Eines der häufigsten Metalle auf der Erde ist Aluminium. Es wird auch „fliegendes Metall“genannt. Obwohl es in der Natur nicht in reiner Form vorkommt, ist es in vielen Mineralien enth alten. Und die häufigste Legierung, die zur Herstellung vieler Teile und Strukturen verwendet wird, ist Duraluminium (Duralumin).
Es wurde von dem deutschen Wissenschaftler Alfred Wilm erfunden, der im Werk der Dürener Metallwerke AG (Düren) arbeitete. Er stellte fest, dass eine Legierung aus Aluminium und Kupfer viel bessere Eigenschaften hat als das Metall selbst in seiner reinen Form.
Hochfeste Legierungsgruppe
Tatsächlich ist Duraluminium eine ganze Gruppe von Legierungen, in denen der Hauptbestandteil Aluminium ist und seine Legierungselemente Kupfer, Zink, Mangan, Magnesium sind. Im Allgemeinen werden ihre Eigenschaften jedoch nicht nur von der Zusammensetzung, sondern auch von der Methode der Wärmebehandlung bestimmt. 1903 wurde erstmals entdeckt, dass während des Alterungsprozesses eine Aluminiumlegierung mitKupfer wird noch h altbarer und härter.
Wie sich später herausstellte, liegt dies daran, dass sich nach dem Aushärten des Metalls bei Raumtemperatur über mehrere Tage der übersättigte Mischkristall zersetzt, was wiederum mit einer Aushärtung einhergeht das Material.
Der Alterungsprozess und die Rückkehr zum vorherigen Zustand
Wie bereits erwähnt, ist die Metall alterung ein wichtiger Prozess, der durch Strukturumwandlungen verursacht wird, die zu Änderungen der physikalischen und mechanischen Eigenschaften führen. Es kann natürlich und künstlich sein. Im ersten Fall wird die Legierung mehrere Tage bei Raumtemperatur aufbewahrt.
Bei der künstlichen Alterung wird die Verarbeitungszeit verkürzt, aber die Temperatur erhöht. Um die Legierung wieder in ihren vorherigen Zustand zu versetzen, muss sie einige Sekunden auf 270 Grad erhitzt und dann schnell abgekühlt werden.
Aluminiumproduktion
Um Aluminium mit Kupfer zu legieren, braucht man Hightech-Equipment und natürlich das Metall selbst. Es wird aus Bauxit abgebaut. Dies ist ein Gestein, das zerkleinert, mit Wasser versetzt und unter hohem Druck gedämpft werden muss. Somit wird Silizium von Aluminiumoxid getrennt. Dann wird die dicke Masse in ein spezielles Bad mit geglättetem Kryolith gegeben. Der Inh alt wird auf 950 °C erhitzt und ein elektrischer Strom von 400 kA durchgeleitet.
Damit können Sie die Bindung zwischen den Sauerstoff- und Aluminiumatomen aufbrechen. Dadurch setzt sich letzteres als flüssiges Metall zu Boden. So entstehen Gussteile aus flüssigem Aluminium. Jetzt Metallkomplett bearbeitungsbereit. Um jedoch seine Festigkeit zu erhöhen, ist es notwendig, ihm Legierungselemente hinzuzufügen und so eine hochwertige Aluminium-Kupfer-Legierung zu erh alten.
Duralumin-Produktion
Insgesamt werden alle Aluminiumlegierungen in zwei Gruppen eingeteilt: gegossen und verformt. Der Prozess ihrer Herstellung hängt genau davon ab, welche Art am Ende erh alten werden soll. Darüber hinaus hängt das Herstellungsverfahren auch von den geforderten Eigenschaften ab.
Zur Herstellung von Duraluminium werden Aluminiumbarren in einem Elektroofen geschmolzen. Interessanterweise ist dies eines der wenigen Metalle, das viele Male von fest zu flüssig und umgekehrt umgewandelt werden kann. Die Leistung wird dadurch nicht beeinträchtigt. Dem geschmolzenen Aluminium werden wiederum Kupfer und andere Legierungselemente wie Mangan, Eisen und Magnesium zugesetzt. Ganz wichtig ist das prozentuale Verhältnis zu beachten: 93 % Aluminium, 5 % Kupfer, die restlichen 2 % sind andere Legierungselemente.
Härten und Anlassen von Duraluminium
Obligatorisch für eine solche Legierung ist der Härteprozess. Die H altezeit für Kleinteile beträgt nur wenige Minuten, die Temperatur liegt bei etwa 500 °C. Unmittelbar nach dem Eingriff ist Duraluminium weich und zähflüssig. Es ist leicht zu verformen und zu verarbeiten. Nach einiger Zeit härtet die Legierung aus und ihre mechanischen Eigenschaften nehmen zu. Wird die Temperaturschwelle überschritten, findet Oxidation statt und das Material verliert seine Eigenschaften. Nach dem Aushärten muss es langsam in k altem Wasser abgekühlt werden.
Sie kennen also bereits den Namen der Aluminium-Kupfer-Legierung. Es eignet sich oft für Verformungen: K altwalzen, Ziehen, Schmieden. In diesem Fall tritt die sogenannte Härtung auf. Dies ist ein Prozess, bei dem die Bewegung und Vermehrung von Versetzungen in der Metallstruktur stattfindet. Dadurch verändert die Legierung selbst ihre Struktur, wird härter und fester. Dies verringert seine Duktilität und Schlagfestigkeit. Damit die Verformungen leichter passieren und die K altverfestigung das Metall nicht zerstört, wird geglüht. Dazu wird die Legierung auf 350 °C erhitzt und anschließend an der Luft abgekühlt.
Zustandsdiagramm der Legierung (Aluminium und Kupfer)
Um das Zusammenwirken der Komponenten von Duraluminium im festen und flüssigen Zustand am deutlichsten zu beschreiben und die Art der Änderung der Eigenschaften der Legierung zu erklären, verwenden Sie das Zustandsdiagramm.
Daraus ist ersichtlich, dass die höchste Löslichkeit von Cu in einer Legierung mit Aluminium bei einer Temperatur von 548 ° C beobachtet wird und gleichzeitig 5,7 % beträgt. Wenn die Temperatur steigt, steigt sie, und wenn sie fällt, sinkt sie. Bei Raumtemperatur wird eine minimale Löslichkeit (0,5 %) beobachtet. Wenn das Duraluminium über 400 ° C gehärtet wird, wird es zu einer festen homogenen Lösung - α.
Während dieses Vorgangs zersetzt sich die feste Lösung. Sehr ungewöhnlich verhält sich eine Legierung aus Aluminium und Kupfer, deren Formel CuAl2 lautet. Der Prozess wird von der Freisetzung überschüssiger Phase A1 begleitet. Diese Aufschlüsselung erfolgt währendlange Zeit. Dies ist die natürliche Alterung, die wir bereits erwähnt haben.
Legierungseigenschaften
Das Legieren eines Metalls mit bestimmten Elementen ermöglicht es, seine Eigenschaften zu verbessern. Erinnern Sie sich an den Namen der Aluminium-Kupfer-Legierung? Welche Eigenschaften hat es?
Aluminium selbst ist sehr leicht, weich und völlig zerbrechlich. Es ist in schwach konzentrierten Laugen und Säuren löslich. Durch Hinzufügen von Kupfer und Magnesium zu Aluminium können Sie bereits eine ziemlich starke Legierung erh alten. Seine Leistung lässt sich ganz einfach verbessern – Sie müssen ihn nur bei Zimmertemperatur liegen lassen. Der Effekt des Alterns erhöht also die Festigkeit von Duraluminium, wie wir oben besprochen haben.
Aluminium selbst ist ziemlich leicht. Ein kleiner Kupferanteil macht die Legierung nicht schwerer. Eine weitere positive Eigenschaft ist die Möglichkeit, die Legierung immer wieder umzuschmelzen. Gleichzeitig verliert es seine Eigenschaften nicht. Das Einzige, was nötig ist, ist, ihm nach dem Gießen ein paar Tage „Ruhe“zu gönnen.
Der Nachteil von Duraluminium ist seine geringe Korrosionsbeständigkeit. Daher wird dieses Material meistens mit einer sauberen Aluminiumschicht bedeckt oder mit Lacken und Farben bem alt.
Aluminiumlegierungen und ihre Anwendungen
Zum ersten Mal wurde Duraluminium zur Herstellung von Luftschiffen verwendet. Die Leichtigkeit und Festigkeit dieses Materials ermöglichten die Herstellung eines hervorragenden Flugzeugs. Hierfür wurde die Marke D16t verwendet. Derzeit sind Legierungen mit Aluminium, Zink, Kupfer und anderen Legierungselementen weit verbreitetRaumfahrt, Luftfahrt und andere Bereiche des Maschinenbaus.
So kann zum Beispiel die Verwendung von Duraluminium bei der Herstellung eines Autos sein Gewicht und seine Kosten erheblich reduzieren, aber gleichzeitig wird es stark genug sein.
Generell lässt sich feststellen, dass die Bandbreite dieser Legierung recht breit ist: Rohre, Drähte, Bleche, Bänder, Stäbe und Gussteile verschiedenster Formen. D16t gilt nach wie vor als eine der beliebtesten und gebräuchlichsten Marken. Der kleine Buchstabe „t“am Ende der Markierung bedeutet, dass die Legierung gehärtet und natürlich ge altert ist. Es wird verwendet:
- In der Konstruktion von Raumfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen.
- Zur Herstellung verschiedener Teile für Werkzeugmaschinen und Maschinen.
- Zur Herstellung von Straßenschildern, Straßenschildern.
Jeder sollte den Namen der Legierung aus Aluminium und Kupfer kennen. Dural wird auch in der Ölindustrie verwendet. So können daraus hergestellte Spezialrohre den Betrieb des Brunnens für 6-7 Jahre sicherstellen.
Wie heißt die Legierung aus Aluminium und Kupfer, leicht zu merken. Also haben wir gesagt, welche Eigenschaften es hat und wo es verwendet wird. Es kann leicht gewalzten Stahl ersetzen, insbesondere wenn es notwendig ist, die Struktur leicht zu machen.
