Mojawapo ya metali zinazojulikana zaidi duniani ni alumini. Pia inaitwa "chuma cha kuruka". Ingawa haipatikani katika maumbile katika hali yake safi, inaweza kupatikana katika madini mengi. Na aloi ya kawaida, ambayo hutumiwa kuzalisha sehemu nyingi na miundo, ni duralumin (duralumin).
Ilivumbuliwa na mwanasayansi Mjerumani Alfred Wilm, ambaye alifanya kazi katika kiwanda cha Dürener Metallwerke AG (Düren). Aliamua kwamba aloi ya alumini na shaba ina sifa bora zaidi kuliko chuma chenyewe katika umbo lake safi.
Kikundi cha aloi ya nguvu ya juu
Kwa hakika, duralumin ni kundi zima la aloi ambamo kijenzi kikuu ni alumini, na vipengele vyake vya aloi ni shaba, zinki, manganese, magnesiamu. Lakini kwa ujumla, sifa zao hazizingatiwi tu na muundo, bali pia kwa njia ya matibabu ya joto. Mnamo 1903, iligunduliwa kwanza kuwa wakati wa mchakato wa kuzeeka, aloi ya alumini nashaba inazidi kudumu na kuwa ngumu zaidi.
Kama ilivyotokea baadaye, hii ni kwa sababu ya ukweli kwamba wakati, baada ya ugumu, chuma iko kwenye joto la kawaida kwa siku kadhaa, suluhisho lake gumu lililojaa maji hutengana, na hii, kwa upande wake, inaambatana na ugumu wa nyenzo.
Mchakato wa kuzeeka na kurudi katika hali ya awali
Kama ilivyotajwa awali, kuzeeka kwa metali ni mchakato muhimu, unaosababishwa na mabadiliko ya miundo ambayo husababisha mabadiliko katika sifa za kimwili na za kiufundi. Inaweza kuwa ya asili na ya bandia. Katika kesi ya kwanza, aloi huwekwa kwa siku kadhaa kwenye joto la kawaida.
Kwa kuzeeka bandia, muda wa usindikaji hupunguzwa, lakini halijoto huongezeka. Ili kurudisha aloi katika hali yake ya awali, ni lazima iwekwe moto hadi digrii 270 kwa sekunde chache kisha ipozwe haraka.
Uzalishaji wa alumini
Ili kutengeneza aloi ya alumini kwa shaba, unahitaji vifaa vya hali ya juu na, bila shaka, chuma yenyewe. Inachimbwa kutoka kwa bauxite. Huu ni mwamba ambao unahitaji kusagwa, maji huongezwa ndani yake na kukaushwa chini ya shinikizo la juu. Kwa hivyo, silicon imetenganishwa na alumina. Kisha molekuli nene huwekwa katika umwagaji maalum na cryolite iliyonyooka. Yaliyomo huwashwa hadi 950 ° C na mkondo wa umeme wa 400 kA hupitishwa ndani yake.
Hii hukuruhusu kuvunja uhusiano kati ya atomi za oksijeni na alumini. Matokeo yake, mwisho hukaa chini kama chuma kioevu. Hivi ndivyo castings hufanywa kutoka kwa alumini ya kioevu. Sasa chumatayari kabisa kwa machining. Hata hivyo, ili kuongeza nguvu zake, ni muhimu kuongeza vipengele vya aloi ndani yake na hivyo kupata aloi ya shaba ya aluminium ya ubora wa juu.
Uzalishaji wa Duralumin
Kwa jumla, aloi zote za alumini zimegawanywa katika vikundi viwili: vya kutupwa na vilivyoharibika. Mchakato wa uzalishaji wao unategemea kwa usahihi ni aina gani inapaswa kupatikana mwishoni. Kwa kuongeza, mbinu ya utengenezaji pia inategemea sifa zinazohitajika.
Kwa utengenezaji wa duralumin, ingo za alumini huyeyushwa katika tanuru la umeme. Inashangaza, hii ni moja ya metali chache ambazo zinaweza kubadilishwa kutoka imara hadi kioevu na kinyume chake mara nyingi. Hii haitaathiri utendaji wake. Shaba na vitu vingine vya aloi kama vile manganese, chuma na magnesiamu huongezwa kwa alumini iliyoyeyuka. Ni muhimu sana kuzingatia uwiano wa asilimia: 93% ya alumini, 5% ya shaba, 2% iliyobaki ni vipengele vingine vya aloi.
Ugumu na uwekaji wa duralumin
Lazima kwa aloi kama hiyo ni mchakato wa ugumu. Wakati wa kushikilia kwa sehemu ndogo ni dakika chache tu, na joto ni karibu 500 ° C. Mara baada ya utaratibu, duralumin ni laini na yenye viscous. Ni rahisi kuharibika na kusindika. Baada ya muda fulani, alloy inakuwa ngumu na sifa zake za mitambo huongezeka. Ikiwa kizingiti cha joto kinazidi, oxidation hutokea na nyenzo hupoteza sifa zake. Baada ya kugumu, lazima ipozwe polepole kwenye maji baridi.
Kwa hivyo, tayari unajua jina la aloi ya shaba ya alumini. Mara nyingi hujitolea kwa deformation: rolling baridi, kuchora, forging. Katika kesi hiyo, kinachojulikana kuwa ugumu hutokea. Hii ni mchakato wakati harakati na kuzidisha kwa dislocations hutokea katika muundo wa chuma. Matokeo yake, alloy yenyewe hubadilisha muundo wake, inakuwa ngumu na yenye nguvu. Hii inapunguza ductility yake na nguvu ya athari. Ili deformations kupita kwa urahisi zaidi na ugumu wa kazi hauharibu chuma, annealing hutumiwa. Ili kufanya hivyo, aloi huwashwa hadi 350 ° C na kisha kupozwa hewani.
Chati ya hali ya aloi (alumini na shaba)
Ili kuelezea kwa uwazi mwingiliano wa vijenzi vya duralumin katika hali dhabiti na kioevu, na pia kuelezea asili ya mabadiliko katika sifa za aloi, tumia mchoro wa hali.
Inaweza kuonekana kutoka humo kwamba umumunyifu wa juu zaidi wa Cu katika aloi iliyo na alumini huzingatiwa kwa joto la 548 ° C na wakati huo huo ni 5.7%. Wakati joto linapoongezeka, litaongezeka, na linapoanguka, litapungua. Umumunyifu mdogo (0.5%) utazingatiwa kwa joto la kawaida. Ikiwa duralumin imeimarishwa zaidi ya 400 ° C, itakuwa suluhu thabiti ya homogeneous - α.
Wakati wa mchakato huu, suluhisho gumu litaoza. Aloi ya alumini na shaba hufanya kazi isiyo ya kawaida sana, fomula yake ni CuAl2. Mchakato huu unaambatana na kutolewa kwa awamu ya A1 ya ziada. Uchanganuzi huu unafanyika wakatimuda mrefu. Huu ndio uzee wa asili tuliotaja hapo awali.
Sifa za aloi
Kuweka chuma chenye vipengele fulani hufanya iwezekane kuongeza sifa zake. Je! unakumbuka jina la aloi ya aluminium-shaba? Je, ina sifa gani?
Alumini yenyewe ni nyepesi sana, ni laini na ni tete kabisa. Ni mumunyifu katika alkali zilizojilimbikizia dhaifu na asidi. Kwa kuongeza shaba na magnesiamu kwa alumini, unaweza tayari kupata alloy yenye nguvu. Utendaji wake ni rahisi sana kuboresha - unahitaji tu kuiacha ili kulala kwenye joto la kawaida. Kwa hivyo, athari ya kuzeeka huongeza nguvu ya duralumin, kama tulivyozungumza hapo juu.
Alumini yenyewe ni nyepesi kabisa. Asilimia ndogo ya shaba haifanyi alloy kuwa nzito. Tabia nyingine nzuri ni uwezo wa kurudisha aloi mara kwa mara. Wakati huo huo, haitapoteza mali zake. Kitu pekee kinachohitajika ni kuipa "pumziko" kwa siku kadhaa baada ya kutuma.
Hasara ya duralumin ni upinzani wake mdogo wa kutu. Kwa hivyo, mara nyingi nyenzo kama hizo hufunikwa na safu safi ya alumini au kupakwa rangi na varnish na rangi.
Aloi za Alumini na matumizi yake
Kwa mara ya kwanza, duralumin ilitumika kutengeneza meli za anga. Wepesi na nguvu ya nyenzo hii ilifanya iwezekane kuunda ndege bora. Kwa hili, chapa ya D16t ilitumiwa. Kwa sasa, aloi zilizo na alumini, zinki, shaba na vitu vingine vya aloi hutumiwa sana katikaastronautics, anga na maeneo mengine ya uhandisi wa mitambo.
Kwa hivyo, kwa mfano, matumizi ya duralumin katika utengenezaji wa gari inaweza kupunguza uzito na gharama yake kwa kiasi kikubwa, lakini wakati huo huo itakuwa na nguvu ya kutosha.
Kwa ujumla, inaweza kuzingatiwa kuwa safu ya aloi hii ni pana kabisa: bomba, waya, shuka, tepi, vijiti na sehemu za kutupwa za maumbo anuwai. D16t bado inachukuliwa kuwa moja ya chapa maarufu na ya kawaida. Barua ndogo "t" mwishoni mwa kuashiria ina maana kwamba alloy ni ngumu na ya kawaida ya umri. Inatumika:
- Katika miundo ya vyombo vya angani, meli na ndege.
- Kwa ajili ya utengenezaji wa sehemu mbalimbali za zana za mashine na mashine.
- Kwa ajili ya utengenezaji wa alama za barabarani, alama za barabarani.
Kila mtu anapaswa kujua jina la aloi ya alumini na shaba. Dural pia hutumiwa katika tasnia ya mafuta. Kwa hivyo, mabomba maalum yaliyotengenezwa kutoka kwayo yanaweza kuhakikisha uendeshaji wa kisima kwa miaka 6-7.
Aloi ya alumini na shaba inaitwaje, ambayo ni rahisi kukumbuka. Kwa hivyo, tuliambia ni mali gani inayo na inatumiwa wapi. Inaweza kuchukua nafasi ya chuma kilichoviringishwa kwa urahisi, hasa ikiwa ni muhimu kufanya muundo kuwa mwepesi.
