Salah satu logam paling umum di Bumi adalah aluminium. Ini juga disebut "logam terbang". Meskipun tidak ditemukan di alam dalam bentuk murni, dapat ditemukan di banyak mineral. Dan paduan yang paling umum, yang digunakan untuk memproduksi banyak bagian dan struktur, adalah duralumin (duralumin).
Ini ditemukan oleh ilmuwan Jerman Alfred Wilm, yang bekerja di pabrik Dürener Metallwerke AG (Düren). Dia menentukan bahwa paduan aluminium dan tembaga memiliki karakteristik yang jauh lebih baik daripada logam itu sendiri dalam bentuk murni.
Grup paduan kekuatan tinggi
Faktanya, duralumin adalah seluruh kelompok paduan di mana komponen utamanya adalah aluminium, dan elemen paduannya adalah tembaga, seng, mangan, magnesium. Tetapi secara umum, karakteristiknya ditentukan tidak hanya oleh komposisi, tetapi juga oleh metode perlakuan panas. Pada tahun 1903, pertama kali ditemukan bahwa selama proses penuaan, paduan aluminium dengantembaga menjadi lebih tahan lama dan keras.
Ternyata kemudian, ini disebabkan oleh fakta bahwa ketika, setelah pengerasan, logam berada pada suhu kamar selama beberapa hari, larutan padat lewat jenuhnya terurai, dan ini, pada gilirannya, disertai dengan pengerasan materi.
Proses penuaan dan kembali ke keadaan semula
Seperti disebutkan sebelumnya, penuaan logam merupakan proses penting, yang disebabkan oleh transformasi struktural yang menyebabkan perubahan sifat fisik dan mekanik. Itu bisa alami dan buatan. Dalam kasus pertama, paduan disimpan selama beberapa hari pada suhu kamar.
Dengan penuaan buatan, waktu pemrosesan berkurang, tetapi suhunya meningkat. Untuk mengembalikan paduan ke kondisi sebelumnya, paduan harus dipanaskan hingga 270 derajat selama beberapa detik dan kemudian didinginkan dengan cepat.
Produksi aluminium
Untuk membuat paduan aluminium dengan tembaga, Anda memerlukan peralatan berteknologi tinggi dan, tentu saja, logam itu sendiri. Itu ditambang dari bauksit. Ini adalah batu yang perlu dihancurkan, air ditambahkan ke dalamnya dan dikukus di bawah tekanan tinggi. Jadi, silikon dipisahkan dari alumina. Kemudian massa tebal ditempatkan dalam bak khusus dengan cryolite yang diluruskan. Isi dipanaskan hingga 950 ° C dan arus listrik 400 kA dilewatkan.
Ini memungkinkan Anda untuk memutuskan ikatan antara atom oksigen dan aluminium. Akibatnya, yang terakhir mengendap di dasar sebagai logam cair. Ini adalah bagaimana coran dibuat dari aluminium cair. Sekarang logambenar-benar siap untuk mesin. Namun, untuk meningkatkan kekuatannya, perlu untuk menambahkan elemen paduan ke dalamnya dan dengan demikian mendapatkan paduan aluminium-tembaga berkualitas tinggi.
Produksi Duralumin
Secara total, semua paduan aluminium dibagi menjadi dua kelompok: cor dan cacat. Proses produksi mereka sangat tergantung pada jenis apa yang harus diperoleh pada akhirnya. Selain itu, cara pembuatannya juga tergantung pada karakteristik yang dibutuhkan.
Untuk produksi duralumin, ingot aluminium dilebur dalam tungku listrik. Menariknya, ini adalah salah satu dari sedikit logam yang dapat diubah dari padat menjadi cair dan sebaliknya berkali-kali. Ini tidak akan mempengaruhi kinerjanya. Tembaga dan elemen paduan lainnya seperti mangan, besi, dan magnesium ditambahkan secara bergantian ke aluminium cair. Sangat penting untuk mengamati rasio persentase: 93% aluminium, 5% tembaga, 2% sisanya adalah elemen paduan lainnya.
Pengerasan dan anil duralumin
Wajib untuk paduan semacam itu adalah proses pengerasan. Waktu penahanan untuk bagian-bagian kecil hanya beberapa menit, dan suhunya sekitar 500 °C. Segera setelah prosedur, duralumin menjadi lembut dan kental. Mudah mengalami deformasi dan proses. Setelah beberapa waktu, paduan mengeras dan sifat mekaniknya meningkat. Jika ambang batas suhu terlampaui, oksidasi terjadi dan material kehilangan karakteristiknya. Setelah mengeras, harus didinginkan perlahan dalam air dingin.
Jadi, Anda sudah tahu nama paduan aluminium-tembaga. Ini sering cocok untuk deformasi: penggulungan dingin, menggambar, menempa. Dalam hal ini, yang disebut pengerasan terjadi. Ini adalah proses di mana pergerakan dan penggandaan dislokasi terjadi dalam struktur logam. Akibatnya, paduan itu sendiri mengubah strukturnya, menjadi lebih keras dan lebih kuat. Ini mengurangi keuletan dan kekuatan impaknya. Agar deformasi lebih mudah berlalu dan pengerasan kerja tidak merusak logam, digunakan anil. Untuk melakukan ini, paduan dipanaskan hingga 350 ° C dan kemudian didinginkan di udara.
Grafik keadaan paduan (aluminium dan tembaga)
Untuk menggambarkan dengan jelas interaksi komponen duralumin dalam wujud padat dan cair, serta untuk menjelaskan sifat perubahan sifat paduan, gunakan diagram keadaan.
Dapat dilihat bahwa kelarutan Cu tertinggi dalam paduan dengan aluminium diamati pada suhu 548 ° C dan pada saat yang sama adalah 5,7%. Ketika suhu naik, itu akan meningkat, dan ketika turun, itu akan berkurang. Kelarutan minimal (0,5%) akan diamati pada suhu kamar. Jika duralumin dikeraskan di atas 400 ° C, itu akan menjadi larutan homogen padat -.
Selama proses ini, larutan padat akan terurai. Paduan aluminium dan tembaga berperilaku sangat tidak biasa, rumusnya adalah CuAl2. Proses disertai dengan pelepasan kelebihan fase A1. Kerusakan ini terjadi selamalama. Ini adalah penuaan alami yang kami sebutkan sebelumnya.
Properti paduan
Memadukan logam dengan elemen tertentu memungkinkan untuk meningkatkan karakteristiknya. Apakah Anda ingat nama paduan aluminium-tembaga? Properti apa yang dimilikinya?
Aluminium itu sendiri sangat ringan, lembut dan sangat rapuh. Ini larut dalam alkali dan asam yang terkonsentrasi lemah. Dengan menambahkan tembaga dan magnesium ke aluminium, Anda sudah bisa mendapatkan paduan yang cukup kuat. Performanya cukup mudah ditingkatkan - Anda hanya perlu membiarkannya berbaring pada suhu kamar. Jadi, efek penuaan meningkatkan kekuatan duralumin, seperti yang kita bicarakan di atas.
Aluminium sendiri cukup ringan. Sebagian kecil tembaga tidak membuat paduan lebih berat. Karakteristik positif lainnya adalah kemampuan untuk melelehkan kembali paduan berulang kali. Pada saat yang sama, itu tidak akan kehilangan propertinya. Satu-satunya hal yang diperlukan adalah memberikan "istirahat" selama beberapa hari setelah casting.
Kelemahan duralumin adalah ketahanan korosinya yang rendah. Oleh karena itu, paling sering bahan tersebut ditutup dengan lapisan aluminium yang bersih atau dicat dengan pernis dan cat.
Paduan aluminium dan aplikasinya
Untuk pertama kalinya, duralumin digunakan untuk membuat kapal udara. Ringan dan kekuatan bahan ini memungkinkan untuk membuat pesawat terbang yang sangat baik. Untuk ini, merek D16t digunakan. Saat ini, paduan dengan aluminium, seng, tembaga, dan elemen paduan lainnya banyak digunakan dalam:astronotika, penerbangan, dan bidang teknik mesin lainnya.
Jadi, misalnya, penggunaan duralumin dalam pembuatan mobil dapat mengurangi berat dan biaya secara signifikan, tetapi pada saat yang sama akan cukup kuat.
Secara umum, dapat dicatat bahwa kisaran paduan ini cukup lebar: pipa, kabel, lembaran, pita, batang dan bagian cor dari berbagai bentuk. D16t masih dianggap sebagai salah satu merek paling populer dan umum. Huruf kecil "t" di akhir penandaan berarti bahwa paduan tersebut mengeras dan menua secara alami. Digunakan:
- Dalam desain pesawat ruang angkasa, kapal, dan pesawat terbang.
- Untuk pembuatan berbagai suku cadang untuk mesin perkakas dan mesin.
- Untuk pembuatan rambu-rambu jalan, rambu-rambu jalan.
Semua orang harus tahu nama paduan aluminium dan tembaga. Dural juga digunakan dalam industri minyak. Jadi, pipa khusus yang dibuat darinya dapat memastikan pengoperasian sumur selama 6-7 tahun.
Apa nama paduan aluminium dan tembaga, mudah diingat. Jadi, kami memberi tahu properti apa yang dimilikinya dan di mana ia digunakan. Ini dapat dengan mudah menggantikan baja canai, terutama jika diperlukan untuk membuat strukturnya menjadi ringan.
