Alumīnijs īsumā
Alumīnijs ir sudraba{0}}balts viegls metāls, kas ir mīksts un kaļams tīrā veidā. To komerciāli ražo daudzās formās, tostarp kolonnās, stieņos, loksnēs, folijās, pulveros, lentēs un pavedienos, kas atspoguļo tā lielisko apstrādājamību. Metāls apvieno vieglu svaru ar labu elektrisko un siltumvadītspēju, augstu atstarošanas spēju un izturību pret oksidāciju, kas kopā izskaidro tā ļoti plašo pielietojumu klāstu, sākot no jaudas pārvades līdz iepakojumam, celtniecībai un transportēšanai.
Blīvums un termiskās īpašības
Alumīnija kušanas temperatūra ir aptuveni 660 grādi un tā viršanas temperatūra ir aptuveni 2327 grādi. Tā relatīvais blīvums ir aptuveni 2,70, kas nozīmē, ka tas ir aptuveni viena -trešdaļa no tērauda svara tādam pašam tilpumam; šķidrā alumīnija blīvums ir aptuveni 2,303 g/cm³. Termiskās izplešanās koeficients istabas temperatūrā (25 grādi) ir aptuveni 0,0000236 mm/mm° grāds jeb 23,6 ppm/K. Šis mērenais izplešanās ātrums ir jāņem vērā konstrukcijās, kas savieno alumīniju ar citiem materiāliem, piemēram, tērauda stiprinājumiem vai betonu, plašos temperatūras diapazonos.
Mehāniskās konstantes
Alumīnija elastības modulis ir aptuveni 70 GPa, un Puasona koeficients ir aptuveni 0,33. Tā kā modulis ir aptuveni viena-trešdaļa no tērauda, alumīnija sekcijām jābūt biezākām vai stingrākām, lai sasniegtu tādu pašu stingrību, taču tā augstā izturības -pret-svara attiecība joprojām padara to par vēlamo materiālu svarīgām-konstrukcijām aviācijā, transportā un pārnēsājamās iekārtās. Ikdienas izstrādājumos metāla kaļamība ļauj viegli veidot traukus, foliju un plānus{7}}sienu profilus.
Elektriskā un siltumvadītspēja
Alumīnija elektrovadītspēja pēc tilpuma ir aptuveni 60% no vara elektrovadītspējas, bet, tā kā alumīnijs ir daudz vieglāks, tā vadītspēja uz masas vienību faktiski ir augstāka nekā vara. Tāpēc tālsatiksmes elektropārvades līnijās un kopņu sistēmās varš bieži tiek aizstāts ar alumīnija vadiem. Alumīnijs arī labi vada siltumu, kas padara to efektīvu siltuma izlietnēm, virtuves traukiem un siltummaiņiem. Tā augstā atstarošanas spēja redzamajai gaismai un infrasarkanajam starojumam atbalsta tā izmantošanu apgaismojuma reflektoros un siltumizolācijas folijās.
Ķīmiskā uzvedība un oksīda slānis
Alumīnijam ir spēcīga ķīmiskā afinitāte pret skābekli, un tas nekavējoties veido plānu, blīvu, pašdziedinošu{0}}oksīda plēvi uz jebkuras tikko atklātas virsmas. Šis dabīgais oksīda slānis nodrošina alumīnija izcilo izturību pret koroziju atmosfēras un daudzās ūdens vidēs, kā arī nodrošina pamatu anodētai un pārveidojošai{2}}pārklājumam. Tā kā oksīds ātri pārveidojas, saskrāpētas vai sagrieztas alumīnija virsmas pasargā sevi, kas ir galvenā priekšrocība āra un jūras apkalpošanā.
Inženierzinātnes sekas
Izvēloties alumīniju lietojumam, ir jāizvērtē zema blīvuma, augstas vadītspējas, izturības pret koroziju un formējamības kombinācija pret tā zemāko moduli un mīkstināšanu paaugstinātā temperatūrā. Sakausējumu saime jāizvēlas atkarībā no tā, vai prasībās dominē izturība, vadītspēja vai formējamība: 1xxx sakausējumi vadītspējai un izturībai pret koroziju, 3xxx sakausējumiem vispārējai ražošanai, 5xxx jūras un metinātām konstrukcijām un 6xxx vai 7xxx augstas -stiprības konstrukcijas elementiem.
FAQ
Q1: Kāpēc elektropārvades līnijās vara vietā tiek izmantots alumīnijs?
Lai gan varš vada elektrību labāk pēc tilpuma, alumīnijs vada vairāk elektrības uz masas vienību un ir daudz vieglāks un lētāks. Gaisvadu līnijām, kurām ir nozīme svaram un izmaksām, alumīnija vadi vai alumīnija-stiegroti tērauda-vadi ir standarta komplektācijā.
Q2: Vai alumīnijs nerūsē?
Nē. Alumīnijs veido alumīnija oksīda slāni, nevis dzelzs oksīdu. Oksīda plēve ir aizsargājoša un paš-dziedinoša, tāpēc alumīnijs ir izturīgs pret koroziju lielākajā daļā atmosfēras un saldūdens vidi, lai gan agresīvi hlorīdi un spēcīgas skābes vai sārmi var tai uzbrukt.
Q3: Kāds ir alumīnija blīvums?
Alumīnija relatīvais blīvums ir aptuveni 2,70, un šķidrā alumīnija blīvums ir aptuveni 2,303 g/cm³. Faktiskās vērtības nedaudz atšķiras atkarībā no sakausējuma sastāva un temperamenta.
Q4: Vai alumīniju var izmantot augstā temperatūrā?
Alumīnijs zaudē izturību virs aptuveni 150-200 grādiem, un tā kušanas temperatūra ir 660 grādi, tāpēc tas nav piemērots augstas-temperatūras konstrukcijām. Lietojot paaugstinātas temperatūras, jāapsver specializēti sakausējumi vai citi metāli.
Q5: Kāpēc alumīnijs pieskaroties šķiet vēss?
Alumīnija augstā siltumvadītspēja ātri noņem siltumu no ādas, tāpēc tas jūtas vēsāks nekā materiāli ar zemāku vadītspēju. Šī pati īpašība padara to efektīvu siltuma izlietnēm un virtuves traukiem, kuriem vienmērīgi jāsadala siltums.