3 типа легких металлов: Полное руководство

Существует множество типов металлов, и каждый из них имеет свой состав, свойства и природу. Наряду с тяжелыми металлами в некоторых ответственных отраслях промышленности востребованы легкие металлы.

Если вы хотите узнать об этих легких металлах, то в этом руководстве вы найдете подробную информацию. Итак, давайте читать.

Что такое легкий металл?

Легкие металлы играют важную роль в производстве компонентов для многих отраслей промышленности, таких как аэрокосмическая, электронная и автомобильная.

Они известны своим меньшим весом, что помогает достичь топливной экономичности автомобилей и самолетов и улучшает их эстетический вид.

Типы легких металлов

Три различных легких металла рассматриваются ниже.

Алюминий

Алюминий Алюминий известен своими превосходными свойствами, коррозионной стойкостью, прочностью и легкостью. Алюминий сплавляется с различными цветными материалами, благодаря чему он обладает улучшенными физическими свойствами.

Существуют различные сорта алюминия, и каждый из них отличается долговечностью, коррозионной стойкостью и пластичностью.

Алюминий проводит электричество и тепло. Он отлично поддается обработке и литью, так как имеет умеренную текучесть и температуру плавления.

Плюсы алюминия

• Алюминий обеспечивает устойчивость к коррозии.
• Его вес составляет около трети веса стали, что делает его идеальным легким выбором.
• Его можно перерабатывать.
• Алюминиевые сплавы известны своей тепло- и электропроводностью.
• Алюминий хорошо поддается формовке и механической обработке.

Минусы алюминия

• Некоторые сорта алюминия очень дороги.
• Для достижения требуемых свойств алюминий иногда нуждается в термической обработке.

Приложения

• В морской промышленности из алюминия изготавливают гребные валы и корпуса лодок.
• Кузова, колеса и даже блоки двигателей в автомобильной промышленности изготавливаются из алюминия.
• Электроника, печатные платы, корпуса и радиаторы изготавливаются из алюминия.

Титан

Титан это легкий материал, известный своей высокой прочностью. Он обладает низкой плотностью, высокой прочностью на разрыв и прочностью при воздействии высоких температур.

Однако обрабатываемость титана очень низкая из-за его твердости и низкой теплоотдачи; поэтому требуются специализированные инструменты для обработки.

Плюсы титана

• Соотношение прочности и веса титана очень высокое.
• Обеспечивает высокую устойчивость к коррозии
• Титан обеспечивает возможность вторичной переработки
• Он имеет низкий модуль упругости и, следовательно, менее жесткий.

Минусы титана

• Титан очень дорогой
• Он обладает низкой обрабатываемостью из-за твердости
• Он обладает низкой теплопроводностью.

Приложения

• Из титана изготавливают структурные компоненты, выхлопные системы и детали двигателей для самолетов.
• Из титановых сплавов изготавливают велосипедные рамы и спортивное снаряжение.
• В энергетике титан используется в теплообменниках и лопатках турбин.

Магний

Магний это металл, который имеет серый цвет и блестящую поверхность, низкую температуру плавления и плотность, а также высокую химическую реактивность. Это очень легкий металл. В его состав входят кремний, марганец, цинк и алюминий.

Плюсы магния

• Обладает отличной стабильностью размеров
• Высокая литейная способность магния делает его пригодным для литья металлов.
• Он обладает высокой ударопрочностью
• Он очень легкий.

Минусы магния

• У него очень низкая температура плавления.
• Из-за высокой горючести он может загореться.
• Он не устойчив к коррозии.

Приложения

• Из магния изготавливают колеса и блоки двигателей автомобилей.
• Внутренние детали самолета и шасси изготовлены из магниевых сплавов.
• В промышленности с его помощью изготавливают детали машин, электроинструменты и каркасы конструкций.

Таблица Сравнение легких металлов

В таблице ниже приведены свойства алюминия, титана и магния.

Общие способы обработки легких металлов

Некоторые из способов обработки легких металлов следующие:

Формирование

Формирование это метод обработки металла, при котором он преобразуется в пригодную для использования форму. Она включает в себя такие методы, как экструзия, гибка, тормозная гибка, прессовая вытяжка и гибка вальцами.

Она происходит при высоких температурах и в основном используется для формования магния методом экструзии.

Обработка порошка

Обработка порошка заключается в воздействии на него давлением и теплом, в результате чего образуются компоненты с твердой текстурой. Порошок создается из расплавленного металла, затем его пропускают через сопло в присутствии инертного газа или водяного аэрозоля.

Он разбивает его на капли, которые затем превращаются в порошок. Металлический порошок распыляется для создания заготовок, которым впоследствии придается нужная форма.

Обработка расплава

Литье из расплава - это процесс, при котором расплавленный металл заливается в форму, а после его остывания получается твердый компонент. Для этого существует множество методов, таких как тонкостенное литье, литье с высокой степенью прочности и литье разнородных металлов.

Термомеханическая обработка

Термомеханическая обработка - это метод обработки, при котором происходит термическая и деформационная обработка, улучшающая свойства материала. Он позволяет создавать компоненты по низкой цене, причем эти компоненты отличаются легкостью и высокой точностью.

Температура, деформация и охлаждение точно регулируются в ходе процесса, что помогает оптимизировать микроструктуру материала.

Отпадает необходимость в повторном нагреве и закалке. Этот метод обработки подходит для алюминия и титана и повышает их сопротивление разрушению, прочность и усталостную прочность.

Обработка с ЧПУ

Обработка на станках с ЧПУ также выбирают для обработки легких материалов, используя технологию ЧПУ для создания деталей высокой точности.

Однако каждый материал по-разному реагирует на обработку: алюминий хорошо поддается обработке, а магний - нет, и с ним нужно быть осторожным.

Процесс обработки на станках с ЧПУ позволяет изготавливать детали, обладающие высокой стабильностью размеров и жесткими допусками.

Как выбрать подходящий легкий металл?

Ниже приведены некоторые важные соображения, которые следует учитывать при выборе легких материалов:

Механические свойства

Необходимо проанализировать механические свойства металла, что включает в себя учет пластичности, прочности, обрабатываемости и долговечности материала.

Алюминий и титан способны выдерживать нагрузки. Поэтому в приложениях, где требуются компоненты такого типа, можно использовать алюминий и титан.

Тепловые свойства

Термические свойства металла также влияют на его производительность при работе в высокотемпературных средах.

Некоторые металлы, например алюминий, обладают высокой теплопроводностью, а титан - нет. Поэтому, если производятся теплообменники для систем охлаждения, лучшим выбором может стать алюминий.

Учет веса

Вес также является одной из основных проблем во многих отраслях промышленности, особенно в автомобильной и аэрокосмической. Следовательно, металл должен обладать достаточной прочностью и ограниченным весом. Магний и титан - самые легкие металлы.

Устойчивость к коррозии

Коррозионная стойкость металла играет решающую роль во многих суровых условиях. Металлы выбирают, изучив среду, в которой они будут находиться.

Производство и обработка

Метод обработки также определяет выбор материала; некоторые металлы пригодны для литья, а некоторые - для обработки на станках с ЧПУ. Таким образом, при выборе легких металлов необходимо учитывать их совместимость с методом обработки.

Стоимость

Учет стоимости играет решающую роль при выборе материалов. Титан, хотя и является одним из самых высокопроизводительных материалов, стоит дорого. Поэтому в зависимости от требований и бюджета выбираются различные альтернативы.

Другие альтернативы легкому металлу

У легких металлов есть несколько альтернатив, которые можно выбрать вместо них, и они рассмотрены ниже:

Композиты

Композиты изготавливаются путем соединения различных материалов с разными химическими и физическими свойствами. Такие материалы обладают высокой прочностью и небольшим весом. Некоторые из композитов даже легче металлов и обладают повышенной прочностью, что делает их пригодными для использования и изготовления на заказ.

Углеродное волокно

Углеродное волокно Это полимер, состоящий из нитей углерода в кристаллической форме. Он обладает очень высокой прочностью и малым весом. Он прочнее стали и обладает отличной коррозионной стойкостью.

Заключение

Понимание каждой детали, связанной с легкими металлами, очень важно при выборе их в проектах.

Если вы также хотите, чтобы легкие металлы обрабатывались для ваших целей, мы в DEK может вам помочь. У нас широкий выбор металлов и разнообразные возможности обработки.

Вопросы и ответы

1. Почему стоит выбирать легкие металлы для своих проектов?

Легкие металлы обеспечивают топливную экономичность, повышают производительность и даже снижают грузоподъемность.

2. Может ли титан ржаветь?

Нет, титан не ржавеет и не корродирует под воздействием неблагоприятных факторов.

3. Каким образом легкие материалы влияют на конструкцию деталей?

Lightweight materials offer innovative designs and complex shapes, enhancing design flexibility.

4. Is titanium lighter than aluminum?

No, aluminum is lighter than titanium, but titanium is more powerful.