуру. Если это сделать сразу, качество изделия из этого металла может быть на низком уровне. Знание характеристик плавкости того или иного металла позволяет применять сплавы для создания специальных матриц, которые защищают различные приборы от возгорания.
• Электропроводность показывает, насколько металл способен пропускать и переносить электричество. Все металлы, по сравнению с другими материалами, отличаются огромной электропроводностью. Кстати, чем больше температура воздействия на металл, тем меньше он проводит через себя электричество. Сплавы из разных металлов характеризуются меньшей электропроводностью.
• Магнитные характеристики. Магнитностью обладают небольшое количество металлов – железо, николь, кобальт. Но при повышении температуры и эти металлы теряют свойство магнитности. На магнитные характеристики особое внимание уделяется во время создания машин и приборов связи.
• Теплопроводимость – способность металлов проводите тепло.
• Вес – он измеряется в граммах, расчет идет по одному кубическому сантиметру. Металлы подразделяются на тяжелые и легкие. Самый маленький удельный вес у магния, самый большой у вольфрама. В машиностроении данная характеристика металла является очень важным элементом.

Кстати, ртуть это единственный жидкий металл. Все остальные металлы относятся к твердым. Исключения составляют сплавы разным металлов.

Знание физических свойств металлов, позволяет применять их по назначению, выбирать способы обработки и прогнозировать сроки службы.

Рассмотрим подробнее химические свойства металлов.

Химические свойства зависят от того, как располагаются атомы. Тип кристаллической решетки также влияет на химию металла. Все металлы с легкостью отдают электроны.

Устойчивость к коррозиям. Коррозия – это изменение (разрушение) металлов в ходе какого-то воздействия. Воздействие может быть физическим, химическим. Всем известны пример коррозии – появление ржавчины на металлах. Стойкость к разрушению является очень важной характеристикой при выборе металла. Благородные металлы практически не подвергаются коррозии (например, золото, платина). Цветные металлы в меньшей степени подвержены разрушению. Больше всего поддаются коррозийным изменениям черные металлы. Для того, чтобы достичь высокой стойкости к разрушению, часто используют специальные покрытия и определяют, какой металл лучше подойдет для поставленной цели.

Способность к окислению. Данная характеристика отображает, как металл взаимодействует с кислородом с применением различных окислителей.

Способность к растворению. Есть группы металлов, которое при определенных условиях хорошо растворяются. Из них можно получить твердый раствор. Для растворения применяют различные кислоты. Также существует анодное растворение. Для этих целей применяется раствор электролита.

Ниже в Таблице 1 рассмотрены все физические показатели трех металлов.

Таблица 1. Сравнение физических свойств разных металлов.

(Условные обозначения: + «хорошая»)

Из данной таблицы видно, что сравниваемые металлы по одним свойствам одинаковые или очень схожи, а по другим явно отличаются друг от друга. Одни металлы можно отличить друг от друга по внешнему виду (цвет, блеск, состояние). А другие свои отличия проявляют в процессе воздействия на них (повышение/понижение температуры, физическое воздействие). Все эти свойства позволяют выбрать тот металл, который соответствует необходимым требованиям в производстве различных металлических изделий.

Рассмотрим химические свойства данных металлов.

1. Алюминий – активный металл. При попадании на открытый воздух на поверхности появляется пленка оксида. Коррозия алюминия случается в очень редких случаях. Относится к металлам не подверженным к разрушению. Он хорошо взаимодействует с кислородом, галогенами, серой (при повышении температуры), с углеродом (при повышении температуры). Ртуть способна разрушить поверхность алюминия. Алюминий применяется как покрытие на изделиях с целью защиты от окисления во время нагревания.
2. Железо – относится к металлам средней активности. При обычной температуре не взаимодействует с кислородом и водой. Но если воздух влажный, то железо очень быстро подвергается коррозии. На поверхности появляется ржавчина и темные пятна. С различными металлами железо легко образует сплавы. Взаимодействует с галогенами, серой, кислотами.
3. Медь – при попадании на воздух сверху покрывается пленкой карбоната. Он предотвращает дальнейшее окисление почвы. При повышении температуры способна вступать в реакцию с простыми и сложными веществами.

Все металлы обладают определенными свойствами и характеристиками. Знание этих свойств необходимо для правильного применения металлов. Не все металлы одинаково реагируют на внешние условия, физическое воздействие, температуру. Физические и химические свойства относятся к самым главным характеристикам металлов.

Для исследования свойств металлов в наше время применяют различные методы. Проводят следующие виды анализа: химический, спектральный, механический, технологический. Это самые часто используемые методы, которые позволяют оценить качество изделия, и получить информацию о происхождении металла и его основные параметры.

Спеццена на фрезы HPMT

Скидка 10% до 31 декабря

Перейти

Все, что вам нужно знать об алюминии

Как бы вы отреагировали, если бы кто-то сказал вам, что обменяет кусок золота на ту старую банку из-под газировки, которая висела в задней части холодильника?

Вы бы, наверное, посмеялись, да? Что ж, вернемся на пару сотен лет назад, в начало девятнадцатого века, и алюминий, содержащийся в вашей банке из-под газировки, когда-то считался одним из самых драгоценных металлов в мире (да, даже больше, чем золото)!

Однако перенесемся в сегодняшний день, и это кажется довольно диким, учитывая, что алюминий практически везде, куда бы мы ни пошли. В настоящее время алюминий считается наиболее широко используемым «цветным металлом» в мире, производство и применение алюминия превосходит все другие металлы, за исключением железа и стали.

Тем не менее, поскольку это самый распространенный металл в земной коре, второй по популярности металл в мире и третий по распространенности элемент на нашей планете, сведений об этом широко используемом металле довольно мало.

Итак, что такое алюминий? И почему это так важно?

Что такое алюминий?

Если вы не химик и не имеете доступа к контролируемой лабораторией среде, вероятность того, что вы взаимодействуете с «чистым алюминием», ничтожно мала.Это связано с тем, что химические свойства металлического алюминия настолько реактивны по отношению к кислороду, что при контакте он сразу же цепляется за атомы кислорода. Разговор о серьезной химии 😉! В результате образуется вещество, известное как гидратированный оксид алюминия. ¹

Гидратированный глинозем, более известный как боксит руда , добывается из земной коры и перерабатывается для извлечения алюминия. После извлечения из бокситов чистый алюминий часто становится слишком мягким и пластичным для коммерческого использования.

По этой причине алюминий почти всегда комбинируют с другими легирующими металлами или элементами. К ним обычно относятся медь, магний, марганец, кремний, олово и/или цинк. При создании алюминиевого сплава улучшается общая прочность металла, а также многие другие различные физические свойства, необходимые для применения.

Поэтому, когда вы сталкиваетесь с повседневными предметами в своей жизни, такими как алюминиевые банки, фольга для приготовления пищи или упаковка для пищевых продуктов, просто помните, что на самом деле вы соприкасаетесь не с чистым алюминием, а с алюминиевыми сплавами, состоящими только из 90–99 %. алюминий. ⁷

Как производится алюминий?

К настоящему времени вы знаете, что алюминий не встречается в природе в чистом виде. Вместо этого соединения алюминия существуют в каменистых глыбах руды, погребенных в земной коре. Эта руда, как упоминалось ранее, называется бокситом и является основным источником алюминия в мире.

Чтобы извлечь алюминий из боксита и начать изготавливать из него полезные предметы (например, фольгу, которую вы используете, чтобы накрыть вкусные объедки вашей матери), необходимо использовать два основных процесса: первый — процесс Байера (1886 г.), а второй — метод Холла. Процесс Эру (1889 г.).

1.  Процесс Байера: Поскольку боксит состоит из оксида алюминия, молекул воды и ряда примесей, сначала необходимо удалить воду и примеси. Сырой боксит добывают, а затем измельчают, смешивают, измельчают и превращают в суспензию. Затем эту суспензию обрабатывают теплом и давлением, чтобы очистить остаток боксита и оставить только оксид алюминия. ²

2.  Процесс Холла-Эру: оставшийся оксид алюминия (известный как глинозем) затем подвергается процессу плавки, который требует чрезвычайно большого количества энергии. Оксид алюминия помещают в расплавленную смесь и подвергают электролизу, чтобы атомы алюминия отделились от атомов кислорода. В свою очередь, это производит металлический алюминий. Затем необработанный алюминий отливается в алюминиевые заготовки/слитки для легирования и дальнейшей обработки. ³

Производство алюминия может показаться не таким сложным на первый взгляд, но это далеко не так. Вот почему процесс переработки стал таким важным. Добыча и производство алюминия, который используется в нашем обществе, — сложный, трудоемкий и энергоемкий процесс.К счастью, переработка делает алюминий легко извлекаемым, затрачивая всего 5% энергии, необходимой для его первоначального извлечения.

Типы алюминия

Гипотетически предположим, что вы извлекли себе очень хороший необработанный алюминий и обнаружили, что у вас осталась блестящая заготовка. Чем вы сейчас занимаетесь? Растопить эту присоску и сплавить, вот что!

Чистый алюминий чрезвычайно мягкий и часто недостаточно прочный для большинства коммерческих целей и проектов. Чтобы исправить это, чистый алюминий расплавляют и смешивают с другими элементами, такими как железо, кремний, медь, магний, марганец и цинк.За счет сплавления с этими другими элементами улучшаются такие свойства алюминия, как прочность, плотность, обрабатываемость, электропроводность и коррозионная стойкость.

В процессе легирования алюминия могут быть получены три различных типа сплавов в зависимости от их свойств и методов их обработки: технически чистые, термообрабатываемые и нетермообрабатываемые.

Затем каждый тип алюминиевого сплава можно подразделить и охарактеризовать по основному легирующему элементу.Это можно сделать, присвоив каждому типу сплава четырехзначный номер, чтобы помочь его классифицировать, где первая цифра определяет общий класс (или серию).

1. Коммерчески чистый: сплавы , состоящие из алюминия чистотой 99% или выше. ⁴

• Серия 1xxx: обладает отличной коррозионной стойкостью, отличной обрабатываемостью, а также высокой тепло- и электропроводностью. Эта серия обычно используется для линий электропередачи, которые соединяют национальные сети по всей территории США.С.

2. Термически обрабатываемые: сплавы, которые упрочняются в процессе экстремального нагрева и охлаждения. Сплавы нагревают до определенных точек, чтобы равномерно распределить элементы внутри, а затем закаливают (быстро охлаждают), чтобы заморозить их на месте.

• Серия 2xxx: в качестве основного легирующего элемента используется медь. Эти сплавы обладают хорошим сочетанием высокой прочности и ударной вязкости. Часто используются для производства самолетов.

Серия

• 6xxx: основными легирующими элементами являются кремний и магний.Эти сплавы универсальны, термообрабатываемы, формуемы, свариваемы, прочны и устойчивы к коррозии. Часто используются для автомобильного производства.

Серия

• 7xxx: цинк используется в качестве основного легирующего элемента с небольшими количествами магния, меди или хрома для повышения прочности. Эти сплавы поддаются термообработке и обладают очень высокой прочностью. Часто используются в коммерческой авиаиндустрии.

3. Без термической обработки: сплавы , которые упрочняются в процессе, известном как холодная обработка.Этот процесс происходит путем «обработки» металла на этапах его прокатки или ковки и создания дислокаций в атомной структуре металла для увеличения прочности. ⁵

• Серия 3xxx: марганец является основным легирующим элементом, часто с добавлением небольшого количества магния. Эти сплавы обладают умеренной прочностью и хорошей обрабатываемостью. Часто используются для алюминиевых банок для напитков и кухонной утвари.

Серия

• 4xxx: основным легирующим элементом является кремний.Эти сплавы имеют более низкие температуры плавления, не вызывая хрупкости. Часто используются для сварки проволоки и конструкционных приложений.

Серия

• 5xxx: основным легирующим элементом является магний. Эти сплавы обладают прочностью от умеренной до высокой, хорошей свариваемостью и коррозионной стойкостью в водной среде. Часто используются в строительстве зданий и морских приложений.

Зачем использовать алюминий?

К настоящему моменту у вас должно быть четкое представление о том, что такое алюминий и как он производится, но здесь возникает большой вопрос: почему мы его используем?

Алюминий

широко распространен, недорог, легок, пластичен, долговечен, податлив, электропроводен, и этот список можно продолжить.Одной из самых больших характеристик, которая отличает алюминий, является его изменчивость.

Никакой другой металл не может сравниться с алюминием, когда речь заходит о разнообразии его применения в сплаве с другими элементами. Кроме того, алюминий подлежит вторичной переработке в течение неограниченного времени и является одним из немногих материалов в мире, который окупает стоимость собственного сбора.

Сочетание экологичности и универсальности делает алюминий не только одним из самых важных металлов в мире, но и одним из самых используемых в бесчисленных отраслях промышленности.

От глубин космоса до дна океана алюминий находится повсюду и способствует как развитию нашего общества, так и улучшению нашей жизни. ⁶

Если выяснится, что это не все, что вы хотели знать и даже больше, посетите страницу блога Boyd Metals, чтобы получить более интересную информацию о металлургической промышленности, и не забудьте проверить наш БЕСПЛАТНЫЙ цифровой сток. Забронируйте все, что вам нужно для обработки, нажав на изображение ниже.

Наш проиндексированный PDF-файл с возможностью поиска позволяет легко и быстро найти нужную информацию.

Что внутри?

• Спецификации для стандартных продуктов
• Общие таблицы преобразования и руководства
• Доступные услуги по обработке по типу продукта

Источники изображений:

^{1 http://muharraq27.blogspot.com/2010/12/aluminium-processing.html
2 https://recyclenation. com/2014/03/recycle-aluminum/
3 https://www.lightmetalage.com/news/industry-news/recycling-remelt/hydro-starts-new-recycling-line/
4 https://www.indiamart.com/cmeri-durgapur-durgapur/}

Алюминий — (Al) — Химические свойства, воздействие на здоровье и окружающую среду

Название алюминий происходит от древнего названия квасцов сульфат), который был алюмен (лат., что означает горькая соль). Алюминий был первоначальным названием, данным элементу Хамфри Дэви, но другие называли его алюминием, и это название стало общепринятым в Европе.Однако в США предпочтительным названием был алюминий, и когда Американское химическое общество обсуждало этот вопрос в 1925 году, оно решило придерживаться алюминия.
Алюминий — мягкий и легкий металл. Он имеет тусклый серебристый вид из-за тонкого слоя окисления, который быстро образуется при контакте с воздухом. Алюминий нетоксичен (как металл), немагнитен и не искробезопасен.

Алюминий имеет только один встречающийся в природе изотоп, алюминий-27, который не является радиоактивным.

Области применения

Серебристый и пластичный представитель группы бедных металлов, алюминий встречается главным образом в виде боксита руды и отличается своей устойчивостью к окислению (на самом деле алюминий почти всегда уже окислен, но его можно использовать в этой форма в отличие от большинства металлов), его прочность и легкий вес.Алюминий используется во многих отраслях промышленности для производства миллионов различных продуктов и очень важен для мировой экономики. Конструкционные компоненты, изготовленные из алюминия, жизненно важны для аэрокосмической промышленности и очень важны в других областях транспорта и строительства, где необходимы легкий вес, долговечность и прочность.
Использование алюминия превышает использование любого другого металла, кроме железа. Чистый алюминий легко образует сплавы со многими элементами, такими как медь, цинк, магний, марганец и кремний.
Почти все современные зеркала изготавливаются с использованием тонкого отражающего покрытия из алюминия на задней поверхности листа флоат-стекла. Зеркала телескопа также покрыты тонким слоем алюминия.
Другими областями применения являются линии электропередачи и упаковка (банки, фольга и т. д.).
Из-за его высокой проводимости и относительно низкой цены по сравнению с медью алюминий в значительной степени был внедрен в бытовую электропроводку в США в 1960-х годах. К сожалению, проблемы с функционированием были вызваны его большим коэффициентом теплового расширения и тенденцией к ползучести при постоянном постоянном давлении, что в конечном итоге привело к ослаблению соединения; гальваническая коррозия, увеличивающая электрическое сопротивление.
Самая последняя разработка в области алюминиевой технологии — производство алюминиевой пены путем добавления в расплавленный металл соединения (металлического гибрида), которое выделяет газообразный водород. Перед этим расплавленный алюминий должен загустеть, что достигается добавлением волокон из оксида алюминия или карбида кремния. В результате получается твердая пена, которая используется в транспортных туннелях и в космических челноках.

Алюминий в окружающей среде

Алюминий является широко распространенным элементом в земной коре: считается, что он содержится в процентах от 7.от 5% до 8,1%. Алюминий очень редко встречается в свободном виде. Алюминий вносит большой вклад в свойства почвы, где он присутствует в основном в виде нерастворимого гидроксида алюминия.
Алюминий является химически активным металлом, и его трудно извлечь из руды, оксида алюминия (Al ₂ O ₃ ). Алюминий является одним из самых трудных для очистки металлов на земле, причина в том, что алюминий очень быстро окисляется и что его оксид является чрезвычайно стабильным соединением, которое, в отличие от ржавчины на железе, не отслаивается.Сама причина, по которой алюминий используется во многих приложениях, заключается в том, почему его так сложно производить.
Несколько драгоценных камней сделаны из прозрачной кристаллической формы оксида алюминия, известной как корунд. Присутствие следов других металлов создает различные цвета: кобальт создает синие сапфиры, а хром — красные рубины. И то, и другое теперь легко и дешево производить искусственно. Топаз — это силикат алюминия, окрашенный в желтый цвет следами железа.
Восстановление этого металла из металлолома (через переработку) стало важным компонентом алюминиевой промышленности.Промышленное производство нового металла во всем мире составляет около 20 миллионов тонн в год, и такое же количество перерабатывается. Разведанные запасы руд составляют 6 млрд тонн.

Алюминий является одним из наиболее широко используемых металлов, а также одним из наиболее часто встречающихся соединений в земной коре. Из-за этих фактов алюминий широко известен как невинное соединение. Но все же, когда человек подвергается воздействию высоких концентраций, это может вызвать проблемы со здоровьем. Водорастворимая форма алюминия вызывает вредное воздействие, эти частицы называются ионами.Обычно они находятся в растворе алюминия в сочетании с другими ионами, например, в виде хлора алюминия.

Поглощение алюминия может происходить через пищу, через дыхание и при контакте с кожей. Длительное потребление значительных концентраций алюминия может привести к серьезным последствиям для здоровья, таким как:

— Поражение центральной нервной системы
— Деменция
— Потеря памяти
— Вялость
— Сильная дрожь

Алюминий представляет опасность в определенных рабочие среды, такие как шахты, где его можно найти в воде.У людей, работающих на заводах, где в производственных процессах применяется алюминий, могут возникнуть проблемы с легкими, когда они вдыхают алюминиевую пыль. Алюминий может вызвать проблемы у пациентов с почками, когда он попадает в организм во время почечного диализа.

Сообщалось, что вдыхание мелкодисперсного порошка алюминия и оксида алюминия вызывает легочный фиброз и повреждение легких. Этот эффект, известный как болезнь Шейвера, осложняется присутствием во вдыхаемом воздухе кремнезема и оксидов железа.Также может быть причастен к болезни Альцгеймера.

Воздействие алюминия привлекло наше внимание, в основном из-за проблем с окислением. Алюминий может накапливаться в растениях и вызывать проблемы со здоровьем у животных, потребляющих эти растения.

Наиболее высокие концентрации алюминия наблюдаются в подкисленных озерах. В этих озерах сокращается численность рыб и земноводных за счет реакций ионов алюминия с белками в жабрах рыб и зародышах лягушек.
Высокие концентрации алюминия оказывают воздействие не только на рыб, но и на птиц и других животных, потребляющих зараженную рыбу и насекомых, а также на животных, которые вдыхают алюминий через воздух.Последствия для птиц, потребляющих зараженную рыбу, заключаются в истончении яичной скорлупы и низкой массе тела при рождении. Последствиями для животных, которые вдыхают алюминий через воздух, могут быть проблемы с легкими, потеря веса и снижение активности.

Другим негативным воздействием алюминия на окружающую среду является то, что его ионы могут реагировать с фосфатами, в результате чего фосфаты становятся менее доступными для водных организмов.

Высокие концентрации алюминия могут быть обнаружены не только в подкисленных озерах и воздухе, но и в подземных водах подкисленных почв.Имеются убедительные доказательства того, что алюминий может повредить корни деревьев, если он находится в грунтовых водах.

Мы расскажем вам больше о поведении алюминия в воде

Назад к периодической таблице

введение, свойства, производство и использование

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 27 сентября 2021 г.

Предположим, вам нужно разработать идеальный
материал — что бы это было
как? Вы, вероятно, хотели бы, чтобы его было много и относительно
недорогой, прочный и легкий, легко комбинируется с другими
материалы, устойчивые к нагреву и коррозии, а также хороший проводник электричества.Короче говоря, вы, вероятно, пришли бы
с таким материалом, как алюминий
(в некоторых случаях пишется алюминий
страны — и это также официальная
правописание ИЮПАК).

Самый распространенный металл в земной коре, третий по распространенности.
обильный химический элемент на нашей планете (существуют только кислород и кремний
в большем количестве) и вторым по популярности металлом для изготовления
вещи (после железа/стали). Мы все видим
и использовать алюминий каждый день, даже не задумываясь об этом. Одноразовый
Из него делают банки для напитков, а также фольгу для приготовления пищи.Вы можете найти это
призрачный серо-белый металл в некоторых довольно удивительных местах, от реактивных двигателей в самолетах до корпусов
высокотехнологичные боевые корабли. Что делает алюминий таким блестяще полезным
материал? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Алюминий — материал, прекрасно защищающий от атмосферных воздействий.
В Федеральном здании и здании суда США, Уилинг, Западная Вирджиния,
заметно в ярких окнах и других внутренних особенностях.
Фото Кэрол М. Хайсмит, любезно предоставлено Photographs in the Carol M.Архив Хайсмита, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Что такое алюминий?

Алюминий

мягкий, легкий, огнеупорный и термостойкий, легко
работать в новых формах и быть способными проводить электричество. Это отражает
свет и тепло очень эффективно и не ржавеет. Он легко реагирует
с другими химическими элементами, особенно с кислородом, и легко образует
внешний слой из оксида алюминия, если оставить его на воздухе. Мы называем это
физические и химические свойства алюминия.

Фото: Экспериментальный алюминиевый Ford Sable
автомобиль, произведенный более 25 лет назад в 1995 году, был на 180 кг (400 фунтов) легче, чем сопоставимый
автомобиль со стальным кузовом и значительно более энергоэффективный.
Сегодня, когда экономия топлива становится все более важной, полноразмерные алюминиевые автомобили стали обычным явлением.
Новый грузовик Ford F-150 с полностью алюминиевым кузовом на целых 39 процентов (320 кг или 700 фунтов) легче своего предшественника.
по данным Алюминиевой ассоциации.
Фото предоставлено Министерством энергетики США (DOE).

Сплавы

Алюминий

действительно проявляет себя, когда вы комбинируете его с другими
металлы для изготовления алюминиевых сплавов
(сплав – это металл, смешанный с другими элементами для получения нового материала
с улучшенными свойствами — может быть прочнее или плавиться при более высокой температуре). Некоторые из
металлы, обычно используемые для изготовления алюминиевых сплавов, включают бор,
медь,
литий, магний, марганец, кремний, олово и цинк. Вы смешиваете алюминий
с одним или несколькими из них в зависимости от работы, которую вы пытаетесь выполнить.

Композиты

Алюминий можно по-разному комбинировать с другими материалами.
в композитах (гибридных материалах, изготовленных из двух или более материалов, сохраняющих
их отдельная идентичность без химического соединения, смешивания или растворения). Так, например, алюминий может выступать в качестве «фонового материала» (матрицы) в так называемом композите с металлической матрицей (MMC), армированном частицами карбида кремния, для получения прочного, жесткого и легкого материала, пригодного для широкого спектра применений. аэрокосмической, электронной и автомобильной промышленности — и (что особенно важно) лучше, чем один только алюминий.

Для чего используется алюминий?

Диаграмма

: потребление алюминия в США. Транспорт (самолеты, корабли, грузовики и автомобили) в настоящее время, безусловно, является самым большим разовым использованием металла и его сплавов. Источник: Геологическая служба США,
Сводка полезных ископаемых: алюминий. Январь 2021.

Чистый алюминий очень мягкий. Если вы хотите сделать что-то сильнее
но все же легкий,
износостойкий и способный выдерживать высокие температуры в самолете
или автомобильный двигатель, вы смешиваете алюминий и
медь.Для пищевой упаковки ничего подобного не нужно.
прочность, но вам нужен материал, который легко формовать и герметизировать. Ты получаешь
эти качества путем сплавления алюминия с магнием.
Предположим, вы хотите передавать электричество на большие расстояния от источника
растений в дома и на фабрики. Вы можете использовать медь, которая
вообще лучший проводник (носитель) электричества, но он тяжелый
и дорого. Алюминий может быть вариантом, но он не несет
электричество так легко. Одним из решений является изготовление силовых кабелей из
алюминий, легированный бором, который проводит электричество почти так же хорошо, как медь, но
намного легче и менее обвисает в жаркие дни.Как правило, алюминий
сплавы содержат 90–99% алюминия.

Как производится алюминий?

Алюминий так легко вступает в реакцию с кислородом, что вы никогда не найдете его в природе.
это в чистом виде. Вместо этого соединения алюминия существуют в огромных количествах.
количества в земной коре в виде руды (сырого каменистого материала), называемой бокситом.
Это общее название гидратированного оксида алюминия, вещества, обычно состоящего примерно из двух третей
оксид алюминия (химическая формула Al2O3) с одним
третьи молекулы воды
(h3O) заперт в своем кристалле
структура.В зависимости от того, где на Земле
это
Установлено, что боксит также содержит ряд различных примесей, таких как
оксид железа, оксид кремния и оксид титана.
В настоящее время в мире имеется около 55–75 миллиардов тонн запасов бокситов — достаточно, чтобы
удовлетворять спрос «в будущем» (по данным Геологической службы США по минеральным ресурсам).
Обзоры товаров, январь 2021 г.).

Фото: Готово к переработке: Эти смятые коврики из алюминиевых банок называются печеньем. Они готовы расплавиться
вниз и переработать.По данным Алюминиевой ассоциации, почти 70 процентов когда-либо добытого алюминия все еще используется сегодня благодаря эффективным программам переработки. Гораздо дешевле и экологичнее перерабатывать использованный алюминий, чем добывать бокситы из земли и перерабатывать их: переработка экономит около 95 процентов энергии, которая потребовалась бы для производства нового алюминия.
Фото предоставлено ВВС США.

Если вы хотите превратить боксит в алюминий, чтобы делать такие полезные вещи, как
банки, кулинарная фольга и космические ракеты,
Вы должны избавиться от примесей и воды и разделить
атомы алюминия от атомов кислорода, на которых они заперты. Так делая
алюминий на самом деле является многоступенчатым процессом.

Сначала вы выкапываете боксит из земли, дробите его, сушите (если
он содержит слишком много воды), и очистите его, чтобы оставить только алюминий.
окись. Затем вы используете электрическую технику, называемую
электролиз в
разделить его на алюминий и кислород. (Электролиз противоположен
что происходит внутри батареи. В
батареи, у вас есть два разных металлических соединения, вставленных в
химическое соединение и замкнуть цепь между ними, чтобы генерировать
электричество.При электролизе вы пропускаете электричество через два металлических
соединения, в химическое соединение, которое затем постепенно расщепляется
на атомы.)
чистый алюминий отливается в блоки, известные как слитки, которые можно
обработанные или сформованные или используемые в качестве сырья для изготовления алюминиевых сплавов.

Изготовление годного к употреблению блестящего алюминия из каменистых глыб бокситов,
Вы выкопали из земли длинный, грязный, невероятно
энергоемкий процесс. Вот почему алюминиевая промышленность так заинтересована
на переработку таких вещей, как использованные банки из-под напитков.Гораздо быстрее, дешевле и проще их расплавить и использовать повторно.
чем перерабатывать бокситы. Это также намного лучше для
окружающая обстановка
потому что это экономит огромное количество энергии.

Диаграмма: Почему переработка алюминия имеет смысл. Количество энергии, необходимое для переработки металла для повторного использования (оранжевые столбцы), составляет лишь часть того, что требуется для производства первичного металла (синие столбцы), но разница намного больше для алюминия (в центре), чем для любой стали. (слева) или меди (справа), потому что извлекать и очищать алюминий очень сложно.Источник данных: «Таблица 7.11 Воплощенная энергия выбранных материалов» в Energy and Carbon Emissions, Никола Терри, UIT Cambridge, 2011, на основе данных Inventory of Carbon and Energy (ICE) Исследовательской группы по устойчивой энергетике, Университет Бата.

Краткая история алюминия

Фото: Сборка алюминиевой лодки.
Эта скоростная алюминиевая лодка, известная как Littoral Surface
Craft-Experimental (LSC-X) или X-Craft,
показан здесь во время строительства во Фриленде, штат Вашингтон.Фото Джесси Прайно предоставлено ВМС США.

Кто открыл алюминий, как и когда? Вот такая история…

• 1746: немецкий химик
  Андреас Маргграф
  (1709–1782) понимает, что квасцы (природное соединение алюминия, используемое
  для окрашивания тканей с древних времен) содержит неизвестный металл. Это
  алюминий, конечно, но он этого не знает.
• 1809: английский химик сэр Хамфри Дэви (1778–1829) назвал этот металл
  «алюминий» и (позднее) «алюминий»,
  но не может его выделить.
• 1825: датский химик и пионер электротехники Ганс
  Кристиан Эрстед (1777–1851) поворачивается
  оксид алюминия в хлорид алюминия, а затем использует калий для превращения
  хлорида в чистый алюминий. К сожалению, он не может повторить
  обмануть второй раз!
• 1827: Немецкий химик Фридрих Вёлер (1800–1882) также делает небольшой
  количество алюминия при нагреве
  оксид алюминия с металлическим калием.
• 1855: французский химик Анри Сент-Клер
  Девиль (1818–1881) использует натрий для выделения
  алюминий.Поскольку натрий дешевле и его легче получить, чем калий,
  Девиль
  в состоянии производить больше алюминия — достаточно, чтобы сделать слиток. Он ставит это
  экспонируется на публичной выставке в Париже, Франция. новый
  метод означает, что алюминий становится более доступным, и
  цена начинает падать.
• 1886: Работая независимо, американская команда Чарльза Мартина Холла (1863–1914) и его сестры
  Джулия Брейнерд Холл (1859–1925) и француз Поль-Луи-Туссен
  Эру
  (1863–1914) открывают современный метод расщепления оксида алюминия с помощью
  электролиз для получения чистого алюминия.Их высокоэффективная техника,
  известный как
  Процесс Холла-Эру до сих пор используется для производства большинства
  алюминия в мире сегодня.
• 1888: австрийский химик Карл Байер
  (1847–1904) находит менее дорогой способ превращения бокситов в
  оксид алюминия — сырье, необходимое для производства Hall-Héroult
  процесс.
  Вместе процессы Байера и Холла-Эру радикально
  снизить цену на алюминий, что позволит использовать этот металл в гораздо больших объемах.
  количества.
• 1893: Studebaker выпускает алюминиевый сельскохозяйственный фургон для Всемирной Колумбийской выставки в Чикаго.
• 1899: На Международном автосалоне в Берлине представлен спортивный автомобиль Dürkopp с алюминиевым кузовом.
  Несколько лет спустя,
  Компания Pierce Arrow Motor Car выпускает автомобили с литыми алюминиевыми кузовами.
• 1901: Пионер автомобилестроения Карл Бенц выпускает первый алюминиевый автомобильный двигатель.
• Начало 1900-х: Первые программы по переработке алюминия.
• 1913: Первое производство алюминиевой фольги.
• 1920-е годы: начинают появляться современные алюминиевые сплавы.
• 1925: Американское химическое общество официально меняет название с
  «алюминий» на «алюминий» в Соединенных Штатах.
• 1946: Алюминий используется для кузова легкого серийного автомобиля.
  Панар Дайна Х.
• 1957: Представлены первые алюминиевые линии электропередач.
• 1959: Coors производит первую полностью алюминиевую банку для напитков.
• 1975: Даниэль Кудзик изобретает фиксирующий язычок для банок с напитками.
• 1990: Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) официально принимает «алюминий».
  как его написание.
• 1994: Audi A8
  устанавливает новые стандарты в производстве легких автомобилей с алюминиевым каркасом кузова весом всего 249 кг (почти половина
  вес сопоставимой стальной оболочки).
• 2015: Ford выпускает полностью алюминиевую версию своего чрезвычайно популярного грузовика F-150.

Сталь, алюминий и латунь Листовой металл: в чем разница?

Состоящий из плоских листов металла — обычно горячекатаный или холоднокатаный — листовой металл широко используется в обрабатывающей промышленности. Компании-производители вырезают и изменяют его форму для создания различных продуктов. Однако существует три основных типа листового металла, включая сталь, алюминий и латунь.Хотя все они представляют собой прочный базовый материал для производства продуктов, у них есть несколько заметных нюансов, касающихся их физических свойств. Итак, в чем разница между стальным, алюминиевым и латунным листовым металлом?

Свойства стального листа

Стальной лист прочен и защищен от коррозии. Большинство стальных листов состоит из нержавеющей стали, поэтому содержит хром для защиты от коррозии. В то же время стальной листовой металл податлив, что означает, что его можно относительно легко деформировать и манипулировать им.

Неудивительно, что сталь является наиболее распространенным типом листового металла. Большая часть листового металла, производимого во всем мире, состоит из стали. Сталь, по сути, стала синонимом листового металла из-за ее непревзойденной популярности.

Листовая сталь доступна следующих марок:

• Нержавеющая сталь 304
• Нержавеющая сталь 316
• Нержавеющая сталь 410
• Нержавеющая сталь 430

Свойства алюминиевого листового металла

Также есть алюминиевый лист. Алюминий, конечно, легче стали. Следовательно, алюминиевый листовой металл весит меньше, чем его стальной аналог. Помимо легкости, листовой алюминий обеспечивает высокий уровень защиты от коррозии. Он часто используется в тех случаях, когда влажность является проблемой, например, при производстве лодок. Листовой алюминий все еще может подвергаться коррозии, но он лучше защищен от коррозии, чем большинство других типов металлов, включая сталь.

Листовой алюминий доступен в следующих марках:

• 1100-х24 Алюминий
• 3003-х24 Алюминий
• 5052-х42 Алюминий
• 6061-Т6 Алюминий

Свойства латунного листового металла

Хотя это и не так распространено, как листовой металл из стали или алюминия, некоторые листы изготавливаются из латуни.Латунь — это, по сути, сплав, состоящий в основном из меди с небольшим количеством цинка. Он прочен, устойчив к коррозии и обладает отличной проводимостью. Из-за своих проводящих свойств латунный лист используется в электротехнике, где сталь и алюминий не подходят.

Листовой металл из стали, алюминия и латуни относительно прочен и обеспечивает высокий уровень защиты от коррозии. Сталь, однако, является самой прочной, а алюминий — самой легкой.Латунь, с другой стороны, является наиболее проводящим из этих трех металлов. Надеюсь, это даст вам лучшее представление о трех различных типах листового металла и их различиях.

Нет тегов для этого поста.

Сравнение проводов бонсай | Bonsaischule Wenddorf

Алюминий Медь Сталь Сравнение цен алюминий — медь Отожженная медная проволока
Проволока для бонсай Проволока для бонсай — ошибки, которых можно избежать Развязать бонсай

Сравнение проволоки для бонсай из алюминия, меди, стали

Для дизайна бонсай, особенно из проволоки для бонсай используется алюминий или медь.Редко также стальная проволока. Прежде чем покупать проволоку для бонсай, полезно знать все за и против. Здесь мы собрали сравнение свойств типов проводов.

Наша, по общему признанию, несколько простая оценка или рекомендация: держитесь подальше от стальной, алюминиевой проволоки для бонсай хороша для начинающих, медная проволока — лучший выбор для профессионала бонсай.

Алюминиевая проволока для бонсай

• Основное преимущество: Легко поддается коррекции -> подходит для начинающих
• Основной недостаток: Требуется сравнительно толстая проволока -> более заметна на дереве бонсай
• Недостаток: Иногда анодирование выцветает года.Но редко алюминиевая проволока для бонсай так долго остается на дереве.
• Преимущество: Хорошая и дешевая алюминиевая проволока для бонсай доступна почти у каждого дилера бонсай

Проволока для бонсай из меди

• Основное преимущество: Отожженная легко сгибается, затем становится все тверже -> достаточно тонкая проволока
• Основной недостаток: Тяжелая поправимо, трудно разматывается (для отсоединения проволоки требуются кусачки для бонсай)
• Недостаток: трудно достать хорошую проволоку для бонсай, сделанную из меди
• Примечание: низкие концентрации меди уменьшают расстояние между узлами у некоторых видов бонсай.Но — история о том, что медный гвоздь в дереве приводит к отмиранию, кажется садовой сказкой

Стальная проволока для бонсай

• Основное преимущество: Очень дешево
• Основной недостаток: Трудно гнуться, жесткий -> Трудно оборачивать
• Недостаток: ржавчина -> долго видна на коре
• В Европе обычно не используется и не предлагается. Не рекомендуется. В основном используется в Китае для производства бонсай

Проволока для бонсай: Сравнение цен алюминий — медь

• При одинаковом весе и толщине проволоки медь имеет гораздо меньшую длину, чем алюминиевая проволока
• Кроме того, алюминий составляет около 20% дешевле, чем медная проволока
• Разумна ли медная проволока с точки зрения затрат?
• При той же толщине ветвей используемая медная проволока для бонсай может быть примерно вдвое толще алюминиевой проволоки
  Пример: A 2.Медный провод диаметром 0 мм эквивалентен алюминиевому проводу диаметром 3,5 мм. Медный провод ок. Длина 42м, длина алюминиевого провода 38м. Разница в цене на конец счета всего около 10%
• Цена металлолома значительно выше на медь. Тогда разница в цене почти уравновешивается

Отожженная медная проволока

Медная проволока изменяет свою прочность при изгибе и отжиге при высоких температурах.

• Кристаллическая структура изменяется из-за высоких температур -> движение атомов -> переориентация -> равные расстояния -> проволока становится мягче и гибче
• Покупка проволоки для бонсай: Говорят, что большие катушки не становятся такими жесткими при разматывании
• Отжиг медной проволоки: от 400°C до 650°C. Хороши глиняные печи с температурными компьютерами. Если возможно, отжиг в атмосфере с низким содержанием кислорода
• Внимание: Если медная проволока для бонсай отожжена слишком сильно или слишком долго, проволока впоследствии раскрошится при навязывании бонсай (внутреннее оксидирование)
• Внимание: Слишком низкий или слишком короткий отжиг: Медная проволока для бонсай недостаточно мягкая, и ее трудно обмотать вокруг ветки

Медная проволока до отжига в глиняной печи

Медная проволока после отжига в глиняной печи

Разница между медью и бронзой

9

Медная проволока после отжига в глиняной печи Ключевое отличие – медь против бронзы

Можно наблюдать множество различий между медью и бронзой в зависимости от их состава, использования и свойств.Медь — чистый химический элемент и природный минерал, который можно найти в основном в земной коре и в меньших количествах в воде. Напротив, бронза представляет собой сплав, который содержит медь в качестве основного компонента с оловом и некоторыми другими соединениями металлов и неметаллов. Бронзовые сплавы бывают разных типов с разным составом; так что разные сплавы имеют разные свойства и области применения. Медь является отличным электрическим и тепловым проводником. Он также имеет множество приложений в различных областях.Однако ключевое различие между медью и бронзой заключается в том, что Медь является чистым химическим элементом , а — природным минералом , тогда как бронза представляет собой металлический сплав.

Что такое медь?

Слово «медь» происходит от латинского слова « cuprum». Это химический элемент с символом Cu и атомным номером 29. Медь — пластичный металл, обладающий очень высокой электро- и теплопроводностью.Медь, благодаря своей отличной электро- и теплопроводности, устойчивости к коррозии, формуемости и хорошей прочности, используется в производстве широкого спектра промышленных изделий. Например, медь широко используется как проводник тепла и электричества, строительный материал, в производстве различных металлических сплавов. Кроме того, трубы и фитинги в основном изготавливаются из меди из-за ее коррозионной стойкости.

Медь легко и просто поддается пайке и пайке с другими металлами, а также сваривается различными дуговыми, газовыми и контактными методами.Кроме того, его можно полировать и покрывать лаком для получения желаемого блеска.

Что такое бронза?

Бронза представляет собой металлический сплав, содержащий медь в качестве основного компонента и около 12% олова. Некоторые другие металлы и неметаллы или металлоиды также добавляются, в зависимости от требований, для получения желаемых свойств. Наиболее часто добавляемыми металлами являются алюминий, марганец, цинк или никель. Примерами других компонентов являются кремний, фосфор или мышьяк. Добавление различных соединений металлов и неметаллов приводит к получению широкого спектра бронзовых сплавов с различными свойствами.

В чем разница между медью и бронзой?

Композиция из меди и бронзы

Медь: Медь естественным образом присутствует в земной коре в виде минерала в концентрации 50 частей на миллион. Основным источником меди является сульфид меди-железа (CuFeS ₂ ), который также известен как халькопирит. Но он существует в чистом виде как природный минерал без соединения с другими элементами; он называется « самородная медь ». Существует 29 изотопов меди, и только два типа ( ⁶³ Cu и ⁶⁵ Cu) стабильны, а остальные изотопы радиоактивны.

Бронза: Бронза представляет собой металлический сплав, содержащий медь (Cu) в качестве центрального элемента и олово (Sn) в качестве второго важного элемента. Их процентное содержание варьируется в зависимости от требуемых свойств, но чаще всего в нем содержится около 12% олова и 88% меди. Их процентное содержание немного меняется при добавлении других соединений металлов и неметаллов.

Существует так много разных бронзовых сплавов, и они обладают разными свойствами в зависимости от их использования.

Товарная бронза: Медь (90%), цинк (10%)

Архитектурная бронза: Медь (57%), цинк (40%), свинец (3%)

Пластмассовая бронза:   Содержит значительное количество свинца (Pb) для улучшения пластических свойств.

Фосфористая бронза (или оловянная бронза): Медь, олово (от 0,5% до 1,0%), фосфор (от 0,01% до 0,35%).

Алюминий Бронза: Медь, алюминий (6–12 %), железо (6 % – макс.), никель (6 % – макс.).

Кремний Бронза:  Медь, цинк (20%), кремний (6%).

Свойства меди и бронзы

Медь: Медь обладает очень высокими тепловыми и электрическими свойствами. Это мягкий и пластичный металл, который можно легко паять и спаивать с другими металлами для получения сплавов. Другими словами, он прочный, гибкий и его очень трудно сломать или расколоть. Его можно сгибать, растягивать или формировать во что угодно, не трескаясь и не повреждаясь.

Бронза:  Бронзовые сплавы обладают различными свойствами в зависимости от их состава. В целом, он тверже меди, а также долговечен. Бронзу нельзя так легко согнуть, как медь.

Использование меди и бронзы

Медь:  Медь имеет широкий спектр применения во многих областях; в основном в электропроводке, кровельном и сантехническом оборудовании из-за его высокой электропроводности, коррозионной стойкости и долговечности.Он также используется для производства монет, сплавов, деталей машин и в архитектуре. Лишь небольшое количество используется для производства пищевых добавок и фунгицидов.

Бронза: Бронза широко используется во многих частях и механизмах кораблей и лодок; потому что бронза может противостоять воде и устойчива к коррозии в морской воде. Кроме того, из него изготавливают медали и музыкальные инструменты.

 

Изображение предоставлено:

«NatCopper» от Native_Copper_Macro_Digon3.jpg: «Джонатан Зандер (Digon3)», производная работа: Materialscientist (разговор) — Native_Copper_Macro_Digon3.jpg. (CC BY-SA 3.0) через Commons

«Hedwigsmedaille.bronze.1» Бауча — собственная работа. (CC0) через Викисклад

Алюминий – информация об элементе, свойства и применение

Стенограмма: Химия в ее стихии: алюминий (Промо) Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества. (Конец промо) Крис Смит На этой неделе химическая причина трансатлантических языковых трений. Это um или ium в конце? Оказывается, у нас, британцев, могут быть яйца на лицах, а также поверхностное представление о том, что мы называем алюминием. Кира Дж. Вайсман «Я чувствую себя запертым в жестяной коробке на высоте 39000 футов». Это обычный рефрен летающих фобов, но, возможно, они найдут утешение, зная, что коробка на самом деле сделана из алюминия — более 66000 кг, если они сидят в гигантском самолете.Хотя сожаление о том, что вы находитесь в «алюминиевой коробке», не имеет такого же кольца, есть несколько веских причин, чтобы оценить этот выбор материала. Чистый алюминий мягкий. Однако сплав его с такими элементами, как медь, магний и цинк, значительно повышает его прочность, оставляя его легким, что, очевидно, является преимуществом в борьбе с гравитацией. Полученные сплавы, иногда более податливые, чем сам алюминий, могут быть отлиты в различные формы, включая аэродинамическую дугу крыльев самолета или его трубчатый фюзеляж.И в то время как железо ржавеет под воздействием элементов, алюминий образует микроскопически тонкий оксидный слой, защищающий его поверхность от дальнейшей коррозии. С таким большим CV неудивительно, что алюминий используется во многих других транспортных средствах, включая корабли, автомобили, грузовики, поезда и велосипеды. К счастью для транспортной отрасли, природа наградила нас огромным количеством алюминия. Самый распространенный металл в земной коре, он буквально повсюду. Тем не менее, алюминий оставался неоткрытым до 1808 года, так как он связан с кислородом и кремнием в сотни различных минералов, никогда не появляясь в природе в своей металлической форме.Сэр Хамфри Дэви, химик из Корнуолла, открывший этот металл, назвал его «алюминием» в честь одного из исходных соединений — квасцов. Однако вскоре после этого вмешался Международный союз теоретической и прикладной химии (или IUPAC), стандартизировавший суффикс до более традиционного «ium». Еще одним поворотом в истории номенклатуры стало то, что Американское химическое общество воскресило первоначальное написание в 1925 году, и по иронии судьбы именно американцы, а не британцы произносят название элемента так, как задумал Дэви. В 1825 году честь впервые выделить алюминий выпала датскому ученому Гансу Кристиану Эрстеду. Сообщается, что он сказал о своем призе: «Он образует кусок металла, напоминающий олово по цвету и блеску» — не слишком лестное описание, но, возможно, объяснение нынешнего замешательства авиапассажиров. Трудность отделения алюминия от его оксидов — для все ранние процессы давали в лучшем случае только килограммовые количества, что обеспечило его временный статус драгоценного металла, более ценного даже, чем золото.Фактически, алюминиевый бар занимал почетное место рядом с драгоценностями короны на парижской выставке 1855 года, в то время как Наполеон, как говорят, зарезервировал алюминиевую посуду только для своих самых почетных гостей. Только в 1886 году Чарльз Мартин Холл, необычайно упорный 22-летний ученый-любитель, разработал первые экономичные способы извлечения алюминия. Работая в дровяном сарае со своей старшей сестрой в качестве помощника, он растворил оксид алюминия в ванне с расплавленным гексафторалюминатом натрия (более известным как «криолит»), а затем разделил алюминий и кислород, используя сильный электрический ток. Примечательно, что другой 22-летний француз, Поль Луи Туссен-Эру, почти в то же время открыл точно такой же электролитический метод, спровоцировав трансатлантическую патентную гонку. Их наследие, закрепленное как процесс Холла-Эру, остается основным методом производства алюминия в промышленных масштабах — в настоящее время ежегодно производятся миллионы тонн алюминия из самой богатой алюминиевой руды — бокситов. Не только транспортная отрасль воспользовалась преимуществами алюминия.К началу 1900-х годов алюминий уже вытеснил медь в линиях электропередач, его гибкость, легкий вес и низкая стоимость более чем компенсировали его более низкую проводимость. Алюминиевые сплавы являются фаворитом в строительстве, они находят применение в облицовке, окнах, водосточных желобах, дверных рамах и кровле, но с такой же вероятностью могут найтись и внутри дома: в бытовой технике, кастрюлях и сковородках, посуде, телевизионных антеннах и мебели. В виде тонкой фольги алюминий представляет собой упаковочный материал по преимуществу , гибкий и прочный, непроницаемый для воды и устойчивый к химическому воздействию — короче говоря, он идеально подходит для защиты жизненно важных лекарств или вашего любимого шоколадного батончика. Но, возможно, самым узнаваемым воплощением алюминия являются алюминиевые банки для напитков, которые ежегодно производятся сотнями миллиардов штук. Естественно глянцевая поверхность каждой банки служит привлекательным фоном для названия продукта, и хотя ее тонкие стенки могут выдерживать давление до 90 фунтов на квадратный дюйм (в три раза больше, чем у типичной автомобильной шины), доступ к содержимому можно легко получить с помощью просто потяните за язычок. И хотя переработка алюминия поглощает большую часть мировой электроэнергии, алюминиевые банки можно экономично и многократно перерабатывать, каждый раз экономя почти 95% энергии, необходимой для выплавки металла. Однако у этого блестящего металла есть и более темная сторона. Несмотря на его изобилие в природе, известно, что алюминий не служит какой-либо полезной цели для живых клеток. Однако в растворимой форме +3 алюминий токсичен для растений. Высвобождение Al 3+ из его минералов ускоряется в кислых почвах, которые составляют почти половину пахотных земель на планете, что делает алюминий основным виновником снижения урожайности. Людям не нужен алюминий, и тем не менее он попадает в наши тела каждый день — в воздухе, которым мы дышим, в воде, которую мы пьем, и в пище, которую мы едим.Хотя небольшое количество алюминия обычно присутствует в пищевых продуктах, мы несем ответственность за основные источники пищевого алюминия: пищевые добавки, такие как разрыхлители, эмульгаторы и красители. Проглатывание безрецептурных антацидов может повысить уровень потребления в несколько тысяч раз. И многие из нас каждый день наносят дезодоранты, содержащие алюминий, прямо на кожу. Что беспокоит во всем этом, так это то, что несколько исследований выявили, что алюминий является фактором риска как для рака молочной железы, так и для болезни Альцгеймера.В то время как большинство экспертов по-прежнему не убеждены в доказательствах, алюминий в высоких концентрациях является доказанным нейротоксином, в первую очередь влияющим на кости и мозг. Так что, пока не будет проведено больше исследований, присяжные останутся в стороне. Теперь, возможно, это то, что беспокоит вас во время вашего следующего дальнего перелета. Крис Смит Исследователь Кира Вайсман из Саарландского университета в Саарбрюкене, Германия, с историей об алюминии и почему я не сказал это так, как намеревался Хамфри Дэвид.На следующей неделе поговорим о том, как звучат элементы, а как насчет этого. Брайан Клегг Не так много элементов с именами, которые являются звукоподражательными. Скажем кислород или йод, и в звучании слова нет никакой подсказки к природе элемента, а цинк другой — цинк, цинк, цинк, почти слышно, как набор монет падает в старомодную ванну. Просто это должен быть твердый металл. При использовании цинк часто скрыт, почти скрыт. Он останавливает ржавчину железа, успокаивает солнечные ожоги, защищает от перхоти, соединяется с медью, образуя очень знакомый сплав золотого цвета, и сохраняет нам жизнь, но мы почти не замечаем этого. Крис Смит И вы можете догнать звон цинка с Брайаном Клеггом на следующей неделе Химия в ее стихии. alexxlab Посмотреть все записи автора alexxlab → Вам также может понравиться Зависимость частоты от тока: формула, взаимное влияние, нормы, характеристики 26.10.202119.11.2020 Как находить нейтроны в химии: Число нейтронов в атоме. Изотопы — урок. Химия, 8–9 класс. 13.07.202130.05.2021 Зарядные устройства своими руками для аккумуляторов aa aaa: Как сделать зарядное устройство для батареек ААА своими руками в домашних условиях 05.06.201928.09.2020 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт