Alüminyum, hafif olarak, korozyona dayanıklı, ve son derece dövülebilir demir dışı metal, havacılıkta yeri doldurulamaz bir rol oynuyor, otomotiv üretimi, elektronik, ve inşaat sektörleri.
Alüminyumun standart atmosferik basınç altında katı durumdan sıvı duruma geçtiği sıcaklık olarak tanımlanan erime noktası, alüminyumun işlenmesini yöneten temel bir termofiziksel özelliktir., alaşım tasarımı, ve endüstriyel uygulama.
1. Saf alüminyumun fiziksel özellikleri - temel erime noktası verileri
| Mülk | Değer (VE) | Değer (Emperyal) | Notlar |
| Erime noktası (denge, 1 ATM) | 660.32 °C (933.47 k) | 1220.58 °F | Saf için standart referans sıcaklığı (99.999%) Al. |
| Termodinamik sıcaklık | 933.47 k | - | Mutlak sıcaklık eşdeğeri. |
| Gizli füzyon ısısı | 397 kJ·kg⁻¹ | ≈ 170.68 BTU·lb⁻¹ | Erimek için gerekli enerji 1 kilogram (veya 1 1 pound = 0.45 kg) erime noktasında. |
Özgül ısı (sağlam, Yaklaşık., yakın 25 °C) |
897 J · kg⁻ · k⁻ | ≈ 0.2143 BTU·lb⁻¹·°F⁻¹ | Hassas ısı hesaplamaları için sıcaklığa bağlı cp'yi kullanın. |
| Yoğunluk (sağlam, ~20 °C) | 2,700 kg·m⁻³ | ≈ 168.6 lb·ft⁻³ | Sıvı yoğunluğu biraz daha düşüktür ve sıcaklığa bağlıdır. |
| Kaynama noktası (atmosferik) | ≈ 2,470 °C | ≈ 4,478 °F | Yüksek sıcaklıkta işleme için kullanışlı üst sınır. |
2. Alüminyumun Erime Noktasını Etkileyen Temel Faktörler
Saf alüminyum erimesine rağmen 660.32 °C, Birçok pratik faktör etkili erime/katılaşma davranışını değiştirir:
Alaşım kimyası - katılaşma ve sıvılaşma
Alüminyum alaşımları Olumsuz tek bir erime noktasına sahip olmak. Onların bir sıvı (üzerinde tamamen sıvı olan sıcaklık) ve bir katı (altında tamamen katı olan sıcaklık).
Alaşım elemanlarının varlığı (Ve, Mg, Cu, Zn, Fe, vesaire.) bu sınırları kaydırır ve sıklıkla bir erime aralığı üretir (duygusal bölge) önemli döküm sonuçları olan.
- Ötektik: bazı alaşım sistemleri belirli sıcaklıklarda eriyen ötektik bileşimlere sahiptir altında saf Al'ınki (örnek: ≈'da Al-Si ötektik 577 °C ~ağırlıkça ,6 Si için).
- Pratik etki: Donma aralığı geniş olan alaşımlar sıcak yırtılmaya daha yatkındır, büzülme gözenekliliği ve ayrışma.
Kirlilik ve serseri unsurlar
Kontaminasyonu takip edin (örneğin, Pb, Bi, Karışık hurdadan Cu) düşük erime noktalı fazlar veya kırılgan intermetalikler oluşturabilir, yerel erime anormalliklerine neden olur ve katılaşma yollarını değiştirir; bu geri dönüşüm operasyonlarında kritik öneme sahiptir.
Basınç
Erime sıcaklığı basınca bağlıdır (Clapeyron ilişkisi); endüstriyel olarak bu etki ihmal edilebilir çünkü eritme atmosferik basınçta gerçekleştiriliyor.
Tahıl rafinerileri ve aşılayıcılar
Kimyasal tane incelticileri erime noktasını kendiliğinden değiştirmez, ancak katılaşma sırasında çekirdeklenme davranışını etkilerler (aşırı soğutma, çekirdek sayısı), böylece pratik katılaşma yolunu ve mikro yapıyı değiştirir.
Yüzey olayları ve oksit filmler
Alüminyum stabil bir alümina filmi oluşturur (Al₂O₃) yüzeyde. Oksit toplu erime sıcaklığını değiştirmezken, yüzeydeki ısı transferini etkiler, cüruf davranışı ve temas/pirometri yöntemleriyle tespit edilen termal durdurma davranışı.
3. Yaygın alüminyum alaşımlarının erime aralıkları
Aşağıda iki kısa, gösteren profesyonel tablolar tipik erime (Katı → Sıvı) aralıklar ortak için dövme (dövme) alüminyum alaşımları Ve alüminyum alaşımlarının dökümü.
Önemli: bu rakamlar süreç planlaması ve malzeme seçimi için kullanılan gösterge niteliğindeki tipik aralıklardır.
Ortak Dövme / Alüminyum Alaşımlarının Dövmesi — Tipik Erime Aralığı
| Alaşım sınıfı | Eritme aralığı (°C) | Eritme aralığı (°F) | Eritme aralığı (k) | Teknik Notlar |
| 1050 / 1100 (Ticari olarak saf Al) | ~660.3 – 660.3 | ~1220.6 – 1220.6 | ~933.5 – 933.5 | Çok yüksek saflık nedeniyle neredeyse tek noktada erime. |
| 2024 (Al-Cu) | ~500 – 638 | ~932 – 1180 | ~773 – 911 | Geniş donma aralığı; yeni başlayan erimeye karşı hassas. |
| 2014 (Al-Cu) | ~500 – 638 | ~932 – 1180 | ~773 – 911 | benzer 2024; Daha yüksek Cu içeriği sıcak işlenebilirliği etkiler. |
| 5083 (Al-Mg) | ~570 – 640 | ~1058 – 1184 | ~843 – 913 | Mg nedeniyle yüksek erime aralığı; mükemmel korozyon direnci. |
| 5454 (Al-Mg) | ~595 – 645 | ~1103 – 1193 | ~868 – 918 | Genellikle basınçlı kaplarda ve tanklarda kullanılır. |
6061 (Al–Mg–Si) |
~555 – 650 | ~1031 – 1202 | ~828 – 923 | Yaygın olarak kullanılan yapısal alaşım; Isıl işlem için kritik erime aralığı. |
| 6082 (Al–Mg–Si) | ~555 – 650 | ~1031 – 1202 | ~828 – 923 | 6xxx serisinin daha yüksek mukavemetli versiyonu. |
| 7075 (Al–Zn–Mg–Cu) | ~477 – 635 | ~891 – 1175 | ~750 – 908 | Çok geniş erime aralığı; lokalize erimeye eğilimli. |
| 3003 (Al-Mn) | ~640 – 660 | ~1184 – 1220 | ~913 – 933 | Saf alüminyuma yakın erime davranışı. |
Ortak Döküm Alüminyum Alaşımları - Tipik Erime Aralığı
| Alaşım sınıfı | Eritme aralığı (°C) | Eritme aralığı (°F) | Eritme aralığı (k) | Teknik Notlar |
| Al-Si ötektik (~,6 Evet) | ~577 – 577 | ~1070.6 – 1070.6 | ~850.1 – 850.1 | Keskin bir erime noktasına sahip ötektik bileşim. |
| A356 / AlSi7Mg | ~558 – 613 | ~1036 – 1135 | ~831 – 886 | Mükemmel dökülebilirlik ve ısıl işleme tabi tutulabilir. |
| A357 (değiştirilmiş A356) | ~555 – 605 | ~1031 – 1121 | ~828 – 878 | Geliştirilmiş güç ve yorulma direnci. |
| A380 (Al–Si–Cu) | ~515 – 585 | ~959 – 1085 | ~788 – 858 | Düşük sıvılaşma sıcaklığına sahip standart döküm alaşımı. |
319 (Al–Si–Cu) |
~525 – 605 | ~977 – 1121 | ~798 – 878 | İyi dökülebilirlik ve mekanik mukavemet dengesi. |
| ADC12 (JIS basınçlı döküm alaşımı) | ~500 – 580 | ~932 – 1076 | ~773 – 853 | Yaygın olarak kullanılan döküm alaşımı; safsızlık kontrolü kritiktir. |
| ALSI9CU3(Fe) | ~510 – 600 | ~950 – 1112 | ~783 – 873 | Karmaşık geometriler için çok yönlü döküm alaşımı. |
| A413 (yüksek silikon alaşımı) | ~560 – 620 | ~1040 – 1148 | ~833 – 893 | Yüksek sıcaklığa ve basınca dayanıklı dökümler için uygundur. |
3. Alüminyumun Erime Noktasının Hassas Ölçüm Yöntemleri
Alüminyumun erime noktasının doğru ölçümü, malzeme karakterizasyonu ve proses optimizasyonu için kritik öneme sahiptir.
Ortak yöntemler içerir:
Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC)
DSC, yüksek hassasiyeti ve hassasiyeti nedeniyle metallerin erime noktalarının ölçülmesinde en yaygın kullanılan yöntemdir..
Prensip, küçük bir alüminyum numunesinin ısıtılmasını içerir (5–10 mg) ve bir referans materyali (inert, örneğin, alümina) sabit bir oranda (5–10°C/dak) aralarındaki ısı akışı farkını izlerken.
Erime noktası, endotermik pikin başlangıç sıcaklığı olarak belirlenir. (füzyon sürecine karşılık gelen).
DSC, erime noktalarını ±0,1°C hassasiyetle ölçebilir, yüksek saflıkta alüminyum ve alaşım analizi için uygun hale getirir.
Görsel Gözlem Yöntemi (Kılcal Tüp Yöntemi)
Bu geleneksel yöntem, az miktarda alüminyum tozunun kılcal bir tüpe kapatılmasını içerir., bir ısıtma banyosunda termometre yanında ısıtılır (örneğin, silikon yağı).
Erime noktası, alüminyum tozu tamamen sıvıya dönüştüğünde kaydedilir.. Basit ve düşük maliyetli olsa da, bu yöntemin doğruluğu daha düşüktür (±1–2°C) ve öncelikle niteliksel analiz veya düşük hassasiyetli uygulamalar için kullanılır.
Lazer Flaş Eritme Yöntemi
Yüksek basınç ve yüksek sıcaklıkta erime noktası ölçümleri için, Lazer flaş yöntemi kullanılıyor.
Darbeli bir lazer, bir alüminyum numunesinin yüzeyini hızla ısıtır, ve erime süreci optik sensörler tarafından izlenir (örneğin, pirometreler, interferometreler).
Bu yöntem aşırı basınçlar altında erime noktalarını ölçebilir (kadar 10 not ortalaması) yüksek zamansal çözünürlüğe sahip, havacılık ve nükleer uygulamalar için veri sağlanması.
Elektriksel Direnç Yöntemi
Alüminyumun elektriksel direnci erime sırasında önemli ölçüde değişir (Sıvı alüminyum, elektron iletiminin bozulması nedeniyle katı alüminyumdan daha yüksek dirence sahiptir).
Alüminyum telin ısıtılırken direncinin ölçülmesiyle, erime noktası direncin ani bir artış gösterdiği sıcaklık olarak tanımlanır.
Bu yöntem endüstriyel prosesler sırasında yerinde izleme için uygundur. (örneğin, kaynak, döküm).
4. Alüminyumun Erime Noktasının Endüstriyel Etkileri
Alüminyumun ılımlı erime noktası, yaygın endüstriyel uygulamasını yönlendiren önemli bir faktördür, işlenebilirliği ve performansı dengelediği için:
Döküm İşlemleri
Alüminyumun erime noktası (660°C) demirli metallerden önemli ölçüde daha düşüktür, enerji tasarruflu döküm olanağı sağlar:
- Döküm: Al-Si ötektik alaşımları (erime aralığı 577–600°C) dökümde yaygın olarak kullanılır, düşük erime sıcaklıkları kalıp aşınmasını ve enerji tüketimini azalttığından, karmaşık bileşenlerin yüksek hacimli üretimine olanak tanır (örneğin, otomotiv motor parçaları, elektronik muhafazalar).
- Kum Döküm: Saf alüminyum ve düşük alaşımlı alüminyum kum kalıplarda dökülür, dökme sıcaklıkları tipik olarak sıvılaşma sıcaklığının 50–100° üzerindedir (700–750°C) kalıp boşluğunun tamamen doldurulmasını sağlamak için.
Isıl İşlem ve Kaynak
- Isıl İşlem: Alüminyumun erime noktası, ısıl işlem proseslerinin maksimum sıcaklığını sınırlar.
Örneğin, 6xxx serisi alaşımların çözelti ısıl işlemi 530–570°C'de - katılaşma sıcaklığının çok altında - gerçekleştirilir (580°C)—kısmi erimeyi önlemek için (yanan) alaşımın. - Kaynak: Alüminyum kaynağı, termal bozulmayı en aza indirirken erime noktasına hızla ulaşabilen ısı kaynakları gerektirir.
Yaygın yöntemler arasında TIG kaynağı bulunur (ark sıcaklığı ~6000°C) ve MIG kaynağı, aşırı tanecik büyümesi olmadan ana metalin füzyonunu sağlamak için 660–700 ° C'de kontrol edilen kaynak sıcaklıkları ile.
Yüksek Sıcaklık Uygulamaları
Alüminyumun erime noktası, yüksek sıcaklıkta kullanımına sınırlamalar getirmektedir: saf alüminyum yalnızca korur 50% Oda sıcaklığı dayanımı 200°C'de azalır ve 300°C'nin üzerinde önemli ölçüde yumuşar.
Yüksek sıcaklıkta uygulanabilirliğini genişletmek için, Alaşım Elemanları (örneğin, nikel, kobalt) yüksek erime noktalı intermetalik bileşikler oluşturmak için eklenir, alüminyum alaşımlarının servis sıcaklığının 300–400°C'ye çıkarılması (örneğin, 2618 havacılık motor bileşenleri için alaşım).
Alüminyumun Geri Dönüşümü
Alüminyumun orta erime noktası onu yüksek oranda geri dönüştürülebilir kılar.
Geri dönüştürülmüş alüminyum yalnızca gerektirir 5% birincil alüminyum üretmek için gereken enerjinin, hurda alüminyumun erimesi olarak (660–700°C'de) boksitten alüminyum çıkarmaya göre çok daha az enerji tüketir.
Bu enerji verimliliği, alüminyumun erime özellikleri tarafından yönlendirilir, onu dünya çapında en çok geri dönüştürülen metallerden biri haline getiriyor.
6. Diğer Metaller ve Alaşımlarla Karşılaştırmalı Analiz
| maden / Alaşım | Erime Noktası (°C) | Erime Noktası (°F) | Erime Noktası (k) | Önemli Notlar |
| Alüminyum (Al, saf) | 660.3 | 1220.6 | 933.5 | Düşük erime noktası; hafif döküm ve şekillendirme için mükemmel. |
| Bakır (Cu, saf) | 1085 | 1985 | 1358 | Yüksek termal iletkenlik; Al'den daha yüksek işlem sıcaklıkları gerektirir. |
| Ütü (Fe, saf) | 1538 | 2800 | 1811 | Önemli ölçüde daha yüksek erime noktası; çelik üretiminde yaygın olarak kullanılır. |
| Çelik (Karbon çeliği, ~%0,2C) | 1425–1540 | 2600–2800 | 1698–1813 | Erime aralığı bileşime bağlıdır; alüminyum alaşımlarından daha yüksek. |
| Titanyum (İle ilgili, saf) | 1668 | 3034 | 1941 | Yüksek mukavemet/ağırlık oranı; refrakter davranış. |
Magnezyum (Mg, saf) |
650 | 1202 | 923 | Al'dan biraz daha düşük; son derece reaktif ve hafif. |
| Çinko (Zn, saf) | 419.5 | 787 | 692.7 | Düşük erime noktası; döküm ve galvanizleme için kullanılır. |
| Nikel (İçinde, saf) | 1455 | 2651 | 1728 | Mükemmel korozyon direnci; havacılık için yüksek erime noktalı alaşımlar. |
| Pirinç (Cu -zn, 60/40) | 900–940 | 1652–1724 | 1173–1213 | Alaşımlı erime aralığı saf Cu'dan daha düşük; döküm için uygun. |
| Bronz (Cu-Sn, 88/12) | 950–1050 | 1742–1922 | 1223–1323 | Bakırdan biraz daha düşük; geliştirilmiş dökülebilirlik ve korozyon direnci. |
6. Yanılgılar ve Yaygın Tuzaklar
Erime Noktasını Yumuşama Sıcaklığıyla Karıştırmak
Alüminyumun yumuşama sıcaklığı (≈300°C) genellikle erime noktasıyla karıştırılır.
Yumuşama, tane sınırı kayması ve dislokasyon hareketi nedeniyle akma dayanımındaki azalmayı ifade eder., erime bir faz geçişini içerirken.
Bu karışıklık yanlış ısıl işleme yol açabilir, mekanik özelliklerin azalmasına neden olur.
Alaşımlarda Erime Aralığının Göz Ardı Edilmesi
Saf alüminyumun keskin bir erime noktası vardır, ancak alüminyum alaşımları bir erime aralığı sergiler (sıvıdan katıya).
Döküm sırasında bu aralığın dikkate alınmaması, büzülme gözenekliliği gibi kusurlara neden olabilir (katılaşma sıcaklığına çok yakın dökülürse) veya sıcak çatlama (erime aralığı boyunca çok hızlı soğutulursa).
Safsızlık Etkilerine Bakış
Kirliliklerin izini bile sürün (örneğin, 0.1% ütü) alüminyumun erime noktasını düşürebilir ve erime aralığını artırabilir.
Yüksek hassasiyetli uygulamalarda (örneğin, havacılık bileşenleri), Tutarlı erime davranışı ve nihai ürün kalitesini sağlamak için safsızlık içeriğinin sıkı kontrolü önemlidir.
7. Çözüm
Alüminyumun erime noktası (660.32°C saf alüminyum için) atomik yapısından ve metalik bağlarından kaynaklanan temel bir özelliktir, işlenmesi ve uygulanması için temel taşı görevi görür.
Saflık dahil birden fazla faktör, Alaşım Elemanları, dış baskı, ve termal geçmişi — erime davranışını değiştirin, çeşitli endüstriyel ihtiyaçlara göre uyarlanmış alüminyum alaşımlarının tasarımını mümkün kılmak.
Al-Si alaşımlarının düşük sıcaklıkta basınçlı dökümünden havacılık için yüksek mukavemetli 7xxx serisi alaşımlara kadar, alüminyumun erime noktası proses parametrelerini belirler, performans sınırları, ve geri dönüşüm verimliliği.
Endüstriler hafiflik ve enerji verimliliği peşinde koşarken, alüminyumun benzersiz orta erime noktası dengesi, düşük yoğunluk, ve geri dönüştürülebilirlik, küresel üretim ortamında önemli bir malzeme olarak konumunu sağlamlaştırmaya devam edecek.
SSS
Alüminyumun erime noktası sıcaklığı aynı mıdır? 6061 veya 7075?
HAYIR. 6061 Ve 7075 saf Al'dan farklı katı/sıvı aralıklarına sahip alaşımlardır. Erime davranışları alaşıma özgü verilere göre referans alınmalı veya termal analizle ölçülmelidir..
Basınçlı döküm için ne kadar aşırı ısı kullanmalıyım?. kum döküm?
Kalıp ve yüksek basınçlı işlemler genellikle orta derecede aşırı ısınma gerektirir (20–50 ° C) hızlı dolum nedeniyle; kum ve daha kalın kesitli dökümler daha yüksek etkili kızgın ısı gerektirebilir (40–100 ° C) tam dolumu sağlamak için. Alaşım ve kalıp için optimize edin.
Alüminyumda hidrojen gözenekliliği neden daha kötü??
Sıvı alüminyumdaki hidrojen çözünürlüğü katı alüminyumdan çok daha yüksektir. Katılaşma sırasında hidrojen reddedilir ve önceden gaz giderme yoluyla uzaklaştırılmadığı sürece gaz gözenekleri oluşturur..
Basınç pratikte alüminyumun erime noktasını değiştirir mi??
Erime noktası basınçla değişir, ancak standart atmosferik dökümhane uygulaması için bu etki ihmal edilebilir düzeydedir.
