Материалы с малой плотностью

Это материалы, широко применяемые в авиации, ракетной и космической технике, автомобиле - и судостроении. строительстве и др. отраслях.

Применение легких материалов дает возможность:

* снизить массу конструкции

* увеличить грузоподъемность летательных аппаратов без снижения скорости и дальности полета

* повысить скорость движения автомобилей, судов. ж/д транспорта

К основным конструкционным легким материалам относят алюминий, титан, магний. бериллий и сплавы на их основе, а также пластмассы.

Особенно перспективны материалы, которые дают возможность снизить массу конструкции при одновременном повышении их прочности и жесткости.

Основным критерием при выборе материала в этом случае является удельная прочность и удельная жесткость.

Наибольшей удельной прочностью и жесткостью обладают сплавы титана, бериллия, композиционные материалы - из них изготавливают высоконагруженные детали.

Сплавы на основе алюминия, магния и пластмассы идут для изготовления мало - и средненагруженных деталей.

Алюминий и его сплавы

Алюминий второй, самый распространенный после железа металл в современной технике.

* плотность его 2,7 г/см 3 ( в три раза легче железа)

* температура плавления - 660°решетка его - гранецентрированный куб

* Алюминий обладает высокой электропроводностью (57% от электропроводности меди)

* Алюминий обладает хорошей теплопроводностью и теплоемкостью.

* Алюминий быстро окисляется на воздухе, покрываясь тонкой пленкой окиси – Аl2О3, которая в отличие от окиси железа не пропускает кислород в толщу металла, что обеспечивает его защиту от коррозии.

Механические свойства алюминия сравнительно невысокие

σ = 90-180 Мпа твердость 20-40НВ, но он имеет высокую пластичность δ =35-40%, что дает возможность прокатывать его в очень тонкие листы.

Алюминий хорошо обрабатывается давлением, сваривается, но плохо обрабатывается резанием.

Первичный алюминий (ГОСТ 11069-74) делят на 3 группы

* 1. Алюминий особой чистоты А999 (А = 99,999%)

* 2. Алюминий высокой частоты (4 марки -А995,А99,А97,А95)

* 3. Алюминий технической частоты (А85,А8,А7,А6,А5А0, соответственно алюминия 99,85,99,8,99,7,99,6,99,5 и 99,0%)

ПРИМЕНЕНИЕ АЛЮМИНИЯ

В виду низкой прочности алюминий применяют для ненагруженных деталей и элементов конструкций, когда от материала требуется легкость, свариваемость, пластичность. Так из него изготавливают рамы, двери, трубопроводы, фольгу, цистерны для перевозки нефти и нефтепродуктов, посуду и др.

Благодаря высокой теплопроводности он используется для различных теплообменников в промышленных и тепловых холодильниках.

Высокая электропроводность алюминия способствует его широкому применению для конденсаторов, проводов, кабелей, шин и др.

Алюминий имеет высокую отражательную способность, поэтому его используют для прожекторов, рефлекторов, экранов телевизоров.

Алюминий применяют в металлургии, где используется его большое сродство к кислороду, для получения в чистом виде дорогих и редких металлов - хрома, ванадия и др.

Низкие сорта алюминия используются для раскисления стали.

Соединения алюминия безвредны для человека, поэтому он широко используется в пищевой промышленности - обертки конфет. сыра и др. продуктов, для аппаратуры молочных и пивоваренных предприятий.