Чем отличается магний от алюминия?

Чем отличается магний от алюминия?

Pereosnastka.ru

Алюминий и магний

Художественное материаловедение

Алюминий и магний

Алюминий. Этот металл был впервые открыт Велером в 1827 г. В промышленность он вошел с 1845 г. Алюминий — самый распространенный металл в природе, он составляет 7,45% всей земной коры. В количественном отношении он уступает только кислороду (49,5%) и кремнию (25,7%). Однако алюминий до сих пор не найден в чистом (самородном) состоянии. Он входит в состав глины, полевых шпатов, слюды и многих других минералов. Он добывается из боксита — руды, представляющей собой глину, содержащую до 40 — 70% окиси алюминия.

В настоящее время алюминий получается путем электролиза в специальных ваннах, где процесс протекает при высоких температурах (до 950 °С); при этом алюминий получается в жидком, расплавленном состоянии. Еще недавно алюминий ценился очень высоко. Было время, когда его применяли в ювелирном деле как очень дорогой и редкий металл; кольцо, например, сделанное из алюминия ценилось дороже золотого.

Алюминий — металл серебристо-белого цвета; он мягкий, пластичный, хорошо тянется и прокатывается в холодном состоянии. Его плотность 2,7 (т. е. он в три раза легче меди и в четыре раза легче серебра). На воздухе алюминий покрывается оксидной пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления (коррозии).

Благодаря постоянно присутствующей оксидной пленке алюминий трудно поддается пайке и сварке, так как температура плавления окиси алюминия намного выше температуры плавления самого алюминия (температура ее плавления около 2050 °С). Температура плавления алюминия 660 °С, он кипит при 1650 °С. Алюминий легко растворяется в едких щелочах.

Серная и азотная кислоты его медленно разъедают; в соляной кислоте он бурно растворяется; механической обработке (резанию) поддается хорошо; хорошо тянется в проволоку и прокатывается в листы. Особенно тонкие листы (фольгу) можно получить прокаткой при температуре 430 °С.

Чистый алюминий не обладает достаточными литейными свойствами, однако его сплавы, например силумин, имеют очень хорошие литейные свойства. Он жидкотекуч и его усадка не превышает 1,75%. Технический алюминий (различной степени чистоты от 96,5 до 99,7%) выпускается в виде листов, труб, фольги, проволоки, прутков, а также уголка, таврика и полосы.

Прочность чистого алюминия сравнительно невелика, но при легировании его различными добавками прочность может быть значительно повышена. Основными компонентами в сплавах, резко изменяющими свойства алюминия, являются кремний, медь, магний, цинк, а также железо, никель, марганец и хром, которые добавляются для повышения их прочности.

В настоящее время производится много различных алюминиевых сплавов.

Они делятся на две группы:1) деформируемые сплавы для обработки их механическими способами;

2) литейные сплавы, предназначенные для литья.

Художественные изделия из алюминиевых сплавов, как литейных, так и деформируемых, хорошо полируются до зеркального блеска, напоминающего никелированные поверхности. Они достаточно устойчивы и декоративны в полированном состоянии. Чистый алюминий устойчив против коррозии, а все виды сплавов менее устойчивы.

В настоящее время алюминий и его сплавы получают все большее применение в самых различных отраслях производства художественных изделий из металла. Его используют наряду с чугуном для крупных литых архитектурных деталей и скульптур, для различных предметов убранства интерьеров, которые теперь заменяют бронзовые украшения. Кроме того, алюминий применяется в ювелирном производстве, где он стал заменять серебро и золото.

На рис. 1 изображена алюминиевая литая медаль «Москва».

Магний. Этот металл по своему внешнему виду очень похож на алюминий. Магний —самый легкий металл, имеющий промышленное значение. Его плотность 1,74; температура плавления 650 °С. По своим свойствам он значительно отличается от алюминия: он менее пластичен, его окисная пленка менее прочна, пориста и он легко корродирует. Магний устойчив к едким щелочам, но растворяется в кислотах. Он весьма распространен в природе — около 2,25% всей земной коры. Сырьевое значение в металлургии магния имеют углекислые (магнезит) и хлористые (бишофит) соединения магния.

В качестве сырья для получения магния используются также отходы, остающиеся при выварке поваренной соли. Впервые магний химическое вещество был получен в 1808 г. , т. е. до открытия алюминия. Магний обладает большой активностью к кислороду — он легко самовозгорается и горит с ярким белым свечением.

Рис. 1. Медаль «Москва», литье из вторичного алюминия Автор Рябов, 1977 г. МВХПУ

Магний в чистом виде применяется только в пиротехнике и при фотографировании для получения световых эффектов. Как конструкционный материал он применения не имеет из-за своих низких механических свойств. В основном магний идет для приготовления легких сплавов. Магниевые сплавы, подобно алюминиевым, разделяются на литейные и деформируемые.

Литейные сплавы состоят из магния, алюминия и марганца, иногда к ним добавляется цинк. В последнее время применяются также добавки меди и кадмия. При нагревании свыше 700 °С магний легко окисляется и воспламеняется, поэтому при изготовлении сплавов применяются флюсы, защищающие раскаленные сплавы от соприкосновения с воздухом. Состав флюсов сложен — это хлористые и фтористые соли щелочных и щелочноземельных металлов в различных соотношениях.

Деформируемые сплавы — сплавы, обрабатываемые механическими способами, по химическому составу незначительно отличаются от литейных. Они обычно имеют те же добавки, но в меньших количествах. Эти сплавы применяются для штамповки, прессования и прокатки. Они обрабатываются в нагретом до 300—400 °С состоянии. Сплавы способны закаливаться с охлаждением на воздухе.

В области художественной промышленности магниевые сплавы только начинают применяться для изготовления промышленных изделий, предназначенных для интерьера. Следует отметить, что отливки из магниевых сплавов очень хорошо меднятся и латунируются гальваническим способом и после соответствующей отделки они весьма декоративны. Особым достоинством магниевых сплавов для художественных изделий является их малый вес — они почти в четыре раза легче бронзы, что очень существенно при изготовлении крупных изделий.

Реклама:

Никель и его сплавы

Магний против алюминия, или почему Samsung Galaxy S7, сделанный из магния, будет потрясающим

И вот снова это время года – время распространения слухов, спекуляций, оценок и предсказаний, касающихся того, какой будет следующая модель Samsung Galaxy. И слухи, вращающихся вокруг январского анонса Samsung Galaxy S7, уже работают на полную катушку. Насколько потрясающим будет телефон? Будут ли у него радикально улучшенные характеристики?

Как это будет сделано? Будет ли он способен стрелять лазерными лучами и проектировать голограммы в воздухе? Эти вопросы сейчас у многих в голове. На них мы попробуем ответить с помощью нашей богатой коллекции слухов о Samsung Galaxy S7.

Samsung Galaxy S7

Среди множества слухов о Galaxy S7 есть один, который говорит о том, что следующий флагман от Samsung будет немного отличаться с точки зрения дизайна. Новая модель будет сделана из стекла и металла, как и Galaxy S6. Но для внешней рамки телефона вместо алюминия будет использован магниевый сплав. Материал, вероятно, будет использован и внутри устройства, как часть его внутренней структуры. Если это окажется правдой, то будет просто потрясающе, и для этого есть несколько причин, о которых мы расскажем дальше.

Итак, что такое магний?

Магний – щёлочноземельный металл с атомным номером 12. Это блестящий серый твёрдый с многочисленными свойствами часто используют в тех случаях, когда требуется сияющий, прочный материал. Однако, сам по себе магний точно не подходит для использования в потребительских продуктах, так как он очень реактивный.

Мы не хотим, чтобы наши гаджеты легко поддавались коррозии или внезапно воспламенялись, не так ли? Именно поэтому для создания различных наиболее практичных сплавов магний смешивают с другими элементами, в том числе с алюминием или цинком. Например, корпус некоторых премиум-ноутбуков, цифровых камер, и даже некоторых сотовых телефонов изготовлен из магниевого сплава.

Детали, сделанные из такого сплава, также используются в конструкциях самолётов, ракет, высокопроизводительных и других машин, где снижение веса имеет важное значение.

Почему же магниевые сплавы лучше алюминиевых?

Есть несколько различий между магниевыми сплавами и алюминиевыми. Начнём с того, что первые более лёгкие. Корпус Galaxy S6, например, выполнен из 6013 алюминиевого сплава, который имеет плотность 2,71 г/см³ (0,0979 фунта/дюйм³). Плотность 7000-серии алюминия, используемого в iPhone 6s ещё больше. Для сравнения, магниевые сплавы имеют плотность около 1,8 г/см³ (0,065 фунта/дюйм³). Эти запутанные цифры означают, что магниевые сплавы примерно на 33% легче, чем алюминиевые аналоги. Это в значительной степени влияет на общий вес продукта, которым мы пользуемся. Большинство из нас не против более лёгкого Galaxy S7, не так ли?

Несмотря на то что магниевые сплавы легче, они похожи на (если не лучше, чем) алюминиевые с точки зрения механических характеристик. Они могут быть такими же прочными и долговечными. Они также хорошо рассеивают тепло. Такие сплавы очень хорошо переносят вибрации и удары. Они имеют меньшее влияние на передачу радиоволн. В дополнение ко всему этому, легче сделать структурные элементы, такие как корпус телефона или рамку, из магниевых сплавов, так как они имеют благоприятные механические свойства и низкую точку плавления.

Если магниевые сплавы такие потрясающие, где же они были все это время?

Камера Samsung NX1 имеет корпус, выполненный из магниевого сплава

Исторически, алюминий быстрее набрал популярность, так как этот металл отлично подходит для всего, от банки для газировки до автомобильных двигателей. Он был лёгким, прочным, подходящим для переработки, а усовершенствованные технологии сделали его ещё и дешёвым.

Применение магния для коммерческих целей началось намного позже, но сейчас популярность материала находится на подъёме, так как его экономическая эффективность приближается к алюминию.

С одной стороны, магниевое сырье по-прежнему намного дороже, чем алюминий, но с другой, машинам легче сделать его сплав, поэтому он экономически эффективен, как и алюминий.

Этот магний в Samsung Galaxy S7 будет потрясающим!

Не так быстро, ковбой! Слухи – это всего лишь слухи, и должны рассматриваться как таковые, особенно когда у нас нет никаких фактических доказательств. Тем не менее шансы на то, что мы увидим Galaxy S7, изготовленный из магниевого сплава, достаточно велики. Материал далёк от экзотики, и может быть получен в больших количествах, а его преимущества по сравнению с алюминием дадут следующему флагману Galaxy ещё одно достоинство.

Кроме того, мы уже видели не так уж мало гаджетов из магния: планшеты Microsoft Surface, OnePlus 2 и Oppo R1, все имеют корпусы из магниевого сплава. Samsung тоже не привыкать к материалу, так как его цифровая камера NX1 может похвастаться крепким магниевым телом. Поэтому Samsung Galaxy S7, сделанный из магния, не станет сюрпризом. Это может стать следующим шагом в эволюции дизайна устройств линейки Galaxy.

Как может выглядеть такой телефон показано на неофициальных изображениях, представленных ниже.

Шасси Samsung Galaxy S7 Шасси Samsung Galaxy S7 Шасси Samsung Galaxy S7

Разница между алюминием и магнием

В ключевое отличие между алюминием и магнием заключается в том, что алюминий — коррозионно-стойкий металл, а магний — нет. Магний и алюминий — два химических элемента, которые мы можем отнести к метал

Содержание:

• Что такое алюминий?
• Что такое магний?
• В чем разница между алюминием и магнием?
• Резюме — Алюминий против магния

В ключевое отличие между алюминием и магнием заключается в том, что алюминий — коррозионно-стойкий металл, а магний — нет.

Магний и алюминий — два химических элемента, которые мы можем отнести к металлам в периодической таблице. Оба являются природными металлами в различных минеральных формах. Эти химические элементы находят множество применений в качестве металлов благодаря их благоприятным свойствам.

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое алюминий
3. Что такое магний
4. Параллельное сравнение — алюминий и магний в табличной форме
5. Резюме

Что такое алюминий?

Алюминий или Al является элементом группы 3 и периода 3 и имеет атомный номер 13. Электронная конфигурация Al составляет 1 с. 2 2 с 2 2p 6 3 с 2 3p 1 . Более того, это серебристо-белое твердое вещество, и это самый распространенный металл в земной коре. Не растворяется в воде при комнатной температуре.

Кроме того, атомная масса алюминия составляет 27 г моль. -1 , и это легкий, прочный металл. Его нелегко загореться. Кроме того, поскольку этот металл слишком реакционноспособен, чтобы оставаться в свободной форме, естественно, он встречается в минеральных формах. Кроме того, основным алюминийсодержащим минералом является боксит. Крупные бокситовые руды находятся в Австралии, Бразилии, Ямайке и Гвинее. Кроме того, алюминий находится в минеральных формах, таких как криолит, берилл, гранат и т. Д.

Из-за низкой плотности и устойчивости к коррозии производители в основном используют алюминий в производстве автомобилей и других транспортных средств, строительстве, красках, для предметов домашнего обихода, упаковки и т. Д.

Что такое магний?

Магний — 12-й элемент периодической таблицы. Он находится в группе щелочноземельных металлов и 3-го периода. Мы можем обозначить этот металл как Mg. Магний — одна из самых распространенных молекул на Земле. Это важный элемент макроуровня для растений и животных.

Магний имеет электронную конфигурацию 1 с. 2 2 с 2 2p 6 3 с 2 . Поскольку на самой внешней орбитали находятся два электрона, магний любит отдавать этот электрон другому, более электроотрицательному атому и образовывать ион с зарядом +2. Атомный вес Mg составляет около 24 г моль. -1 , и это легкий металл, но прочный металл.

Природа

Кроме того, это твердое кристаллическое вещество серебристого цвета. Но он очень реактивен с кислородом; таким образом, образует слой оксида магния (MgO) при контакте с обычным воздухом, который имеет темный цвет. И этот слой MgO действует как защитный слой. Поэтому, естественно, мы не можем найти этот металл в чистом виде. Когда мы сжигаем свободный металлический магний, он дает характерное искристое белое пламя.

Кроме того, этот металл хорошо растворяется в воде и реагирует с водой при комнатной температуре, выделяя пузырьки газообразного водорода. Кроме того, он также хорошо реагирует с большинством кислот и производит MgCl.₂ и H₂ газ. Магний в основном содержится в морской воде и таких минералах, как доломит, магнезит, карналлит, тальк и т. Д. Мы можем извлечь этот металл из морской воды, добавив гидроксид кальция. Образует гидроксид магния. Здесь нам нужно отфильтровать осажденный гидроксид магния, а затем заставить его прореагировать с HCl с образованием MgCl.₂ очередной раз. После этого, используя электролиз хлорида магния, мы можем отделить металл на катоде.

Что еще более важно, магний полезен в органических реакциях (реактив Гриньяра) и во многих других лабораторных реакциях. Кроме того, соединения Mg включаются в пищу, удобрения и питательные среды, поскольку он является важным элементом для роста и развития организмов.

В чем разница между алюминием и магнием?

Алюминий — это металл с атомным номером 13 и химическим символом Al, а магний — это металл с атомным номером 12 и химическим символом Mg. Ключевое различие между алюминием и магнием заключается в том, что алюминий является коррозионно-стойким металлом, а магний — нет. Кроме того, у алюминия есть три валентных электрона. Таким образом, он образует катион +3, в то время как магний имеет два валентных электрона и может образовывать катион металла +2. Следовательно, это еще одно различие между алюминием и магнием.

Дополнительное различие между алюминием и магнием заключается в том, что алюминий не растворяется в воде при комнатной температуре, тогда как магний хорошо растворяется в воде и реагирует с водой при комнатной температуре. Кроме того, алюминий не так легко воспламеняется, а магний воспламеняется.

Дополнительные различия приведены в таблице в инфографике о разнице между алюминием и магнием.

Резюме — Алюминий против магния

Магний и алюминий — это металлы, которые имеют несколько схожий внешний вид. Однако это два разных металла. Ключевое различие между алюминием и магнием заключается в том, что алюминий является коррозионно-стойким металлом, а магний — нет.

Алюминий и магний 2021

Что такое алюминий и магний? Алюминий против магния

алюминий

Алюминиевое слово было получено после того, как квасцы назывались латинскими буквами. Металл был обнаружен Хамфри Дэви, химиком в 1808 году. Алюминий — беловатый серебристый, пластичный и немагнитный металл, присутствующий в изобилии и способствующий примерно 8% земной массы. Он довольно прочный, легкий по весу, а его символ — Al. Алюминий является ключевым металлом, используемым для различных технических продуктов; автомобили, поезда, самолеты, бытовая техника, части компьютерного оборудования, твердое ракетное топливо, ходовые столбы, термит, монеты в таких странах, как Румыния, Финляндия, Франция и Италия, строительство, краски, упаковка, полки в холодильнике и современные интерьеры. Этот металл был обнаружен около 200 лет назад. Наиболее выгодными соединениями алюминия являются оксиды и сульфаты. Алюминий никогда не встречается в элементарном состоянии.

Алюминиевый металл имеет более низкую плотность, очень мягкий, но обладает сильной податливостью. Он также обладает очень хорошей тепловой и электрической проводимостью. Алюминиевый металл можно легко перерабатывать. Различные соединения алюминия включают галогениды, оксиды и гидроксиды, карбид, нитрит, соединения органоалюминия. Все соединения алюминия бесцветны.

Алюминий связан со здоровьем. У людей токсичность алюминия может вызвать гематоэнцефалический барьер. Алюминий не так токсичен, как другие тяжелые металлы, но небольшое количество токсичности может быть вызвано, если оно потребляется более 40 мг / кг тела в день. Хотя алюминий хорошо переносится растениями. Алюминий в его металлической форме в основном производится из бокситов (AlOx (OH) 3-2x).

магниевый

Магний — самый легкий металл, найденный в мире, имеющий блестящий серый цвет с символом Mg. Это второй по численности металл, найденный в земной коре. Это примерно на тридцать четыре процента легче по объему, чем алюминий. Магний был обнаружен Джозефом Блэком в Эдинбурге в 1755 году. Магний также является обильным металлом, присутствующим в массе Земли, но он не встречается не в совокупности по своей природе. Магнезит и доломит являются минералами, которые содержат большое количество магния. В наших океанах есть триллионы тонн магния, присутствующих в них, и именно по этой причине океаны являются крупнейшим источником магния, из которых ежегодно производится 850 000 тонн. Магний — полезный металл для производства легких изделий, таких как автомобильные сиденья, ноутбуки, сумки для багажа, камеры и электроприборы. Магний смешивается в расплавленном железе, а также для удаления серы. Магний довольно горючий, и именно по этой причине он используется во вспышках, фейерверках и бликах. Сульфат магния используется в качестве объединяющего агента для фиксации красителей. Гидроксид магния действует как антипирен в пластмассах. Оксид магния смешивают с кирпичами, чтобы сделать их термостойкими. Магний также смешивается с удобрениями и кормом для крупного рогатого скота. Магний также используется в некоторых лекарствах. Некоторые органические соединения Mg также значительны в химической промышленности. Он используется как реагент Гриньяра (органические химические реакции) и в нескольких пищевых и культуральных средах, потому что он необходим для роста организмов.

Магний имеет тенденцию хорошо сочетаться со многими кислотами и образует хлорид магния (MgCl2) и водородный газ (газ H2). Mg извлекается главным образом из морской воды с использованием гидроксида кальция и существует в минеральной форме, такой как доломит, магнезит, карналлит, тальк и т.

Разница между алюминием и магнием

1. Коррозия

алюминий Алюминиевый металл устойчив к коррозии. магниевый Магний имеет тенденцию к коррозии, хотя скорость коррозии очень медленная.

2. Атомный номер алюминий Атомное число — 13. магниевый Атомное число равно 12.

3. Эффективность затрат

Алюминиевые сплавы дешевле. У него меньше затрат на литье под давлением.

Магниевые сплавы дороги. Стоимость литья под давлением довольно высока.

4. Биологическая роль

Алюминий не имеет никакого значения в биологических системах, и нет доказательств его роли в каком-либо биохимическом процессе. Хотя живые организмы содержат в себе некоторое количество алюминия, но не существует никаких научных доказательств его потребности в человеческом теле.

Магний важен как для растений, так и для животных. В растениях фотосинтез не может происходить без магния и человека, магний облегчает работу различных ферментов. Люди потребляют около 250-350 мг Mg каждый день. Он в основном хранится в костях у людей.

5. Удельный вес

Алюминий имеет удельный вес 2,7.

Магний имеет удельный вес 1,7.

6. Свойства сплава

Алюминиевые сплавы требуют более длительного периода затвердевания, а также обеспечивают более длительный срок службы. Алюминий довольно стабилен, дешевле и не изгибается под напряжением из-за его прочности.

Магниевые сплавы занимают меньше времени для затвердевания. Магний менее стабилен, очень дорог и легко изгибается при стрессе из-за мягкости.

7. Катионы

Al образует +3 катионы (положительно заряженный ион). Mg образует +2 катионы.

8. Растворимость

Алюминий не растворим в воде при комнатной температуре Магний хорошо растворим в воде при комнатной температуре и реагирует с водой.

9. Минералы

Боксит, криолит, берилл, гранат

Магнезит, маридианит, эпсомит, доломит, тальк

10.Электронная конфигурация

1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

1s2 2s2 2p6 3s2

Заключение

Магний и алюминий являются обычно используемыми металлами. Они встречаются естественным образом и имеют определенные применения в минеральных формах. Магний является важным элементом в продуктах питания и удобрениях, а также для развития организмов, в то время как алюминий является конструкционным материалом, используемым для технических целей.

Магний: конструкционный металл легче алюминия

Свойства магния и его применение

• Магний имеет самую низкую плотность (1,738 г/см 3 ) из всех конструкционных металлов: примерно две трети от плотности алюминия и одна четверть от плотности стали.
• Магниевые сплавы имеют довольно умеренные пределы прочности при растяжении – в интервале от 140 до 345 МПа – и модуль упругости всего 45 ГПа.
• Благодаря малой плотности магниевые сплавы имеют высокие значения удельной прочности (предел прочности/плотность) и удельный модуль упругости (модуль упругости/плотность) по сравнению с другими конструкционными металлами.

Подавляющая часть производимого в мире магния идет на легирование алюминиевых сплавов и только около 15 % – на конструкционные изделия, в основном в виде отливок. Магний и его сплавы применяются в виде деталей автомобилей, в том числе, колесных дисков, элементов промышленного оборудования, кухонного оборудования, деталей компьютеров и мобильных телефонов и, даже, лестниц [1].

Магний легко поддается литью, механической обработке и сварке. Он обладает относительно высокой электрической и тепловой проводимостью. Магниевые сплавы имеют очень хорошую способность к поглощению механической энергии: магниевые отливки находят применение в качестве изделий для работы в условиях высоких вибраций.

Коррозия магния

Многие годы одним из главных недостатков магниевых сплавов являлась коррозия. Магний занимает самую высокую анодную позицию в гальванической серии. Поэтому, как показано, на рисунке 1, может подвергаться сильной коррозии.

Рисунок 1 – Сильно корродированная магниевая деталь [1]

Проблемы магния с коррозией происходят из-за сильного влияния примесных элементов, таких как, железо, никель и медь. Рисунок 2 показывает, как сильно влияет содержание железа в магнии на его подверженность коррозии. Однако применение высокочистых магниевых сплавов приводит к достижению уровня коррозионной стойкости, близкой к тому, который имеют конкурирующие алюминиевые литейные сплавы (рисунок 3).

Рисунок 2 – Влияние содержания железа в магнии
на его коррозионную стойкость [1]

Рисунок 3 – Сравнение коррозионной стойкости
литейных алюминиевых и магниевых сплавов [1]

Металлургия магния

Кристаллическая структура и свойства

Чистый магний имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую структуру, которая ограничивает скольжение при комнатной температуре по основным плоскостям. При комнатной температуре магниевые сплавы легко поддаются нагартовке со значительным снижением пластических свойств. При повышенных температурах становятся рабочими дополнительные плоскости скольжения и поэтому деформируемые магниевые сплавы обрабатывают формовкой при температурах выше 200 ºС, обычно в интервале от 345 до 510 ºС в зависимости от сплава.

В ходе механической деформации в деформируемых сплавах образуется кристаллографическая текстура, что приводит к анизотропии механических свойств. Например, катаный лист с пределом прочности при растяжении 220 МПа и 2 % относительного удлинения, которые замерены параллельно направлению прокатки, могут показывать более высокие механические свойства (например, соответственно, 260 МПа и 8 %) при измерении их перпендикулярно направлению прокатки.

Кроме того, предел текучести при сжатии для изделий, полученных методами обработки металлов давлением, составляет только около 40-70 % от предела текучести при растяжении. В ходе горячей обработки отдельные кристаллы деформируются непосредственно по основным плоскостям скольжения и эти основные плоскости скольжения разворачиваются так, что они становятся ориентированными параллельно направлению деформационной обработки. Такое расположение зерен приводит к снижению прочности при сжатии. Поскольку в отливках такая текстура не образуется, то предел текучести при сжатии отливок примерно равен пределу текучести при растяжении. По этой причине, а также из-за того, что изделия из деформируемых сплавов имеют более высокую стоимость, чем аналогичные алюминиевые изделия, отливки из магниевых сплавов применяются намного шире, чем другие виды магниевых изделий.

Добавки алюминия, цинка и циркония

Магний имеет весьма низкую температуру плавления (650 ºC), что повышает его подверженность к ползучести при повышенных температурах. Однако, путем усовершенствованных методов легирования стойкость магниевых сплавов к ползучести может быть значительно повышена. Самыми важными легирующими добавками для магния являются алюминий, цинк и цирконий. Алюминий обеспечивает упрочнение за счет создания в магнии твердого раствора и расширения интервала затвердевания, что делает сплав более удобным для литья. При добавлении алюминия в магний его прочность постоянно возрастает до достижения содержания алюминия 10 %, но пик относительного удлинения возникает примерно при 3 % алюминия:

• Магниевые сплавы с 3 % алюминия имеют максимальную пластичность
• Магниевые сплавы с 9 % алюминия обладают максимальной прочностью.
• Магниевые сплавы с 6 % алюминия обладают лучшей комбинацией прочности и пластичности.

Цинк ведет себя аналогично алюминию:

• Пластичность достигает максимума при добавках цинка в количестве 3 %
• Хорошее сочетание прочности и пластичности достигается при 5 % цинка.

Однако цинк является причиной горячего растрескивания, если его содержание превышает 1 % в сплавах с содержанием алюминия от 7 до 10 %. Цинк, кроме этого, повышает коррозионную стойкость при комбинировании с вредными примесями железом и никелем. Цинк также применяют совместно с цирконием, редкоземельным элементом, или торием для получения термически упрочняемых магниевых сплавов.

Марганец и кремний

Для повышения коррозионной стойкости магниевых сплавов Mg-Al и Mg-Al-Zn применяют добавки марганца для удаления железа за счет образования безвредных интерметаллических соединений. Количество марганца, которое может быть добавлено, ограничено 1,5 % из-за его низкой растворимости в магнии.

Кремний значительно повышает текучесть расплавленного магния, увеличивая, тем самым, его способность к литью. Однако в присутствии железа кремний снижает коррозионную стойкость магния. Кремний также обеспечивает повышение стойкости к ползучести.

Цирконий – измельчитель зерна

Цирконий является мощным измельчителем зерна, как это показано на рисунке 4. Однако цирконий нельзя применять в комбинации с алюминием или марганцем, так как он образует хрупкие интерметаллические соединения, которые «уничтожают» пластичность. Выдающаяся эффективность циркония в измельчении зерна литого магния может быть объяснена сильной схожестью кристаллической структуры и параметров атомной решетки этих двух элементов.

Рисунок 4 – Измельчение зерен магния цирконием [1]

Цирконий является такой важной легирующей добавкой, что была разработана целая серия магниево-циркониевых сплавов без присутствия в них алюминия. Циркониевые добавки обычно держат ниже 0,8 %, так как при более высоких концентрациях он легко образует соединения с железом, алюминием, кремнием, углеродом, кислородом и азотом, а также реагирует с водородом в виде гидрида, который является не растворимым в магнии.

Железо и никель

Элементы железо и никель являются вредными примесями, которые значительно снижают коррозионную стойкость. Медь также часто рассматривается, вместе с железом и никелем, как загрязнение, но в некоторых магниевых сплавах она применяется как легирующий элемент. Железо является самым проблемным из этих трех, так как никель и медь более легко контролировать путем выбора степени чистоты исходных материалов. Железо контролируют путем добавок MnCl₂ в расплав в ходе литья.

Деформируемые и литейные сплавы

Хотя магниевые сплавы производят как в виде деформируемых, так и литейных сплавов, но литейные сплавы применяют намного более широко. Некоторые из деформируемых сплавов упрочняются путем холодной деформации, тогда как другие – путем термической обработки c упрочнением по механизму старения.

Литейные сплавы применяются в различных состояниях: литейном, отожженном или состаренном. Эти сплавы сами по себе обычно подразделяются на два класса: сплавы с алюминием и сплавы с цирконием. Пределы текучести при растяжении магниевых сплавов обычно находятся в интервале от 70 до 345 МПа, пределы прочности – от 140 до 380 МПа, а относительное удлинение от 1 до 15 %.

Чем отличается магний от алюминия?

§ 12. Алюминий и магний

Алюминий. Этот металл был впервые открыт Велером в 1827 г. В промышленность он вошел с 1845 г. Алюминий — самый распространенный металл в природе, он составляет 7,45% всей земной коры. В количественном отношении он уступает только кислороду (49,5%) и кремнию (25,7%). Однако алюминий до сих пор не найден в чистом (самородном) состоянии. Он входит в состав глины, полевых шпатов, слюды и многих других минералов. Он добывается из боксита — руды, представляющей собой глину, содержащую до 40-70% окиси алюминия.

В настоящее время алюминий получается путем электролиза в специальных ваннах, где процесс протекает при высоких температурах (до 950°С); при этом алюминий получается в жидком, расплавленном состоянии. Еще недавно алюминий ценился очень высоко. Было время, когда его применяли в ювелирном деле как очень дорогой и редкий металл; кольцо, например, сделанное из алюминия ценилось дороже золотого.

Алюминий — металл серебристо-белого цвета; он мягкий, пластичный, хорошо тянется и прокатывается в холодном состоянии. Его плотность 2,7 (т. е. он в три раза легче меди и в четыре раза легче серебра). На воздухе алюминий покрывается оксидной пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления (коррозии). Благодаря постоянно присутствующей оксидной пленке алюминий трудно поддается пайке и сварке, так как температура плавления окиси алюминия намного выше температуры плавления самого алюминия (температура ее плавления около 2050°С). Температура плавления алюминия 660°С, он кипит при 1650°С. Алюминий легко растворяется в едких щелочах. Серная и азотная кислоты его медленно разъедают; в соляной кислоте он бурно растворяется; механической обработке (резанию) поддается хорошо; хорошо тянется в проволоку и прокатывается в листы. Особенно тонкие листы (фольгу) можно получить прокаткой при температуре 430°С.

Чистый алюминий не обладает достаточными литейными свойствами, однако его сплавы, например силумин, имеют очень хорошие литейные свойства. Он жидкотекуч и его усадка не превышает 1,75%. Технический алюминий (различной степени чистоты от 96,5 до 99,7%) выпускается в виде листов, труб, фольги, проволоки, прутков, а также уголка, таврика и полосы.

Прочность чистого алюминия сравнительно невелика, но при легировании его различными добавками прочность может быть значительно повышена. Основными компонентами в сплавах, резко изменяющими свойства алюминия, являются кремний, медь, магний, цинк, а также железо, никель, марганец и хром, которые добавляются для повышения их прочности.

В настоящее время производится много различных алюминиевых сплавов. Они делятся на две группы:

1. деформируемые сплавы для обработки их механическими способами;
2. литейные сплавы, предназначенные для литья.

Художественные изделия из алюминиевых сплавов, как литейных, так и деформируемых, хорошо полируются до зеркального блеска, напоминающего никелированные поверхности. Они достаточно устойчивы и декоративны в полированном состоянии. Чистый алюминий устойчив против коррозии, а все виды сплавов менее устойчивы.

В настоящее время алюминий и его сплавы получают все большее применение в самых различных отраслях производства художественных изделий из металла. Его используют наряду с чугуном для крупных литых архитектурных деталей и скульптур, для различных предметов убранства интерьеров, которые теперь заменяют бронзовые украшения. Кроме того, алюминий применяется в ювелирном производстве, где он стал заменять серебро и золото.

На рис. 11 изображена алюминиевая литая медаль «Москва».

Рис. 11. Медаль ‘Москва’, литье из вторичного алюминия. Автор Рябов, 1977 г. МВХПУ

Магний. Этот металл по своему внешнему виду очень похож на алюминий. Магний -самый легкий металл, имеющий промышленное значение. Его плотность 1,74; температура плавления 650°С. По своим свойствам он значительно отличается от алюминия: он менее пластичен, его окисная пленка менее прочна, пориста и он легко корродирует. Магний устойчив к едким щелочам, но растворяется в кислотах. Он весьма распространен в природе — около 2,25% всей земной коры. Сырьевое значение в металлургии магния имеют углекислые (магнезит) и хлористые (бишофит) соединения магния.

В качестве сырья для получения магния используются также отходы, остающиеся при выварке поваренной соли. Впервые магний как химическое вещество был получен в 1808 г. (а металлический магний — в 1830 г.), т. е. до открытия алюминия. Магний обладает большой активностью к кислороду — он легко самовозгорается и горит с ярким белым свечением.

Магний в чистом виде применяется только в пиротехнике и при фотографировании для получения световых эффектов; Как конструкционный материал он применения не имеет из-за своих низких механических свойств. В основном магний идет для приготовления легких сплавов. Магниевые сплавы, подобно алюминиевым, разделяются на литейные и деформируемые.

Литейные сплавы состоят из магния, алюминия и марганца, иногда к ним добавляется цинк. В последнее время применяются также добавки меди и кадмия. При нагревании свыше 700°С магний легко окисляется и воспламеняется, поэтому при изготовлении сплавов применяются флюсы, защищающие раскаленные сплавы от соприкосновения с воздухом. Состав флюсов сложен — это хлористые и фтористые соли щелочных и щелочноземельных металлов в различных соотношениях.

Деформируемые сплавы — сплавы, обрабатываемые механическими способами, по химическому составу незначительно отличаются от литейных. Они обычно имеют те же добавки, но в меньших количествах. Эти сплавы применяются для штамповки, прессования и прокатки. Они обрабатываются в нагретом до 300-400°С состоянии. Сплавы способны закаливаться с охлаждением на воздухе.

В области художественной промышленности магниевые сплавы только начинают применяться для изготовления промышленных изделий, предназначенных для интерьера. Следует отметить, что отливки из магниевых сплавов очень хорошо меднятся и латунируются гальваническим способом и после соответствующей отделки они весьма декоративны. Особым достоинством магниевых сплавов для художественных изделий является их малый вес — они почти в четыре раза легче бронзы, что очень существенно при изготовлении крупных изделий.

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

Алюминий. Этот металл был впервые открыт Велером в 1827 г. В промышленность он вошел с 1845 г. Алюминий — самый распространенный металл в природе, он составляет 7,45% всей земной коры. В количественном отношении он уступает только кислороду (49,5%) и кремнию (25,7%). Однако алюминий до сих пор не найден в чистом (самородном) состоянии. Он входит в состав глины, полевых шпатов, слюды и многих других минералов. Он добывается из боксита — руды, представляющей собой глину, содержащую до 40 — 70% окиси алюминия.

В настоящее время алюминий получается путем электролиза в специальных ваннах, где процесс протекает при высоких температурах (до 950 °С); при этом алюминий получается в жидком, расплавленном состоянии. Еще недавно алюминий ценился очень высоко. Было время, когда его применяли в ювелирном деле как очень дорогой и редкий металл; кольцо, например, сделанное из алюминия ценилось дороже золотого.

Алюминий — металл серебристо-белого цвета; он мягкий, пластичный, хорошо тянется и прокатывается в холодном состоянии. Его плотность 2,7 (т. е. он в три раза легче меди и в четыре раза легче серебра). На воздухе алюминий покрывается оксидной пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления (коррозии). Благодаря постоянно присутствующей оксидной пленке алюминий трудно поддается пайке и сварке, так как температура плавления окиси алюминия намного выше температуры плавления самого алюминия (температура ее плавления около 2050 °С). Температура плавления алюминия 660 °С, он кипит при 1650 °С. Алюминий легко растворяется в едких щелочах. Серная и азотная кислоты его медленно разъедают; в соляной кислоте он бурно растворяется; механической обработке (резанию) поддается хорошо; хорошо тянется в проволоку и прокатывается в листы. Особенно тонкие листы (фольгу) можно получить прокаткой при температуре 430 °С.

Чистый алюминий не обладает достаточными литейными свойствами, однако его сплавы, например силумин, имеют очень хорошие литейные свойства. Он жидкотекуч и его усадка не превышает 1,75%. Технический алюминий (различной степени чистоты от 96,5 до 99,7%) выпускается в виде листов, труб, фольги, проволоки, прутков, а также уголка, таврика и полосы.

Прочность чистого алюминия сравнительно невелика, но при легировании его различными добавками прочность может быть значительно повышена. Основными компонентами в сплавах, резко изменяющими свойства алюминия, являются кремний, медь, магний, цинк, а также железо, никель, марганец и хром, которые добавляются для повышения их прочности.

В настоящее время производится много различных алюминиевых сплавов.

Они делятся на две группы:
1) деформируемые сплавы для обработки их механическими способами;
2) литейные сплавы, предназначенные для литья.

Художественные изделия из алюминиевых сплавов, как литейных, так и деформируемых, хорошо полируются до зеркального блеска, напоминающего никелированные поверхности. Они достаточно устойчивы и декоративны в полированном состоянии. Чистый алюминий устойчив против коррозии, а все виды сплавов менее устойчивы.

В настоящее время алюминий и его сплавы получают все большее применение в самых различных отраслях производства художественных изделий из металла. Его используют наряду с чугуном для крупных литых архитектурных деталей и скульптур, для различных предметов убранства интерьеров, которые теперь заменяют бронзовые украшения. Кроме того, алюминий применяется в ювелирном производстве, где он стал заменять серебро и золото.

На рис. 1 изображена алюминиевая литая медаль «Москва».

Магний. Этот металл по своему внешнему виду очень похож на алюминий. Магний —самый легкий металл, имеющий промышленное значение. Его плотность 1,74; температура плавления 650 °С. По своим свойствам он значительно отличается от алюминия: он менее пластичен, его окисная пленка менее прочна, пориста и он легко корродирует. Магний устойчив к едким щелочам, но растворяется в кислотах. Он весьма распространен в природе — около 2,25% всей земной коры. Сырьевое значение в металлургии магния имеют углекислые (магнезит) и хлористые (бишофит) соединения магния.

В качестве сырья для получения магния используются также отходы, остающиеся при выварке поваренной соли. Впервые магний химическое вещество был получен в 1808 г. , т. е. до открытия алюминия. Магний обладает большой активностью к кислороду — он легко самовозгорается и горит с ярким белым свечением.

Магний в чистом виде применяется только в пиротехнике и при фотографировании для получения световых эффектов. Как конструкционный материал он применения не имеет из-за своих низких механических свойств. В основном магний идет для приготовления легких сплавов. Магниевые сплавы, подобно алюминиевым, разделяются на литейные и деформируемые.

Литейные сплавы состоят из магния, алюминия и марганца, иногда к ним добавляется цинк. В последнее время применяются также добавки меди и кадмия. При нагревании свыше 700 °С магний легко окисляется и воспламеняется, поэтому при изготовлении сплавов применяются флюсы, защищающие раскаленные сплавы от соприкосновения с воздухом. Состав флюсов сложен — это хлористые и фтористые соли щелочных и щелочноземельных металлов в различных соотношениях.

Деформируемые сплавы — сплавы, обрабатываемые механическими способами, по химическому составу незначительно отличаются от литейных. Они обычно имеют те же добавки, но в меньших количествах. Эти сплавы применяются для штамповки, прессования и прокатки. Они обрабатываются в нагретом до 300—400 °С состоянии. Сплавы способны закаливаться с охлаждением на воздухе.

В области художественной промышленности магниевые сплавы только начинают применяться для изготовления промышленных изделий, предназначенных для интерьера. Следует отметить, что отливки из магниевых сплавов очень хорошо меднятся и латунируются гальваническим способом и после соответствующей отделки они весьма декоративны. Особым достоинством магниевых сплавов для художественных изделий является их малый вес — они почти в четыре раза легче бронзы, что очень существенно при изготовлении крупных изделий.