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?

Легкие материалы позволяют создавать инновационные конструкции и сложные формы, повышая гибкость дизайна.

4. Титан легче алюминия?

Нет, алюминий легче титана, но титан мощнее.