Температура плавления алюминия

При каких температурах плавится чистый первичный алюминий и его сплавы? Какие факторы влияют на плавкость металла? Как искусственно повысить или понизить температуру плавления алюминия? Ответы на эти и некоторые другие вопросы вы найдете ниже.
Алюминий – легкий металл с хорошей теплопроводностью, который используют в производстве самых разных изделий: от мебельного профиля до элементов ракетных двигателей. Однако в чистом виде Al в природе фактически не встречается, да и в промышленности почти всегда используются его сплавы с другими металлами.
Температура плавления зависит от вида и марки сплава. Для удобства приведем значения в таблице.
Таблица с температурами плавления сплавов алюминия
Вид алюминия |
t° плавления в градусах Цельсия (°С) |
Примеры марок по ГОСТу 4784 и другим стандартам |
Литейный |
510-649 |
АЛ33, АЛ2, АЛ9 |
Деформируемый |
582-651 |
Д1, АМг2 |
Технический |
643-657 |
АДС, АД000 |
Первичный |
~660,37 |
А5, А7Е, А9, А97 |
Как понятно из таблицы, первичный или сверхчистый металл расплавить труднее всего. Такие свойства обусловлены тем, что плавкость материала появляется фактически при той же температуре, что и у чистого алюминия. При этом по содержанию основного металла первичные сплавы могут на 99,996% состоять из Al.
Лучше всего поддаются плавке литейные и деформируемые сплавы. Их широко применяют в машиностроении и аэрокосмической промышленности, производстве медоборудования, кухонной утвари, мебели и многого другого.
Факт: расплавленный алюминий закипает при температуре +2250 градусов Цельсия. При этом температура разрушения оксидной пленки на его поверхности составляет 2050 °С.
Дюраль и авиаль – как расплавить?
Авиаль и дюраль – два распространенных названия сплавов, которые также широко используются в промышленности и производстве.
Дюраль – алюминиевый сплав с добавлением магния, марганца, меди и некоторых других элементов. Доля основного металла в составе – до 94%. Это прочный и пластичный сплав со слегка выраженным сероватым оттенком. Его температура плавления – порядка 650 °С.
Авиаль – сплав с легирующими элементами в виде хрома, марганца и меди. Это пластичный материал со средним уровнем устойчивости к коррозии, из которого производят различные кованые и штампованные элементы в авиационной промышленности. У авиаля температура плавления выше, чем у многих других сплавов, и находится в диапазоне 658-660 °С.
Что влияет на плавкость конкретного материала
Итак, способность материала плавиться при высокой температуре зависит от его состава. Добавочные элементы расширяют диапазон плавления и снижают необходимую для перехода в жидкое состояние температуру. Однако на плавкость влияют и другие факторы.
Размер зерна
Зерно – это отдельный кристалл в структуре материала. Зерна имеют правильное внутреннее строение, но внешне выглядят как соединения несимметричной формы и разных размеров. Обычно с повышением размера зерна растет и температура плавления. Мелкозернистые сплавы при прочих равных условиях переходят в текучее состояние немного раньше крупнозернистых.
Давление
Высокое давление усиливает связи между отдельными молекулами. Как следствие, при повышенном давлении показатель температуры плавления увеличивается. При этом если давление достигает экстремальных значений (свыше нескольких тысяч гигапаскалей), то °t плавления может, напротив, снизиться.
Внутреннее напряжение и деформации
Большое количество внутренних деформаций и напряжений в кристаллической решетке может влиять на теплопроводность и плавкость материала.
Скорость нагрева и размер изделия
Объемные и не полые изделия могут потребовать больше времени на переплавку, чем небольшие. При высокой скорости нагрева плавкость материала может незначительно увеличиться из-за неравномерного распределения температуры.
Факт: при нагреве алюминиевые сплавы постепенно теряют прочность – достаточно повысить температуру изделия до 200°С, чтобы его поверхность стала более податливой и мягкой.
Как плавят алюминий в промышленности
Выплавку обычно проводят по технологии электролиза. Электролизером выступает стальная ванна, выполняющая функции катода, которую заполняют расплавом криолита с оксидом алюминия при температуре около 950 °C. В расплавленную смесь погружают углеродный анод и пропускают ток через электролизер.
В результате процесса на катоде выделяется алюминий, а на аноде – кислород. Чистый металл в жидком виде равномерным слоем покрывает дно ванны-катода.
Переплавка алюминиевых изделий при вторпереработке
Перед переплавкой алюминиевые отходы сортируют и очищают от любых сторонних примесей. С изделий удаляют краску, разрезают, дробят или прессуют их. При необходимости проводят обезжиривание и сушку.
Подготовленные отходы плавят в роторных печах с наклонной осью вращения. Для алюминиевой шихты с добавлением железа используют другой тип печей – сплавочные, чтобы отделить Al и Fe друг от друга. Из расплавленного материала отливают чушки и другие заготовки.
Также для плавки применяют:
- стационарные камерные печи с газовым или электрическим обогревом;
- печи с магнитогидродинамическим генератором;
- индукционное тигельное плавильное оборудование.
Заключение
Точная температура плавления алюминия зависит от вида и марки сплава, внешних условий, давления, количества внутренних деформаций, размера зерна, скорости нагрева и некоторых других факторов. Примерные диапазоны температур указаны в таблице выше.
Для выплавки металла в промышленности используют технологию электролиза. Также сплавы получают путем переработки различных изделий, которые очищают от посторонних элементов и переплавляют в специальных печах.