یکی از رایج ترین فلزات روی زمین آلومینیوم است. به آن فلز پرنده نیز می گویند. اگرچه در طبیعت به شکل خالص یافت نمی شود، اما در بسیاری از مواد معدنی یافت می شود. و متداول ترین آلیاژی که برای تولید قطعات و سازه های زیادی استفاده می شود، دورالومین (دورالومین) است.
توسط دانشمند آلمانی آلفرد ویلم، که در کارخانه Dürener Metallwerke AG (دورن) کار می کرد، اختراع شد. او مشخص کرد که آلیاژ آلومینیوم و مس ویژگی های بسیار بهتری نسبت به خود فلز به شکل خالص آن دارد.
گروه آلیاژی با استحکام بالا
در واقع دورالومین گروه کاملی از آلیاژها است که جزء اصلی آن آلومینیوم است و عناصر آلیاژی آن مس، روی، منگنز، منیزیم است. اما به طور کلی، ویژگی های آنها نه تنها با ترکیب، بلکه با روش عملیات حرارتی نیز تعیین می شود. در سال 1903، برای اولین بار کشف شد که در طول فرآیند پیری، آلیاژ آلومینیوم بامس حتی بادوام تر و سخت تر می شود.
همانطور که بعداً مشخص شد، این به این دلیل است که وقتی فلز پس از سخت شدن برای چند روز در دمای اتاق قرار می گیرد، محلول جامد فوق اشباع آن تجزیه می شود و این به نوبه خود با سخت شدن همراه است. مواد.
فرایند پیری و بازگشت به حالت قبل
همانطور که قبلا ذکر شد، پیری فلز فرآیند مهمی است که در اثر دگرگونی های ساختاری ایجاد می شود که باعث تغییر در خواص فیزیکی و مکانیکی می شود. می تواند طبیعی و مصنوعی باشد. در حالت اول، آلیاژ برای چند روز در دمای اتاق نگهداری می شود.
با پیری مصنوعی، زمان پردازش کاهش می یابد، اما دما افزایش می یابد. برای برگرداندن آلیاژ به حالت قبل، باید چند ثانیه تا دمای 270 درجه حرارت داده شود و سپس به سرعت سرد شود.
تولید آلومینیوم
برای ساختن آلیاژ آلومینیوم با مس، به تجهیزات پیشرفته و البته خود فلز نیاز دارید. از بوکسیت استخراج می شود. این سنگی است که باید خرد شود، آب به آن اضافه شود و تحت فشار زیاد بخار شود. بنابراین، سیلیکون از آلومینا جدا می شود. سپس توده ضخیم در حمام مخصوص با کرایولیت صاف شده قرار می گیرد. محتویات تا 950 درجه سانتیگراد گرم می شوند و جریان الکتریکی 400 کیلو آمپر از آن عبور می کنند.
این به شما امکان می دهد پیوند بین اتم های اکسیژن و آلومینیوم را بشکنید. در نتیجه، دومی به عنوان یک فلز مایع به پایین ته نشین می شود. به این ترتیب ریخته گری از آلومینیوم مایع ساخته می شود. حالا فلزیکاملا آماده برای ماشینکاری اما برای افزایش استحکام باید عناصر آلیاژی را به آن اضافه کرد و در نتیجه آلیاژ آلومینیوم- مس با کیفیت بالا به دست آورد.
تولید دورالومین
در مجموع، همه آلیاژهای آلومینیوم به دو گروه ریخته گری و تغییر شکل تقسیم می شوند. روند تولید آنها دقیقاً به این بستگی دارد که در نهایت چه نوع باید به دست آید. علاوه بر این، روش ساخت نیز به ویژگی های مورد نیاز بستگی دارد.
برای تولید دورالومین، شمش های آلومینیوم را در کوره الکتریکی ذوب می کنند. جالب اینجاست که این یکی از معدود فلزاتی است که می تواند بارها از جامد به مایع و بالعکس تبدیل شود. این تاثیری بر عملکرد آن نخواهد داشت. مس و سایر عناصر آلیاژی مانند منگنز، آهن و منیزیم به نوبه خود به آلومینیوم مذاب اضافه می شوند. رعایت نسبت درصد بسیار مهم است: 93% آلومینیوم، 5% مس، 2% باقیمانده سایر عناصر آلیاژی هستند.
سخت شدن و بازپخت دورالومین
برای چنین آلیاژی فرآیند سخت شدن اجباری است. زمان نگهداری برای قطعات کوچک تنها چند دقیقه است و دمای آن حدود 500 درجه سانتیگراد است. بلافاصله پس از عمل، دورالومین نرم و چسبناک است. تغییر شکل و پردازش آن آسان است. پس از مدتی آلیاژ سخت می شود و خواص مکانیکی آن افزایش می یابد. اگر از آستانه دما فراتر رود، اکسیداسیون رخ می دهد و ماده ویژگی های خود را از دست می دهد.پس از سفت شدن باید به آرامی در آب خنک خنک شود.
بنابراین، شما قبلاً نام آلیاژ آلومینیوم-مس را می دانید. اغلب خود را به تغییر شکل می دهد: نورد سرد، طراحی، آهنگری. در این حالت به اصطلاح سخت شدن اتفاق می افتد. این فرآیندی است که طی آن حرکت و تکثیر نابجایی ها در سازه فلزی اتفاق می افتد. در نتیجه، خود آلیاژ ساختار خود را تغییر می دهد، سخت تر و قوی تر می شود. این امر باعث کاهش شکل پذیری و مقاومت ضربه ای آن می شود. برای اینکه تغییر شکل ها راحت تر از بین برود و سخت کاری باعث تخریب فلز نشود، از آنیلینگ استفاده می شود. برای انجام این کار، آلیاژ را تا 350 درجه سانتیگراد گرم می کنند و سپس در هوا سرد می کنند.
نمودار وضعیت آلیاژ (آلومینیوم و مس)
برای اینکه به وضوح تعامل اجزای دورالومین را در حالت جامد و مایع توضیح دهید و همچنین برای توضیح ماهیت تغییر در خواص آلیاژ، از نمودار حالت استفاده کنید.
از آن می توان دریافت که بیشترین حلالیت مس در آلیاژ با آلومینیوم در دمای 548 درجه سانتی گراد و در عین حال 5.7 درصد مشاهده می شود. وقتی دما افزایش می یابد، افزایش می یابد و زمانی که کاهش می یابد، کاهش می یابد. حداقل حلالیت (0.5٪) در دمای اتاق مشاهده خواهد شد. اگر دورالومین بالاتر از 400 درجه سانتیگراد سخت شود، به محلول جامد همگن تبدیل می شود - α.
در طول این فرآیند، محلول جامد تجزیه می شود. آلیاژ آلومینیوم و مس بسیار غیرعادی عمل می کند که فرمول آن CuAl2 است. فرایند با آزادسازی فاز اضافی A1 همراه است. این شکست در طولمدت زمان طولانی. این پیری طبیعی است که قبلاً به آن اشاره کردیم.
ویژگی های آلیاژ
آلیاژ کردن یک فلز با عناصر خاصی امکان افزایش خصوصیات آن را فراهم می کند. آیا نام آلیاژ آلومینیوم و مس را به خاطر دارید؟ چه خواصی دارد؟
آلومینیوم خود بسیار سبک، نرم و کاملا شکننده است. در قلیاها و اسیدها با غلظت ضعیف حل می شود. با افزودن مس و منیزیم به آلومینیوم، می توانید یک آلیاژ نسبتاً قوی بدست آورید. بهبود عملکرد آن بسیار آسان است - فقط باید آن را بگذارید تا در دمای اتاق دراز بکشد. بنابراین، همانطور که در بالا در مورد آن صحبت کردیم، اثر پیری قدرت دورالومین را افزایش می دهد.
آلومینیوم خود کاملاً سبک است. درصد کمی از مس آلیاژ را سنگین تر نمی کند. ویژگی مثبت دیگر توانایی ذوب مجدد آلیاژ است. در عین حال خواص خود را از دست نخواهد داد. تنها چیزی که لازم است این است که چند روز پس از گچ گیری به آن "استراحت" بدهید.
عیب دورالومین مقاومت کم آن در برابر خوردگی است. بنابراین، اغلب چنین موادی با یک لایه تمیز از آلومینیوم پوشانده می شوند یا با لاک و رنگ رنگ می شوند.
آلیاژهای آلومینیوم و کاربردهای آن
برای اولین بار از دورالومین برای ساخت کشتی های هوایی استفاده شد. سبکی و استحکام این ماده باعث شد تا یک هواپیمای عالی خلق شود. برای این کار از برند D16t استفاده شد. در حال حاضر آلیاژهایی با آلومینیوم، روی، مس و سایر عناصر آلیاژی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرندفضانوردی، هوانوردی و سایر زمینه های مهندسی مکانیک.
بنابراین، برای مثال، استفاده از دورالومین در ساخت خودرو می تواند وزن و هزینه آن را به میزان قابل توجهی کاهش دهد، اما در عین حال به اندازه کافی قوی خواهد بود.
به طور کلی می توان اشاره کرد که دامنه این آلیاژ بسیار گسترده است: لوله ها، سیم ها، ورق ها، نوارها، میله ها و قطعات ریخته گری با اشکال مختلف. D16t هنوز هم یکی از محبوب ترین و رایج ترین برندها محسوب می شود. حرف کوچک "t" در انتهای علامت گذاری به این معنی است که آلیاژ سخت شده و به طور طبیعی کهنه شده است. استفاده می شود:
- در طراحی فضاپیماها، کشتی ها و هواپیماها.
- برای ساخت قطعات مختلف ماشین ابزار و ماشین آلات.
- برای ساخت تابلوهای خیابانی، علائم راه.
همه باید نام آلیاژ آلومینیوم و مس را بدانند. از دورال در صنعت نفت نیز استفاده می شود. بنابراین، لوله های مخصوص ساخته شده از آن می تواند عملکرد چاه را برای 6-7 سال تضمین کند.
نام آلیاژ آلومینیوم و مس چیست که به راحتی به یاد می آید. بنابراین، ما گفتیم که چه خواصی دارد و در کجا استفاده می شود. این می تواند به راحتی جایگزین فولاد نورد شود، به خصوص اگر برای سبک وزن کردن ساختار ضروری باشد.
