8-900-374-94-44
Для производства различных деталей и вещей может использоваться дюралюминий. Данный материал получил свое название от города, в котором он был создан. Отличия дюрали от алюминия заключаются в химическом составе, который оказывает влияние на основные эксплуатационные качества. Рассмотрим особенности данного сплава подробнее.
ДюралюминийПоявление дюралюминия связывают с немецкой компанией, которая расположена в городе Дюрен. Специалисты этой компании занимались разработкой нового сплава, и ошибочно провели смешивание ранее не используемых компонентов. После проведения предварительных тестов они были удивлены тем, какого смогли добиться результата, но изначально посчитали их ошибочными. Спустя некоторое время они повторили свой эксперимент и добились еще более высоких результатов.
Алюминий и дюралюмин, в первую очередь, отличаются друг от друга химическим составом. Дюралюминий обладает следующим составом:
Состав различных марок дюрали
Долгое время дюралюмин изготавливался при обычных условиях, что определяло некачественное соединение элементов. Начавшаяся война сделала данный металл стратегически важным, что привело к поиску более эффективных методов соединения всех компонентов. Результатом данных исследований стали следующие технологические особенности процесса:
Состав дюралюминия может существенно меняться — все зависит от особенностей применяемой технологии производства.
Наиболее распространенная марка Д16 имеет следующий химический состав:
Остальные компоненты представлены хромом, марганцем, титаном, которые берутся примерно по 1%.
Получаемый дюралюминий при подобном химическом составе обладает достаточно высоким показателем мягкости. Именно поэтому Д16 зачастую применяется в качестве полуфабрикатов при производстве штамповок.
Не только состав сплава дюрали оказывает влияние на основные технологические свойства. Вместе со специфической подборкой компонентов применяются технология искусственного старения, которая заключается в закалке.Для повышения прочности и твердости поверхности сплав подвергается термической обработке с охлаждением.
В зависимости от химического состава и применяемого метода изготовления технологические свойства дюрали могут существенно отличаться. ГОСТа именно для этого металла пока нет.
Сразу после появления дюралюминия его назвали самым подходящим материалом для строительства дирижаблей и самолетов.
Среди технологических свойств следует отметить нижеприведенные моменты:
Однако есть и один недостаток – относительно невысокая устойчивость к воздействию повышенной влажности. Разрушение сплава блокируют путем нанесения защитного покрытия, что несколько повышает стоимость сплава.
Детали из дюрали
Дюралюминий Д16 получил достаточно широкое распространение. Отличные эксплуатационные качества он демонстрирует при температуре не выше 250 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что уже при температуре 80 градусов Цельсия появляются признаки образования межкристаллической коррозии.
В последнее время в чистом виде дюралюминий практически не применяется. Это связано не только с высокой вероятностью появления коррозии, но и другими недостатками алюминиевого сплава. Для повышения эксплуатационных качеств сегодня выполняют следующее улучшение:
Снижение коррозионной стойкости происходит не только по причине повышения температуры, но и механического воздействия. Именно поэтому уделяется внимание дополнительным процедурам увеличения эксплуатационных качеств.
Более высокими эксплуатационными качествами обладает сплав под названием ВД95. Кроме этого, данная разновидность сплава проходит процедуру старения, за счет чего существенно повышается потенциал этой разновидности дюралюминия.
Тугоплавкость дуралюмина марки ВД95 определяет его широкое применение не только в сфере авиастроения, но и изготовления скоростных поездов, которые постепенно становятся самым распространенным транспортным средством в Европе и Азии. Это связано с тем, что при движении на большой скорости из-за возникающего трения поверхность может сильно нагреваться. Слишком высокая пластичность из-за перестроения кристаллической решетки становится причиной деформации поверхности при механическом воздействии. Также применение дюралюминия представлено производством прутков, заклепок, болтов и других крепежных материалов.
Несмотря на тугоплавкость, есть возможность проводить сварочные работы с помощью аргона. Данный процесс настолько прост, что его можно провести в собственном гараже. В различных отраслях машиностроения дюралюминий применяется для получения изоляционных материалов. Примером можно назвать появление фольги толщиной около 0,2 миллиметров, которая применяется в качестве отражающего слоя при производстве изоляции.
В пищевой промышленности фольга из дюралюминия встречается довольно часто — ее используют для оборачивания конфет.
Сплав получил широкое применение и в буровой отрасли. Это связано с уникальным сочетанием нижеприведенных качеств:
Изготавливаемые буры из дюралюминия отлично справляются с гашением вибрации.
В заключение отметим, что широкая область применения определена особыми эксплуатационными качествами и относительно невысокой стоимостью материала. Кроме этого отметим, что сегодня алюминий в чистом виде стали использовать намного реже.
Дюралюми́ний — Торговая марка одного из первых упрочняемых старением алюминиевых сплавов. Основными легирующими элементами являются медь (4,4% массы), магний (1,5%) и марганец (0,5%). Типовое значение предела текучести составляет 450 МПа, однако зависит от состава и термообработки.
Фирменное название дюра́ль (Dural®) в русском языке стало по преимуществу разговорным и профессионально-жаргонным. Иногда встречаются также старая (основная до 1940-х) форма дуралюми́ний и англизированные варианты дуралюми́н, дюралюми́н, крайне редко также дура́ль. Название происходит от немецкого города Дюрен, нем. Düren, где в 1909 году было начато его промышленное производство[1].
Дюралюминий разработан германским инженером-металлургом Альфредом Вильмом (Alfred Wilm), сотрудником металлургического завода Dürener Metallwerke AG. В 1903 году Вильм установил, что сплав алюминия с добавкой 4% меди после резкого охлаждения (температура закалки 500°С), находясь при комнатной температуре в течение 4-5 суток постепенно становится более твердым и прочным, не теряя при этом пластичности. Дальнейшие эксперименты со сплавами этой системы привели к освоению в 1909 году заводом Dürener Metallwerke сплава дюралюминия. Обнаруженное Вильмом старение алюминиевых сплавов, позволило повысить прочность дюралюминия до 350-370 МПа по сравнению с 70-80 МПа у чистого алюминия
Первое применение дюралюминия – изготовление каркаса дирижаблей жесткой конструкции, с 1911 года широкое применение. Состав сплава и термообработка в годы войны были засекречены. Благодаря высокой удельной прочности дюралюминий начиная с 1920-х годов становится важнейшим конструкционным материалом в самолётостроении.
Плотность сплава 2500—2800 кг/м³, температура плавления около 650 °C. Сплав широко применяется в авиастроении, при производстве скоростных поездов (например поездов Синкансен) и во многих других отраслях машиностроения (так как отличается существенно большей твердостью, чем чистый алюминий).
После отжига (нагрева до температуры около 500°C и охлаждения) становится мягким и гибким (как алюминий). После старения (естественного — при 20°C — несколько суток, искусственного — при повышенной температуре — несколько часов) становится твёрдым и жёстким.
В настоящее время сплавы алюминий — медь — магний с добавками марганца — известны под общим названием дюралюмины. В их число входят сплавы следующих марок: Д1, Д16, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1. Дюралюмины упрочняются термообработкой; подвергаются, как правило, закалке и естественному старению. Характеризуются сочетанием высокой статической прочности (до 450—500 МПа) при комнатной и повышенной (до 150—175°С) температурах, высоких усталостной прочности и вязкости разрушения
Wikimedia Foundation. 2010.
Дюралюминий — сплав, состоящий из основы в виде алюминия с медью и добавками других металлов. Открытие технологии его изготовления произошло в самом начале девятнадцатого века работником немецкого металлургического завода. После многочисленных экспериментов он установил, что при добавлении к алюминию меди в соотношении 96% на 4% получается сплав, который при выдержке в помещении с комнатной температурой сохраняет пластичность основного элемента с повышением показателей прочности.
Само наименование сплава пошло от торговой марки Dural, под которой был начат его выпуск. В русский язык оно пришло в начале двадцатого века и обозначает целую группу сплавов с алюминием в основе. Могут встречаться различные формы, например «дуралюминий» и «дюраль».
Формула успеха дюралюминия была проста. Лёгкий вес и прочность нового продукта способствовали его быстрому распространению. Первым большим его применением стали конструкции каркаса дирижабля. Показал он себя отлично, и со временем ему находили место во всё больших отраслях машиностроения.
Авиастроители по достоинству оценили дюраль, и она быстро стала основой самолётостроения, а также в будущем основным конструкционным материалом в производстве космической техники.
Её применяют в производстве поездов. Дюралюминий в наши дни можно встретить даже на кухне в виде многочисленных бытовых предметов. А также активно используется дюралюминиевая фольга, в которой продают кондитерские изделия.
Активно используется сплав и в строительстве. Различные трубы, листы являются частями конструкций зданий.
Используется дюраль и в автомобилестроении, помогая инженерам уменьшить вес машины, улучшая технические показатели автомобиля. Благодаря устойчивости к высоким температурам, её можно использовать и для внутренних механизмов двигателя.
Дюралюминий лучше переносит вибрацию, чем сталь, что позволило применять его в буровых работах.
Можно заметить, что не все сплавы дюралюминия пригодны для сварки. Например, при строительстве самолётов для создания конструкций из деталей дюралюминия используются заклёпки. Они могут делаться из того же сплава дюралюминия, только пригодного для сварочных работ.
С течением времени состав сплава дюрали совершенствовался, появилось множество новых видов, их различия как в составе примесей, так и способе последующей обработки.
Al+Cu+Mg. Этот тип называется дюралюмином. В зависимости от концентрации меди и марганца в сплавах меняются и его общие свойства и характеристики. Данный вид не имеет дополнительной защиты от коррозии, потому для его эксплуатации необходимо дополнительное покрытие для защиты от влаги.Состав дюралюминия в процентах можно рассмотреть на примере состава сплава дюралюминий д16:
Могут добавляться маркировки, зависящие от форм выпуска сплава:
Например, д16т.
Не смотря на попытки борьбы с коррозией путём добавления марганца и магния, дюралюминий все же ей подвержен и подвержен достаточно, чтобы на это обратить внимание. Потому, при эксплуатации необходимо защитить его при помощи какого-либо покрытия. Защита должна быть настолько тщательной, насколько это возможно.
Дюраль отличается небольшим весом при большой прочности. Благодаря этому её и используют как основной конструкционный материал в космонавтике и авиации. Используется также в авиастроении, при производстве скоростных поездов и различных других областях машиностроения.
Средняя плотность дюралюминия 2500−2800 килограмм на кубический метр.
Температура плавления дюралюминия примерно 650 градусов по Цельсию.
Дюралюминиевый сплав, в отличие от алюминия чистого, хорошо подходит к сварочным работам.
Обладает высокой устойчивостью воздействиям среды и низкой уязвимостью к разрушению.
Появление такого лёгкого и прочного материала позволило поднять машиностроение на новый уровень и построить такие технические проекты, которые ранее казались неосуществимыми.
Дюралюми́ний — торговая марка одного из первых упрочняемых старением алюминиевых сплавов. Основными легирующими элементами являются медь (4,5 % массы), магний (1,6 %) и марганец (0,7 %). Типовое значение предела текучести составляет 450 МПа, однако зависит от состава и термообработки.
Фирменное название дюра́ль (Dural®) в русском языке стало по преимуществу разговорным и профессионально-жаргонным. Иногда встречаются также старая (основная до 1940-х) форма дуралюми́ний и англизированные варианты дуралюми́н, дюралюми́н, дюралеалюми́ний. Название происходит от немецкого города Дюрен, нем. Düren, где в 1909 году было начато его промышленное производство[1].
Дюралюминий разработан германским инженером-металлургом Альфредом Вильмом (Alfred Wilm), сотрудником металлургического завода Dürener Metallwerke AG. В 1903 году Вильм установил, что сплав алюминия с добавкой 4 % меди после резкого охлаждения (температура закалки 500 °C), находясь при комнатной температуре в течение 4—5 суток, постепенно становится более твердым и прочным, не теряя при этом пластичности. Дальнейшие эксперименты со сплавами этой системы привели к освоению в 1909 году заводом Dürener Metallwerke сплава дюралюминия. Обнаруженное Вильмом старение алюминиевых сплавов позволило повысить прочность дюралюминия до 350—370 МПа по сравнению с 70—80 МПа у чистого алюминия[2]. Распространённые в Европе (Швейцария и Великобритания) алюминиевые сплавы марок Avional и Hiduminium являются близкими по составу к дюралюминию сплавами других производителей.
Дуралюминами называют сплавы Al-Cu-Mg, в которые дополнительно вводят марганец. Типичным дуралюмином является сплав Д1, однако вследствие сравнительно низких механических свойств производство его заметно сокращается; сплав Д1 для листов и профилей заменяется сплавом Д16.
Дюралюминий — основной конструкционный материал в авиации и космонавтике, а также в других сферах с высокими требованиями к весовой отдаче.
Первое применение дюралюминия — изготовление каркаса дирижаблей жёсткой конструкции, с 1911 года — более широкое применение. Состав сплава и термообработка в годы Первой мировой войны были засекречены. Благодаря высокой удельной прочности дюралюминий начиная с 1920-х годов становится важнейшим конструкционным материалом в самолётостроении.
Плотность сплава 2500—2800 кг/м³, температура плавления около 650 °C. Сплав широко применяется в авиастроении, при производстве скоростных поездов (например поездов Синкансэн) и во многих других отраслях машиностроения (так как отличается существенно большей твёрдостью, чем чистый алюминий).
После отжига (нагрева до температуры около 500 °C и охлаждения) становится мягким и гибким (как алюминий). После старения (естественного — при 20 °C — несколько суток, искусственного — при повышенной температуре — несколько часов) становится твёрдым и жёстким.
В настоящее время сплавы алюминий — медь — магний с добавками марганца — известны под общим названием дюралюмины. В их число входят сплавы следующих марок: Д1, Д16, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1. Дюралюмины упрочняются термообработкой; подвергаются, как правило, закалке и естественному старению. Характеризуются сочетанием высокой статической прочности (до 450—500 МПа) при комнатной и повышенной (до 150—175 °C) температурах, высоких усталостной прочности и вязкости разрушения[3].
Недостаток дюралюминов — низкая коррозионная стойкость, изделия требуют тщательной защиты от коррозии. Листы дюралюминов, как правило, плакируют чистым алюминием.
Дюралюминий известен еще с начала 20-го века. Более правильное название «дюраль», это сплав алюминия с медью, имеющий интересную историю появления на свет.
Немецкий инженер-металлург Альфред Вильм, являясь сотрудником компании «Dürener Metallwerke AG», подметил особые свойства сплавов алюминия с медью и еще несколькими металлами и веществами. Уже в 1909 году он запатентовал собственное изобретение по изготовлению нового материала, который практически сразу перекупила его компания.
С появлением дюралюминия фантазия разработчиков бурно разыгралась
Новая технология в тот же год привлекла внимание мировых производителей. Но только лишь к 40-ым прошлого столетия сплавы алюминия – дюраль, стали производиться в Советском Союзе. Название в нескольких вариантах закрепилось за всеми сочетаниями Al-Cu с добавлением других металлов.
Примечание. Похожее слово «дюралит» иногда ошибочно относят к этой же группе сплавов. Но на самом деле это разновидность мрамора, для изготовления которого используют акриловые смолы.
Для тех, кому действительно интересно узнать об алюминии и его сплавах – предлагаем посмотреть старое советское научное видео (фильм):
Читайте также статьи про силумин и ЦАМ.
Метод изготовления дюрали заключался не только в специфическом подборе компонентов. Раскаленный сплав резко охлаждался, после чего материал подвергался механизму искусственного старения с помощью закалки. Именно такой итоговый дюраль сегодня знают потребители.
Литье алюминия
Но появился он не сразу. Специалисты немецкой компании, к слову сказать, обосновавшейся в городе Дюрен, изнурительно трудились всю неделю. И в одну из пятниц они решили испытать новый сплав – дюраль, состав, которого к тому моменту мало отличался от того, что имеют современные: Al-Cu-Mn-Mg-Fe. Решающую роль играл алюминий. По окончании испытаний специалисты сильно удивились измеренной твердости дюраль – сплава. Приняв полученное за ошибку, решили проверить результаты в понедельник.
К изумлению инженеров, новый сплав – дюраль, состав которого они совсем недавно изобрели, показывал твердость на 30% большую, чем три дня до этого. Так случайно, было подмечено свойство соединения металлов Al-Cu-Mn-Mg-Fe – оно быстро становится тверже. Вопрос о том, из чего состоит дюраль в итоге можно несколько расширить. Ведь без процесса старения этот сплав почти такой же мягкий, как металл, лежащий в его основе.
Если сохранять математическую точность, состав дюралюминия в процентах выглядел следующим образом:
Долгие годы процесс старения происходил в естественных условиях при средне комнатных температурах 20-25 градусов по Цельсию. Но с началом войны, дюраль – состав сплава и технология, их результат, стали стратегически важным материалом. Выросла заинтересованность в создании методов, ускоряющих старение, а вместе с ним и твердость вещества.
Была изобретена методика искусственного старения дюралюминий, состав которого сильно не меняется уже более, чем полвека. Изделия из сплава в течении 2-3 часов разогревали до 500 градусов, после 2-3 минуты охлаждали водой или селитрой.
к содержанию ↑Эксперименты не закончились, что впоследствии подарило миру целую группу аналогичных, но все-таки отличающихся по свойствам сплавов.
ГОСТа дюралюминия не существует, но ГОСТ 4784-97 “Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые” , в котором отображено разнообразие алюминиевых деформируемых соединений – вы можете скачать данный ГОСТ здесь.
Однако тонкости формулировки сегодня мало беспокоят обывателей, желающих просто сдать в металлолом дюралюминий марки Е или АМг2. Первая гарантирует наличие электрических свойств, а вторая говорит о том, что металл используется в пищевой промышленности. К первой может относится разновидность систем Al-Mg-Si: алюминий дюраль АД31 с соответствующей пометкой «Е».
Всего насчитывается 8 таблиц ГОСТ 4784-97. Среди них есть марка дюраль д16, которая несколько раз появляется в них. Один раз просто, второй – с пометкой «П», что означает предназначенность материала для изготовления проволоки холодной высадки.
Одна из многочисленных таблиц сплавов алюминия из ГОСТа
При этом бросается в глаза существенное отличие многих видов дюрали в ГОСТ 4784-97, а точнее состава сплавов, от первоначального. Вместо привычных 93% доли алюминия – все 99 с маленьким хвостиком. Но это не касается распространенной марки дюралюминий д16. Ее состав выглядит примерно так:
Здесь очень важно отметить, что производимые детали из этого сплава сохраняют относительную мягкость. Поэтому речь часто идет о полуфабрикатах. Изделия из дюраля 16 можно подвергать термической обработке с последующим охлаждением, что и приводит их к скорейшему старению, то есть упрочнению. Маркируется такой материал, как дюраль Д16Т. Для это марки расшифровка будет выглядеть так.
В таблице представлена расшифровка марки Д16:
| Fe | Si | Mn | Cr | Ti | Al | Cu | Mg | Zn | Примесей | – |
| До 0,5 | До 0,5 | 0,3-0,9 | До 0,1 | До 0,15 | 90,9-94,7 | 3,8-4,9 | 1,2-1,8 | До 0,25 | Прочие, каждая 0,05; всего 0,15 | Ti+Zr < 0,2 |
Сам же процесс стал необходим, несмотря на прекрасные свойства сплава, проявляемые при температурах 120-2500С. Их рассмотрению отводится следующий раздел.
к содержанию ↑Таблицы – Механические и физические свойства сплава Д16
Еще на старте зарождения алюминиевые сплавы были заявлены, как отличный материал для строения летательных аппаратов, в частности дирижаблей. Далекий 1911 год выделил важные свойства дюралюминия: прочность и относительная легкость.
Тогда на выставке в Санкт-Петербурге материал увез в Германию большую серебряную медаль за лучшие качества для создания дирижаблей. Сегодня этот материал используется в строительстве самолетов, космических кораблей, ракет.
Итак, марка Д16 довольно близкая по своему составу к первоначальному демонстрирует отличные качества при температурах в диапазоне 120-250°C. Однако уже при нагреве до 800С начинает проявляться склонность к образованию межкристаллической коррозии.
Корпус из сплава Д16
На выручку приходит процесс искусственного старения с помощью закалки. Он позволяет избавиться от появления коррозии, одновременно с этим сохраняет прочность, пластичность сплава.
В чистом виде дюраль, характеристики которой показывают достаточно высокие показатели при использовании в среде с умеренными температурами, практически не применяется. В виду высокой вероятности возникновения коррозии. Сегодня существует несколько форм выпуска этого материала:
Примечание. Дюрали склонны к коррозии не только при повышении температур, некоторые марки проявляют такую склонность, реагируя на нагрузки.
ВД95 имеет более высокие показатели, чем дюраль Д16Т. Характеристики ВД95Т1, прошедшей процесс искусственного старения, многообещающие. Но потенциал материала остается не использованным до конца, в виду того, что он не выдерживает высоких нагрузок.
На фото круг из материала Д16Т
Из полуфабрикатов Д16, производят: плиты, прутки с маркировкой Д16Т, встречаются листы Д16АТ или Д15ТА. Кроме того, есть изделия, дополнительно отмечаемые буквой «М», что обозначает – «отожженные».
к содержанию ↑Заклепки из дюралюминия
Дюралюминий Д16Т, свойства которого не позволяют производить сварку, закрепляют с помощью заклепок, разъемных или нет соединений. Упрочненный в термических условиях или состаренный естественным образом материал нашел широкое применение в народном хозяйстве:
На Западе эти сплавы используют при изготовлении носовой части шаттлов.
Нос шаттла укреплен дюралюминием. Конечно состав дюралюминия там немного другой и отличается от бытового
к содержанию ↑
Иногда таким вопросом задаются бытовые пользователи. Причин для этого множество. Вероятно, некоторые беспокоятся о том, чтобы их кастрюли не дали течь (шутка).
Сама постановка вопроса – какая же у дюрали температура плавления, не совсем корректна, поскольку речь идет о сплаве. В таких ситуациях принято говорить о диапазоне температур. Что и делают профессионалы, особенно, когда затрагивается тематика ковки материала.
Плавление дюралюминия в домашних условиях
Температура плавления дюрали и алюминия в корне отличается, стоит отследить несколько фиксируемых показателей:
Температура плавления дюралюминия в домашних условиях все равно кажется недостижимой, даже несмотря на то, что процесс в некоторых случаях начинается уже при 5000С.
Видео – плавка алюминиево-магниевого сплава:
к содержанию ↑
Этот физический параметр необходим для расчета теоретической массы изделий. Дюраль, плотность которого вычисляется посредством переводного коэффициента, согласно ГОСТ 21488-97, может отклонятся по весу при взвешивании.
Плотность дюралюминия Д16Т соответствует показателю для Д16 и коэффициент перевода 1.03. Из таблицы или рассчитав, получается значение 2.78 г/см3. Что довольно близко к плотности самого алюминия: 2.7 г/см3.
Удельный вес дюралюминия также может использоваться для расчетов окончательной массы изделий или количества материалов необходимых для изготовления.
Для некоторых изделий не понадобится даже удельный вес дюрали. Например, ГОСТ 18475-82 содержит данные по трубам стандартного диаметра с вариативностью по толщинам стенок: одному погонному метру соответствует числовое значение веса в кг.
Если же подойти формально к понятию: удельный вес дюрали Д16Т, то его можно вычислить из следующего выражения:
γ=P/V, – где Р=mg (вес куска металла) и V-объем предмета.
к содержанию ↑Обычно в магазинах на изделиях имеется маркировка и по ней следует ориентироваться. Однако часто возникают вопросы о подделках. Бывает есть необходимость проверить партию изделий от неизвестного лица, не имеющего документации, других достоверных подтверждений тому, что предлагаемое именно дюраль. Конечно, анализатор химического состава сразу покажет отличие дюраля от алюминия. Ведь в классическом представлении, первый содержит единицы долей меди, а второй – ее десятые или даже сотые.
Также есть ряд субъективных способов, как определить дюраль в руках или нет. Сплав имеет характерный серо-стальной цвет. Если попытаться поцарапать поверхность, это получится довольно легко. Стружка ломкая и не вязкая. Попытки согнуть образцы покажут отсутствие пластической деформации. При ударе должен слышаться звон. В следах от царапин просматривается мелкокристаллическая структура.
Зная достоверно, чем отличается алюминий от дюралюминия, стоит воспользоваться еще одним опытным способом определения вида материала. Для этого на небольшой участок исследуемого образца наносят каплю едкого натрия. Оставляют на 5-10 минут. После удаляют вещество и смотрят на цвет образовавшегося пятна. Если оно темное, то это дюраль, но не сплавы алюминия с низким содержанием меди и не магналий.
Кроме того, алюминий растворяется в кислотах при добавлении щелочи, давая белый порошковый осадок. Проделав то же самое с куском дюралюминия, на выходе получают еще и голубенькие гранулы, которые дает присутствующая медь.
Уголок из алюминия
Лист из дюрали
Самое главное отличие дюрали от алюминия – это твердость, хрупкость и отсутствие пластичности. Если провести визуальное сравнение раза 3-4 (разных деталей) выполненных из алюминия и дюралюминия – отличие станет явным и в последующем взяв руки изделие из того или иного материала определить его будет уже просто.
к содержанию ↑После долгого рассказа обо всех преимуществах и отличительных чертах дюрали от алюминия приходится констатировать, что стоимость этих материалов не сильно отличается, если речь идет о металлоломе. Более того, учитывая колебания цены дюрали за 1 кг в разных приемны
В промышленности применяют множество конструкционных материалов и один из них дюралюминий. По сути — это собирательное название сплавов, изготовленных на базе алюминия и состава легирующих компонентов. Сплав получил своё название от слова Dural. Именно таково было название одного из первых сплавов, который подвергался термической обработке.
Дюралюминий разработан немецким ученым Вильмом в 1903-ем. Металлург попросту смешал алюминий, медь, кремний. С этого момента до начала серийного производства прошло всего 6 лет. В 1911 году дюралюминий стали применять строительства воздушных судов, в частности, дирижаблей и тяжелых бомбардировщиках. Малый вес конструкций при сопоставимой с прочностью стали позволил уменьшить массу летательных аппаратов в 2 — 3 раза. Это привело к резкому развитию авиационной промышленности.
В базовый состав сплава входят следующие вещества:
Изменяя пропорции используемых веществ можно изменять и свойства дюралюминия.
Прочность дюралюминия достигает — до 500 МПа под действием временных нагрузок и 250 — 300 при стандартных нагружениях, (прочность чистого алюминия — 70-80 МПа). Этот параметр сделал дюрали материалом, используемым во многих областях промышленности в том числе и высокотехнологичных. Сплав алюминия с некоторыми элементами, в определенных пропорциях, изменяет полученного сплава.
Благодаря компонентам, применяемым в производстве дюралюминия он приобретает ниже приведенные свойства:
Высокие технологические свойства дюралюминия, привели к высокому спросу на него. В мире производят порядка 60 000 тысяч тонн, из которого почти половину (свыше 30 000 тысяч тонн) изготавливают на территории КНР. Россия занимает второе место об объёмам производства, металлургические заводы получают 3 580 тыс. тонн.
Производства дюраля, как и большинства сплавов, сопряжено с рядом сложностей. Получение дюраля происходит последовательно. На первом этапе получают технический алюминий и только потом в него начинают вносить добавки, формирующие его свойства. На втором этапе, получений первичный дюраль проходит через термический отжиг, производимый при 500 ºC. Такой режим обработки обеспечивает гибкость и мягкость металла. Для повышения прочности дюраль проходит через операцию старения.
Отечественная и иностранная промышленность освоила выпуск следующих видов проката:
Существует несколько видов сплавов, отличающихся своими характеристиками.
1. Алюминий + марганец или магний. Такой сплав называют «магналии». Материал отличает высокая стойкость к коррозии, хорошая сварка и пайка. Между тем — материал плохо поддаётся обработке на металлорежущем оборудовании. Кроме того при работе со сплавом магнолии никогда не используют промежуточную закалку.
Магнолии применяют для бензопроводных систем, радиаторов для автомобилей, ёмкостей различного назначения.
2. Сплав, состоящий из алюминия, магния и кремния, получил название — «авиаль». Сплав обладает такими свойствами как:
Для получения данных технологических свойств авиаль проходит термообработку. Ее проводят при температуре, почти в 520 ºC. Последующее резкое охлаждение необходимо выполнить в воде, температура которой составляет 20 ºC.
После проведения такой обработки авиаль можно использовать для работы в условиях повышенной влажности, его широко применяют в самолетостроении. В последние годы, авиаль используют для замены стальных деталей из носимым устройств связи, например сотовых аппаратов и пр.
3. Еще один сплав — дюралюмин. В него, кроме алюминия входят медь и марганец. Пропорции компонентов изменяют, тем самым модифицируя качественные свойства сплава. Но несмотря ни на что, дюралюмин обладает не высокой стойкостью к коррозии. Поэтому на поверхность наносят слой чистого алюминия. Такая операция называется плакированием и с успехом предотвращает воздействие коррозии.
Дюралюмин применяют в транспортном машиностроении, в частности, детали из этого материала установлены в скоростном поезде «САПСАН».
Это семейство сплавов, по сути, базовый материал, применяемый в строительстве авиационной и космической техники. Это его использования началось в начале ХХ века при сооружении первых дирижаблей.
В наши дни на практике используется больше десяти марок этого сплава. При сооружении авиационной техники чаще используют материал под названием Д16т. В его состав состоит из девяти веществ — никель, титан, в качестве легирующих составляющих применяют медь, кремний и пр. Но при всем. Доля алюминия остаётся неизменной — 93%.
При выборе материала для деталей и узлов технолог должен помнить, что далеко не все дюрали хорошо свариваются или паяются. В таком случае для сборки деталей из него применяют заклепки. Такие операции широко распространения при сборке фюзеляжей и плоскостей при строительстве самолетов, водного транспорта всех типов. Так, небольшая лодка, применяемая для своих целей, может прослужить ее хозяину на 20 лет больше.
С другой стороны, некоторые марки дюралюминия хорошо свариваются при использовании аппаратов аргонной сварки.
Кстати, еще в ХХ веке велись опытные работы по использованию дюралей в автомобильной отрасли. Из него изготавливают кузова автобусов, некоторых марок легковых и спортивных автомобилей. Само собой дюрали применяют и в силовых узлах.
Некоторые марки этого сплава применяют для производства труб, которые устанавливают на судах, авиационной технике, автомобилях.
Свойства дюраля позволили его использовать и в пищевой промышленности, например, из дюралевой фольги производят фантики для конфет и шоколада.
Нельзя забывать и том, что многие домохозяйки применяют кухонную утварь, выполненную из этого материала.
Низкий вес дюраля позволяет его применение при выполнении буровых работ. Все дело в том, дюралюминий в 3 — 4 раза легче стали. Кроме этого трубы из дюралюминия проще переносят вибрацию, которая неизменно возникает при выполнении буровых работ.
Отдельного разговора требует применения дюраля в строительной отрасли. Его применяют для производства облицовочных материалов, различных ограждающих конструкций и пр.
В нашей стране существует несколько ГОСТ, которые нормируют требования к алюминию и его сплавов. Один из них — это ГОСТ 4784-97 Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки (с Изменениями N 1, 2, 3, с Поправками). Он распространяется на алюминий и сплавы из него, которые предназначены для получения полуфабрикатов различного типа и форм.
В частности, ГОСТ определяет соотношение алюминия и остальных компонентов. В этом же документе указаны требования.
Кстати, в этом же документе можно найти и наименование иностранных аналогов, например,
Д16 можно заменить на AlCu4Mg1, а Д16ч на сплав 2124.
В документах, которые предоставляет производитель, в обязательном порядке должны быть указаны не только марка готовой продукции но и ее химический состав.
Изделия из дюралюминиевого сплава не составит труда приобрести. Его производство развёрнуто почти на всех предприятия цветной металлургии. Цена на продукцию образовываются в зависимости от состава, сортамента, размеров отгрузки и, конечно, удалённостью производителя до места реализации.
Немного слов в заключении
Про дюралюминий, можно смело сказать, что его появление обеспечило технологические прорывы в самолетостроении, космической промышленности и без своевременного появления мы бы летали на самолетах из дерева.
Оцените статью:Рейтинг: 0/5 — 0 голосов
Конструкционные дюралюминиевые сплавы (дюраль, дуралюмин) Д1, Д16, Д19, ВД17, 2024 и др. упрочняют термической обработкой, они обладают высокими характеристиками механических свойств. Упрочнение дуралюмина при термической обработке достигается в результате образования зон Гинье-Престона сложного состава или метастабильных фаз S’ и θ’.
Дюралюминий получают легированием алюминия медью и магнием. Система легирования Al-Cu-Mg была открыта А. Вильмом, когда он получил сплав Д1. Дюралюмины остаются важнейшим сплавом для машиностроения и авиации. Самые значимые для промышленности сплавы в группе дюралюминов Д16 или 2024 и его модификации Д16ч и 1163 используют в термически упрочненном состоянии. Стадия старения после закалки проходит в естественных условиях при комнатной температуре (20°С) и обозначается буквой «Т» после марки сплава — Д16Т, Д16чТ, 1163Т по ГОСТ или «Т4» (близкий «Т3511») в импортной маркировке — 2024Т4 (2024Т3511). Такая термообработка создает хорошее сочетание характеристик вязкости разрушения, выносливости и скорости роста усталостной трещины. Дюралюминий Д16 уступает по прочности и коррозионной стойкости сплавам системы Al-Zn-Mg-Cu (В95, В95пч, В95оч), но превосходит по сопротивлению трещинообразованию при одинаковых относительно прочности напряжениях. Плотность Д16 равна 2,78 г/см3, что ниже плотности В95 — 2,85г/см3. Сплавы 1163 и Д16ч применяются для деталей, от которых требуется повышенная выносливость в условиях растягивающих напряжений.
Сплавы типа дуралюмин упрочняются при термической обработке, состоящей из закалки с 490—525°С (в зависимости от состава сплава) и естественного (зонного) или искусственного (фазового) старения.
В наиболее легированных сплавах (Д16, Д19, ВД17 и ВАД-1) содержание меди и магния превышает предельную растворимость этих элементов в твердом растворе или приближается к ней, что обусловливает гетерогенное состояние сплавов при температурах нагрева перед закалкой. Ограничение верхнего предела по содержанию легирующих элементов позволяет уменьшить количество растворимых избыточных фаз и повысить вязкость разрушения без снижения прочности.
Температура эксплуатации сплавов Д16, Д16ч, 1163 в естественно состаренном состоянии ограничена 80°С из-за снижения коррозионной стойкости в случае нагревов при более высоких температурах.
Эти сплавы в искусственно состаренном состоянии имеют улучшенную коррозионную стойкость, которая не снижается при нагревах, более высокие прочностные свойства, особенно предел текучести, однако более низкие значения относительного удлинения, вязкости разрушения, выносливости по сравнению с естественно состаренным состоянием.
Существенное улучшение вязкости разрушения в искусственно состаренном состоянии достигается в результате снижения содержания железа, кремния, а также легирующих элементов. Поэтому для деталей в искусственно состаренном состоянии используются улучшенные модификации сплава Д16 — Д16ч и 1163. Эти сплавы в искусственно состаренном состоянии могут применяться в температурно-временных областях, в которых не рекомендуется применять сплавы в естественно состаренном состоянии: при эксплуатационных нагревах при температурах выше 80°С или технологических нагревах выше 125°С, а также при повышенной опасности коррозии под напряжением. При изготовлении деталей из сплавов Д16ч и 1163 в искусственно состаренном состоянии необходимо выбирать конструктивные формы с минимальной концентрацией напряжений, отрабатывать плавность переходов при изменении сечения деталей, уменьшать эксцентриситеты. Кроме того, ограничиваются допустимые деформации при формообразовании и правке в зависимости от состояния термообработки, величины зазора перед сборкой, не рекомендуется ударная клепка.
Сплавы системы Аl-Сu-Mg превосходят по жаропрочности сплавы систем Аl-Mg, Аl-Mg-Si, Аl-Zn-Mg-Cu. Их преимущество перед высокопрочными алюминиевыми сплавами проявляется при температурах выше 100°С и особенно при длительных выдержках. Сплавы Д1, Д16 склонны к образованию кристаллизационных трещин и поэтому относятся к категории несваривающихся плавлением сплавов. Cвариваемым сплавом является сплав ВАД-1.
В естественно состаренных сплавах типа дуралюмин при быстром и кратковременном (2 мин) нагреве до 250—300°С происходит снижение прочности до значений, свойственных свежезакаленному состоянию. Это явление называется возвратом при старении. Искусственное старение уменьшает явление возврата.
Механические свойства горячедеформированных полуфабрикатов из сплавов типа дуралюмин сильно зависят от степени рекристаллизации в процессе нагрева при деформации и термической обработке. Разница в прочности закаленного и состаренного рекристаллизованного и нерекристаллизованного материалов достигает 200 МПа.
Полуфабрикаты с нерекристаллизованной структурой по сравнению с рекристализованной при повышенных прочностных свойствах в долевом направлении имеют преимущество по вязкости разрушения, выносливости при одинаковом по абсолютной величине уровне напряжения, сопротивлению коррозии под напряжением, но обладают более низким относительным удлинением в долевом направлении; выигрыш по прочностным свойствам уменьшается на образце с отверстием.
Листовой материал, изготовленный методом горячей и последующей холодной прокатки, а также проволока и трубы, изготовленные холодной прокаткой и волочением, в закаленном состоянии имеют полностью рекристаллизованную структуру. Профили и прутки, полученные горячим прессованием, после термической обработки могут иметь структуру от полностью нерекристаллизованной до полностью рекристаллизованной. Возможно получение преимущественно нерекристаллизованной структуры и в плитах. Сохранению нерекристаллизованной структуры способствует повышение температуры и уменьшение степени горячей деформации изделий, понижение температуры и времени выдержки при нагреве под закалку, увеличение содержания элементов (Мn, Cr, Zr и др.), повышающих температуру рекристаллизации.
Сплавы данной группы содержат от 2 до 5 % Cu, 0,15–2,7 % Mg, 0–1,0 % Mn, до 0,7 % Fe, до 0,7 % Si и небольшие количества цинка и титана в виде примесей. В сплавы с повышенным содержанием магния (Д19, ВАД-1, Д19П) вводят небольшие количества бериллия для понижения окисления в процессе плавки, литья и термической обработки.
| Сплав | Основные компоненты | Примеси (не более) | ||||||||
| Си | Mg | Мп | Fe | Si | Ni | Zn | Ti | Прочие | ||
| Каждая | Сумма | |||||||||
| Конструкционные сплавы | ||||||||||
* В сплавах Д19, Д19ч, Д19П, ВАД-1 содержится 0,0002—0,005% Be. | ||||||||||
| Д1 | 3,8–4,8 | 0,4–0,8 | 0,4–0,8 | 0,7 | 0,7 | 0,1 | 0,3 | 0,1 | 0,05 | 0,1 |
| Д1ч | 3,8–4,8 | 0,4–0,8 | 0,4–0,8 | 0,4 | 0,5 | 0,1 | 0,3 | 0,1 | 0,05 | 0,1 |
| Д16 | 3,8–4,9 | 1,2–1,8 | 0,3–0,9 | 0,5 | 0,5 | 0,1 | 0,3 | 0.1 | 0,05 | 0,1 |
| Д16ч | 3,8–4,9 | 1,2–1,8 | 0,3–0,9 | 0,3 | 0,2 | 0,05 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,1 |
| 1163 | 3,8–4,5 | 1,2–1,6 | 0,4–0,8 | 0,15 | 0,1 | 0,05 | 0,1 | 0,01–0,07 | 0,05 | 0,1 |
| Д19* | 3,8–4,3 | 1,7–2,3 | 0,5–1,0 | 0,5 | 0,5 | — | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,1 |
| Д19ч* | 3,8–4,3 | 1,7–2,3 | 0,4–0,9 | 0,3 | 0,3 | — | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,1 |
| ВАД-1* | 3,8–4,5 | 2,3–2,7 | 0,35–0,8 | 0,3 | 0,2 | — | 0,1 | — | 0,05 | 0,1 |
| ВД17 | 2,6–3,2 | 2,0–2,4 | 0,45–0,7 | 0,3 | 0,3 | — | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,1 |
| Заклепочные сплавы | ||||||||||
| Д19П* | 3,2–3,7 | 2,1–2,6 | 0,5–0,8 | 0,3 | 0,3 | — | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,1 |
| Д18 | 2,2–3,0 | 0,2–0,5 | 0,2 | 0,5 | 0,5 | — | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,1 |
| В65 | 3,9–4,5 | 0,15–0,3 | 0,3–0,5 | 0,2 | 0,25 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,1 |
Кроме основных легирующих элементов, в дюралюминии присутствуют небольшие количества примесей. Некоторые из них (железо и кремний) имеются в исходном первичном алюминии, другие (цинк и никель) попадают в сплавы при переплаве отходов, третьи (бериллий, титан и цирконий) вводят в сплавы специально в качестве технологических добавок.
В сплавах типа дуралюмин железо образует соединения, оказывающие охрупчивающее влияние. Железо соединяется с медью и уменьшает количество растворимой меди, которая упрочнеяет сплав при старении.
Кремний в этих сплавах увеличивает склонность к трещинообразованию при сварке (ВАД-1) и литье, особенно крупных слитков из сплавов Д16, Д19, понижает пластичность заклепок из всех сплавов. Для нейтрализации вредного влияния кремния при литье и сварке содержание железа в сплавах должно в 1,1–1,5 раза превышать содержание кремния.
Для получения высокой пластичности литого и деформированного материала, а также для повышения вязкости разрушения содержание железа и кремния должно быть минимальным.
Никель образует нерастворимые фазы с медью и железом, уменьшает пластичность и прочность термически обрабатываемых сплавов, улучшает твердость и прочность при повышенных температурах и понижает коэффициент линейного расширения.
Совместное присутствие железа и никеля в сплавах системы Al-Cu-Mg обеспечивает повышение механических свойств при комнатной и повышенных температурах по сравнению со сплавами, содержащими либо железо, либо только никель. Положительное влияние совместного содержания железа и никеля связано с образованием нерастворимой фазы FeNiAl9, в которой отсутствует медь.
В дюралюминах Д1, Д16 и др, содержащих железо и кремний в виде примесей, при введении никеля фаза FeNiAl9 не образуется. Небольшие количества цинка (0,1—0,5 %) не влияют на механические свойства рассматриваемых сплавов при комнатной температуре и значительно понижают их жаропрочность. Примесь цинка в количестве 0,1—0,3 % увеличивает склонность к трещинообразованию при литье и сварке.
Бериллий в небольших количествах (около 0,005 %) предохраняет сплавы с высоким содержанием магния (1,5 % и более) от окисления при литье и термической обработке, не оказывая влияния на механические свойства как при комнатной, так и при повышенных температурах.
Бериллий входит в состав окисной пленки, состоящей в этих сплавах главным образом из окиси магния, способствует ее упрочнению и, следовательно, уменьшает дальнейшее окисление сплава.
Более высокое содержание в сплавах бериллия (0,1— 0,5 %) требует особых мер предосторожности при плавке и литье из-за его токсичности.
Литий увеличивает прочность при комнатной и повышенных температурах, понижает плотность и увеличивает модуль упругости, но снижает пластичность.
Хром, как и марганец, повышает температуру рекристаллизации сплавов. Выделения частиц, содержащих хром, имеют игольчатую форму и в большей мере, чем марганцовистые, снижают характеристики разрушения. Хром в присутствии марганца, железа и титана может выпадать в виде грубых составляющих фазы СгAl7. В промышленные сплавы типа дуралюмин хром не добавляют. Титан, в алюминиевых сплавах применяется в основном для измельчения зерна литого металла. Природу способности титана измельчать литое зерно объясняют образованием в расплаве зародышей, служащих центрами кристаллизации. По данным одних авторов, эти зародыши — алюминид титана, по данным других авторов,— карбид титана. В присутствии бора такими зародышами будут частички борида титана.
Цирконий в небольших количествах, так же как и титан, является модификатором. Добавка циркония практически не влияет на прочностные свойства холоднодеформированных полуфабрикатов из сплавов, содержащих марганец, и несколько повышает их у сплавов без марганца. Цирконий аналогично марганцу, но при значительно меньшем содержании повышает температуру рекристаллизации сплава, что способствует получению нерекристаллизованной структуры и высокой прочности горячепрессованных полуфабрикатов.
Влияние циркония как антирекристаллизатора в сплаве Д16 при содержании менее 0,1 % незначительно. При концентрации циркония более 0,15 % отмечается появление первичных интерметаллидов с цирконием, увеличивается количество дефектов, выявляемых ультразвуковым контролем. Цирконий снижает сопротивление коррозии под напряжением. Небольшие количества бора (0,005—0,01 %) измельчают зерно алюминия и его сплавов. Эффект модифицирования увеличивается в присутствии небольших количеств титана (0,01 %). Эти два элемента образуют соединение TiB2.
| Сплав | Температура нагрева под закалку, °С | Старение | |
| Температура, °С | Время, ч | ||
| Д1 | 495—510 | 20 | >96 |
| Д16 | 495—505 (листы) | 20 | >96 |
| 188—193 | 11-13 | ||
| 485—503 (прессованные изделия) | 20 | >96 | |
| 185—195 | 6-8 | ||
| Д19 | 500—510 (листы) | 20 | 120—240 |
| 185—195 | 12-14 | ||
| 495—505 (прессованные изделия) | 20 | 120—240 | |
| 185—195 | 8—10 | ||
| ВД17 | 495—505 | 165—175 | 15—17 |
Плакированные листы отличаются высокой коррозионной стойкостью, прессованные изделия, штамповки и поковки — пониженной стойкостью. Прессованные изделия из дюралюминия Д1 и Д16 в закаленном и естественно состаренном состоянии при эксплуатационных нагревах выше 100°С склонны к межкристаллитной коррозии; искусственное старение повышает сопротивление коррозии. Неплакированные детали из дуралюминов следует подвергать анодированию и защищать лакокрасочными покрытиями.
Сплавы хорошо свариваются точечной сваркой и не свариваются плавлением из-за высокой склонности к трещинообразованию. Все дуралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием (в закаленном и состаренном состоянии) и химическим фрезерованием (размерным травлением). Обрабатываемость резанием в отожженном состоянии плохая. Высокотемпературная пайка не применяется из-за опасности пережога.
Температура начала ковки Д16, Д16П — 460°C, конца — 380°C.
Дуралюмин широко применяют во всех областях народного хозяйства, особенно в авиации. Сплав Д16 в виде листов и
прессованных полуфабрикатов — основной материал для силовых элементов конструкции самолетов (детали каркаса, обшивка, шпангоуты, нервюры, лонжероны, тяги управления) и других нагруженных конструкций.
Сплав Д19 применяют для тех же деталей, что и сплав Д16, работающих в условиях эксплуатационных
нагревов до температуры 200—250°С, а также для изготовления заклепок. Сплав
Д1 используют для штамповки лопастей воздушных винтов, а также различных узлов
крепления. Сплав ВД17 применяют для изготовления лопаток
компрессора двигателей.
Genietete und verspannte DuraluminiumstrukturDuralumin (ium) , ist eine Aluminiumlegierung, die besonders im Vergleich mit Reinaluminium durch die erzielte hohe Festigkeit und Härte ein neues Zeitalter für Aluminium eröffnete.
1906 entwickelte Alfred Wilm im Rahmen von Untersuchungen zur Festigkeitssteigerung von Aluminiumlegierungen die erste ausschließliche Knetlegierung. Seine Entdeckung war, die Härte der Legierung dadurch zu steigern, dass man die in der Stahlherstellung gebräuchlichen Verfahren zur Festigkeitssteigerung auf eine Aluminiumlegierung übertrug.Es wurde zufällig festgestellt, dass Legierungsproben, die man nach dem Abschrecken noch einige Tage liegen ließ, tatsächlich eine erhöhte Festigkeit aufwiesen. Das zugrundeliegende Prinzip bezeichnet man als Ausscheidungshärtung.
Das neue Material wurde ab 1909 von den Dürener Metallwerken hergestellt und der Имя Duralumin nebst einigen ähnlichen (DURAL) als eingetragene Warenzeichen geschützt. Wilms Legierung aus Aluminium, 3,5 — 5,5 Prozent Kupfer, 0,5 — 0,8 Prozent Magnesium и 0,6 Prozent Mangan sowie bis zu 1 Prozent Silizium und 1,2 Prozent Eisen wurde auch zum Patent angemeldet.Der Name wurde abgeleitet vom lateinischen durus für «hart» (oder besser: «ausdauernd» im Sinne von beständig, widestandsfähig), wobei in der Literatur gelegentlich auch ein Zusammenhang zum Arbechriebenest Düren. Inzwischen gibt es zahlreiche vergleichbare Legierungen, die den Herstellernamen in die Legierungsbezeichnung eingefügt haben.
Duraluminium gehört zu den Aluminiumlegierungen der Gruppe AlCuMg (Werkstoffnummer 2000 bis 2999) und wird vor allem kaltausgehärtet verwendet.Es ist nicht sehr korrosionsbeständig, nur bedingt anodisierbar und schweißbar. [1] Heute wird der Название Duraluminium vorwiegend zu lexikalischer Определение verwendet. Ähnliche Legierungen werden indessen weiterhin in der Luftfahrt verwendet.
Gegenüber reinem Алюминиевая шляпа Duraluminium eine geringfügig größere Dichte. Die Zugfestigkeit beträgt jedoch zwischen 180 und 450 N / mm² (Laut anderer Quelle bis zu 800 N / mm² [2] ) und damit bis zu dem zehnfachen von reinem Aluminium, das nur etwa 80 N / mm² aufweist. [3] Алюминий на высоте 250 Н / мм² и 30 Н / мм² в алюминиевом корпусе. [3] Ähnlich verhält es sich bei der Brinellhärte, wo ein HB-Wert von etwa 125 gegenüber 22 bei Reinaluminium erreicht wird. [3] Die Bruchdehnung wird mit 22 Prozent als dreifach höherer Wert gegenüber 7 Prozent bei Reinaluminium angegeben. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass Duraluminium durch Alterung an seiner Festigkeit nichts einbüßt. [2]
Die Grundlage für die Härtung gegenüber Reinaluminium liegt darin, dass nach schneller Abkühlung der Legierung nach einiger Zeit eine bei der Abschreckung zunächst unterdrückte Ausscheidung einer strweitpharmalis 900, Einer Zunächst unterdrückte Ausscheidung einer zunächst unterdrückte Ausscheidung einer zunächst unterdrückte Ausscheidung einer strweitphaseng, einer stat 30 deutliche Festigkeitssteigerung zur Folge шляпа.Diese Ausscheidung der festigkeitssteigernden Zweitphase kann bei sowohl Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen erfolgen («Kaltauslagern» — «Warmauslagern») и erreicht ihr Optimum nach zwei Tagen.
Das Härten von Aluminiumlegierungen hat ansonsten nichts mit den bei der Stahlhärtung stattfindenden Prozessen zu tun. Dort inkt die Festigkeit nach einer Wiedererwärmung des abgeschreckten Stahls, bei den Al-Legierungen steigt sie an. [2]
| Материал | Dichte в кг / дм³ | E-Modul , Н / мм² | Zugfestigkeit , Н / мм² | Bruchdehnung в% | Brinellhärte HB |
|---|---|---|---|---|---|
| Дураль AlCu4Mg1 | 2,75–2,87 | 073.000 | 0420–0500 | <22 | 115–135 |
| Reinaluminium Al99,5 | 0,00–2,70 | 070.000 | 0075–0110 | <07 | 022–035 |
| Unlegierter Stahl (S355) | 0,00–7,90 | 200,000 | 0000-0510 | <19 | 120–140 |
| Хром-никель-сталь | 0,00–7,90 | 200,000 | 0500–0750 | <40 | 130–190 |
| 54SiCr6 [4] (Federstahl) | 0,00–7,46 | 210.000 | 1450–1750 | <0 6 | 230–280 |
Durch das Aushärten erreicht Duraluminium также быстро умирает Festigkeit weicher Stähle. Der gegenüber Reinaluminium höheren Anfälligkeit für Korrosion begegnet man durch eine Plattierung mit Reinaluminium, Eloxieren oder Lackierung. [5]
Durch die verbesserten Materialeigenschaften wurde der Ersatz von Stahl durch eine Aluminiumlegierung in der Luftfahrt und Waffentechnik überhaupt erst sinnvoll.Frühere Legierungen wie die Zink-Aluminium-Legierungen waren bedeutend anfälliger für Spannungskorrosion und erreichten bei weitem nicht die erforderliche Festigkeit. [6] [7]
Bereits 1911 fand Duraluminium eine großtechnische Anwendung für das Traggerüst des britischen Luftschiffs HMA No. 1 Mayfly . [8] Ab 1914 wurde es auch für den Bau der deutschen Zeppelin-Luftschiffe (erstmals beim LZ 16 / Z XII) eingesetzt. [9] 1929 wurde ein Ganzmetall-Luftschiff — das amerikanische ZMC-2 — gefertigt.Es bestand inclusive einer Blech-Gashülle vollständig aus Duraluminium.
Neben den Luftschiffbauern wurde auch Hugo Junkers angeregt, Duraluminium bei der Junkers J 7 (1917) einzusetzen. Eines der ersten Passagierflugzeuge, die Junkers F 13 (1919), war ein Vollmetall-Verkehrsflugzeug, из дюралюминия как Werkstoff für das Chassis verwendet wurde. [10] [11] Duraluminium zeigte sich auch gut geeignet für die damals neue Monocoque-Konstruktion von Flugzeugzellen.Im modernen Flugzeugbau ist Duraluminium heute als Werkstoff 2017, 2117 или 2024 bekannt. [12]
Der Einsatz im Kraftfahrzeugbau war anfangs durch den hohen Preis und die schwierigere Verarbeitung nur eingeschränkt möglich. Es ist jedoch mittlerweile gebräuchlich, wenn es auf ein geringes Gewicht ankommt. Beispiele für den Einsatz sind besonders Karosserieteile. Motorhauben und Kofferraumklappen sind inzwischen weitgehend durch dünnwandigen Präzisionsdruckguss ersetzt (EVACAL- und PORAL-Verfahren). [13]
Дюралюминий (также называемый дюралюминий , дюралюминий , дюралюминий , дюралюминий (l) ium или дюралюминий ) — это торговое название одного из самых ранних типов стойких к старению алюминиевых сплавов. Его использование в качестве торгового наименования устарело, и сегодня этот термин в основном относится к алюминиево-медным сплавам, обозначенным Международной системой обозначений сплавов (IADS) как серия 2000, как и сплавы 2014 и 2024 годов, используемые при изготовлении планера.
Помимо алюминия, основными материалами дюралюминия являются медь, марганец и магний. Например, Duraluminium 2024 состоит из 91-95% алюминия, 3,8-4,9% меди, 0,3-0,9% марганца, 1,2-1,8% магния, <0,5% железа, <0,5% кремния, <0,25% цинка, <0,15%. титан, <0,10% хрома и не более 0,15% других элементов вместе. [1]
Дюралюминий был разработан немецким металлургом Альфредом Вильмом из Dürener Metallwerke AG.В 1903 году Вильм обнаружил, что после закалки алюминиевый сплав, содержащий 4% меди, медленно затвердевает, если оставить его при комнатной температуре на несколько дней. Дальнейшие усовершенствования привели к появлению дюралюминия в 1909 году. [2] Это название в основном используется в популярной науке для описания системы сплавов Al-Cu, или серии «2000», в соответствии с Международной системой обозначений сплавов (IADS). первоначально создан в 1970 году Алюминиевой ассоциацией.
Дуралюминий, его состав и термическая обработка, были открыто опубликованы в немецкой научной литературе перед Первой мировой войной. Несмотря на это, он не был принят за пределами Германии до окончания Первой мировой войны. Отчеты об использовании немцами во время Первой мировой войны, даже в технических журналах такие как Flight , могут ошибочно идентифицировать свой ключевой легирующий компонент как магний, а не медь. [3] В Великобритании не было особого интереса к его использованию до окончания войны. [4]
Самая ранняя известная попытка использовать дюралюминий для конструкции самолета тяжелее воздуха произошла в 1916 году, когда Хьюго Юнкерс впервые представил его использование при создании планера Junkers J 3, однодвигательного моноплана, «демонстратора технологий» с маркировкой первое использование гофрированной кожи из дюралюминия торговой марки Junkers.Только закрытые крылья и трубчатый каркас фюзеляжа J 3 были завершены, прежде чем проект был заброшен. Немного позже, исключительно под обозначением IdFlieg бронированный полутораплан Junkers JI, известный на заводе как Junkers J 4, имел цельнометаллические крылья и горизонтальный стабилизатор, выполненные так же, как крылья J 3, а также крылья. Экспериментальный и годный к полетам полностью дюралюминиевый одноместный истребитель Junkers J 7, который привел к созданию низкопланского истребителя-моноплана Junkers DI, внедрившего в 1918 году в немецкую военную авиацию полностью дюралюминиевые конструкционные технологии.
Его первое использование в аэростатических планерах было в жестких каркасах дирижаблей, в конечном итоге включая все те из эпохи «Великих дирижаблей» 1920-х и 1930-х годов: британский R-100, немецкий пассажирский Zeppelins LZ 127 Graf Zeppelin , LZ 129 Hindenburg , LZ 130 Graf Zeppelin II и дирижабли ВМС США USS Los Angeles (ZR-3, бывший LZ 126), USS Akron (ZRS-4) и USS Macon (ZRS-5) ). [5] [6]
Хотя добавка меди улучшает прочность, она также делает эти сплавы подверженными коррозии.Для листовых изделий коррозионная стойкость может быть значительно повышена за счет металлургического связывания поверхностного слоя алюминия высокой чистоты. Эти листы называются alclad и обычно используются в авиационной промышленности. [7] [8]
Алюминий, легированный медью (сплавы Al-Cu), который может подвергаться дисперсионному упрочнению, обозначается Международной системой обозначений сплавов как серия 2000. Типичные области применения деформируемых сплавов Al-Cu включают: [9]
Zapfsäule von 1958, ausgestellt im Traktorium in Drasenhofen in NiederösterreichDie Aral AG ist ein Unternehmen des BP-Konzerns в Германии.
1881 г. в Бульмке-Хюллене (Heute Gelsenkirchen) eine Kokerei, die dem Nebenprodukt Rohgas Aufmerksamkeit widmete. Statt es als Abfall zu betrachten, verarbeitete man es unter anderem zu Benzol. [2] Am 28. Ноябрь 1898 г. gründeten 13 Bergbauunternehmen daraus die Westdeutsche Benzol-Verkaufsvereinigung в Бохуме.Geschäftszweck war der Verkauf von Benzol. 1906 Schloss sich der Verband mit der Ostdeutschen Benzol-Verkaufsvereinigung zur Deutschen Benzolvereinigung zusammen. Diese erhielt ein Logo aus gekreuztem Schlägel und Eisen als Bergbauzeichen в Verbindung mit den Buchstaben DBV.
Nach verschiedenen Umstrukturierungen wurde 1918 der Benzol-Verband als GmbH (kurz BV oder B.-V.) gegründet. Der Benzol-Verband Believeferte zu dieser Zeit hauptsächlich Farbenfabriken mit Benzol.
Um sich weitere Vertriebswege zu erschließen, entwickelte der Benzol-Verband 1924 ein Benzin-Benzol-Gemisch mit einem Mischungsverhältnis «von sechs Teilen Benzin und vier Teilen Benzol», также как Ot dekraftstik, 900, als Ot dekraftstik Sohn des Nobelpreisträgers Wilhelm Ostwald, im Rahmen eines Preisausschreibens einen Namen gab: Da Benzol zur chemischen Gruppe der AR omaten und Benzin zu den AL iphaten gehört, nannte Ostwald den neural Kraft. [4] Durch die kontinuierlich wachsende Zahl der Kraftfahrzeuge in den 1920er Jahren wurde der Benzol-Verband zu einer der großen Kraftstoffvertriebsorganisationen в Германии, der größten ohne ausländische Beteiligung.
Neben der Aufnahme von Schmierstoffen in das Sortiment wurden ab 1930 aus Markenschutzgründen die Kraftstoffe Aral und das Benzin Deron in der Unternehmensfarbe blau eingefärbt. Nach Einführung der Zwangs-Spiritus-Beimischung Anfang der 1930er Jahre warb der Benzol-Verband mit seinem «Deutschen Kraftstoff».Darauf war die Antwort der DAPG auf einem Flugblatt: «Deutsche Kraftstoffe? … Aral enthält: 45% deutsches Benzol und deutschen Spiritus sowie 55% Benzin ausländischer Herkunft. Esso enthält: 45% deutsches Benzol und deutschen Spiritus sowie 55% Benzin ausländischer Herkunft. Велчер Бетрибсстофф — национальная монахиня? ». [5]
1935 War der Benzol-Verband in Deutschland die größte Mineralölvertriebsgesellschaft der sogenannten Großen Fünf mit einer Absatzquote von 26,2 Prozent und auf Platz drei mit 7740 Zapfstellen (13,8 Prozent). [6] Der Benzol-Verband übernahm im gleichen Jahr die Zapfstellen der DEROP (Deutsche Vertriebsgesellschaft für Russische Oel-Produkte A.-G.), die ihn vorher schon mit russischem Erdölbenzin trustfert hatte. Dieser verblieb das Händlergeschäft. Ab 1936 vertrieb der Benzol-Verband Leuna-Benzin sowie Synthetisches Benzin auf Steinkohle-Basis aus dem Hydrierwerk Gelsenkirchen-Scholven (heute BP Gelsenkirchen) unter dem Namen Bevaulin , später unter Aralin . [7] Daneben hat der Benzol-Verband ein Monopol auf den Verkauf von Benzol.
In den Jahren des Zweiten Weltkriegs erfolgte die staatliche Zentralisierung des Kraftstoffvertriebs im Rahmen der nationalsozialistischen Kriegswirtschaft aufgrund der festgesetzten Quoten. Statt Markenbenzin wurden nur noch Einheitskraftstoffe vertrieben. Die Tankstellen wurden über das Zentralbüro für Mineralöl geführt. Nach seiner Autokarte von 1939 war das Verbreitungsgebiet des Benzolverbands das gesamte Deutsche Reich einschließlich Österreich sowie das Reichsprotektorat Böhmen und Mähren. [8]
Mit Ende des Zweiten Weltkriegs ging 1945 der Benzol-Verband im sowjetisch besetzten Österreich als Deutsches Eigentum an die Sowjetische Mineralölverwaltung (SMV) und von dort 1955/1956 AG50004 Österreich.
In der Trizone plante 1947/1948 der Benzol-Verband, durch Steigerung des Benzolanteils einen hochwertigeren Treibstoff (Bibo-Gemisch) als die Wettbewerber mit 80 Oktan auf den Markt zugotiften, [9] Zungbinder verbands würde.Nach der Währungsreform im Juni 1948 начал ein lang anhaltender Aufschwung (Wirtschaftswunder).
1949 nahm der Benzol-Verband die erste elektrisch betriebene Kraftstoff-Zapfsäule в Германии в Бетрибе. 1951 konnte das Unternehmen, wie auch alle Wettbewerber, mit der Abschaffung der Zwangsbewirtschaftung vom Zentralbüro für Mineralöl den Kraftstoffvertrieb wieder в Eigenregie übernehmen. Die Entflechtung und Neuordnung der deutschen Industrie, speziell der westdeutschen Montanindustrie, führte 1952 zur Umfirmierung des Benzol-Verbandes in eine Aktiengesellschaft namens BV-Aral AG .Erstmals tauchte damit der Produktname Aral im Unternehmensnamen auf. BV-Aral warb in der Folgezeit damit, sein Produkt sei (wegen des Benzolanteils) «bleifrei».
1956 г. была представлена Bohrgesellschaft Wintershall Miteigentümer (Aktionär) der BV-Aral AG под управлением своей танковой организации NITAG и ихрера Anteile an der Gasolin. Gleichzeitig wurde die DEA Aktionär der BV-Aral unter Einbringung ihrer Tankstellen sowie der Anteile an der Gasolin. Im gleichen Jahr wurde die NITAG mit ihren 650 Tankstellen auf die Gasolin zur Deutsche Gasolin-Nitag AG verschmolzen.
Nach Übernahme von 50 Prozent der Rheinpreußen AG für Bergbau und Chemie im Jahr 1959 schied die DEA 1960 as Aktionär wieder aus. Sie nahm ihre eigene Tankstellenkette mit. Die Anteile an der Gasolin verblieben im BV-Aral, wofür DEA entschädigt wurde. BV-Aral brachte durch weitere Steigerung des Benzolanteils einen noch klopffesteren Kraftstoff mit 100 ROZ unter dem Namen Aral auf den Markt. [10]
im Corporate Design verwendete Schriftart Aral V2 1961 beschlossen die 100-Prozent-Mitgliedsunternehmen im BV-Aral-Verband, ihre unterschiedlichen Produkte (Treibstoffe und Schmierstoffe) künftig unter dem gemeinsamen Markennamen Aral zu vermarkten.Dies galt nicht für die sich nur zu einem 91-Prozent-Anteil im BV-Aral befindliche Gasolin. Damit wurde die Gesellschaft 1962 zu einer reinen Mineralölgesellschaft, in deren Folge sie in Aral AG umbenannt wurde. Dabei wurde aus dem bisherigen Aralin das Aral Benzin , и Aral wurde в Aral Super umbenannt. Ab 1963 musste Aral Super aus Klopffestigkeitsgründen erstmals verbleit werden.
1964 erwirtschaftete die Aral AG einen Umsatz von 3,4 Milliarden DM.Ab 1967 übernahmen Mobil Oil (heute ExxonMobil), Veba Oel und Gelsenberg jeweils 28 Prozent am Aral-Grundkapital. 15 Prozent hielt weiterhin Wintershall, während den westdeutschen Benzolerzeugern nur noch ein Prozent verblieb.
1969 eröffnete Aral ihre erste Selbstbedienungstankstelle. Zwei Jahre später, 1971, wurde die Gasolin mit der Aral verschmolzen. Die rot-weiße Marke Gasolin wurde aufgegeben und bis 1972 die Tankstellen in das blau-weiße Araldesign umgeändert.
Die während des Nahostkonflikts von der OPEC verursachte Ölpreiskrise veranlasste die Aral 1973, nach Alternativenergien zum Erdöl zu suchen.Trotz neuer Wettbewerber blieb Aral in den 1970er und 1980er Jahren Marktführer в Германии.
Gasolin-Tankstelle in Pasewalk, 2007 (beachtenswert der weiß gestrichene Aralpylon mit dem aufgeklebten Gasolinzeichen)1980 wurden в Westdeutschland 5875 Aral-Tankstellen betrieben (Marktanteil 22,7 Prozent), davon 3010 nur mit Selbstbedienung. Mit der Wiedervereinigung eröffnete die Aral AG 1990 die ersten Tankstellen in den neuen Bundesländern und expandierte nach Osteuropa.In der Folgezeit wurden einige Tankstellen in Ostdeutschland von Aral auf die Marke Gasolin umgeflaggt.
1997 wurde die erste Aral Erdgastankstelle und 1999 die erste Wasserstofftankstelle am Flughafen в München eröffnet.
1 января 2000 г., VEBA Oel AG — zu diesem Zeitpunkt 56-prozentiger Aktionär der Aral AG — weitere 43 Prozent der Aralanteile von den langjährigen Mitaktionären Mobil Oil (28 Prozent) und Prozent) (15) и Wintershall. Aral wurde damit zur primären Vertriebsplattform des Veba Oel-Konzerns.Die neue Gesellschaftsbezeichnung lautete Aral Aktiengesellschaft & Co. KG . Damit endete die seit 1967 bestehende Zusammenarbeit der drei Unternehmen.
2002 wurden die Veba Oel und die Aral Aktiengesellschaft & Co. KG nach der Zustimmung des Bundeskartellamtes von E.ON (die u. A. Aus Veba entstanden) и die Deutsche BP AG verkauft. Im Jahr darauf entschied sich BP, das Tankstellengeschäft in Deutschland unter der Marke Aral zu führen. Es wurden zirka 650 BP-Stationen auf Aral umgerüstet.Trotzdem blieben sechs BP-Tankstellen, um die Markenrechte zu sichern. Diese Tankstellen befanden sich в Дортмунде (inzwischen als Aral-Tankstelle betrieben), München (inzwischen geschlossen), Берлине (inzwischen ebenfalls geschlossen), Франкфурте-на-Майне (inzwischen auf Aral umgeflzagtedaggt. Insgesamt verfügten Aral und BP über etwa 2500 Tankstellen deutschlandweit. Außerhalb von Deutschland und L Luxembourg wurden die Aral-Tankstellen ab etwa 2003 weitgehend in BP-Tankstellen umgeflaggt, wie bspw.в Österreich und Polen. Das Tankstellennetz in der Slowakei предлагает OMV verkauft und entsprechend umgeflaggt. In der Tschechischen Republik bestand das Aral-Tankstellennetz bis etwa Ende 2005 fort, bis es von BP wie zuvor die slowakischen Tankstellen an die österreichische OMV veräußert und umgeflaggt wurde.
2004 wurden mit ultimate 100 als neues Superbenzin mit 100 ROZ (statt Super plus) und mit ultimate Diesel zwei neue Kraftstoffe auf den Markt gebracht.Im gleichen Jahr wurde в Берлине die erste öffentliche Wasserstoff-Straßentankstelle der Welt eröffnet. 2005 wurde Aral mit seinen ultimate -Marken offizieller Werbe- und Kraftstoffpartner der DTM.
Zur gleichen Zeit der Entwicklung des neuartigen Kraftstoffs durch Walter Ostwald wurde auch das gelb-schwarze Логотип в форме eines Diamanten eingeführt. Dieser gilt als das edelste der Kohlenstoffallotrope und korrespondierte daher mit dem Aufgabengebiet des Benzolverbandes.1927 wurde das Logo unter Beibehaltung des Grundkonzepts und Verwendung der Bochumer Stadtfarben von Schwarz-gelb in blau-weiß geändert. [11] Im Zuge der Umfirmierung des Benzol-Verbandes in die B.V. Aral AG im Jahre 1952 Entstand das in seiner Grundform heute noch verwendete Aral-Logo in dunkelblauer Färbung, das bis 1971 noch das alte Logo als kleinen Zusatrenen der obe. 1971 Veränderte sich nach der Eingliederung der Gasolin das Logo unter Beibehaltung der Grundform zu einem neuen in hellblauer Farbe.Der Historische Hinweis auf den Benzolverband wurde gelöscht. Durch diesen Zusammenschluss der Veba Oel AG и Aral AG zur Aral Aktiengesellschaft & Co. KG im Jahre 2000 wurde ein dunkleres Aral-Blau als Grundton des Logos verwendet. Seit dem Jahr 2006 präsentiert sich die Marke Aral mit neuem dreidimensionalem Logo.
Ebenso wie alle Wettbewerber bietet Aral verschiedene Mineralölprodukte an:
Neben den klassischen Ottokraftstoffen, Dieselkraftstoffen sowie Schmierstoffen finden sich heute Erdgas, die Flüssiggase Propan und Butan, flüssiger und gasförmiger Wasserstoff sowie Heizöl.
In vielen Aral-Tankstellen findet sich des Weiteren ein breiteres Warenangebot, часто даже в Petit Bistro. Zur Fahrzeugreinigung werden Waschprogramme mit Innen- und Außenreinigung angeboten.
In einer Verbraucherstudie über die Qualität von Angebot und Service in den Shops bundesweit aktiver Tankstellenketten vom Juli 2013, die von der Deutschen Gesellschaft für Verbraucherstudien (DtGV) в Kooffic Oтправка для клиентов N24. auf dem dritten Platz. [12]
| Eigenschaften | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Allgemein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Имя, символ, Ordnungszahl | Родий, Rh, 45 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elementkategorie | Übergangsmetalle | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gruppe, Период, Блок | 9, 5, д. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aussehen | Silbrig Weiß Metallisch | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS-номер | 7440-16-6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| EG-Nummer | 231-125-0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ECHA-InfoCard | 100.028,295 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massenanteil an der Erdhülle | 0,001 частей на миллион [1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Атомар [2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atommasse | 102 (2) [3] u | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Атомрадиус (беречнет) | 135 (173) вечера | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ковалентер Радиус | 142 вечера | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Электроненконфигурация | [Kr] 4d 8 5s 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.Ionisierungsenergie | 7,45890 (5) эВ [4] ≈ 719,67 кДж / моль [5] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 18,08 эВ [4] ≈ 1744 кДж / моль [5] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 31,06 эВ [4] ≈ 2997 кДж / моль [5] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4. Ionisierungsenergie | 42,0 (1,7) эВ [4] ≈ 4052 кДж / моль [5] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5.Ionisierungsenergie | 63,0 (1,9) эВ [4] ≈ 6079 кДж / моль [5] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Physikalisch [2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand | фест | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кристаллструктур | kubisch flächenzentriert | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Дихте | 12,38 г / см 3 (20 ° C) [6] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mohshärte | 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Магнетизм | paramagnetisch ( Χ м = 1,7 · 10 −4 ) [7] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | 2237 К (1964 ° С) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Siedepunkt | 4000 К [8] (3727 ° С) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molares Volumen | 8,28 · 10 −6 м 3 · моль −1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verdampfungswärme | 531 кДж / моль [8] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzwärme | 21,7 кДж · моль −1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schallgeschwindigkeit | 4700 м · с −1 при 293,15 К | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Spezifische Wärmekapazität | 243 [9] Дж · кг −1 · K −1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 23,3 · 10 6 А · В −1 · м −1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 150 Вт · м −1 · K −1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Chemisch [2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidationszustände | 0, +1 , +2, +3 , +4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Нормальный потенциал | 0,76 В (Rh 3+ + 3e — → Rh) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativität | 2,28 (Полинг-Скала) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Изотоп | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Weitere Isotope siehe Liste der Isotope | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ЯМР-Eigenschaften | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| MAK | Schweiz: 0,1 мг · м −3 [11] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Родий ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Rh und der Ordnungszahl 45. Es ist ein silberweißes, hartes, unreaktives Übergangsmetall. Im Periodensystem zählt es zusammen mit Cobalt, Iridium und Meitnerium zur 9. Gruppe oder Cobaltgruppe. Rhodium besitzt große Ähnlichkeit zu anderen Platinmetallen wie Platin oder Palladium. Dies betrifft beispielsweise die für Edelmetalle charakteristische geringe Reaktivität und eine hohe katalytische Aktivität.
Rhodium wird daher, часто в форме von Legierungen, vorwiegend als Katalysator eingesetzt. Als wichtiger Bestandteil von Fahrzeugkatalysatoren wird es zur Reduktion von Stickoxiden eingesetzt. Auch in industrial Prozessen zur Herstellung einiger chemischer Grundstoffe, wie dem Ostwald-Verfahren zur Salpetersäure-Produktion, werden Rhodiumkatalysatoren genutzt. Da das Metall in der Natur sehr selten vorkommt und gleichzeitig eine breite Anwendung findet, zählt es zu den teuersten Metallen überhaupt.
Im menschlichen Körper kommt Rhodium normalerweise nicht vor, eine biologische Bedeutung ist nicht bekannt. [12]
Rhodium wurde 1803 von William Hyde Wollaston in einem aus Südamerika stammenden Rohplatinerz entdeckt. Im gleichen Erz wurden von Wollaston und Smithson Tennant drei weitere Platinmetalle, Palladium, Iridium und Osmium, entdeckt. Dazu lösten sie das Erz zunächst в Кенигсвассере. Es bildete sich eine lösliche Fraktion und ein schwarzer Rückstand, in dem Tennant Osmium und Iridium fand.Wollaston fällte aus der Königswasserlösung Rhodium und einige weitere Bestandteile mit Zinkpulver. Nach der Abtrennung von Kupfer und Blei mit verdünnter Salpetersäure, erneutem Lösen in Königswasser und Zugabe von Natriumchlorid bildete sich Na 3 [RhCl 6 ] · n H 2 Oüssaris de Salpe. Aus diesem konnte Wollaston durch Extraktion mit Ethanol und Reduktion mit Zink das elementare Rhodium gewinnen. Der Name wurde von Wollaston nach dem griechischen altgriechisch ῥόδεος rhódeos, deutsch ‚rosenfarbig‘ [13] gewählt, da viele Rhodiumverbindungen diese Farbe zeigen. [14]
Die erste Anwendung des neuen Metalls war ab 1820 Spitzen von Schreibfedern, für die Rhodium-Zinn-Legierungen eingesetzt wurden. Diese wurden später jedoch durch härtere Osmium-Iridium-Legierungen abgelöst. [14]
Родий — это рений, содержащий рутений и иридий, содержащий радиоактивный металл на континенте, Эрдкруст. Sein Anteil beträgt nur 1 ppb. [15] Rhodium kommt in der Natur gediegen vor und ist daher als eigenständiges Mineral anerkannt.Fundorte sind unter anderem die Typlokalität Stillwater в Монтане и заливе Гудньюс на Аляске. Родий является одним из лучших производителей Platinmetallen и Gold vergesellschaftet. [16]
Neben dem elementaren Rhodium sind auch einige Rhodiumminerale wie Bowieit, Genkinit или Miassit bekannt. Diese sind jedoch wie das elementare Rhodium sehr selten und spielen für die Gewinnung keine Rolle. Die wichtigsten Vorkommen des Elements liegen в sulfidischen Nickel-Kupfer-Erzen, die vor allem in Südafrika, Sudbury (Kanada) und Sibirien vorkommen.Auch in mexikanischen Goldlagerstätten kommt Rhodium in nennenswerter Menge vor. Rhodium fällt zusammen mit den anderen Platinmetallen beim Verarbeiten dieser Erze an und muss anschließend von diesen getrennt werden.
Rh-Verarbeitung: 1 г Pulver, 1 г Verpresst, 1 г RegulusDie Gewinnung von Rhodium ist wie die der anderen Platinmetalle sehr aufwändig. Dies liegt vor allm an der Ähnlichkeit und geringen Reaktivität der Platinmetalle, wodurch sich schwer trennen lassen.Ausgangsstoff für die Gewinnung von Rhodium ist Anodenschlamm, der bei der Kupfer- und Nickelproduktion als Nebenprodukt bei der Elektrolyse anfällt. Dieser wird zunächst в Königswasser gelöst. Dabei gehen Gold, Platin and Palladium in Lösung, während Ruthenium, Osmium, Rhodium и Iridium sowie Silber als Silberchlorid ungelöst zurückbleiben. Das Silberchlorid wird durch Erhitzen mit Bleicarbonat und Salpetersäure in lösliches Silbernitrat umgewandelt und so abgetrennt.
Um das Rhodium von den anderen Elementen abzutrennen, wird der Rückstand mit Natriumhydrogensulfat geschmolzen.Dabei bildet sich wasserlösliches Rhodium (III) -sulfat Rh 2 (SO 4 ) 3 , das mit Wasser ausgelaugt werden kann. Das gelöste Rhodium wird zunächst mit Natriumhydroxid als Rhodiumhydroxid Rh (OH) 3 gefällt. Die folgenden Reaktionsschritte sind das Lösen в Salzsäure als H 3 [RhCl 6 ] und die Fällung mit Natriumnitrit und Ammoniumchlorid als (NH 4 ) 3 [Rh (NO 2 6192) ]. Um elementares Rhodium zu erhalten, wird aus dem Rückstand durch Digerieren mit Salzsäure der lösliche (NH 4 ) 3 [RhCl 6 ] -Komplex gebildet.Nachdem das Wasser durch Verdampfen entfernt wurde, kann das Rhodium mithilfe von Wasserstoff zum Metallpulver reduziert werden.
Rhodiumisotope entstehen als Nebenprodukte bei der Kernspaltung von 235 U und können aus abgebrannten Brennelementen extrahiert werden.Aufgrund der Radioaktivität gibt es jedoch noch keine kommerzielle Anwendung des so erhaltenen Rhodiums. [17]
Rhodium wird nur in geringem Umfang gewonnen, 2005 Betrug die Produktion 23,5 Tonnen. 83,2% der Gesamtproduktion fanden в Südafrika statt. Das zweitgrößte Produktionsland war Russland (11,9%), gefolgt von Kanada und Simbabwe.
Ein Rhodiumstück von 78 g.
Kristallstruktur von Rh, a = 380,4 pmRhodium ist ein silberweißes, hochschmelzendes, hartes Edelmetall.Es ist härter als Gold oder Platin, ist jedoch zäh und dehnbar und lässt sich durch Hämmern bearbeiten. In den meisten Eigenschaften ist es mit den anderen Platinmetallen vergleichbar. So liegt der Schmelzpunkt des Rhodiums von 1966 ° C, zwischen demjenigen von Platin (1772 ° C) и рутений (2334 ° C). Die Dichte des Elements von 12,41 г / см 3 ist vergleichbar mit denen der benachbarten Elemente Ruthenium und Palladium. Rhodium besitzt die höchste Wärme- und elektrische Leitfähigkeitaller Platinmetalle.Unterhalb von 0,9 Kelvin wird Rhodium zum Supraleiter. [17]
Rhodium kristallisiert wie Cobalt und Iridium in einer kubisch-dichtesten Kugelpackung (Kupfer-Typ) in der Raumgruppe Fm 3 m (Raumgruppen-Nr. 225) Vorlage: Raumgruppen-Nr. 225) Vorlage: Raumgruppen-Nr. sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle. [18]
Als typisches Edelmetall ist Rhodium sehr reaktionsträge.Nach Iridium ist es das am wenigsten reaktive Platinmetall. Es reagiert mit Sauerstoff und Chlor erst bei Temperaturen от 600 до 700 ° C zu Rhodium (III) -oxid beziehungsweise Rhodium (III) -хлорид. Auch das reaktivste Halogen Fluor reagiert nur in der Hitze zu Rhodium (VI) -fluorid. Von Mineralsäuren wird das Metall nicht angegriffen. Eine Ausnahme ist feinstverteiltes Rhodium, das sich sehr langsam в Königswasser und konzentrierter Schwefelsäure löst.
Das Metall reagiert mit einigen Salzschmelzen und lässt sich so aufschließen.Salze, die dies vermögen, sind Natriumhydrogensulfat, Kaliumdisulfat, Cyanide и Natriumcarbonat.
Sauerstoff löst sich in flüssigem Rhodium (> 2000 ° C). Beim Erkalten der Schmelze wird er unter Spratzen wieder abgegeben. Eine Reaktion erfolgt nicht, da die Oxide oberhalb von ~ 1100 ° C нестабильно.
Es sind insgesamt 33 Isotope sowie weitere 20 Kernisomere des Rhodiums bekannt. [19] Natürliches Rhodium besteht zu 100% aus dem Isotop 103 Rh, das Element ist somit eines von 22 Reinelementen.Die langlebigsten künstlichen Isotope sind 101 Rh, das mit einer Halbwertszeit von 3,3 Jahren unter Elektroneneinfang zu 101 Ru zerfällt, sowie 102 m Rh, das Posberzeiner von 3,3 102 Ru zerfällt. Zu einem geringen Teil geht der metastabile Kern auch unter Isomerieübergang in 102 Rh über. [19]
Eine Anwendung als Tracer hat der mit einer Halbwertszeit von 35,88 Stunden kurzlebige Kern 105 Rh gefunden.
→ Лист изотопа родия
Der Fahrzeugkatalysator enthält RhodiumWie andere Platinmetalle wirkt Rhodium in vielen Prozessen katalytisch. Sowohl das Metall, als auch seine Verbindungen und Legierungen mit anderen Platinmetallen werden daher dementsprechend eingesetzt. Daneben existieren weitere rhodiumspezifische Anwendungsmöglichkeiten; die Verwendung ist jedoch durch den hohen Preis beginzt.
Die wichtigsten Anwendungsbereiche des Rhodiums sind Fahrzeugkatalysatoren.Es darin als Katalysator zur Reduktion von Stickstoffmonoxid zu elementarem Stickstoff. Würde stattdessen Platin или Palladium eingesetzt, würden verstärkt Ammoniak und Distickstoffmonoxid entstehen. [20]
Ein Teil des Rhodiums wird в Katalysatoren zur Salpetersäureherstellung verwendet. Im sogenannten Ostwald-Verfahren werden zur katalytischen Ammoniakverbrennung zu Stickstoffmonoxid Netze eingesetzt, die aus einer Platin-Rhodiumlegierung mit etwa 10% Rhodium bestehen.Durch den Einsatz von Rhodium erhöht sich die Haltbarkeit und Ausbeute im Vergleich zu reinem Platin. [21] Auch im Andrussow-Verfahren zur Blausäure-Herstellung wird eine Rhodium-Platin-Legierung als Katalysator eingesetzt. [17]
Rhodiumbeschichteter WeißgoldringMetallisches Rhodium kann als Beschichtung eingesetzt werden. Mit Rhodium beschichtete Flächen besitzen ein hohes Reflexionsvermögen und sind daher als hochwertige Spiegel geeignet. Gleichzeitig sind diese Beschichtungen sehr hart und chemisch стабильн.Auch als Überzug für Schmuck, Brillengestelle oder Uhren wird Rhodium verwendet. Es verhindert das Anlaufen des verwendeten Metalls. Dies ist vor allem bei Schmuck aus Silber oder Weißgold wichtig. Der Vorgang des Überziehens wird Rhodinieren genannt.
Weitere mögliche Anwendungen sind hochbeanspruchte Laborgeräte, Heizspiralen oder Thermoelemente, die aus Platin-Rhodium-Legierungen gefertigt werden. Seit Edelmetalle wieder international in den Fokus von Finanzanlegern gekommen sind, gibt es auch physische Rhodium-Anlageprodukte.Aufgrund des späteren Einsatzes in der Industrie nach dem Rückkauf wird Rhodium meist в Pulverform angeboten. Seit 2012 ist Anlage-Rhodium auch in Barren-Form erhältlich. [22]
Die Internationale Wertpapierkennnummer (ISIN) im Börsenhandel lautet XY0101622766.
Da der Verbrauch durch erhöhte Nachfrage in der Schmuckindustrie gestiegen ist und 2005 mit 25,3 Tonnen über der Produktion lag, ist der Preis stark gestiegen. [23] So lag der Rhodiumpreis 2003 noch bei etwa 475 Dollar (entsprach 2003 etwa 420 Euro) pro Feinunze (etwa 31,1 Gramm), [24] im Juni 2008 zählte es mit einem Preis von über 9700 US- Dollar (etwa 6230 Euro) pro Feinunze zu den teuersten Metallen überhaupt, [25] [26] fiel danach jedoch schnell auf einen Preis von unter 1000 Dollar im Dezember 2008.Im Februar 2020 lag der Preis bei 13100 Dollar pro Feinunze. [27]
Kompaktes Rhodium ist auf Grund der geringen Reaktivität ungefährlich, als feinverteiltes Pulver dagegen ist es leicht entzündlich und brennbar. Da brennendes Rhodium mit Wasser reagiert, dürfen zur Löschung nur Metallbrandlöscher (Klasse D) eingesetzt werden. [10] Wegen einiger Hinweise auf eine karzinogen Wirkung werden Rhodium und seine Verbindungen in die Kanzerogenitäts-Kategorie 3b eingeordnet. [10]
Wie andere Schwermetallionen sind gelöste Rhodiumionen in hohen Konzentrationen toxisch. In einer Untersuchung mit Lungenepithelzellen wurde ein LC 50 -Wert von 1,2 ммоль · л -1 für Rhodium (III) -ionen ermittelt. [28]
Rhodium bildet Verbindungen in den Oxidationsstufen von −I bis + VI. Die stabilste Stufe ist + III, höhere kommen vor allem in Verbindungen mit Fluor, niedrigere in Komplexen mit Liganden wie Kohlenstoffmonoxid, Cyanid or Phosphanen vor.
Einige Rhodium-Verbindungen, beispielsweise Rhodium (II) -carboxykomplexe, [29] werden untersucht, ob sie sich zur Behandlung von Krebs eignen. Die Verbindungen sind dabei, wie die des Platins auch, sehr oft nierentoxisch. [30] [31]
Einige Rhodiumkomplexe werden in technisch wichtigen Synthesen Organischer Chemikalien als Katalysator eingesetzt. Dazu zählt der Wilkinson-Katalysator, ein quadratisch-planarer Rhodiumkomplex mit drei Triphenylphosphan (PPh 3 ) — und einem Chlorid- Liganden.Eine Reaktion, dieser Komplex katalysiert, ist die Hydrierung von Alkenen mit Wasserstoff. Es ist auch möglich, die Liganden durch chirale Gruppen zu ersetzen und so eine asymmetrische Hydrierung zu erreichen. Dies wird unter anderem für die Synthese der Aminosäure L -DOPA genutzt. [32] Eine weitere wichtige Reaktion, bei der der Wilkinson-Katalysator eingesetzt wird, ist die Hydroformylierung. Dabei werden aus Alkenen, Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff Aldehyde dargestellt. [33]
Katalysator im Monsanto-VerfahrenEin weiterer Rhodiumkomplex wird zur Herstellung von Essigsäure eingesetzt. Im Monsanto-Prozess wird cis — [Rh (CO) 2 I 2 ] — , ein quadratisch-planarer Komplex mit zwei Kohlenstoffmonoxid- und zwei Iodid-Liganden eingesetzt. [33]
Mit den Halogenen Fluor, Chlor, Brom und Iod sind eine Reihe Verbindungen bekannt.Während Chlor, Brom und Iod nur Verbindungen in der Oxidationsstufe + III bilden, sind die Фторид родий (IV) -фторид, родий (V) -фторид и родий (VI) -фторидный bekannt. Die wichtigste Rhodium-Halogenverbindung ist Rhodium (III) -хлорид, die als Katalysator bei Reduktionen, Polymerisationen или Isomerisierungen eingesetzt werden kann. [34]
Es sind insgesamt drei Оксид родия, оксид родия (III) Rh 2 O 3 , оксид родия (IV) RhO 2 и оксид родия (VI) RhO 3 bekannt.Letzteres — это аллергия на газ в фазе 850 ° C и 1050 ° C. Rhodium (III) -oxid entsteht in wasserfreier Form durch Verbrennung aus den Elementen bei 600 ° C. Erhitzt man dieses unter erhöhtem Sauerstoffdruck weiter, entsteht Rhodium (IV) -oxid.
Родий (III) -сульфат Rh 2 (SO 4 ) 3 находится в Zwischenprodukt bei der Rhodiumproduktion. Daneben wird es als Rohstoff für die galvanische Beschichtung von Oberflächen, beispielsweise bei Schmuckwaren, verwendet.
Родий (II) -ацетат вирд in der Organischen Chemie als Katalysator verwendet. Es bildet mit Diazoverbindungen, die eine benachbarte Carbonylgruppe besitzen, Carbene. Aus den Carbenen können unter anderem Cyclopropane dargestellt werden. Auch für die Gewinnung von Yliden und für Insertionsreaktionen können Rhodium-Carbene eingesetzt werden. [35]