Fyzikálne a chemické vlastnosti hliníka a hliníkových zliatin
124,176 Zobrazenia 2024-04-17 09:31:35
Fyzikálne a chemické vlastnosti hliníka a hliníkových zliatin
Hoci hliník a hliníkové zliatiny používajú hliník ako hlavný syntetický prvok, majú veľké rozdiely v určitých fyzikálnych a chemických vlastnostiach.
Hliník je ľahký a veľmi aktívny prvok, ktorý sa ľahko oxiduje vzdušným kyslíkom. Hliník a hliníkové zliatiny často využívajú tieto dve vlastnosti, ktoré sú zároveň najvýraznejšími fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami hliníka.
Fyzikálne a chemické vlastnosti hliníka a hliníkových zliatin
Fyzikálne vlastnosti hliníka
Samotný hliník je veľmi mäkký predmet, ale po syntéze s inými prvkami, tvrdosť hliníkovej zliatiny je oveľa vyššia ako tvrdosť hliníka, a môže byť dokonca porovnateľný s oceľou.
| Nehnuteľnosť | Popis |
| Symbol | Al |
| Atómové číslo | 13 |
| Atómová hmotnosť | 26.9815 g/mol |
| Fáza pri izbovej teplote. | Pevné |
| Hustota | 2.70 g/cm³ |
| Bod topenia | 660.32°C (1220.58°F) |
| Bod varu | 2467°C (4472.6°F) |
| Farba | Strieborno-biela |
| Kujnosť | Vysoko tvárne |
| Ťažnosť | Vysoko ťažná |
| Vodivosť | Tepelný a elektrický vodič |
| Pevnosť v ťahu | Relatívne nízka (Dá sa posilniť) |
| Tvrdosť | Relatívne mäkké (Čistý hliník) |
| Odolnosť proti korózii | Výborne (Vytvára ochrannú oxidovú vrstvu) |
| Kryštálová štruktúra | Cubic so stredom tváre (FCC) |
| Magnetické vlastnosti | Nemagnetické |
| Tepelná expanzia | 23.1 x 10^-6/°C (pri 25 °C) |
| Youngov modul | 68.3 GPa (9860 ksi) |
| Modul šmyku | 26 GPa (3770 ksi) |
| Poissonov pomer | 0.33 |
| Špecifická tepelná kapacita | 0.897 J/g°C |
| Tepelná vodivosť | 237 W/(m·K) pri 25 °C |
| Elektrická vodivosť | 37.7 x 10^6 S/m (IACS) |
| Odpor | 2.65 x 10^-8 ohm-m |
| Odrazivosť | Približne 80% pre viditeľné svetlo |
Chemické vlastnosti hliníka
Hliník je v prírode veľmi aktívny, sťažuje čistenie hliníka. Hliník môže ľahko reagovať s kyslíkom vo vzduchu za vzniku tvrdšieho oxidu hlinitého. Ľudia často využívajú túto vlastnosť na zlepšenie tvrdosti hliníkovej zliatiny povrchy.
Oxidácia hliníka
| Nehnuteľnosť | Popis |
| Reaktivita s kyslíkom | Reaguje s kyslíkom za vzniku oxidu hlinitého (Al203), ktorý poskytuje ochrannú vrstvu proti ďalšej oxidácii. Táto vrstva je stabilná a zabraňuje korózii kovu. |
| Reaktivita s kyselinami | Reaguje s kyselinami, ako je kyselina chlorovodíková (HCl) alebo kyselina sírová (H2SO4) na výrobu solí hliníka a plynného vodíka. Reakcia je intenzívnejšia s koncentrovanými alebo horúcimi kyselinami. |
| Reaktivita s bázami | Reaguje so silnými zásadami, ako je hydroxid sodný (NaOH) na výrobu solí hliníka a plynného vodíka. Reakcia je tiež dosť energická. |
| Reaktivita s halogénmi | Reaguje s halogénmi (napr., chlór, bróm) na tvorbu halogenidov hliníka (napr., AlCl3, AlBr3). Tieto reakcie sú typicky prudké a môžu prebiehať pri teplote miestnosti. |
| Horľavosť | Aj keď nie je horľavý v tradičnom zmysle, hliník môže horieť v prášku, vločky, alebo tenké pásiky, produkujúci oxid hlinitý a teplo. Toto je známe ako termitová reakcia a používa sa pri zváraní a pyrotechnike. |
| Pasivácia | Hliník je schopný pasivácie, tvoriaci tenký, ochranná vrstva oxidu na jeho povrchu, ktorá zabraňuje ďalšej oxidácii. Táto vlastnosť prispieva k jeho vynikajúcej odolnosti proti korózii. |
| Reakcia s vodou | Hliník nereaguje s vodou pri izbovej teplote kvôli prítomnosti oxidovej vrstvy. Avšak, pri vysokých teplotách, môže reagovať s parou za vzniku oxidu hlinitého a plynného vodíka. |
| Tvorba zliatiny | Hliník ľahko tvorí zliatiny s inými kovmi, zmena jeho chemických vlastností a zlepšenie jeho mechanických a fyzikálnych vlastností pre špecifické aplikácie. Medzi bežné legujúce prvky patrí meď, kremík, a horčík. |
Aplikácia rôznych sérií hliníkových zliatin
Vlastnosti hliníkových zliatin sa značne líšia v dôsledku rôznych syntetických prvkov. Podľa hlavných syntetických prvkov hliníkových zliatin, hliníkové zliatiny možno rozdeliť na 1000-8000 série hliníkových zliatin.
| Séria hliníkových zliatin | Hlavné legujúce prvky | Aplikácia |
| 1000 séria | Takmer čistý hliník | Zariadenia na spracovanie potravín, zariadenia na chemické spracovanie, atď. |
| 2000 séria | Cu | Konštrukčné komponenty v leteckom a leteckom priemysle |
| 3000 séria | Mn | Palivová nádrž, steny valca a iných komponentov |
| 5000 séria | Mn & Mg | Loď, automobilové a letecké diely |
| 6000 séria | A & Mg | Konštrukčné prvky v konštrukcii, letecký a automobilový priemysel |
| 7000 séria | Zn | Vysokopevnostné komponenty v leteckom a športovom vybavení |
| 8000 séria | Fe | Obalové materiály, ako je hliníková fólia |
