液态铝有哪些主要的化学性质?液态铝有哪些主要的物理性能?
金属元素-铝铝是地球上含量极丰富的金属元素,其蕴藏量在金属中居第2位。至19世纪末,铝才崭露头角,成为在工程应用中具有竞争力的金属,且风行一时。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展,要求材料特性具有铝及其合金的独特性质,这就大大有利于这种新金属-铝的生产和应用。当1886年Charles Hall在美国俄亥俄州和Paul Heroupt在法国各自独立地将溶解在熔融冰晶石中的氧化铝(Al2O3)的电解还原技开发成功之时,世界上首批以内燃机为动力设备的车辆问世,随之而来的便是作为汽车业需用的、具有越来越大的工程价值的材料-铝及其合金对汽车工业的发展开始起重要的作用。电气化也要求将大量质轻的导电金属-铝用于长距离输送电,用于建造支撑架空电缆纲络所需要的塔架,以便以发电厂传输电能。铝工业的发展还不只限于上述内容。铝在商业上应用于诸如镜框、门牌和餐用托盘之类的新颖物品。铝制的炊事用具也成为市场上的一类商品。现在,铝已发展成具有各种各样用途的材料,其范围之广足以使现代生活的各个侧面直接地受到铝的应用的影响.有铝的生产均基于Hall-Heroult法。将从铝土矿制得的氧化铝溶于冰晶石电解液,其中加有几种氟化物的盐类以控制电解液的温度、密度、电阻率以及铝的溶解度。然后,通入电流电解已熔的氧化铝。这样,氧在碳阳极上生成并与后者起反应,而铝则在阴极上作为金属液层而聚集。已分离出的金属可以定时用虹吸法或真空法移出度坩埚中,然后将铝液转移到铸造设备中浇铸成锭。冶炼出来的铝含有的主要杂质是铁与硅,锌、镓、钛、钒也通常作为微量杂质存在。国际上铝的最低纯度是以确定的成分及其数值作为基本标准。在美国,以形成常规做法是将铁与銈的相对浓度作为更重要的标准来考虑。未合金化的金属级别,可由其纯度来决定,如含铝量为99.70%的铝,或者由美国铝协会制订的方法来决定,该法规定以Pxxx级别为标准。在后一种情况下,字母P后的数字表明硅与铁各自的最大的百份之零点几数值。全世界原生铝产量总数为17.304 x 106Mg 。美国的铝产量占1988年世界产量的22.8%,而欧洲占21.7%。其余55.5%的铝由亚洲(6.6%)、加拿大(8.9%)、拉丁美洲(含南美洲)(8.8%)、大洋洲(7.8%)、非洲(3.1%)和其它地区(21.3%)生产。铝的主要特性:铝及其合金的优良特点是其外观好、质轻,可机加工性、物理和力学性能好,以及抗腐蚀性好,从而使铝及铝合金在很多应用领域中被认为最为经济实用。铝的密度只有2.7g/cm3,约为钢、铜或黄铜的密度(分别为7.83g/ cm3,8.93g/ cm3),的1/3。在大多数环境条件下,包括在空气、水(或盐水)、石油化学和很多化学体系中,铝能显示优良的抗腐蚀性。铝的表面具有高度的反射性。辐射能、可见光、辐射热和电波都能有效地被铝反射,而阳极氧化和深色阳极氧化的表面可H是反射性的,也可以是吸收性的,抛光后的铝在很宽波长范围内具有优良的反射性,因而具有各种装饰用途及具有反射功能性的用途铝通常显示出优良的电导率和热导率,具有高电阻率的一些特定铝合金也已经研制成功,这些合金可用于如高转矩的电动机中。铝由于它的优良电导率而常被选用。在重量相等的基础上,铝的电导率近于铜的两倍。铝合金的热导量率大约是铜的50-60%,这对制造热交换器、蒸发器、加热电器、炊事用具,以及汽车的缸盖与散热器皆为有利。铝是非铁磁性的,这对电气工业和电子工业而言是一重要特性。铝是不能自燃的,这对涉及装卸或接触易燃易爆材料的应用来说是重要的。铝无毒性,通常用于制造盛食品和饮料的容器。它的自然表面状态具有宜人的外观。它柔软、有光泽,而且为了美观,还可着色或染上纹理图案。一些铝合金在强度上超过结构钢材,但是纯铝及某些铝合金的强度和硬度极低。在现代生活中,铝已经广泛地应用在建筑行业中。可机加工性:铝的可机加工性是优良的。在各种变形铝合金和铸造铝合金中,以及在这些合金产出后具有的各种状态中,机加工特性的变化相当大,这就需要特殊的机床或技术。可成形性:这是铝及许多铝合金较重要的特性之一。特定的拉伸强度、屈服强度、可延展性和相应的加工硬化率支配着允许变形量的变化。商业上可提供的铝合金在不同形态下成形性的额定值取决于成形的工艺方法。这些额定值在作金属加工特性的定性对照中仅能起大致的指导作用,即不能定量地作为成形性的极值。可锻性:铝合金可以锻造成形状与品种繁多的锻件,它们的最终部件锻造设计标准的选择范围(基于预定的用途)是很宽的。 连接铝可用各式各样的方法连接,包括熔焊、电阻焊、硬焊焊、软焊焊、粘结以及诸如铆接和栓接之类的机械方法。可回收性:铝具有极高的回收性,再生铝的特性舆原生铝几乎没有别。这点使铝成为环保人仕的宠儿。
铝-锰,铝-镁,铝-镁-铜,铝-镁-硅-铜,铝-锌-镁-铜等合金.变形铝合金也叫熟铝合金,据其成分和性能特点又分为防锈铝,硬铝,超硬铝,锻铝和特殊铝等五种.
铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的,如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能:易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类,各种类均有各自的使用范围,并有各自的代号,以供使用者选用。
Amorphous Alloy 就是 iPhone 所用材料的统称,其中 Amorphous 是指的非晶态的,Alloy 则是指的合金。而这一材料由于生产困难,工艺要求高,并没有能够用于 iPhone 的外壳,而是用在了 iPhone 的 SIM 卡托取卡针部分。这一部分,是由美国 LiquidMetal 公司生产(液态金属名称的由来),所以可能张先生没有接触到。
(取卡针)
这就是非晶态金属的真身了,在没有接触过之前,很多人会误以为液态金属长成这样:
或者,这样:
哦,不对,应该是这样:
甚至有人在看到苹果采用液态金属的新闻后说了这么一句话:
这个……脑洞太大完全堵不住……
所以我来结束这一切。
正文
要说液态金属,我们首先得从普通金属说起:
作为一个读过初中的好孩子,我们知道,金属由金属键链接,被老师们描述为:
Positive ions surrounded in a sea of electrons.
即金属阳离子沉浸在自由电子的海洋中。
金属键会影响金属以下几个特性:
Hardness
Melting point
Strong
Tough
Malteable
Electrically conductive
Thermally conductive
其中,对于日常使用,我们主要关心:
Hardness
Strong
Tough
Malteable
其余的,除非特殊用途,一般生活中不会存在太多的影响。
Hardness
即硬度,被描述为材料抵抗永久性损坏(刺穿、缺损)的能力。说白了,就是你手机哐当一下掉地上,拿起来的时候,外壳上有没有划痕。
这中间,损坏这个种类,初中老师也说了(初中老师好伟大……),分为 Elastic Deformation(弹性形变) 和 Plastic Deformation(塑性形变)。
那么思考一下,同样是受力为什么会出现这两种区别?
初中老师这个时候不管用了,因为初中知识只能告诉你,受力超过了材料的弹性限度,物体就发生塑性形变了,那么,为什么?
万能的大学老师出现了,大学老师说,因为原子出轨了。
(原谅我找不到原子……)
本来,大家应该是端端正正做好,比如如下面这样:
嗯,很规矩,但是受到外力作用,出现了上面几个“王.八.蛋”,于是大家就走散了……
认真点说,这叫原子发生永久性位移,那么位移发生之后,为什么材料会改变性质和形状呢?
下面,要引入一个概念:
Crystallinity
抱歉我也拿不准这个的中文叫什么,叫结晶性( 谢谢@张小鱼怒 )……
这个 Cristallinity 是什么,其实就是元素中,原子排列的形式,我们可以想象,金属内部如果放大,不会是乱成一锅粥的,这是它的天然属性,即有 Distinct crystal lattice structure。但是,并非所有的物体,都有这个 Distinct crystal lattice structure,比如玻璃、陶瓷等等 Ceramics(无机非金属)材料或者 Polymers(有机高分子)材料。
所以,往下又会分出三种类型的材料:
Crystalline 晶体
Semi-crystalline 半结晶体
Amorphous 非晶体
这个时候,看到 Amorphous,应该知道我们的液态金属 Amorphous Alloy 属于哪一类了吧?
回到之前的 Cristallinity,为什么要提及这个 Cristallinity,因为它决定了原子排列的有序程度,而根据生活常识,我们知道,一间房间越有序,是不是要想让它变得混乱越容易?
这就是原因,物质总是倾向于从有序变为无序,从高能变为低能。
为了更好的理解,以作为 Crystalline 的金属,又可以在 Atomic Crystalline Formation(原子晶体结构)上,分为下面三种( @左昊诚 谢谢你提供的翻译,但是感觉直译的名字不如缩写好记):
Body-Centered Cubic (BCC)
Face-Centered Cubic (FCC)
Hexagonal Close Pack (HCP)
很烦有木有,好吧我也很烦,尤其最后一个的读音……
首先根据图片在脑袋中想象一下,不要单纯的只看一张图,要尝试想象大量同样的结构拼接之后会怎么样,然后我分别解释一下:
Body-Centered Cubic (BCC)
因为是以一个原子为中心的正方体,所以很多的类似结构组合之后,会出现大量原子 Overlap(应该翻译为重叠),因为每一个原子,都可以作为周围 8 个原子的中心。所以!每一个原子的各个方向的受力都是均匀的,因此需要更大的力使其发生 Plastic Deformation(塑性形变),因此,Hardness 很高(但是不比 Ceramic 高,原因等会说)。同样的,它的 Strong 和 Tough 都很强,但是,这就导致了这一结构的金属 Ductility(延展性)并不是很强,三种结构中,属于中间水平。
主要为这一结构的材料,是 Steel(钢)(含铁),为什么我要用英文,因为之后会有钢的表示法。
Face-Centered Cubic (FCC)
可以想象的出,因为不存在 BCC 中的重叠结构,那么内部受力就是不均匀的。内部出现矛盾,表现出来就是容易瓦解。也导致它存在大量的 Slip Planes(在知乎上提过问,翻译过来应该是滑移面),这个 Slip Planes 等下说。因此,它的硬度比 BCC 要低,Strong 和 Tough 也都要低些,但是反过来,它的 Ductility 很好,适于成型和加工。
主要为这一结构的材料,是 Aluminum(铝,简称 AL)
记住这两个主要材料的分类,就可以记住这两个结构 BCC 和 FCC 的大概性质。
Hexagonal Close Pack (HCP)
这个很特殊,中间层和上下层不链接,上下为 FCC,中间为 BCC,所以它有 BCC 的硬度,Strong 和 Tough。你以为它结合了 BCC 和 FCC 的全部优点吗?你真是想太多啊……如果真的有,那我们就可以一起造钢铁侠了……它的缺点,就是比 BCC 还低的 Ductility,以至于可以用 Brittle(质脆)形容性质。
* 刚刚提到了一个 Slip Planes,这个东西是这么被定义的:
Slip planes are essentially paths of least resistance through which atoms are able to move, to compensate for applied loads and forces.
说白了就是一个滑不溜鳅的面,然后王.八.蛋们,哦,不对,原子们受力后可以在上面从这里跑到那里。
这个面存在的越多,原子就越容易移动,原子越容易移动,材料就越软。
然后呢,我们开始讨论一下比原子更宏观一点的一种结构:
Grains(精子,不对,万恶的输入法,晶粒)
The basic crystalline unit, or unit cell, is repeated, as illustrated
这个东西,就是晶粒:
这些晶粒的形成,是这样来的,如同搅基一样,一开始是两个原子觉得合适,然后他们在一起了,这是正常的,之后遇到了第三个,觉得不错,三个人就在一起了,这就是 3P,然后又走啊走,见到第四个人,顺理成章的,4P 了,随着人数的增加,慢慢的就是 5P,6P,7P……一直到 100P,1000P 都可以继续下去,大家一起搞来搞去就把事情搞大了。
但是,随着人数的增加,每个人喜欢的姿势和角度都不一样(Alignments or Orientations),有的喜欢上下,有的喜欢前后,有的喜欢 69,搞来搞去各种姿势扭曲在一起,就形成了 A Polycrystalline Solid。但是,由于大家都是同一种东西,除了某些人外,这个主要的结合部位(化学键)和方向(键角)基本还是一致的,这就保证了晶体结构基本还是在三个里面不停的转。
于是搞出了下图这种东西:
这就是乱伦的社会……然后不同的大大小小(Size)乱伦社会因为外力和内力的原因在 Grain Boundaries(晶界)碰到了一起,就有一次的一起乱伦……于是形成了上图所示的东西。
因为毕竟大家口味不同,所以还是会有小小的不合适,所以存在这种 Dislocations(错位):
当然这些不重要,我只是一说而已。
休息一下
上文我们讲述了这么几点:
三种不同的晶体结构有各种不同的性质;
金属内部的结构可以重组(一起散场,然后再换不同的伴侣);
同一种金属,也有不同的晶体结构、晶粒大小和错位。
接下来,讨论一点合金和无机非金属:
合金分为:
Ferrous Alloys(含铁合金)
Non-ferrous Alloys(不含铁咯)
其中,Ferrous Alloys 在 iPhone 中的应用,是 Steel(钢);而 Non-ferrous Alloys 在 iPhone 中的应用,是 Aluminum(铝)。
钢,又分为 Low / Med / High Carbon Steels:
Low-Carbon Steel
含 Carbon(碳)量少于 0.20%
Med-Carbon Steel
含 Carbon 介于 0.20%~0.50%
High-Carbon Steel
含 Carbon 介于 0.50%~1.0%
Ultra-High Carbon Steel (Cast Steels)
含 Carbon 介于 1.0%~2.0%
Cast Iron (铸铁)
含 Carbon 超过 2.0%
这里,我们知道,Carbon,即碳,可以和铁 Fe 在加热时,变成 Fe3C,这个东西是一个很特殊的 Intermetallic Compounds,硬度很高,但是基本没有 Ductility。和铁混合后,能够极大的改变铁原有的性质,体现在 Carbon 含量越高,钢的硬度越高,但是质地越脆。
这里介绍一下钢的读法:
比如 1018 Steel,前两者 10XX,是告诉我们刚里面有哪些元素(钢不止可以加碳,还可以加 Chromium 铬增加硬度和抗腐蚀性、Copper 铜增加机械加工性、Manganese 锰降低易碎程度、Molybdenum 钼稳定碳化物并且阻止晶粒增大、Nickel 镍可以增加韧性和抗腐蚀性、Vanadium 钒可以在稳定韧性的同时增加强度)
而后两个 XX18,则是告诉我们碳的含量,比如 18 就是 0.18% 的碳。
(写到这里去洗了个澡然后回来看到电脑上有页面顺手就关了……幸好有保存……吓死爸爸了……)
补充一个小知识:
Stainless Steels(不锈钢)分为三种:
Ferritic(铁素体不锈钢)— —含有大量的 Chromium(铬),以至于不会变为 Austenitic(奥氏体),价格低,抗氧化性好。
Austenitic(奥氏体不锈钢)— —含有 Nickel(镍),高韧性、高可塑性、低强度。
Martensitic (马氏体不锈钢,谢谢 @闻志恒 )— —比 Ferritic 含铬量低,目前非均匀相(别问我相什么意思……又可以说一大截……简单来说就是均匀的、可定义结构的、可知化学成分的混合体或单质,比如空气,比如冰)中可制造的最硬的钢。
然后介绍 Non-ferrous Alloys,以铝为例子:
Corrosion Resistance(抗腐蚀)
Ease of Fabrication(易铸造)
High Electrical and Thermal Properties(高导电导热性)
Light Weight(轻,对比 iPhone 4/4S 和 iPhone 5s 就大概知道)
Strength at Elevated Temps(温度基本不影响强度)
Aesthetically Appealing(美观,铁什么的都黑不溜秋的)
以上特性,请结合 Al 的晶体结构理解
然后,在张一刘先生答案中提到的:
我很明确告诉你,iPhone 5 外壳不是液态金属,它采用的是由金桥铝业生产的 AL6063 T6 型号铝合金(铝挤而成),通过数控机床加工型腔,外形,再注塑将上中下三个金属块连起来,再用数控机床加工,中间省略了(怕担上泄密罪名)最后阳极染色,这个外壳就加工好了。
我能说液态金属阳极染色的工艺不行么,其实就是连 AL7075 阳极染色都有问题。
中的 AL6063 和 AL7075 是什么意思呢?
不同于钢,铝的读法是
X-X-XX
其中第一个数字和钢差不多,是用来定义所加元素种类的:
1XXX – 99% Aluminum 基本是纯铝
2XXX – Copper 加铜
3XXX – Manganese 加猛
4XXX – Silicon 加硅
5XXX – Magnesium 加镁
6XXX – Magnesium &Silicon 这是硅和镁
7XXX – Zinc 锌
8XXX – Other Elements
而第二个数字,表示合金中的元素或杂质极限含量的控制要求,如果第 2 位为 0,则表示其杂质极限含量没有什么特殊的控制要求,如果是 1~9,数字越大,控制的要求越多,一般情况下是 0。
最后两位数,和钢不一样,用于指明这一种铝在同类型中的数字。
所以,我们知道,iPhone 5 所用的铝,是硅镁铝合金。为什么用了 6063 而非 6061(强度更高),因为 6063 更适合挤压后抛光和阳极氧化上色。
介绍完了材质,我们讲讲 Strain(应变)和 Stress(应力)
Strain(ℰ)
A material’s deformation reaction to an outside force or load
指的是材料对于外力作用的变形反应,原子通过破坏晶体结构来补偿外力作用。
想象一下两个人(当然可以是 3 个 4 个甚至更多人)在一起获得生命的大和谐时,你们身下的那张床和床垫……
根据姿势的不同,Strain 还有不同的表现:
Compressive 压缩
Tensile 拉伸
Shear 扭曲
想想真是活色生香……
Stress(σ)
How a material internally distributes the applied load.
请再三注意这个词,internally,内部的。
也就是,你和你女朋友获得生命的大和谐时,床垫里面的弹簧分散向各个部分的力。
为什么要强调这一点,等会高潮部分会说。
正常情况下,Strain 和 Stress 是成线性关系的:
但是直到外力不断施加……
就会到达一个叫做 Yield Point(屈服点,谢谢 @张小鱼怒 )的点,这个点,就是材料内部原子开始(一定注意是开始)从原始位置移动到新位置的点。(也就是上图中两条线的焦点)
然后继续施压,就变成了这幅萎样:
是的……高潮了……
这个点,叫做 Ultimate Tensile Strength (UTS)(极限抗拉强度)……过了这座山,东西就断了……
这是常见的几种材料的各种数据……
其中铝还是用了比 6063 更高强度的 6061
好了废话说了一大堆,开始正式的说 Amorphous Alloy(非晶态金属,俗称液态金属)是个啥子玩意了……
最后一次铺垫,真的,我发誓
我们来了解一下怎么改变金属性质:
看过金刚狼的孩子们应该记得,金刚狼的身体里,被改造后是大量的超高密度合金(和美国队长的盾牌一样),在电影里,有这么一段对话:
将军说:你知道把金属注入你身体最难的是什么吗?
将军自己回答:是保持超高密度合金的液态(把液态的粘稠物注入金刚狼的身体……OMG……难怪金刚狼当时那么痛苦后来那么撕心裂肺的想找将军)
谁爆我菊花!
这种熔化金属再凝固的过程,就是我们改变金属的一种方法:
Heat Treatment
The controlled heating and cooling of materials for the purpose of altering their structures and properties.
两个元素把握好,就可以控制金属,人人都是万磁王:
Temperature
Rate of Cooling
怎么做呢?
一步步来
我们知道金属有 Distinct crystalline lattice structure,倾向于 Form Naturally
当合金合成时,作为溶质的原子溶解进作为溶剂的原子,像这样:
然后不断的加热(Tempetrature),金属会溶解,成为 Molten State
这个时候,如果让金属冷却下来(我没有说速率 Rate 哟),金属原子就会失去能量,开始形成固体
怎么形成?失去能量的低能金属原子会开始重新排列(高潮完以后能量低,然后重新找伴侣的找伴侣,换姿势的换姿势)。这个时候,称为 Nucleation Points。
然后,找好伴侣,换好姿势的原子们,又开始重新形成 Grains,至于怎么形成,请看前面……具体表现在,Grains 的大小在各个方面变大
Grains 们又开始在 Grains Boundaries 遇见其他的 Grains,逐渐形成新的金属。
前面留了个坑,这个金属冷却的速率和温度都是改变金属性质的重要元素对吧?那么,速率有哪几种?
Full Anneal
Normalized
Quenched
这个我还把坑留着,等会再讲。
Heat Treatment 是一种方法,用于改变金属晶粒大小,但是这种加热并非唯一的方法,为什么?因为加热是为金属原子提供能量,是不是?只要能够提供能量,是不是我们也可以改变?
所以,如果我不停的去掰弯一根金属棒子(请不要想歪了),棒子会断是不是?
这就是第二种:
Strain Hardening
通过塑性形变,改变晶粒大小。
具体过程:
你得有一根硬棒子……
掰弯它……
在反过来掰弯它……
如此重复(请各位女同胞不要这样……很痛苦的)
这一弯一直,造成了大的晶粒不断的被折碎成小的晶粒
导致在 Grain boundaries 区域,内部的 Stress(应力)急剧增大(现在知道为什么前面反复强调应力是内部的了吧?)
应力与应变在一定程度上为线性(记得图吗?)
随着应变的增大,应力增大,然后 Grains 数量增加,大小减小,金属材料的整体 Ductility(延展性)下降(可以试试掰回形针,掰断以后你会发现断裂处很坚硬)
如果此时 Plactic Deformation 继续下去,那么就会造成材料的 Fracture。
这个时候,如果在第 9 步之前,我们为材料加热,热能会提供足够的能量给晶粒,以形成新的晶粒,那么就可以降低内部应力,提高 Ductility,材料不至于断裂,但是却被细分得足够小。
那么这个时候回到加热的速率问题:
先回忆一下晶粒大小对于金属性质的影响:
Smaller grains = Higher Hardness &Strength, Lower Ductility
Larger grains = Lower Hardness &Strength, Higher Ductility
现在回到之前提到的三种速率,不同的速率,会对同一种材料,造成截然不同的结果:
Full Anneal(最慢)
A material is heated above its phase transition temperature and allowed to slow cool inside of the furnace.
融化材料后,在烘箱中冷却(比如,针对 AL6061-O 可以从 940 摄氏度每隔 3 个小时下降 10 度),为原子形成晶粒提供足够的热量和时间,以形成足够大、整齐的晶粒。
产出来的东西,有足够的韧性。
Normalized(中间)
A material is heated above the phase transition temperature and allowed to cool in still air.
就是放在空气中冷却,不主动加热,也不主动降温。
左为 Full Anneal,右为 Normalized
Quenched(最快)
“Rapid” cooling of a material. Heat is removed from the material at an accelerated rate using various materials as a quenching media.
通过放在一些温度较低的媒介里,来达到急速降温的目的,比如:水、油、金属、沙子、高分子化合物等等……
这是 Martensite(目前最硬的钢,可以看出基本没有什么晶粒结构可言了)
好的,到这里,我们大概知道了,如果给金属的温度越高,冷却金属的速率越快,金属就会有越小的晶粒和越少的晶粒结构,直接影响就是越高的硬度和越低的 Ductility(延展性),反之则是更低的硬度和更高的延展性。
那么液态金属是什么?
是 Amorphous Alloy,非晶态合金,也就是说没有晶态结构,根本就没有晶粒,所以延展性低,但是相反的,硬度却极高,类似玻璃。那么为什么不用玻璃呢?因为玻璃基本没有延展性……Amorphous Alloy 虽然延展性低,但它依旧保留了部分的金属特性,包括有一定的延展性,只是针对常规晶态合金而言,低了不少。
这样的材料,用来做手机的外壳是相当合适的,既有超高的硬度(2.5 倍于钛合金,1.5 倍于不锈钢),又有一定的延展性不至于像玻璃一样稍微施加外力就会破碎,而且保持很轻的重量。但是问题在于成本过高,工艺要求高:
这是张茂同学简单的描述:
要么直接铸造急冷而成,要么在过冷液相区进行塑形加工而成。
解释一下,之前我们提到了 Martensite 是通过 Quenched 极冷铸造而成,那么假设一下,如果直接在金属保持 900 度以上高温的时候,瞬间降温会是什么结果?那么我们可以得到根本就是无序原子构成的合金,硬度也会远强于钢。
第二个问题是:面对大块的金属,怎么让金属内部和外部同时均匀、急速的冷却?这就是为什么苹果至今仍然没有将 iPhone 和 iPad 的外壳采用液态金属的原因。
为了达到这种条件,苹果甚至想通过反重力铸造来达到极限的冷却时间:
当然,理想总是好的,现实总是残酷的,我们现在也只能在 iPhone 的取卡针上看到液态金属的存在,希望有一天,不管是谁,能够找到相对简易的铸造方法,那个时候,也许 21 世纪就不会是“钛”的世纪而会是“液态金属”的世纪了。
铝合金是铝和铜、硅、镁、锌、锰的合金。
铝合金主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰;次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。
铝合金物理性质
1、密度小
铝合金的密度接近2.7g/,约为铁或铜的1/3。
2、强度高
铝合金的强度高,经过一定程度的冷加工可强化基体强度,部分牌号的铝合金还可以通过热处理进行强化处理。
3、导电导热性好
铝合金的导电导热性能仅次于银、铜和金。
4、耐蚀性好
铝的表面易自然生产一层致密牢固的AL2O3保护膜,能很好的保护基体不受腐蚀。通过人工阳极氧化和着色,可获得良好铸造性能的铸造铝合金或加工塑性好的变形铝合金。
以上内容参考 百度百科--铝合金
铝合金简介
铝合金是一种以铝为基础添加一定量其他合金化元素的合金,属于轻金属材料之一。铝合金除了含有铝的特性,由于添加合金化元素的种类和数量的不同,也会包含一些合金的特性。铝的强度接近高合金钢,刚度却超过钢,具有良好的铸造性和塑性加工性,以及良好的导电和导热性。
问题二:铝合金属于什么 15分 合成材料又称人造材料,是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料,其特质与原料不同,如塑料、玻璃、钢铁等。
金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。
无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物亥卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
从定义我们可以很容易知道,铝合金属于金属材料.
问题三:铝合金DM32是什么材料? 1、在压铸铝合金中抚并无DM32这个牌号。压铸铝合金中,DM系列牌号有:DM2、DM3、DM5、DM6。
2、DM=Diecast Mitsubishi 意思日本三菱公司压铸铝合金牌号。此牌号系列专为压铸用阳极氧化铝合金开发。整个压铸合金系列中有:DM系列(阳极氧化);DMS系列(高导热);DMH系列(高耐热)
3、国内由东莞市锌发金属材料有限公司全面代理销售。
4、DM系列合金压铸流动性能接近ADC12,优于ADC5、 ADC6。
5、DM3压铸的产品经阳极氧化后能获得光辉的表面(彩色);DM6则能获得较好的机械强度,表面经阳极氧化后获得自然的彩色氧化效果。
问题四:什么材料可以取代铝合金 包括但不仅限于
钢材――但比重大于铝合金,比强度不如铝合金
钛合金――强度、耐腐蚀等各项性能都很强,但是价格贵,一般只在特殊环境使用
碳纤维――价格也比铝合金高
具体要看你要在什么环境下用,以及舍得花多少钱了
问题五:3003铝合金是什么材质 3003铝合金为AL-Mn系合金,是应用最广的一种防锈铝,这种合金的强度不高(稍高于工业纯铝),不能热处理强化,故采用冷加工方法来提高它的力学性能:在退火状态有很高的塑性,在半冷作硬化时塑性尚好,冷作硬化时塑性低,耐腐蚀好,焊接性良好,可切削性能不良。用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性,在液体或气体介质中工作的低载荷零件,如油箱,汽油或润滑油导管,各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件,线材用来做铆钉。
3003铝合金 标准:GBT 3190-2008 变形铝及铝合金化学成分。
化学成分:
硅Si:0.60
锌Zn:0..10
铝Al:余量
力学性能:
抗拉强度 σb (MPa) ) 140-180
条件屈服强度 σ0.2 (MPa) )≥115
问题六:铝合金窗用的铝合金是什么材料的 1.铝合金型材:
铝合金型材表面处理分彩色粉末喷涂(大城市较常见),阳极氧化(小地方及廉价铝窗较常见),电泳等。铝合金型材老式的有38、50平开窗,70、80、90系列推拉窗;新式的有高级断桥隔热中空玻璃门窗。
2.玻璃:一般5mm起步或使用中空玻璃,摊头上大多4mm
3.五金件:平开窗有铰链(或滑撑)和执手;推拉窗有滑轮和月牙锁
4.附件:橡胶密封条、毛条、密封块、防水胶片、各种规格螺丝等
5.安装材料:固定片、射钉或膨胀螺丝、发泡剂、硅胶。
加工步骤:
1.设备:规模较大的可配双头切割锯、冲床、组角机、铣床等;小规模的甚至可以只配单头锯、手枪钻等就可以了。
2.购入材料:按照窗型计算需要的铝材及各种附件(可以叫卖型材的帮你计算)。
3.切割型材,组装框和扇
4.装配玻璃和五金件
5.现场安装。
问题七:铝合金门窗是什么材质的 是铝材,它的外表有五颜六色。有的用塑料做的,这就要自己仔细看材质,铝敲击声和塑料的响声是不一样的
问题八:平时常见的铝合金是什么材料做成的 根据铝合金的成分和生产工艺特点,通常分为形变与铸造铝合金两大类.工业上应用的主要有铝-锰,铝-镁,铝-镁-铜,铝-镁-硅-铜,铝-锌-镁-铜等合金.变形铝合金也叫熟铝合金,据其成分和性能特点又分为防锈铝,硬铝,超硬铝,锻铝和特殊铝等五种.
铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的,如铝―锰合金、铝―铜合金、铝―铜―镁系硬铝合金、铝―锌―镁―铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能:易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类,各种类均有各自的使用范围,并有各自的代号,以供使用者选用。
铝合金仍然保持了质轻的特点,但机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方面:一是作为受力构件;二是作为门、窗、管、盖、壳等材料;三是作为装饰和绝热材料。利用铝合金阳极氧化处理后可以进行着色的特点,制成各种装饰品。铝合金板材、型材表面可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工,制成各种装饰板材、型材,作为装饰材料。
成本低,而且使用一种加工工艺可以大量饥产同样的零部件,这也是他的特点之一。
它的材料特性是轻、容易加工、以及在可耐强度方面不象碳素纤维有一个最大受力范围。这是什么意思呢?也就是说,碳素纤维因为有纤维的特性所以在一定的纤维方向上受力能力很强,但是在在别的方向上的受力就会很差。在制造一个比较大的零部件时可能会使用好几层碳素纤维,在超过受力能力时该零部件就会象酥饼一样变得一层一层的。而铝合金在承受了一定的力量后,会慢慢变形再损坏。
还有就是铝合金容易加工和具有高度的散热性。特别是车辆引擎部分特别适合使用铝合金材料。这里几乎完全是铝合金的一家天下。
此外,铝合金的加工工艺多种多样。通用性较强。
问题九:铝合金门窗都有哪些材质,有什么不同点? 呵呵,楼主的这个问题有些不太明朗,既然是铝合金门窗哪材质就是铝合金。现在门窗的材料有很多种:铝合金、铝包木、实木、PVC、木包铝等,这个要根据造价和成本不同你选用的材料不同,另外在开启窗型上也有很多,如平开窗、内平开下悬窗、下悬内平开,推拉窗、平开推拉窗、提升推拉等等,
铝合金是合成材料。
它属于轻金属材料,主要以铝为基材,添加了其他合金化元素的合金,等冷却凝固后再得到的固体产物。而合成材料属于两种或以上的物质组合而成。铝合金拥有良好的铸造性、导电、导热性能、耐蚀性和可焊性,常常用于航天、家装、建筑、机电和日用品等等。
优点
1、使用寿命长铝合金型材的自重比较轻、而且强度高较高、不容易变形、防火性强,使用寿命较为长久。
2、环保节能铝合金型材的环保性能比较高,无需担心内部含有大量甲醛等有害物质,是新一代的环保产品。
3、水密性、气密性如果铝合金用在门窗上,其水密性与气密性是非常重要的,优质水密性可以很好的将雨水隔在室外,让室内不潮湿。而且铝合金拥有良好的保温性能,是空调和暖气的搭档,更加节能省电。
1-10的铬,0.
1-2的铌,0.
1-2的硅,0.
1-5...
这种合金以抗热冲击性高而著称,在800℃时仍有相当好的机械性能。
按聚集态不同分类:
气态溶液:气体混合物,简称气体。
液态溶液:气体或固体在液态中的溶解或液液相溶,简称溶液。
固态溶液:彼此呈分子分散的固体混合物,简称固溶体。
固溶体
所谓固溶体是指溶质原子溶入金属溶剂的晶格中所组成的合金相。两组元在液态下互溶,固态也相互溶解,且形成均匀一致的物质。形成固溶体时,含量大者为溶剂,含量少者为溶质;溶剂的晶格即为固溶体的晶格。
如:铜镍二元合金 铁碳合金
基本信息
中文名:铝合金
熔 点:660℃
类 别:有色金属
比 重:2.702
基本信息
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶铝合金及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展,同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域,因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 纯铝的密度小(ρ=2.7g/cm3),大约是铁的 1/3,熔点低(660℃),铝是面心立方结构,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好;但是纯铝的强度很低,退火状态 σb 值约为8kgf/mm2,故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验,人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝,这就得到了一系列的铝合金。 添 加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度,σb 值分别可达 24~60kgf/mm2。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值 σb/ρ)胜过很多合金钢,成为理想的结构材料,广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面,飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造,以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接,结构重量可减轻50%以上。
材料性质
纯铝的密度小(ρ=2.7g/cm3),大约是铁的 1/3,熔点低(660℃),铝是面心立方结构,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各种型材、板材,抗腐蚀性能好;但是纯铝的强度很低,退火状态 σb 值约为8kgf/mm2,故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验,人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝,这就得到了一系列的铝合金。 添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度,σb 值分别可达 24~60kgf/mm2。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值 σb/ρ)胜过很多合金钢,成为理想的结构材料,广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面,飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造,以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接,结构重量可减轻50%以上。
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。2008年北京奥运会火炬“祥云”就是铝合金制作的。
物质特性
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良 的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。
铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类:
形变铝合金能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。 形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能,只能通过冷加工变形来实现强化,它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能,它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金,铝锌合金和铝稀土合金,其中铝硅合金又有过共晶硅铝合金,共晶硅铝合金,单共晶硅铝合金,铸造铝合金在铸态下使用。
一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。
2008年北京奥运会火炬“祥云”就是铝合金制作的。