დედამიწაზე ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ლითონი არის ალუმინი. მას ასევე უწოდებენ "მფრინავ მეტალს". მიუხედავად იმისა, რომ ის ბუნებაში არ არის მისი სუფთა სახით, ის გვხვდება ბევრ მინერალში. და ყველაზე გავრცელებული შენადნობი, რომელიც გამოიყენება მრავალი ნაწილისა და სტრუქტურის დასამზადებლად, არის დურალუმინი (duralumin).
ის გამოიგონა გერმანელმა მეცნიერმა ალფრედ ვილმმა, რომელიც მუშაობდა Dürener Metallwerke AG ქარხანაში (Düren). მან დაადგინა, რომ ალუმინის და სპილენძის შენადნობას გაცილებით უკეთესი მახასიათებლები აქვს ვიდრე თავად ლითონს მისი სუფთა სახით.
მაღალი სიმტკიცის შენადნობის ჯგუფი
სინამდვილეში, დურალუმი არის შენადნობების მთელი ჯგუფი, რომელშიც მთავარი კომპონენტია ალუმინი, ხოლო მისი შენადნობი ელემენტებია სპილენძი, თუთია, მანგანუმი, მაგნიუმი. მაგრამ ზოგადად, მათი მახასიათებლები განისაზღვრება არა მხოლოდ შემადგენლობით, არამედ სითბოს დამუშავების მეთოდით. 1903 წელს პირველად აღმოაჩინეს, რომ დაბერების პროცესში, ალუმინის შენადნობისპილენძი კიდევ უფრო გამძლე და მყარი ხდება.
როგორც მოგვიანებით გაირკვა, ეს გამოწვეულია იმით, რომ როდესაც გამკვრივების შემდეგ ლითონი რამდენიმე დღის განმავლობაში იმყოფება ოთახის ტემპერატურაზე, მისი ზეგაჯერებული მყარი ხსნარი იშლება და ამას, თავის მხრივ, თან ახლავს გამკვრივება. მასალა.
დაბერების პროცესი და დაბრუნება წინა მდგომარეობაზე
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ლითონის დაბერება მნიშვნელოვანი პროცესია, რომელიც გამოწვეულია სტრუქტურული გარდაქმნებით, რომლებიც იწვევს ფიზიკურ და მექანიკურ თვისებებში ცვლილებებს. ეს შეიძლება იყოს ბუნებრივი და ხელოვნური. პირველ შემთხვევაში, შენადნობი ინახება რამდენიმე დღის განმავლობაში ოთახის ტემპერატურაზე.
ხელოვნური დაძველებით, დამუშავების დრო მცირდება, მაგრამ ტემპერატურა იზრდება. იმისათვის, რომ შენადნობი დაბრუნდეს წინა მდგომარეობაში, ის უნდა გაცხელდეს 270 გრადუსამდე რამდენიმე წამის განმავლობაში და შემდეგ სწრაფად გაცივდეს.
ალუმინის წარმოება
სპილენძით ალუმინის შენადნობის დასამზადებლად საჭიროა მაღალტექნოლოგიური აღჭურვილობა და, რა თქმა უნდა, თავად ლითონი. მოპოვებულია ბოქსიტიდან. ეს არის კლდე, რომელიც უნდა დაიმსხვრა, წყალი დაუმატოს და ორთქლზე მოხარშოს მაღალი წნევით. ამრიგად, სილიციუმი გამოყოფილია ალუმინისგან. შემდეგ სქელ მასას ათავსებენ სპეციალურ აბაზანაში გასწორებული კრიოლიტით. შიგთავსი თბება 950°C-მდე და მასში გადის 400 kA ელექტრული დენი.
ეს საშუალებას გაძლევთ გაარღვიოთ კავშირი ჟანგბადისა და ალუმინის ატომებს შორის. შედეგად, ეს უკანასკნელი ფსკერზე დნება თხევადი ლითონის სახით. ასე მზადდება კასტინგები თხევადი ალუმინისგან. ახლა მეტალისრულიად მზად არის დამუშავებისთვის. თუმცა მისი სიმტკიცის გასაზრდელად საჭიროა მასში შენადნობი ელემენტების დამატება და ამით მაღალი ხარისხის ალუმინის-სპილენძის შენადნობი.
დურალუმინის წარმოება
მთლიანობაში, ყველა ალუმინის შენადნობები იყოფა ორ ჯგუფად: ჩამოსხმული და დეფორმირებული. მათი წარმოების პროცესი დამოკიდებულია ზუსტად იმაზე, თუ რა სახის უნდა იყოს მიღებული საბოლოოდ. გარდა ამისა, წარმოების მეთოდი ასევე დამოკიდებულია საჭირო მახასიათებლებზე.
დურალუმინის წარმოებისთვის ალუმინის ინგოტები დნება ელექტრო ღუმელში. საინტერესოა, რომ ეს არის ერთ-ერთი იმ რამდენიმე ლითონიდან, რომელიც შეიძლება მრავალჯერ გადაკეთდეს მყარიდან თხევადში და პირიქით. ეს არ იმოქმედებს მის შესრულებაზე. სპილენძი და სხვა შენადნობის ელემენტები, როგორიცაა მანგანუმი, რკინა და მაგნიუმი, თავის მხრივ ემატება გამდნარ ალუმინს. ძალიან მნიშვნელოვანია პროცენტული თანაფარდობის დაცვა: 93% ალუმინი, 5% სპილენძი, დანარჩენი 2% სხვა შენადნობის ელემენტებია.
დურალუმინის გამკვრივება და დამუშავება
ასეთი შენადნობისთვის სავალდებულოა გამკვრივების პროცესი. მცირე ნაწილების შენახვის დრო მხოლოდ რამდენიმე წუთია, ხოლო ტემპერატურა დაახლოებით 500 °C. პროცედურის შემდეგ დაუყოვნებლივ, დურალუმინი რბილი და ბლანტია. ადვილია დეფორმირება და დამუშავება. გარკვეული პერიოდის შემდეგ, შენადნობი გამკვრივდება და მისი მექანიკური თვისებები იზრდება. თუ ტემპერატურის ბარიერი გადააჭარბებს, ხდება დაჟანგვა და მასალა კარგავს თავის მახასიათებლებს.გამკვრივების შემდეგ ნელ-ნელა უნდა გაცივდეს გრილ წყალში.
ასე რომ, თქვენ უკვე იცით ალუმინის-სპილენძის შენადნობის სახელი. ის ხშირად ექვემდებარება დეფორმაციას: ცივად გადახვევა, ნახატი, გაყალბება. ამ შემთხვევაში ხდება ე.წ გამკვრივება. ეს არის პროცესი, რომლის დროსაც ხდება დისლოკაციების მოძრაობა და გამრავლება ლითონის სტრუქტურაში. შედეგად, შენადნობი იცვლის თავის სტრუქტურას, ხდება უფრო მყარი და ძლიერი. ეს ამცირებს მის ელასტიურობას და დარტყმის ძალას. იმისათვის, რომ დეფორმაციები უფრო ადვილად გაიაროს და სამუშაო გამკვრივებამ არ გაანადგუროს ლითონი, გამოიყენება ანეილირება. ამისათვის შენადნობი თბება 350°C-მდე და შემდეგ გაცივდება ჰაერში.
შენადნობის მდგომარეობის სქემა (ალუმინი და სპილენძი)
იმისთვის, რომ მაქსიმალურად მკაფიოდ აღწეროთ დურალუმინის კომპონენტების ურთიერთქმედება მყარ და თხევად მდგომარეობაში, ასევე ახსნათ შენადნობის თვისებების ცვლილების ბუნება, გამოიყენეთ მდგომარეობის დიაგრამა.
მისგან ჩანს, რომ ალუმინის შენადნობში Cu-ის ყველაზე მაღალი ხსნადობა შეინიშნება 548°C ტემპერატურაზე და ამავე დროს არის 5,7%. როდესაც ტემპერატურა მოიმატებს, ის მოიმატებს, ხოლო როდესაც დაეცემა - დაიკლებს. მინიმალური ხსნადობა (0,5%) შეინიშნება ოთახის ტემპერატურაზე. თუ დურალუმინი გამაგრდება 400°C-ზე ზემოთ, ის გახდება მყარი ერთგვაროვანი ხსნარი - α.
ამ პროცესის დროს მყარი ხსნარი იშლება. ალუმინის და სპილენძის შენადნობი ძალიან უჩვეულოდ იქცევა, რომლის ფორმულაა CuAl2. პროცესს თან ახლავს ჭარბი A1 ფაზის გათავისუფლება. ეს დაშლა ხდება დროსდიდი დრო. ეს არის ბუნებრივი დაბერება, რომელიც ადრე აღვნიშნეთ.
შენადნობის თვისებები
ლითონის შენადნობი გარკვეულ ელემენტებთან შესაძლებელს ხდის მისი მახასიათებლების გაზრდას. გახსოვთ ალუმინის-სპილენძის შენადნობის სახელი? რა თვისებები აქვს?
თავად ალუმინი არის ძალიან მსუბუქი, რბილი და სრულიად მყიფე. ის ხსნადია სუსტად კონცენტრირებულ ტუტეებში და მჟავებში. ალუმინის სპილენძისა და მაგნიუმის დამატებით, უკვე შეგიძლიათ მიიღოთ საკმაოდ ძლიერი შენადნობი. მისი მუშაობის გაუმჯობესება საკმაოდ მარტივია - თქვენ უბრალოდ უნდა დატოვოთ იგი ოთახის ტემპერატურაზე. ასე რომ, დაბერების ეფექტი ზრდის დურალუმინის სიძლიერეს, როგორც ზემოთ ვისაუბრეთ.
ალუმინი თავისთავად საკმაოდ მსუბუქია. სპილენძის მცირე პროცენტი არ ამძიმებს შენადნობას. კიდევ ერთი დადებითი მახასიათებელია შენადნობის განმეორებითი დნობის უნარი. ამავე დროს, ის არ დაკარგავს თავის თვისებებს. ერთადერთი, რაც საჭიროა, არის „დასვენება“ქასტინგიდან რამდენიმე დღის განმავლობაში.
დურალუმინის მინუსი არის მისი დაბალი კოროზიის წინააღმდეგობა. ამიტომ ყველაზე ხშირად ასეთი მასალა დაფარულია ალუმინის სუფთა ფენით ან შეღებილი ლაქებითა და საღებავებით.
ალუმინის შენადნობები და მათი გამოყენება
პირველად დურალუმინი გამოიყენეს საჰაერო ხომალდების დასამზადებლად. ამ მასალის სიმსუბუქემ და სიძლიერემ შესაძლებელი გახადა შესანიშნავი თვითმფრინავის შექმნა. ამისთვის გამოიყენეს D16t ბრენდი. ამჟამად ფართოდ გამოიყენება შენადნობები ალუმინის, თუთიის, სპილენძის და სხვა შენადნობი ელემენტებითასტრონავტიკა, ავიაცია და მექანიკური ინჟინერიის სხვა სფეროები.
ასე, მაგალითად, დურალუმინის გამოყენებამ მანქანის წარმოებაში შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს მისი წონა და ღირებულება, მაგრამ ამავე დროს ის საკმარისად ძლიერი იქნება.
ზოგადად, შეიძლება აღინიშნოს, რომ ამ შენადნობის დიაპაზონი საკმაოდ ფართოა: მილები, მავთულები, ფურცლები, ლენტები, წნელები და სხვადასხვა ფორმის ჩამოსხმული ნაწილები. D16t კვლავ ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე პოპულარულ და გავრცელებულ ბრენდად. მარკირების ბოლოს პატარა ასო "t" ნიშნავს, რომ შენადნობი გამაგრებულია და ბუნებრივად დაძველებულია. გამოიყენება:
- კოსმოსური ხომალდების, გემების და თვითმფრინავების დიზაინში.
- ჩარხების და დანადგარების სხვადასხვა ნაწილების დასამზადებლად.
- ქუჩის ნიშნების, საგზაო ნიშნების წარმოებისთვის.
ყველამ უნდა იცოდეს ალუმინის და სპილენძის შენადნობის სახელი. Dural ასევე გამოიყენება ნავთობის ინდუსტრიაში. ასე რომ, მისგან დამზადებული სპეციალური მილები უზრუნველყოფს ჭაბურღილის ფუნქციონირებას 6-7 წლის განმავლობაში.
რა ჰქვია ალუმინის და სპილენძის შენადნობას, ადვილად დასამახსოვრებელს. ასე რომ, ჩვენ ვუთხარით, რა თვისებები აქვს და სად გამოიყენება. მას ადვილად შეუძლია შეცვალოს ნაგლინი ფოლადი, განსაკუთრებით თუ საჭიროა კონსტრუქციის მსუბუქი წონა.
