Алюминий: Физические свойства

Алюминий - химический элемент третей группы периодической системы Д.И. Менделеева. Плотность , (кг/м3) 2,7 Температура плавления Тпл, °С 660 Температура кипения Ткип, °С 2 327 Скрытая теплота плавления, Дж/г 393,6 Теплопроводность l , Вт/м •град (при 20° С) 228 Теплоемкость Ср, Дж/(г · град) (при 0–100°С) 0,88 Коэффициент линейного расширения α × 10-6, 1/°С (при 20°С) 24,3 Удельное электросопротивление ρ × 10-8, Ом× м (при 20°С) 2,7 Предел прочности σ в, МПа 40–60 Относительное удлинение δ , % 40–50 Твердость по Бринеллю НВ 25 Модуль нормальной упругости E , ГПа 70 Плотность. Плотность твердого и расплавленного алюминия снижается по мере увеличения его чистоты: Степень чистоты, %   99,25 99,40 99,75 99.97 99,996 99.9998 Плотность при 20°С, г/см³  2,727 2,706 2,703 2,6996 2,6989 2,69808 Для плотности расплавленного алюминия при 1000 °С получены следующие значения: Степень чистоты, % 99,25 99.40 99.75 Плотность, г/см³ 2,311 2,291 2,289 Температура плавления и кипения. В момент плавления алюминия возрастает объем металла: для алюминия чистотой 99,65 % — на 6,25%, для более чистого металла — на 6,60 %. По мере повышения степени чистоты алюминия температура его плавления возрастает: Степень чистоты, % 99,2 99,5 99,6 99,97 99,996 Температура плавления, °С 657 658 659,7 659,8 660,24 Теплопроводность Теплопроводность алюминия повышается с увеличением степени его чистоты. Для технического алюминия (99,49 и 99,70%) теплопроводность при 200°С равна соответственно 209 и 222 Вт/(м×К). Для электро­литически рафинированного алюминия чистотой 99,9% теплопроводность при 190°С возрастает до 343 Вт/(м×К). Примеси меди, магния и марганца в алюминии снижают его теплопроводность. Например, добавка 2 % Mn к алюминию снижает теплопроводность с 209 до 126 Вт/(м×К). Электропроводность. Алюминий отличается высокой электропроводностью (четвертое место среди металлов — после серебра, меди и золота). Удельная электропроводность алюминия чистотой 99,99 % при 20°С равна 37,9 мкСм×м, что составляет 63,7% от электропроводности меди [59,5 мкСм×м]. Более чистый алюминий [99,999 %] обладает электропроводностью, равной 65,9% от электро­проводности меди. На электропроводность алюминия влияет ряд факторов: степень деформации, режим термической обработки и т. д., решающую же роль играет природа примесей, присутствующих в алюминии. Примеси по их отрицательному влиянию на электропроводность алюминия можно расположить в следующий ряд: Cr, V, Mn, Ti, Mg, Ag, Сu, Zn, Si, Fe Ni. Наиболее отрицательное влияние на электросопротивление алюминия оказывают примеси Сг, V, Мп и Ti . Поэтому в алюминии, предназначаемом для электротехнической промышленности, сумма Cr+V+Mn+Ti не должна превышать 0,015% (марка А5Е) и даже 0,01 % (А7Е) при содержании кремния соответственно 0,12 и 0,16 %. Влияние примесей на электропроводность алюминия Основными примесями в алюминии являются кремний, железо, медь, цинк и титан. При малых содержаниях кремния в алюминии (0,06%) величина Fe : Si (в пределах от 0,8 до 3,8) сравнительно мало влияет на его электросопротивление. При увеличении содержания кремния до 0,15—0,16% влияние Fe : Si возрастает. Ниже приведено влияние Fe : Si на электропроводность алюминия: Влияние Fe : Si на электропроводность алюминия Fe : Si    1,07 1,44 2,00 2,68 3,56 Удельное электросопротивление алюминия, ×10-2 мкО·мм: нагартованного 2,812 2,816 2,822 2,829 2,838 отожженного 2,769 2,771 2,778 2,783 2,788 Удельное электрическое сопротивление отожженной алюминиевой проволоки (ρ, мкОм·м) при 20°С в зависимости от содержания примесей можно приблизительно определить по следующей формуле: ρ=0,0264+0,007×(% Si)+0,0007×(% Fe) + 0,04×[% (Cr+V + Mn + Ti)]. Способность к отражению света. С повышением степени чистоты алюминия возрастает его способность отражать свет от поверхности. Так, степень отражения белого света от прокатанных алюминиевых листов (фольги) в зависимости от чистоты металла, по данным возрастает следующим образом: для Аl 99,2%—75%, Аl 99,5%—84% и для Аl 99,8%—86%. Поверхность листа, изготовленного из электролитически рафинированного алюминия чистотой 99,996%, отражает 90% падающего на него белого света. назад  вперед