Երկրի վրա ամենատարածված մետաղներից մեկը ալյումինն է: Այն նաև կոչվում է «թռչող մետաղ»: Թեև այն բնության մեջ չի հայտնաբերվում իր մաքուր տեսքով, այն կարելի է գտնել բազմաթիվ օգտակար հանածոների մեջ: Իսկ ամենատարածված համաձուլվածքը, որն օգտագործվում է բազմաթիվ մասերի և կառուցվածքների արտադրության համար, դա դյուրալյումինն է (duralumin):
Այն հորինել է գերմանացի գիտնական Ալֆրեդ Վիլմը, ով աշխատում էր Dürener Metallwerke AG գործարանում (Düren): Նա պարզեց, որ ալյումինի և պղնձի համաձուլվածքը շատ ավելի լավ բնութագրեր ունի, քան մետաղն իր մաքուր ձևով։
Բարձր ամրության խառնուրդի խումբ
Իրականում duralumin-ը համաձուլվածքների մի ամբողջ խումբ է, որի հիմնական բաղադրիչը ալյումինն է, իսկ դրա համաձուլման տարրերն են՝ պղինձը, ցինկը, մանգանը, մագնեզիումը: Բայց ընդհանուր առմամբ դրանց բնութագրերը որոշվում են ոչ միայն բաղադրությամբ, այլեւ ջերմային մշակման մեթոդով։ 1903 թվականին առաջին անգամ հայտնաբերվեց, որ ծերացման գործընթացում ալյումինի համաձուլվածքի հետպղինձը դառնում է ավելի դիմացկուն և կարծր:
Ինչպես պարզվեց ավելի ուշ, դա պայմանավորված է նրանով, որ երբ մետաղը պնդանալուց հետո մի քանի օր գտնվում է սենյակային ջերմաստիճանում, նրա գերհագեցած պինդ լուծույթը քայքայվում է, և դա իր հերթին ուղեկցվում է կարծրացումով. նյութը։
Ծերացման գործընթացը և վերադարձը նախկին վիճակին
Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, մետաղների ծերացումը կարևոր գործընթաց է, որը պայմանավորված է կառուցվածքային վերափոխումներով, որոնք առաջացնում են ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունների փոփոխություններ: Դա կարող է լինել բնական և արհեստական: Առաջին դեպքում համաձուլվածքը մի քանի օր պահվում է սենյակային ջերմաստիճանում։
Արհեստական ծերացման դեպքում մշակման ժամանակը կրճատվում է, բայց ջերմաստիճանը բարձրանում է։ Համաձուլվածքը նախկին վիճակին վերադարձնելու համար այն պետք է մի քանի վայրկյան տաքացնել մինչև 270 աստիճան, այնուհետև արագ սառեցնել։
Ալյումինի արտադրություն
Պղնձով ալյումինի համաձուլվածք պատրաստելու համար անհրաժեշտ է բարձր տեխնոլոգիական սարքավորումներ և, իհարկե, հենց մետաղը։ Այն արդյունահանվում է բոքսիտից։ Սա ժայռ է, որը պետք է տրորել, ջուր ավելացնել ու շոգեխաշել բարձր ճնշման տակ։ Այսպիսով, սիլիցիումը անջատվում է կավահողից։ Այնուհետեւ հաստ զանգվածը տեղադրվում է հատուկ լոգանքի մեջ՝ ուղղած կրիոլիտով։ Բովանդակությունը տաքացվում է մինչև 950 ° C և դրա միջով անցնում է 400 կԱ էլեկտրական հոսանք։
Սա թույլ է տալիս կոտրել թթվածնի և ալյումինի ատոմների միջև կապը: Արդյունքում վերջինս նստում է հատակում՝ որպես հեղուկ մետաղ։ Ահա թե ինչպես են ձուլվածքները պատրաստվում հեղուկ ալյումինից։ Այժմ մետաղականամբողջովին պատրաստ է հաստոցների համար: Սակայն դրա ամրությունը մեծացնելու համար անհրաժեշտ է դրան լեգիրող տարրեր ավելացնել և այդպիսով ստանալ բարձրորակ ալյումին-պղինձ համաձուլվածք։
Դուրալյումի արտադրություն
Ընդհանուր առմամբ բոլոր ալյումինե համաձուլվածքները բաժանվում են երկու խմբի՝ ձուլված և դեֆորմացված: Դրանց արտադրության գործընթացը կախված է հենց նրանից, թե ի վերջո ինչ տեսակ պետք է ձեռք բերվի։ Բացի այդ, արտադրության մեթոդը նույնպես կախված է պահանջվող բնութագրերից։
Դուրալյումինի արտադրության համար ալյումինե ձուլակտորները հալեցնում են էլեկտրական վառարանում։ Հետաքրքիր է, որ սա այն սակավաթիվ մետաղներից է, որը կարելի է բազմիցս վերածել պինդից հեղուկի և հակառակը: Սա չի ազդի դրա կատարման վրա: Պղինձը և համաձուլման այլ տարրեր, ինչպիսիք են մանգանը, երկաթը և մագնեզիումը, հերթով ավելացվում են հալած ալյումինին։ Շատ կարևոր է պահպանել տոկոսային հարաբերակցությունը՝ 93% ալյումին, 5% պղինձ, մնացած 2%՝ այլ համաձուլվածքային տարրեր։
Դյուրալյումինի կարծրացում և կռում
Նման համաձուլվածքի համար պարտադիր է կարծրացման գործընթացը: Փոքր մասերի պահպանման ժամանակը ընդամենը մի քանի րոպե է, իսկ ջերմաստիճանը՝ մոտ 500 °C։ Պրոցեդուրայից անմիջապես հետո դուրալումինը փափուկ և մածուցիկ է: Այն հեշտ է դեֆորմացվում և մշակվում։ Որոշ ժամանակ անց համաձուլվածքը կարծրանում է, և դրա մեխանիկական հատկությունները մեծանում են: Եթե ջերմաստիճանի շեմը գերազանցում է, տեղի է ունենում օքսիդացում, և նյութը կորցնում է իր բնութագրերը:Պնդանալուց հետո այն պետք է դանդաղ սառեցնել սառը ջրում։
Այսպիսով, դուք արդեն գիտեք ալյումին-պղինձ համաձուլվածքի անվանումը։ Այն հաճախ ենթարկվում է դեֆորմացման՝ սառը գլորում, գծում, դարբնություն: Այս դեպքում տեղի է ունենում այսպես կոչված կարծրացում։ Սա գործընթաց է, որի ընթացքում մետաղական կառուցվածքում տեղի է ունենում տեղաշարժերի շարժում և բազմապատկում: Արդյունքում, համաձուլվածքն ինքնին փոխում է իր կառուցվածքը, դառնում ավելի կոշտ և ամուր: Սա նվազեցնում է դրա ճկունությունը և ազդեցության ուժը: Որպեսզի դեֆորմացիաներն ավելի հեշտ անցնեն, և աշխատանքային պնդացումը չքանդի մետաղը, կիրառվում է եռացում։ Դա անելու համար համաձուլվածքը տաքացնում են մինչև 350 ° C, այնուհետև սառչում են օդում։
Հալվածքի վիճակի գծապատկեր (ալյումին և պղինձ)
Դյուրալյումինի բաղադրիչների փոխազդեցությունը պինդ և հեղուկ վիճակում առավել հստակ նկարագրելու, ինչպես նաև համաձուլվածքի հատկությունների փոփոխության բնույթը բացատրելու համար օգտագործեք վիճակի դիագրամը։
Դրանից երևում է, որ Ալյումինի հետ համաձուլվածքում Cu-ի ամենաբարձր լուծելիությունը դիտվում է 548 ° C ջերմաստիճանում և միևնույն ժամանակ այն կազմում է 5,7%: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանա, այն կբարձրանա, իսկ երբ իջնի՝ կնվազի։ Սենյակային ջերմաստիճանում կնկատվի նվազագույն լուծելիություն (0,5%): Եթե դուրալումինը կարծրանա 400 ° C-ից բարձր, ապա այն կդառնա պինդ համասեռ լուծույթ - α.
Այս գործընթացի ընթացքում պինդ լուծույթը կքայքայվի։ Ալյումինի և պղնձի համաձուլվածքն իրեն շատ անսովոր է պահում, որի բանաձևը CuAl2 է: Գործընթացը ուղեկցվում է ավելցուկային A1 փուլի ազատմամբ: Այս խզումը տեղի է ունենում ընթացքումերկար ժամանակ. Սա բնական ծերացումն է, որը մենք ավելի վաղ նշեցինք:
Հալվածքի հատկություններ
Մետաղին որոշակի տարրերի համաձուլումը հնարավորություն է տալիս մեծացնել նրա բնութագրերը։ Հիշու՞մ եք ալյումին-պղինձ համաձուլվածքի անունը: Ի՞նչ հատկություններ ունի այն:
Ալյումինը ինքնին շատ թեթև է, փափուկ և ամբողջովին փխրուն: Այն լուծելի է թույլ խտացված ալկալիների և թթուների մեջ։ Ալյումինին պղինձ և մագնեզիում ավելացնելով, արդեն կարող եք բավականին ամուր համաձուլվածք ստանալ: Դրա կատարումը բավականին հեշտ է բարելավել, պարզապես անհրաժեշտ է թողնել այն պառկել սենյակային ջերմաստիճանում: Այսպիսով, ծերացման ազդեցությունը մեծացնում է դյուրալյումինի ուժը, ինչպես մենք խոսեցինք վերևում:
Ալյումինը ինքնին բավականին թեթև է: Պղնձի փոքր տոկոսը խառնուրդը չի ծանրացնում: Մեկ այլ դրական հատկանիշ է համաձուլվածքը բազմիցս հալեցնելու ունակությունը: Միեւնույն ժամանակ, այն չի կորցնի իր հատկությունները: Միակ բանը, որ պետք է քասթինգից հետո մի քանի օր «հանգիստ» տալն է։
Դուրալյումինի թերությունը նրա ցածր կոռոզիոն դիմադրությունն է: Հետևաբար, ամենից հաճախ նման նյութը պատվում է ալյումինի մաքուր շերտով կամ ներկվում լաքերով և ներկերով։
Ալյումինի համաձուլվածքներ և դրանց կիրառությունները
Առաջին անգամ դուրալումին օգտագործվել է օդանավերի պատրաստման համար։ Այս նյութի թեթևությունն ու ուժը հնարավորություն են տվել ստեղծել հիանալի ինքնաթիռ։ Դրա համար օգտագործվել է D16t ապրանքանիշը։ Ներկայումս լայնորեն կիրառվում են ալյումինի, ցինկի, պղնձի և այլ համաձուլվածքների տարրերով համաձուլվածքներտիեզերագնացություն, ավիացիա և մեքենաշինության այլ ոլորտներ։
Այսպիսով, օրինակ, մեքենայի արտադրության մեջ դյուրալյումինի օգտագործումը կարող է զգալիորեն նվազեցնել դրա քաշն ու արժեքը, բայց միևնույն ժամանակ այն բավականաչափ ամուր կլինի։
Ընդհանուր առմամբ, կարելի է նշել, որ այս համաձուլվածքի տեսականին բավականին լայն է՝ խողովակներ, լարեր, թիթեղներ, ժապավեններ, ձողեր և տարբեր ձևերի ձուլածո մասեր։ D16t-ը դեռ համարվում է ամենահայտնի և տարածված բրենդներից մեկը: Նշման վերջում «t» փոքր տառը նշանակում է, որ համաձուլվածքը կարծրացել է և բնականաբար հնացել է։ Օգտագործվում է՝
- Տիեզերանավերի, նավերի և ինքնաթիռների նախագծման մեջ:
- Հաստոցների և մեքենաների տարբեր մասերի արտադրության համար:
- Փողոցային նշանների, ճանապարհային նշանների արտադրության համար:
Բոլորը պետք է իմանան ալյումինի և պղնձի համաձուլվածքի անվանումը։ Dural-ն օգտագործվում է նաև նավթարդյունաբերության մեջ։ Այսպիսով, դրանից պատրաստված հատուկ խողովակները կարող են ապահովել ջրհորի աշխատանքը 6-7 տարի։
Ինչ է անվանում ալյումինի և պղնձի համաձուլվածքը, որը հեշտ է հիշել: Այսպիսով, մենք պատմեցինք, թե ինչ հատկություններ ունի այն և որտեղ է այն օգտագործվում։ Այն հեշտությամբ կարող է փոխարինել գլանվածքով պողպատը, հատկապես, եթե անհրաժեշտ է կառուցվածքը դարձնել թեթև:
