Тема № 13

Цветные металлы и сплавы

К группе широко применяемых цветных металлов относятся алюминий, титан, магний, медь, свинец, олово, цветные металлы обладают целым рядом весьма ценных свойств, например, высокой теплопроводностью (алюминий и медь), очень малой плотностью (алюминий и магний) , очень низкой температурой плавления (свинец и олово), высокой коррозионной стойкостью (титан и алюминий.), Основные физические свойства некоторых цветных металлов приведены ниже:

                                               Mg       Al      Ti         Cu

Атомный номер ...........          12       13       22       29

Атомная масса.............          24,3     27,0    47,0     63,5

Плотность при 20⁰ С,г/см ³ 1,74      2,7     4,5      8,9

Температура, плавления, ⁰С  651    660    1668     1083

Атомный диаметр, Нм ......   0,32     0,28   0,289   0,256

Удельная теплопроводность

при 20°С Вт/(мК)...                1391    225     18,85    387

Алюминий и его сплавы

Алюминий - металл серебристо-белого цвета; находится в III группе Периодической системы Д.И.Менделеева.

Алюминий легкий (плотность 2,7 г/см ³) и легкоплавкий (температура плавления 660⁰ С) металл, он не имеет полиморфных превращений, кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке с параметром а=0,404 нм и поэтому обладает высокой пластичностью.

Алюминий имеет высокую теплопроводность, а электропроводность его составляет 65% от электропроводности меди.

Алюминий - коррозионно-стойкий металл. Образующаяся на его поверхности плотная пленка оксида Al металлом, малопроницаема для всех газов и предохраняет алюминий от дальнейшего окисления и коррозии в атмосферных условиях, воде и других средах.

Алюминий стоек к концентрированной азотной кислоте и некоторых органических кислотах (лимонной, уксусной и др.). Минеральные кислоты (соляная, плавиковая) и щелочи разрушают оксидную пленку.

Постоянные примеси (Fe, Si, Ti, Мn, Сu, Zn, ) понижают физико- химические характеристики и пластичность алюминия.

В зависимости от содержания примесей различают марки первичного алюминия Д999, А995, А99, А97, А95 .

Железо и кремний являются основными неизбежными примесями, попадающими в алюминий при его производстве. Их присутствие отрицательно сказывается на свойствах алюминия.

Чистейший алюминий имеет крупнозернистую структуру с тонкими прямолинейными границами.

Железо практически не растворимо в алюминии, поэтому даже при самом малом его содержании образуется хрупкое химическое соединении FeAl₃ . Кристаллизуясь в виде игл , служащих надрезами и металле, оно снижает пластические свойства алюминия. Железо уменьшает коррозионную стойкость алюминия вследствие большой разницы электpoхимических потенциалов фаз А1 и FeAl₃ этих фаз и развития межкpисталлитной коррозии.

Кремний не образует с алюминием химических соединений и присутствует в сплавах алюминия в элементарном виде.

Кремний ухудшает литейных свойств технического алюминия. Кремний резко снижает температуру солидуса, увеличивает интервал кристаллизации.

Из-за низкой прочности технический алюминий применять как конструкционный материал нецелесообразно. Его широко используют для изготовления ненагруженных деталей и элементов конструкций, когда основную роль играют его малая плотность, высокая пластичностью, коррозионная стойкость, хорошая свариваемость. Высокая электропроводность алюминия, сочетающаяся с малой плотностью, позволили широко использовать его в электротехнике в качестве проводникового материала.