Механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов: полный обзор характеристик

Каковы основные механические свойства алюминия. Как легирование влияет на прочность и пластичность алюминиевых сплавов. Почему алюминий так широко применяется в промышленности. Как определяются и измеряются ключевые механические характеристики алюминиевых материалов.

Ключевые механические свойства алюминия и его сплавов

Механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов во многом определяют их широкое применение в различных отраслях промышленности. К основным механическим характеристикам относятся:

• Прочность при растяжении
• Предел текучести
• Относительное удлинение
• Твердость
• Модуль упругости
• Усталостная прочность

Рассмотрим подробнее каждое из этих свойств и факторы, влияющие на их значения.

Прочность алюминия и алюминиевых сплавов

Прочность является одной из важнейших механических характеристик алюминиевых материалов. Как определяется прочность алюминия и его сплавов?

Прочность при растяжении (временное сопротивление разрыву) — это максимальное напряжение, которое материал способен выдержать до разрушения при растяжении. Для чистого алюминия она составляет около 70-100 МПа.

Предел текучести — напряжение, при котором начинается заметная пластическая деформация материала. У чистого алюминия предел текучести около 20-30 МПа.

Легирование значительно повышает прочностные характеристики алюминия. Например:

• Сплавы серии 2ххх (Al-Cu) имеют прочность до 400-500 МПа
• Сплавы серии 7ххх (Al-Zn-Mg) достигают прочности 600-700 МПа

Какие факторы влияют на прочность алюминиевых сплавов? Основные из них:

• Химический состав сплава
• Термическая обработка
• Степень холодной деформации
• Размер зерна

Пластичность и деформируемость алюминия

Алюминий и многие его сплавы обладают высокой пластичностью, что определяет их хорошую деформируемость и обрабатываемость. Как оценивается пластичность алюминиевых материалов?

Основной характеристикой пластичности является относительное удлинение при разрыве. Для чистого алюминия оно может достигать 50-60%.

Легирование обычно снижает пластичность, но повышает прочность. Например:

• Высокопрочные сплавы серии 7ххх имеют относительное удлинение 5-12%
• Деформируемые сплавы серии 5ххх сохраняют удлинение на уровне 15-25%

Какие факторы определяют пластичность алюминиевых сплавов?

• Чистота алюминия
• Тип и количество легирующих элементов
• Размер зерна
• Наличие примесей
• Температура деформации

Твердость алюминиевых материалов

Твердость — это способность материала сопротивляться внедрению более твердого тела. Как измеряется твердость алюминия и его сплавов?

Наиболее распространенные методы определения твердости алюминиевых материалов:

• По Бринеллю (HB) — вдавливание стального шарика
• По Виккерсу (HV) — вдавливание алмазной пирамидки
• По Роквеллу (HRB) — для мягких алюминиевых сплавов

Твердость чистого алюминия составляет 15-25 HB. Легирование и термообработка позволяют повысить твердость до 60-150 HB для высокопрочных сплавов.

Модуль упругости алюминия и его сплавов

Модуль упругости (модуль Юнга) характеризует жесткость материала — его способность сопротивляться упругой деформации. Каково значение модуля упругости для алюминия?

Модуль упругости чистого алюминия составляет около 70 ГПа. Это примерно в 3 раза ниже, чем у стали. Легирование незначительно повышает модуль упругости алюминиевых сплавов — до 75-80 ГПа.

Низкий модуль упругости алюминия обуславливает:

• Хорошую амортизирующую способность
• Высокую удельную жесткость конструкций
• Способность поглощать энергию удара

Усталостная прочность алюминиевых материалов

Усталостная прочность — это способность материала сопротивляться разрушению при циклических нагрузках. Как определяется усталостная прочность алюминия и его сплавов?

Основные характеристики усталостной прочности:

• Предел выносливости — максимальное напряжение, не вызывающее разрушения при заданном числе циклов
• Долговечность — число циклов до разрушения при заданном напряжении

Усталостная прочность алюминиевых сплавов зависит от:

• Прочности и пластичности материала
• Состояния поверхности
• Наличия концентраторов напряжений
• Частоты нагружения
• Температуры испытаний

Влияние легирования на механические свойства алюминия

Легирование позволяет значительно улучшить механические характеристики алюминия. Как различные легирующие элементы влияют на свойства алюминиевых сплавов?

Основные легирующие элементы и их влияние:

• Медь — повышает прочность и твердость, снижает пластичность
• Магний — увеличивает прочность без существенного снижения пластичности
• Марганец — повышает прочность и коррозионную стойкость
• Кремний — улучшает литейные свойства, повышает износостойкость
• Цинк — значительно увеличивает прочность в сочетании с магнием

Комплексное легирование позволяет получать сплавы с оптимальным сочетанием механических свойств для различных применений.

Методы определения механических свойств алюминия

Для определения механических характеристик алюминия и его сплавов применяются стандартизированные методы испытаний. Какие основные виды испытаний используются?

• Испытание на растяжение — определение прочности, пластичности, модуля упругости
• Испытание на твердость — методы Бринелля, Виккерса, Роквелла
• Испытание на ударную вязкость — оценка сопротивления хрупкому разрушению
• Усталостные испытания — определение предела выносливости и долговечности
• Испытания на ползучесть — оценка поведения при длительных нагрузках

Результаты испытаний позволяют оценить пригодность материала для конкретных применений и оптимизировать состав и обработку сплавов.

Применение алюминия с учетом его механических свойств

Уникальное сочетание механических свойств алюминия и его сплавов определяет их широкое применение в различных отраслях. Где наиболее востребованы алюминиевые материалы?

• Авиация и космонавтика — легкие и прочные конструкции
• Автомобилестроение — кузовные детали, диски колес
• Строительство — легкие и коррозионностойкие конструкции
• Упаковка — тонкие и прочные материалы
• Электротехника — хорошая электропроводность при низкой плотности

Выбор конкретного сплава определяется требуемым комплексом механических и эксплуатационных свойств для каждого применения.

Перспективы развития алюминиевых материалов

Исследования в области алюминиевых сплавов продолжаются, направленные на дальнейшее улучшение их свойств. Какие основные направления развития алюминиевых материалов?

• Разработка новых составов сплавов с улучшенными характеристиками
• Создание композиционных материалов на основе алюминия
• Совершенствование методов обработки для оптимизации структуры и свойств
• Применение нанотехнологий для модификации свойств алюминия

Развитие алюминиевых материалов открывает новые возможности для их применения в передовых отраслях техники и технологий.

Механические свойства алюминиевых сплавов

Что такое механические свойства?

Механические свойства алюминия, как и других материалов – это свойства, которые связаны с упругой и неупругой  реакцией материала на приложение к нему нагрузки, в том числе, зависимость между напряжениями и деформациями. Примерами механических свойств являются:

• модуль упругости (при растяжении, при сжатии, при сдвиге)
• предел прочности (при растяжении, при сжатии, при сдвиге)
• предел текучести
• предел усталости
• удлинение (относительное) при разрыве
• твердость.

Механические свойства часто ошибочно относят к физическими свойствам.

Механические свойства материалов, в том числе, алюминия и его сплавов, которые получают путем испытания материала на растяжение, например, модуль упругости при растяжении, прочность при растяжении, предел текучести при растяжении и относительное удлинение называют механическими свойствами при растяжении.

Модуль упругости

Модуль упругости, который часто называют модулем Юнга – это отношение напряжения, которое приложено к материалу, к соответствующей деформации в том интервале, когда они являются прямо пропорциональными друг к другу.

Различают три типа напряжений и соответственно три типа модулей упругости для любого материала, в том числе для алюминия:

• модуль упругости при растяжении
• модуль упругости при сжатии
• модуль упругости при сдвиге (сдвиговый модуль упругости).

Таблица – Модули упругости при растяжении алюминия и других металлов [1]

 

Рисунок 1 – Кривые растяжения алюминия и низкоуглеродистой стали [4]

Рисунок 2 – Влияние легирующих элементов в алюминиевых сплавах на их плотность т модуль упругости [4]

Прочность при растяжении

Отношение максимальной нагрузки перед разрушением образца при испытании его на растяжение на исходную площадь поперечного сечения образца. Также применяются термины «предел прочности при растяжении» и «временное сопротивление разрыву».

Рисунок 3 – Кривые растяжения алюминия в сравнении и различными металлами и сплавами [4]

Предел текучести

Напряжение, которое необходимо для достижения заданной малой пластической деформации в алюминии или другом материале при одноосной растягивающей или сжимающей нагрузке.

Если пластическая деформация под воздействием растягивающей нагрузки задается как 0,2 %, то применяется термин «предел текучести 0,2 %» (R_p0,2).

Рисунок 4 – Типичная диаграмма напряжение-деформация
для алюминиевых сплавов

Удлинение (при разрыве)

Часто называется «относительным удлинением». Увеличение расстояния между двумя метками на испытательном образце, которое возникает в результате деформирования образца при растяжении до разрыва между этими метками.

Величина удлинения зависит от размеров поперечного сечения образца. Например, величина удлинения, которая получена при испытании алюминиевого листового образца будет ниже для тонкого листа, чем для толстого листа. Тоже самое относится и к прессованным алюминиевым профилям.

Рисунок 5 – Влияние легирующих элементов на прочностные свойства и относительное удлинение [4]

Удлинение А

Удлинение в процентах после разрыва образца при исходном расстоянии между метками  5,65 · √ S₀, где S₀ – исходная площадь поперечного сечения испытательного образца. Устаревшее обозначение этой величины А₅ в настоящее время не применяется. Аналогичная величина в русскоязычных документах обозначается δ₅.

Легко проверить, что для круглых образцов это расстояние между исходными метками вычисляется как 5·d.

Удлинение А

_50мм

Удлинение в процентах после разрыва образца по отношению к исходной длине между метками 50 мм и постоянной исходной ширине испытательного образца (обычно 12,5 мм). В США применяется расстояние между метками в 2 дюйма, то есть 50,8 мм.

Сдвиговая прочность

Максимальное удельное напряжение, то есть максимальная нагрузка, разделенная на исходную площадь поперечного сечения, которую выдерживает материал при испытании на сдвиг. Сдвиговая прочность обычно составляет около 60 % от прочности при растяжении.

Сдвиговая прочность является важной характеристикой качества заклепок, в том числе, алюминиевых.

Рисунок 6 – Прочность на сжатие, прочность на сдвиг, несущая прочность и
твердость различных алюминиевых сплавов [4]

Коэффициент Пуассона

Отношение между продольным удлинением и поперечным сокращением сечения при одноосном испытании. Для алюминия и всех алюминиевых сплавов во всех состояниях коэффициент Пуассона обычно составляет 0,33 [2].

Твердость

Сопротивление металла пластическому деформации, обычно измеряемое путем отпечатка.

Твердость Бринелля (HB)

Сопротивление проникновению сферического индентора при стандартизированных условиях.

Для алюминия и алюминиевых сплавов твердость НВ приблизительно равна 0,3·R_m, где R_m – предел прочности при растяжении, выраженный в МПа [2].

Если применяется индентор из карбида вольфрама, то применяется обозначение HBW.

Твердость Викерса (HV)

Сопротивление проникновению алмазного индентора в виде квадратной пирамиды при стандартизированных условиях. Твердость HV приблизительно равна 1,10·HB [2].

Усталость

Тенденция металла разрушаться при длительных циклическом напряжении, которое значительно ниже предела прочности при растяжении.

Рисунок 7 – Различие в усталостном поведении низкоуглеродистой стали иалюминиевых сплавов [3]

Усталостная прочность

Максимальная амплитуда напряжения, которую может выдерживать изделие при заданном количестве циклов нагружения. Обычно выражается как амплитуда напряжения, которая дает 50%-ную вероятность разрушения после заданного количества циклов нагружения [2].

Усталостная выносливость

Предельное напряжение, ниже которого материал будет выдерживать заданного количество циклов напряжения [2].

Механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов

В таблицах ниже [3] представлены типичные механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов:

• предел прочности при растяжении
• предел текучести при растяжении
• удлинение при растяжении
• усталостная выносливость
• твердость
• модуль упругости

Механические свойства представлены отдельно:

• для алюминиевых сплавов, упрочняемых нагартовкой.
• для алюминиевых сплавов, упрочняемые термической обработкой.

Эти механические свойства – типичные. Это означает, что они годятся только для сравнительных целей, а не для инженерных расчетов. В большинстве случаев они являются средними значениями для различных размеров изделий, их форм и методов изготовления.

Источник:

1. Материалы Алюминиевой ассоциации Германии
2. Global Advisory Group GAG – Guidance “Terms and Definitions” – 2011-01
3. Aluminium and Aluminium Alloys. – ASM International, 1993.
4. TALAT 1501

 

Механические свойства алюминия в зависимости от примесей.

Механические свойства алюминия зависят от степени чистоты, вида и режимов его обработки, температуры и других факторов. С возрастанием степени чистоты прочность и твердость алюминия уменьшается, а пластичность возрастает. Модуль упругости при 20°С для металла чистотой 99,25 % составляет 69,65 ГПа, а для электролитически рафинированного алюминия чистотой 99,98 % 65,71 ГПа.

С повышением температуры прочность алюминия  снижается,  а  пластичность  возрастает.

Зависимость механических свойств алюминия от степени его чистоты

Механические свойства	Степень чистоты алюминия, %
	98,0	99,0	99,5	99,996	99,0
	для литого в землю				для литого в кокиль и для отожженного	для деформированого
σв, МПа	88,3	83,3	73,5	49,0	88.3	137.3
δ, %	12,5	20,0	29,0	45,0	30	19
HB	274,6	245,2	284,4	137,3	245,2	313,8

Влияние температуры на механические свойства отожженной алюминиевой проволоки (0,20 % Si, 0,15 % Fe, следы меди)

Механические свойства	Температура, °С
	20	100	200	300	400	500	600	625
σв, МПа	74,4	65,3	55,0	37,3	28,4	21,3	12,2	8,3
δ, %	42,0	42,0	42,6	44,0	44,7	43,3	41,1	36,0
φ, %	94,2	94,8	95,1	96,5	98,1	99,0	99,4	99,7

При температуре вблизи точки плавления механические свойства загрязненного алюминия могут резко ухудшиться из-за ослабления границ зерен и межкристаллитного разрушения. Температура резкого разупрочнения у литого алюминия чистотой 99,988 % равна 654°С, а чистотой 99,998 % — 656°С.

Алюминий обладает высокой способностью к деформации; его пластичность возрастает с повышением чистоты. Алюминий чистотой 99,995 % можно подвергнуть очень большим вытяжкам, например с диаметра 80 до диаметра 0,1 мм.

При увеличении степени деформации прочность алюминия увеличивается, а удлинение уменьшается

Механические свойства	Степень деформации, %
	0	33	83
σв, МПа	53,9	89,2	119,6
δ, %	51,9	11,9	6,9

Легирование алюминия высокой степени чистоты повышает его прочность, но понижает его пластичность как при комнатной, так и при пониженных температурах . Например, добавление 0,5 % Fe к алюминию чистотой 99,99 % приводит к повышению σ_в с 88,3 до 219,7 МПа (нагартованный металл) и с 49,0 до 99,1 МПа (отожженный алюминий).

Механические свойства листов по ГОСТ 21631-76

Марка алюминия	Обозначение сплава и состояние материала	Состояние испыты­ваемых образцов	Толщина листа, мм	Механические свойства при растяжении
				Времен­ное сопротив­ление σв, МПа (кгс/мм2)	Относи­тельное удлинение при l=11,3√F* δ, %
				Не менее
Предел текучести σв отсутствует Для испытаний на удлинение используются длинные образцы, где l — участок образца в мм, на котором определяют удлинение,а F — начальная площадь поперечного сечения в рабочей части образца в мм2
А7, А6, A5, А0, АД0, АД1. АД00, АД	А7М, А6М, А5М, А0М, АД0М, АД1М, АД00М, АДМ	Отожженные	От 0,3 до 0,5 Св. 0,5 » 0,9 » 0,9 » 10,5	60(6,0) 60(6,0) 60(6,0)	20,0 25,0 30,0
	А7Н2, А6Н2, А5Н2, А0Н2, АДОН2, АД1Н2, АД00Н2, АДН2	Полунагар- тованные	От 0,8 до 4,5	100 (10,0)	6,0
	А7Н, А6Н, А5Н, А0Н, АД0Н, АД1Н АД00H, АДН	Нагартован- ные	От 0,3 до 0,8 Св. 0,8 » 3,5 » 3,5 » 10,5	145 (15,0) 145(15,0) 130(13,0)	3,0 4,0 5,0
	А7, А6, А5, А0, АД0, АД1, АД00, АД	Без термической обработки	От 5,0 до 10,5	70 (7,0)	16,0

Алюминиевые сплавы.

Механические свойства

Алюминиевые сплавы подразделяются на деформируемые и литые в зависимости от способа их производства.

К деформируемой категории относятся прокатка, экструзия, волочение, ковка и ряд других более специализированных процессов. Литейные сплавы заливают в расплавленном виде в формы из песка (литье в песчаные формы) или из высокопрочной стали (постоянная форма или литье под давлением), где они затвердевают для получения желаемой формы.

Механические свойства для некоторых алюминиевых сплавов:

0072 4.00 9007 47 47 47 47 47 47 47 47 47 47 9007 47 47 47 47 47 47 9007 47 47 47 47 470073007300730073

Алюминиевый сплав	Demper	Эластичный модуль — E — (10 6 PSI)	Shear Modulus — G —	Shear Modulus — G —	Shear Modulus — G —	. )	Устойчивость доходности — σ Y — (10 3 PSI)	Прочность на тененис0020 3 psi)
1100		10. 0	3.75	3.5	11
1100	h22	10.0	3.75	11	14
2014		10,8	4,00	8	22
2014	T6	100073	T6	100073	T6	100073	T6	100073	58	66
2014	T62	10.8	4.00	59	67
2017	T4	10.5	3.95	32	55
2024	T3	10.6	4.00	42	64
2024	T4	10.6	4.00	40	62
2025	T6	10.4	3. 90	33	52
2124	T851	10.4	4.00	57	66
2219	T62	10.5	4.00	36	54
2618	T61	10.7	4.10	42	55
3003		10.0	3.75	5	14
3003	h28	10.0	3.75	25	27
3003	h212	10,0	3,75	10	17
354	T61	10,6	4.00	3673 9007 47 47 47 47 47	4.00	36	4.00	36	4.00	36
355	T51	10. 2	3.80	22	27
355	T6	10.3	3.80	23	37
356	T7	10.3	3.85	21	29
356	T6	10.3	3.85	20	30
5052		10.2	3.80	9.5	25
5052	h42	10.2	3.80	23	31
5056	h48	10.3	3.75	50	60
5056	ANL	10,3	4,00	22	42
60173	42
6011919	42
6011	T4	10.0	3.80	16	30
6061	T6	10. 0	3.80	35	42
6062		10.0	3.75	5	14
6062	T4	10,0	3,75	16	26
6062
6062
6062		10.0	3.75	35	38
6063	T42	10.0	3.75	10	17
6063	T5	10.0	3.75	16	22
6063	T6	10,0	3,75	25	30
6151	T60073
6151	T60073
6151	T60073
6151	T60073
6151	T60073
6151
6151	3. 85	37	44
7050	T7452	10.1 — 11.6		58	68
7050	T74			60	70
7075	T6	10.4	3.90	70	78
7075	T6			63	73
A356	T61	10.4	3.90	28	38
D712	T5	10.3	3.80	20	32

• 1 psi ( фунт/дюйм ² ) = 6894,8 Па (Н/м ² )

• ANL — отжиг после холодной обработки давлением для размягчения деформационно-твердеющих сплавов
• H — относится к нетермообрабатываемым сплавам, которые « холоднодеформированный» или «деформационно-упрочненный»

• T1 — Охлаждение после обработки при повышенной температуре — естественное старение
• T2 — Охлаждение после обработки при повышенной температуре — холодная обработка и естественное старение
• T3 — Термообработка на твердый раствор — холодная обработка и естественное старение до стабильного состояния
• T4 — Термически обработанный раствор — естественно состаренный до стабильного состояния
• T5 — Охлажденный от повышенной температуры Формовочный — искусственно состаренный
• T6 — Термически обработанный раствор — искусственно состаренный
• T7 — ​​Термически обработанный раствором — перестаренный / стабилизированный

Каковы основные свойства алюминия?

Если вы когда-нибудь задумывались, какие свойства алюминия делают его таким популярным и универсальным металлом, вы не одиноки. Существует множество характеристик, которые делают алюминий и алюминиевые сплавы одним из самых важных материалов в мире, используемых во многих отраслях промышленности. Это включает в себя бытовую, архитектурную, авиационную и автомобильную промышленность, и это лишь некоторые из них.

Изучение физических, химических и механических свойств материала составляет основу материаловедения. Это позволяет прогнозировать поведение в определенных условиях и в условиях стресса. Такие показатели эффективности помогают архитекторам, производителям и дизайнерам выбирать правильный материал для конкретного применения.

Загрузите нашу спецификацию на алюминий сейчас

Kloeckner Metals — поставщик полного ассортимента алюминия и сервисный центр. Загрузите нашу спецификацию алюминия, чтобы проверить, что Kloeckner Metals регулярно поставляет на склад.

Спецификация алюминия

Многие выдающиеся свойства алюминия и алюминиевых сплавов обеспечивают широкий спектр применения. Например, из всех металлов алюминиевые сплавы легче всего поддаются формовке и обработке. Механические свойства алюминия делают это так. Какие еще качества определяют предпочтение алюминиевых изделий и материалов?

Основные свойства всех металлов

Большинство элементов периодической таблицы Менделеева составляют металлы. Они представляют собой класс элементов, отличающихся следующими свойствами: пластичностью, ковкостью, твердостью, электропроводностью, способностью образовывать сплавы и внешним видом.

Эти свойства могут быть сгруппированы как физические, химические или механические, и они могут быть расширены более подробно при рассмотрении конкретных составов сплавов и других факторов, таких как температура. Приведенные ниже диаграммы относятся к чистому алюминию.

Свойства материалов алюминия и алюминиевых сплавов

Алюминий представляет собой металлоподобный элемент, обладающий как металлическими, так и неметаллическими свойствами, относящийся к семейству бора и углерода. Хотя алюминий является одним из самых распространенных элементов на Земле, он должен быть получен из бокситовой руды и пройти производственный процесс, прежде чем он станет коммерчески чистым и жизнеспособным алюминием.

Затем алюминий классифицируется в соответствии с легирующими элементами в пронумерованном 4-значном ряду от 1xxx до 8xxx.

Обычно добавляются такие элементы, как медь, магний, марганец, кремний и цинк. При этом существуют сотни составов сплавов.

Эти специальные составы сплавов влияют на внешний вид и технологичность. Добавление элементов улучшает прочность, обрабатываемость, коррозионную стойкость, электропроводность и плотность по сравнению с чистым алюминием.

Физические свойства

Физические свойства алюминия относятся к наблюдаемой форме и структуре до любого химического изменения.

Алюминий Алюминий Алюминий.

Физические свойства алюминия
Цвет и состояние	Твердый, немагнитный, неблестящий, серебристо-белый с легким голубоватым оттенком.
Структура	имеет гранецентрированную кубическую структуру, стабильную до температуры плавления.
Поверхность	Алюминиевые поверхности могут сильно отражать свет.
Твердость	Коммерчески чистый алюминий мягкий. Он упрочняется при легировании и отпуске.
Пластичность	Высокая пластичность. Алюминий можно бить очень тонко.
Пластичность	Высокая пластичность. Алюминий очень хорошо поддается формованию или изгибу.
Тепловое расширение	имеет коэффициент теплового расширения 23,2. Это что-то среднее между цинком, который расширяется больше, и сталью, которая расширяется вдвое меньше, чем алюминий.
Проводимость	Хороший электрический и тепловой проводник.
Коррозия	устойчив к коррозии благодаря самозащитному оксидному слою.
Плотность	Алюминий имеет низкую плотность, измеренную под действием силы тяжести по сравнению с водой, 2,70. Сравните это с плотностью железа/стали, которая имеет плотность 7,87
Точка плавления и точка кипения	Коммерчески чистый алюминий имеет температуру плавления приблизительно 1220°F и температуру кипения приблизительно 4478°F. Они меняются после легирования алюминия.

Выводы по физическим свойствам алюминия

Физические свойства алюминия помогают понять его применение. Глядя на приведенную выше диаграмму, мы видим, что алюминий демонстрирует хорошее сочетание прочности, коррозионной стойкости и пластичности. Это помогает объяснить, как алюминий может существовать в форме фольги и банок для напитков, а также труб и ирригационных трубок.

Полированный алюминий обладает хорошей отражательной способностью в широком диапазоне длин волн, что обуславливает его выбор для различных декоративных и функциональных целей, включая бытовую технику и лазеры.

Поскольку алюминий не является ферромагнитным, он подходит для электротехнической и электронной промышленности. Теплопроводность алюминиевых сплавов выгодна в теплообменниках, испарителях, электронагревательных приборах и посуде, а также в автомобильных ободах, головках цилиндров и радиаторах.

Его гранецентрированная кубическая структура способствует отличной формуемости. Алюминий также нетоксичен и часто используется в емкостях для пищевых продуктов и напитков. По данным Алюминиевой ассоциации, это также один из самых простых в переработке конструкционных материалов.

Химические свойства

Характеристика или поведение вещества при химическом изменении или реакции. Другими словами, атомы вещества должны быть разрушены, чтобы можно было наблюдать химические свойства. Наблюдения за этим разрушением на атомном уровне происходят во время реакции, а также после нее.

Химические свойства алюминия
Возникновение	Алюминий встречается в виде соединения, в основном содержащегося в бокситовой руде.
Окисление	Алюминий соединяется с кислородом с образованием оксида алюминия при воздействии влажного воздуха.
Пирофор	Когда алюминий находится в порошкообразной форме, он легко загорается при контакте с пламенем.
Способность формовать сплавы	Существуют сотни композиций алюминиевых сплавов. К легированным элементам относятся: железо, медь, марганец, кремний, магний и цинк.
Реакционная способность с водой	Алюминий быстро реагирует с горячей водой.
Реакционная способность со щелочами	Реагирует с гидроксидом натрия.
Реакционная способность с кислотой	Алюминий реагирует с горячими кислотами.

Основные сведения о химических свойствах алюминия

В некотором смысле химические свойства алюминия необычны по сравнению с другими металлами. Например, металлы редко реагируют как с основаниями, так и с кислотами. Это становится важным фактором, когда алюминий используется в качестве контейнера для жидкостей. Вы должны быть уверены, что алюминий не растворится. Вот почему банки для напитков имеют тонкий внутренний слой для предотвращения коррозии.

Другой причудливый факт об алюминии заключается в том, что помимо порошкообразной формы алюминий не является пирофорным. Это означает, что в порошкообразном состоянии алюминий легко воспламеняется и считается опасным, особенно во время обработки, когда часто встречаются мелкие частицы пыли.

То, что алюминий так легко соединяется с кислородом, напрямую влияет на методы сварки. Твердый оксидный слой, образующийся на поверхности алюминия, плавится при температуре, втрое превышающей температуру алюминия под ним. Поэтому перед сваркой требуется глубокая преднамеренная очистка поверхности, обычно с помощью ацетона, а переменный ток требуется на протяжении всего процесса сварки.

Механические свойства

Механические свойства отмечают взаимосвязь материала между напряжением и деформацией и измеряют степень эластичности в ответ на приложенную нагрузку.

Алюминий

Механические свойства алюминия
Эластичность при растяжении	имеет модуль Юнга 10000 ksi. Сравните это с медью при 17550 тысяч фунтов на квадратный дюйм или деревом при 1595 тысячах фунтов на квадратный дюйм.
Предельная прочность на растяжение	13 000 фунтов на квадратный дюйм
Предел текучести	5000 пси
Предел текучести подшипника	23100 пси
Удлинение при разрыве	15-28%
Прочность на сдвиг	9000 пси
Усталостная прочность	5000 пси

Выводы по механическим свойствам алюминия

Механические свойства существенно влияют на рабочие характеристики. Это особенно верно, если учесть, как различаются механические свойства алюминиевых сплавов.

Например, тенденция к удлинению для всех серий алюминиевых сплавов высока для сплавов более низких серий и низка для сплавов более высоких серий. Другими словами, при сравнении алюминиевых сплавов серии 1ххх со сплавами серии 7ххх сплавы серии 1ххх будут иметь значительно более высокую пластичность.

Это работает обратно пропорционально прочности на растяжение, твердости и чувствительности к удару, которые будут ниже среди сплавов более низких серий. Таким образом, в том же сравнении сплавы серии 1ххх продемонстрируют гораздо более низкую прочность на растяжение, твердость и чувствительность к удару, чем их аналоги серии 7ххх.

Повышенные температуры также разрушают алюминий даже до того, как он достигнет точки плавления. В результате большинство алюминиевых сплавов обычно не рекомендуется использовать в течение длительного времени при более высоких температурах. Однако некоторые сплавы были специально разработаны для обеспечения высокой термостойкости, например, серия 2xxx алюминий-медь.

Исключительная способность алюминия образовывать сплавы расширяет сферу его применения в различных отраслях и областях применения.