โลหะผสมเหมือนกับอลูมิเนียม

ในการผลิตอุตสาหกรรมวิทยาศาสตร์วัสดุและชีวิตประจำวัน "โลหะผสม" และ "อลูมิเนียม" เป็นคำที่กล่าวถึงบ่อยครั้ง อย่างไรก็ตามมีความเข้าใจผิดทั่วไป: โลหะผสมและอลูมิเนียมเหมือนกันหรือไม่? คำตอบคือไม่ โลหะผสมและอลูมิเนียมเป็นหมวดหมู่วัสดุที่แตกต่างกันโดยมีคำจำกัดความที่แตกต่างกันองค์ประกอบและคุณสมบัติ การชี้แจงความแตกต่างของพวกเขาเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเลือกวัสดุการใช้งานและการผลิตอุตสาหกรรม บทความนี้จะวิเคราะห์ความสัมพันธ์และความแตกต่างระหว่างโลหะผสมและอลูมิเนียมอย่างเป็นระบบ
คำจำกัดความหลัก: ความแตกต่างพื้นฐานในธรรมชาติ
อลูมิเนียม (สัญลักษณ์ทางเคมี: AL) เป็นองค์ประกอบโลหะบริสุทธิ์ที่มีจำนวนอะตอมของ 13 มันเป็นสีเงิน - โลหะสีขาวที่สกัดจาก bauxite ผ่านกระบวนการเช่นกระบวนการไบเออร์และฮอลล์ - héroult อลูมิเนียมบริสุทธิ์มีความบริสุทธิ์มากกว่า 99.0% (เช่น 1050 อลูมิเนียมมีอลูมิเนียม 99.5%) และยังคงมีคุณสมบัติโลหะที่แท้จริง: ความหนาแน่นต่ำ (2.7 g/cm³), การนำความร้อนที่ยอดเยี่ยม (237 W/(M · K)
อัลลอยด์ตรงกันข้ามเป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันขององค์ประกอบสองอย่างขึ้นไปซึ่งอย่างน้อยหนึ่งคือโลหะ มันถูกสังเคราะห์ขึ้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน โลหะผสมไม่ จำกัด เฉพาะอลูมิเนียม - วัสดุที่ใช้; ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ เหล็กกล้า (เหล็ก - โลหะผสมคาร์บอน), ทองเหลือง (ทองแดง - โลหะผสมสังกะสี) และโลหะผสมไทเทเนียม (ไทเทเนียม - อลูมิเนียม - วาเนดอัลลอล) อัลลอยอลูมิเนียม - มักเรียกกันว่า "โลหะผสม" ในบริบทเฉพาะ - เป็นเพียงชุดย่อยหนึ่งของโลหะผสมที่อลูมิเนียมทำหน้าที่เป็นโลหะพื้นฐานที่มีองค์ประกอบเพิ่มเติมเช่นทองแดงแมกนีเซียมหรือซิลิกอน
องค์ประกอบ: จากองค์ประกอบเดียวไปยัง multi - การออกแบบส่วนประกอบ
ความแตกต่างที่ใช้งานง่ายที่สุดระหว่างโลหะผสมและอลูมิเนียมอยู่ในองค์ประกอบทางเคมีของพวกเขา:
•อลูมิเนียม: ประกอบด้วยอะตอมอลูมิเนียมเกือบทั้งหมด การติดตามสิ่งสกปรก (เช่นเหล็ก, ซิลิคอน) อาจมีอยู่ แต่ไม่เกิน 1% ในอลูมิเนียมบริสุทธิ์สูง - องค์ประกอบของมันมีความเสถียรและกำหนดโดยคุณสมบัติองค์ประกอบธรรมชาติ
•โลหะผสม: ต้องมีองค์ประกอบอย่างน้อยสององค์ประกอบ การใช้โลหะผสมอลูมิเนียม (โลหะผสมที่พบมากที่สุดที่เกี่ยวข้องกับอลูมิเนียม) เป็นตัวอย่าง, 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์ประกอบด้วยอลูมิเนียม 95%, 0.4 - 0.8% ซิลิกอนและ 0.8 - แมกนีเซียม 1.2%; โลหะผสมอลูมิเนียม 7075 ประกอบด้วยอลูมิเนียม 87%, 5.1 - สังกะสี 6.1% และแมกนีเซียม 2.1-2.9% สำหรับโลหะผสมที่ไม่ใช่อลูมิเนียมเช่น 304 สแตนเลส (โลหะผสมเหล็ก) ส่วนประกอบหลักคือเหล็ก (≈70%) โดยมีโครเมี่ยม 18% และอลูมิเนียมนิกเกิล 8% เลย
ความแตกต่างขององค์ประกอบนี้นำไปสู่การแปรผันของโครงสร้างจุลภาคโดยตรง: อลูมิเนียมบริสุทธิ์มีโครงสร้างเฟส - เดี่ยวของธัญพืชอลูมิเนียมในขณะที่โลหะผสมสร้างโครงสร้าง microstructures ที่ซับซ้อน (เช่นเฟสตกตะกอน
ประสิทธิภาพ: จากลักษณะที่แท้จริงไปจนถึงฟังก์ชั่นที่ปรับแต่ง
อลูมิเนียมและโลหะผสม (โดยเฉพาะอัลลอยอลูมิเนียม) แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในการปฏิบัติงานสะท้อนให้เห็นถึงวัตถุประสงค์ในการออกแบบที่แตกต่าง:
•คุณสมบัติเชิงกล: อลูมิเนียมบริสุทธิ์มีความแข็งแรงต่ำ (ความต้านทานแรงดึง≈90 MPa) และความต้านทานการสึกหรอที่ไม่ดี จำกัด การใช้งานในส่วนประกอบโครงสร้าง อย่างไรก็ตามโลหะผสมได้รับการออกแบบมาเพื่อประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่นโลหะผสมอลูมิเนียม 7075 (อลูมิเนียม - อัลลอยด์) ได้รับความต้านทานแรงดึงมากกว่า 500 MPa ผ่านสังกะสีและแมกนีเซียมที่เพิ่มเข้ามาเหมาะสำหรับเกียร์ลงจอดเครื่องบิน ในทำนองเดียวกันเหล็กกล้าเหล็ก (โลหะผสม-}) มีความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กบริสุทธิ์
•คุณสมบัติการทำงาน: อลูมิเนียมบริสุทธิ์เก่งในการนำความร้อน/ไฟฟ้า (การนำไฟฟ้า≈62% IACs) แต่ขาดความต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (เช่นความชื้นสูง, สารเคมี) อัลลอยด์ที่อยู่ข้อบกพร่องเหล่านี้: 5052 อลูมิเนียมอัลลอยด์ (อลูมิเนียม - แมกนีเซียม) ต่อต้านการกัดกร่อนของน้ำเค็มสำหรับการใช้งานทางทะเล ไทเทเนียมอัลลอย (ไทเทเนียม - อลูมิเนียม) รักษาความแข็งแรงที่ 600 องศาเหมาะสำหรับ Aero - ส่วนประกอบเครื่องยนต์
•ความสามารถในการประมวลผล: อลูมิเนียมบริสุทธิ์นั้นมีความเหนียวและง่ายต่อการม้วนหรือขับไล่ แต่ไม่สามารถเสริมสร้างความร้อนได้ โลหะผสมมีความสามารถในการประมวลผลที่หลากหลาย: โลหะผสมอลูมิเนียมหล่อ (เช่น A356) มีความลื่นไหลที่ยอดเยี่ยมสำหรับการหล่อที่ซับซ้อน ความร้อน - โลหะผสมอลูมิเนียมที่สามารถรักษาได้ (เช่น 6061) สามารถเพิ่มขึ้นเพื่อปรับปรุงความแข็งแรง
การจำแนกประเภท: หมวดหมู่ที่หลากหลายกับเอกพจน์
อลูมิเนียมเป็นโลหะบริสุทธิ์มีการจำแนกประเภทง่าย ๆ - หารด้วยความบริสุทธิ์เป็นหลัก (เช่น 1050 อลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์ 99.5%, 1100 อลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์ 99.0%) หมวดหมู่ของมันถูกกำหนดโดยเนื้อหาที่ไม่บริสุทธิ์เท่านั้น
อัลลอยด์ในทางตรงกันข้ามสร้างระบบที่กว้างใหญ่โดย:
•โลหะฐาน: โลหะผสมอลูมิเนียม (อลูมิเนียมเป็นฐาน), โลหะผสมเหล็ก (เหล็กเป็นฐาน), โลหะผสมทองแดง (ทองแดงเป็นฐาน) ฯลฯ
•แอปพลิเคชัน: โลหะผสมโครงสร้าง (เช่นอัลลอยอลูมิเนียม 2024 สำหรับเครื่องบิน), โลหะผสมที่ใช้งานได้ (เช่นนิกเกิล - superalloys ตามกังหัน), โลหะผสมตกแต่ง (เช่นทองเหลืองสำหรับฮาร์ดแวร์)
•วิธีการประมวลผล: อัลลอยด์ที่ทำ (รีด/รีด), โลหะผสมหล่อ (หล่อเป็นรูปร่าง)
ความหลากหลายนี้หมายถึง "โลหะผสม" ครอบคลุมมากกว่าอลูมิเนียม - วัสดุที่เกี่ยวข้องครอบคลุมวัสดุโลหะส่วนใหญ่ที่ใช้ในอุตสาหกรรม
สถานการณ์แอปพลิเคชัน: เสริม แต่ไม่สามารถใช้แทนกันได้
อลูมิเนียมและโลหะผสมมีบทบาทที่แตกต่างกันในแอปพลิเคชันโดยมีการทับซ้อนกันน้อยที่สุด:
•แอปพลิเคชันอลูมิเนียมบริสุทธิ์: จำกัด เฉพาะสถานการณ์ที่ต้องการการนำไฟฟ้าหรือความเหนียวสูงเช่นสายส่งพลังงานบรรจุภัณฑ์อาหาร (อลูมิเนียมฟอยล์) และอ่างล้างจาน
•แอปพลิเคชันอัลลอยด์: การครอบครองโครงสร้างและสูง - ฟิลด์ประสิทธิภาพ โลหะผสมอลูมิเนียมใช้ในหน่วยยานยนต์ (6061) และโปรไฟล์อาคาร (6063); โลหะผสมเหล็ก (เหล็ก) เป็นสะพานและเครื่องจักร โลหะผสมไทเทเนียมเปิดใช้งานวิศวกรรมการบินและอวกาศ แม้ในพื้นที่ที่ทับซ้อนกัน (เช่นยานยนต์) โลหะผสมแทนที่อลูมิเนียมบริสุทธิ์เพื่อความแข็งแรงที่ดีขึ้น
สรุป: โลหะผสมรวมถึงโลหะผสมอลูมิเนียม แต่ไม่เทียบเท่ากับอลูมิเนียม
เพื่อสรุป: อลูมิเนียมเป็นโลหะบริสุทธิ์ในขณะที่โลหะผสมเป็นส่วนผสมขององค์ประกอบหลาย - โลหะผสมอลูมิเนียม (ชุดย่อยของโลหะผสม) รวมอลูมิเนียมกับองค์ประกอบอื่น ๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ แต่พวกเขาไม่เหมือนกับอลูมิเนียมบริสุทธิ์ โลหะผสมเป็นแนวคิดที่กว้างขึ้นซึ่งครอบคลุมวัสดุเช่นเหล็กและโลหะผสมไทเทเนียมซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับอลูมิเนียม
การทำความเข้าใจความแตกต่างนี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเลือกวัสดุ: อลูมิเนียมบริสุทธิ์เป็นที่ต้องการสำหรับการนำไฟฟ้า โลหะผสมอลูมิเนียมสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบา โลหะผสมเหล็กสำหรับส่วนประกอบโหลดหนัก - ในฐานะที่เป็นความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์วัสดุอัลลอยด์จะยังคงพัฒนาต่อไป - เช่นอลูมิเนียม - โลหะผสมลิเธียมสำหรับเครื่องบินที่มีน้ำหนักเบา - ในขณะที่อลูมิเนียมบริสุทธิ์ยังคงช่องในการใช้งานเฉพาะ
ในสาระสำคัญอัลลอยด์และอลูมิเนียมไม่เหมือนกันหรือไม่เหมือนกัน โลหะผสมขยายความสามารถของโลหะบริสุทธิ์เช่นอลูมิเนียมทำให้เกิดความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีจากผลิตภัณฑ์ประจำวันไปสู่การสำรวจอวกาศ การตระหนักถึงความแตกต่างของพวกเขาจะช่วยปลดล็อคศักยภาพของแต่ละวัสดุในนวัตกรรมอุตสาหกรรม