Alumiinium vs muud metallid: juhtivus, kaal, tugevus ja korrosioon

Kuidas võrrelda alumiiniumi põhiliste füüsikaliste omadustega

Alumiinium asub tehniliste metallide kerges otsas. Selle tihedus 2,70 g/cm³ on ligikaudu kolmandik vase ja terase omast, soojusjuhtivus ligikaudu 235 W/m·K on tavaliste konstruktsioonimetallide hulgas vase järel teine ​​ja selle looduslik oksiidkile hoiab selle stabiilsena enamikus atmosfäärides ilma täiendava katteta. Mida see ei paku, on kõrge absoluutne tugevus või kõrge -temperatuuri taluvus: puhas alumiinium sulab umbes 660 kraadi juures ja selle elastsusmoodul umbes 69 GPa on ligikaudu kolmandik terase omast, seega peab jäikus tulenema geomeetriast.

Alumiinium versus teras: roostevaba, süsinik ja malm

Roostevaba terase 304 vastu juhib alumiinium soojust umbes viisteist korda kiiremini ja kaalub umbes kolmandiku võrra rohkem, mistõttu on selle ümber ehitatud pannid, jahutusradiaatorid ja HVAC-spiraalid. Roostevaba teras vastab kõvaduse, kulumiskindluse ja happeliste koostisosadega mittereageeruva pinnaga ning säilitab kasuliku tugevuse temperatuuridel, kus alumiinium on juba kaotanud suurema osa oma kandevõimest. Süsinikteras on endiselt odavam ja jäigem ning seda on lihtsam keevitada, nii et see kannab raame, surveanumaid ja raskeid konstruktsioone, samas kui alumiinium konkureerib kõikjal, kus kaalu eest tasub maksta. Malm käitub jällegi teisiti: selle kõrge soojusmahtuvus ja madal juhtivus võimaldavad tal pidevalt soojust salvestada ja eraldada, mis sobib praadimiseks ja aeglaseks küpsetamiseks, samal ajal kui alumiinium reageerib kiiresti ja jaotab soojust ühtlaselt.

Vältida tuleks otsest alumiiniumi-kontakti terasega-niiskes ja soojas keskkonnas, kuna galvaaniline korrosioon ründab alumiiniumi, välja arvatud juhul, kui need kaks metalli on eraldatud isolaatoriga.

Alumiinium versus vask ja titaan

Vask jääb 100% IACS-i võrdlusjuhiks, samal ajal kui alumiiniumi elektriklassid ulatuvad umbes 61%ni, seega vajab sama takistusega kaabel ligikaudu 60% rohkem ristlõikepinda, kuid kaalub siiski umbes poole vähem. Seetõttu on ülekandeliinid, siinid ja suured toitekaablid tavaliselt alumiiniumist, väikeste mähiste, kontaktide ja täppispistikute puhul domineerib vask. Inseneritööd asuvad otstes, kuna alumiinium moodustab mõne minuti jooksul pärast kokkupuudet isoleeriva oksiidiga, nii et liitekohad sõltuvad pingutamisel tekkivast hõõrdumisest, oksiidi -inhibeerivast ühendist ja alumiiniumjuhtmete jaoks mõeldud pistikutest.

Titaan on umbes kaks kolmandikku alumiiniumist raskem ja mitu korda kallim, kuid see on palju tugevam ja talub kõrgemaid temperatuure ja agressiivseid kloriide. Alumiinium võidab selgelt juhtivuse, titaanist enam kui kümnekordse soojusjuhtivuse ja valmistatavuse poolest. Seetõttu kasutatakse kosmosetööstuses titaani kuumades või tugevalt koormatud liitmikes, mille osad on ühendatud süsinikkiudkomposiidiga, ning alumiiniumi korpuste, raamide, nööride ja kütusepaakide jaoks.

Kööginõud, sõiduki kered ja materjalide valik

Kööginõudes lahendavad kaks metalli vastandlikke probleeme: malm salvestab soojust ja vabastab selle aeglaselt, alumiinium aga reageerib põleti muutusele peaaegu kohe ja levitab soojust ühtlaselt. Maitsestatud malm pakub naturaalset -nakkumatut pinda, samas kui alumiiniumist kööginõud on tavaliselt anodeeritud või kaetud, et piirata palja metalli ja happelise toidu vahelist reaktsiooni. Paljud professionaalsed pannid ühendavad alumiiniumkorpuse roostevabast terasest kontaktpinnaga, et saavutada mõlemad omadused korraga.

Autokered näitavad sama tasakaalu ka tööstuslikus mastaabis. Teras jääb vaikevalikuks, kuna see on odav, vormitav, kergesti keevitatav ja kergesti parandatav ning kuna põrkekonstruktsioonid sõltuvad selle jäikusest ja deformatsioonist. Alumiiniumi kasutatakse seal, kus massi vähendamine tasub end ära, eriti elektrisõidukite sulgurid ja kere-valge-, kus iga säästetud kilogramm pikendab sõiduulatust; need konstruktsioonid vajavad punktkeevituse asemel ise-läbistavaid neete, struktuurliime, voolu-puurkruvisid ja isoleeritud kinnitusvahendeid.

Korduma kippuvad küsimused

K: Alumiinium või roostevaba teras köögitööriistade jaoks?
Alumiinium kuumeneb kiiremini ja on kergem, kuid mõlkib kergesti ja reageerib happelise toiduga, samas kui roostevaba teras on raskem ja vajab vähem hoolt, mistõttu on paljudes tööriistades alumiiniumsüdamik ühendatud roostevaba kontaktpinnaga.

K: Miks valida juhtmestiku jaoks alumiinium vase asemel?
Alumiiniumjuhtmete klassid ulatuvad umbes 61 protsendini IACS-st, seega vajab kaabel sama takistuse jaoks ligikaudu 60 protsenti suuremat ristlõikepinda{2}}, kuid see kaalub umbes poole vähem.

K: Kuidas on alumiinium võrreldav titaaniga?
Titaan on umbes kaks kolmandikku raskem ja mitu korda kallim, kuid oluliselt tugevam ja kuumustaluvam, alumiinium juhib soojust aga üle kümne korra kiiremini ja seda on palju lihtsam valmistada.

K: Millal tuleks alumiiniumi asemel kasutada malmi?
Valige malm, kui oluline on püsiv soojuse säilivus ja soojusmass, ning alumiinium, kui prioriteet on kiire reageerimine, väike kaal ja ühtlane soojusjaotus. professionaalsetes köökides säilivad tavaliselt mõlemad.

K: Miks ei ole autokered valmistatud puhtast alumiiniumist?
Teras on odavam, jäigem ja lihtsamini parandatav ning alumiiniumkonstruktsioonid vajavad neete, liime ja galvaanilist isolatsiooni, seega kasutatakse alumiiniumi seal, kus kaalu kokkuhoid õigustab protsessi lisakulusid.