Le point de fusion de l’aluminium

Le point de fusion de l’aluminium pur

La fusion de l’aluminium, ainsi que d’autres substances, Elle a lieu avec l’apport d’énergie thermique à celle-ci, à l’extérieur ou directement dans son volume, Comment cela se produit-il, par exemple, dans le chauffage par induction.

Le point de fusion de l’aluminium dépend de sa pureté:

• La température de fusion de l’aluminium ultrapur 99,996 % : 660,37 ° C.
• Lorsque la teneur en aluminium 99,5 % La fusion commence à 657 ° C.
• Lorsque la teneur en aluminium 99,0 % La fusion commence à 643 ° C.

Point de fusion des métaux

Métaux et non-métaux

Toute pièce de métal, par exemple, l’aluminium, des millions de cristaux individuels, appelés grains. Chaque grain a une orientation unique du réseau cristallin, mais ensemble les grains orientés dans ce morceau de manière aléatoire. Une telle structure est appelée polycristalline.

Les matériaux amorphes, par exemple, le verre, diffèrent des matériaux cristallins, par exemple, l’aluminium, pour deux différences importantes, qui sont liées les unes aux autres:

• absence d’ordre à longue portée de la structure moléculaire
• différences dans la nature de la fusion et la dilatation thermique.

la différence de structure moléculaire peut être vu dans la figure 1. A gauche est représentée une structure cristalline ordonnée et serrée. Le matériau amorphe montré à droite : structure moins dense avec un arrangement aléatoire des atomes.

Figure 1 – La structure des matériaux cristallins (a) et amorphes (b).
Structure cristalline : ordonnée, répétitive et dense,
Structure amorphe – plus faiblement tassée
un arrangement désordonné des atomes.

Fusion des métaux

Cette différence de structure se manifeste dans la fusion des métaux, notamment, la fusion de l’aluminium de diverses puretés et de ses alliages. Les atomes moins denses donnent une augmentation de volume (diminution de la densité) par rapport au même métal à l’état cristallin solide.

Les métaux en fusion connaissent une augmentation de volume. Dans les métaux purs, ce changement de volume se produit très rapidement et à une température constante – température de fusion, comme le montre la figure 2. Ce changement correspond à l’écart entre les lignes obliques situées de part et d’autre du point de fusion. Ces deux lignes obliques caractérisent l’expansion thermique du métal, qui est généralement une variété d’état liquide et solide.

Figure 2 – La variation caractéristique du volume du métal pur
comparée à la variation du volume du matériau amorphe :
Tg – température de transition vitreuse (passage d’un état liquide à un état solide);
Tm – la température de fusion

La chaleur de fusion

Avec cette augmentation spectaculaire du volume du métal lors du passage de l’état solide à l’état liquide due à une certaine quantité de chaleur, qui est appelée chaleur latente de fusion. Cette chaleur fait perdre aux atomes une structure cristalline ordonnée et dense. Ce processus est réversible, Il fonctionne dans les deux sens – et lors du chauffage, et du refroidissement.

La température de fusion à l’équilibre

Comme indiqué ci-dessus, la substance cristalline pure, par exemple, les métaux purs, ont une température de fusion caractéristique, souvent appelée « point de fusion ». A cette température, c’est un solide cristallin pur qui est fondu et devient un liquide. La transition entre l’état solide et l’état liquide pour de petits spécimens de métaux purs est si petite, qu’elle peut être mesurée avec une précision de 0,1 oC.

Les liquides ont une température caractéristique, où ils sont convertis en solide. Cette température est appelée température de solidification ou point de solidification. En théorie – dans des conditions d’équilibre – la température de fusion solide d’équilibre est la même, et que la température de solidification d’équilibre. En pratique, on peut observer de petites différences entre ces valeurs (figure 3).

Figure 3 – Courbes de refroidissement et de chauffage d’un métal pur.
Phénomènes visibles de surfusion lors du refroidissement, et de surchauffe lors du chauffage.
Dans le début de la solidification observée dépression dans la courbe de refroidissement,
qui s’explique par le début retardé de la cristallisation

Température liquidus et solidus

• Température début de fusion est appelée la température solidus (ou point solidus)
• Température fin de fusion – température liquidus (ou point liquidus).

« Solidus » signifie, de manière compréhensible, solide, et « liquidus » – liquide : à la température de solidus, l’ensemble de l’alliage plus solide, et à la température de liquidus – l’ensemble déjà liquide.

Lorsque cet alliage se solidifie à partir d’un état liquide, la température du début de la cristallisation (solidification) sera la même température de liquidus, une cristallisation de fermeture – la même température de solidus. Lorsque la température alliage entre ses températures solidus et liquidus, il est en semi-solide semi-, état mushy.

Fusion de l’aluminium

L’influence des éléments d’alliage et des impuretés

Ajouter d’autres éléments à l’aluminium, y compris l’alliage, abaisse sa température de fusion, plus précisément – commence sa fusion. Ainsi, certains alliages d’aluminium de coulée avec un contenu élevé de silicium et de magnésium température de début de fusion est réduite à près de 500 ° C. À tous, le terme « température de fusion » ne s’applique qu’aux métaux purs et autres substances cristallines. Les alliages, en revanche, n’ont pas de point de fusion spécifique : le processus de leur fusion (et de leur solidification) se produit dans une certaine gamme de températures.

Figure 4- Changement du volume spécifique du métal pur (aluminium) et
de l’alliage de ce métal (alliage d’aluminium)

Intervalles température de fusion

Le tableau ci-dessous montre la température de solidus et de liquidus de certains alliages corroyés commerciaux. Il faut garder à l’esprit que les concepts de température de liquidus et de solidus sont définis pour des réactions d’équilibre dans la phase liquide et un dos solide, c’est-à-dire pour des processus de durée infinie. Dans la pratique, il est nécessaire de faire des ajustements en fonction de la vitesse de chauffage ou de refroidissement.

silumine de fusion

Tous les alliages ne présentent pas l’espacement entre les températures de solidus et de liquidus. De tels alliages sont appelés eutectiques. par exemple, l’alliage d’aluminium contenant 12,5 % de silicium, les points liquidus et solidus sont réduits à un point : cet alliage, comme les métaux purs, n’a pas d’intervalle, un point de fusion. Ce point est appelé température eutectique. Cet alliage appartient aux alliages aluminium-silicium de coulée bien connus – silumin intervalle solidus-liquidus étroit, ce qui leur donne les meilleures propriétés de coulée.

Les alliages binaires Al-Si température de solidus est constante à 577 ° C. En augmentant la teneur en silicium diminue la température liquidus de la valeur maximale pour l’aluminium pur 660 ° C, et de coïncider avec la température solidus 577 ° C avec le silicium Contenu 12,6 %.

Parmi les autres éléments d’alliage de l’aluminium, le magnésium abaisse le plus le point de fusion : la température eutectique 450 ° C est atteint lorsque la teneur en magnésium 18,9 %. La température eutectique du cuivre donne 548 ° C, et le manganèse – seulement 658 ° C ! La plupart des alliages sont non-doubles, et triples, et même quadruples. Par conséquent, lorsque l’effet conjoint de plusieurs éléments d’alliage température solidus – début de fusion ou la fin de la solidification peut être plus faible.

solidification de l’aluminium

Aluminium pur

métaux purs, y compris, l’aluminium pur, ont un point de fusion clair – point de fusion. La solidification ou la « congélation » de l’aluminium pur se produit également à une température constante. Lorsque l’aluminium pur fondu est refroidi, sa température tombe au point de congélation et reste à cette température, jusqu’à ce que tout l’aluminium (aluminium liquide) durcisse. Dans les figures 5 et 6, des courbes de refroidissement typiques d’un métal pur avec sa transition de liquide à solide sont montrées.

Figure 5 – Courbe de refroidissement d’un métal nu (par ex, aluminium)

Figure 6 – Solidification de l’aluminium pur

Alliage d’aluminium

Lors de la solidification de l’alliage d’aluminium, qui est constitué d’aluminium dissous dans celui-ci et de l’élément d’alliage, par exemple, du silicium ou du cuivre, la courbe de refroidissement de l’alliage montre, que le début de la solidification se produit à une température, et la fin est à une température différente (figure 7).

Figure 7 – Courbe de refroidissement de l’alliage (par exemple, l’alliage d’aluminium)

Coulée d’alliage d’aluminium fondu

Pour un alliage d’aluminium chauffé à une température d’état liquide, dans lequel vous pouvez faire les opérations de coulée, ont utilisé des fours de fusion de différents types. L’énergie thermique, qui est nécessaire pour, chauffer le métal à une température d’état liquide, à laquelle il peut être versé dans les moules, est constituée de la somme des composants suivants :

• La chaleur, pour porter la température du métal au point de fusion
• La chaleur de fusion, pour convertir le métal de l’état solide à l’état liquide
• La chaleur pour chauffer le métal fondu à une température de coulée prédéterminée

Température de coulée – une température du métal fondu, à laquelle il est versé dans un moule. Un facteur important ici est la différence de température entre la température de coulée et, à laquelle la solidification commence. Cette température est le point de fusion (point) pour l’aluminium pur ou la température de liquidus pour l’alliage d’aluminium . Cette différence de température est parfois appelée surchauffe. Le terme peut également être appliqué à la quantité de chaleur, qui doit être éloignée du métal liquide entre la coulée et le début de la solidification.

Température d’ébullition

• Le point d’ébullition de l’aluminium pur est de 2494 ºS

Autres propriétés thermiques de l’aluminium :

• chaleur latente de fusion : 397 kJ / g
• chaleur spécifique de vaporisation : 1,18 – 10-4 MJ / (g K)
• pouvoir calorifique : 31,05 MJ / kg
• Capacité calorifique : 0,900 kJ / (g K) à 25 ºS;
  1,18 kJ / (g K) à 660,4 ºС (liquide)

La température de fusion de divers métaux

Le point de fusion de quelques autres métaux nets est (degrés Celsius) :

• mercure : moins 39
• lithium : 181
• plomb : 232
• plomb : 328
• zinc : 420
• magnésium : 650
• cuivre : 1085
• nickel : 1455
• fer : 1538
• titane : 1670

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