Свойства алюминия
Характерными свойствами чистого алюминия являются его малый удельный вес, низкая температура плавления, высокая тепловая и электрическая проводимость, высокая пластичность, очень большая скрытая теплота плавления и прочная, хотя и очень тонкая пленка окиси, покрывающая поверхности металла и защищающая его от проникновения кислорода внутрь.
Малая плотность делает алюминий основой легких конструкционных материалов; большая пластичность позволяет применять к алюминию все виды обработки давлением и получать из него листы, прутки, проволоку, трубы, тончайшую фольгу, штампованные детали с глубокой вытяжкой и др. Хорошая электрическая проводимость обеспечивает широкое применение алюминия в электротехнике. Так как плотность алюминия в 3,3 раза ниже, чем у меди, а удельное сопротивление лишь в 1,7 раза выше, чем у меди, то алюминий, на единицу массы имеет вдвое более высокую проводимость, чем медь. Прочная пленка окиси быстро покрывает свежий разрез металла уже при комнатной температуре, обеспечивая алюминию высокую устойчивость против коррозии в атмосферных условиях.
Сернистый газ, сероводород, аммиак и другие газы, находящиеся в воздухе промышленных районов, не оказывают заметного влияния на скорость коррозии алюминия. Действие пара на алюминий также не-значительно. Алюминий, не содержащий меди, достаточно стоек (в отсутствие электрического тока) в естественной морской воде. В концентрированных азотной и серной кислотах алюминий также практически устойчив. В разбавленных кислотах и растворах едких щелочей алюминий быстро разрушается. Однако в растворах аммиака он достаточно стоек. В контакте с большинством металлов и сплавов, являющихся благородными по электрохимическому ряду потенциалов, алюминий служит анодом и, следовательно, коррозия его в электролитах будет прогрессировать. Чтобы избежать образования гальванопар во влажной атмосфере, место соединения алюминия, с другими металлами герметизируется лакировкой или другим путем.
Длительные испытания проводов из алюминия показали, что они в отношении устойчивости против коррозии не уступают медным.
В табл. 8-16 приведены классификация и химический состав алюминия.
Влияние примесей на электрическую проводимость алюминия различно. Примеси, образующие с алюминием твердые растворы, сильно снижают электропроводность; примеси, не входящие в твердые растворы, почти не оказывают влияния на снижение проводимости. На рис. 8-4 показано изменение проводимости алюминия в зависимости от содержания примесей.
Физические свойства алюминия марок А5; А6 и АЕ, предназначенного для изготовления шин и проводов, приведены ниже:
Плотность при 20 °С, кг/м3 …………………….9700
Удельное электрическое сопротивление при 20 °С (не более), мкОм м:
проволока твердая и полутвердая …………. 0,0283
мягкая ……………………………………………….0,0280
шины …………………………………………………0,0290
Температурный коэффициент сопротивления в интервале 0-150 °С, …… 0,004
Температурный коэффициент линейного расширения (20-100 °С), ……….
Теплопроводность, Вт/(м °С)……………………………………………………………….2,05
Температура плавления, °С …………………………………………………………………..660-647
Теплота плавления, Дж/кг ………………………………………………………………..
Температура отжига, °С ………………………………………………………………………350-400
Средняя теплоемкость (0-100 °С), Дж/(кг °С)…………………………………………….240
В табл. 8-17 приведена ориентировочная зависимость механических свойств алюминия от температуры.
![p437_1_00 p437_1_00](https://websor.ru/wp-content/uploads/2019/08/p437_1_00.png)
Рис. 8-4
Изменение проводимости алюминия в зависимости от содержания примесей
Таблица 8-16 Химический состав технического алюминия (ГОСТ 11069-64) | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Марка алюминия | Химический состав, % | |||||
Алюминий (не менее) | Примеси (не более) | |||||
Железо | Кремний | Медь | Цинк | Титан | ||
Особой чистоты | ||||||
А999 | 99,999 | - | - | - | - | - |
Высокой чистоты | ||||||
А995 | 99,995 | 0,0015 | 0,0015 | 0,001 | 0,001 | 0,001 |
А99 | 99,99 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,002 |
А97 | 99,97 | 0,015 | 0,015 | 0,005 | 0,004 | 0,002 |
А95 | 99,95 | 0,030 | 0,030 | 0,010 | 0,005 | 0,002 |
Технической чистоты | ||||||
A85 | 99,85 | 0,08 | 0,06 | 0,01 | 0,02 | 0,01 |
A85 | 99,80 | 0,12 | 0,10 | 0,01 | 0,04 | 0,02 |
А7 | 99,70 | 0,16 | 0,16 | 0,01 | 0,05 | 0,02 |
А6 | 99,60 | 0,25 | 0,20 | 0,01 | 0,06 | 0,03 |
А5 | 99,50 | 0,30 | 0,30 | 0,02 | 0,06 | 0,03 |
А0 | 99,00 | 0,50 | 0,50 | 0,02 | 0,08 | 0,03 |
А | 99,00 | 0,80 | 0,50 | 0,03 | 0,08 | 0,03 |
АЕ | 99,50 | 0,35* | 0,12 | 0,02 | 0,05 | 0,01 ** |
Таблица 8-17 Механические свойства проводникового алюминия в зависимости от температуры | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Механические свойства | Температура, °С | |||||||
20 | 100 | 200 | 300 | 20 | 100 | 200 | 300 | |
Твердотянутый | Отожженный (300°С, 2 ч в масле) | |||||||
Предел прочности при растяжении, МПа Истинный предел прочности при растяжении, МПа Относительное удлинение, % Сужение площади поперечного сечения, % Предел текучести, МПа Предел вибрационной усталости, МПа | 145 390 14 77,5 130 74 | 130 300 9,5 74,3 118 65 | 81 155 12,2 81,7 64 28 | 28 - 46 95,7 17 - | 88 330 33,1 84,4 44 26,5 | 76 270 32,8 78,2 41 25 | 49 170 35,1 82,8 30 19 | 38 185 33,3 83,7 24,5 15 |
Электротехнические материалы
Классификация веществ по электрическим свойствам
Электропроводность диэлектриков
Электрическая прочность воздушных промежутков
Разряд по поверхности твердого диэлектрика
Электропроводность полупроводников
Получение и свойства полупроводников
Характеристики полупроводниковых материалов