Il punto di fusione dell’alluminio puro
La fusione dell’alluminio, così come altre sostanze, avviene con la fornitura di energia termica ad esso, all’esterno o direttamente nel suo volume, Come questo accade, per esempio, nel riscaldamento a induzione.
Il punto di fusione dell’alluminio dipende dalla sua purezza:
- La temperatura di fusione di alluminio ultrapuro 99,996 %: 660,37 ° C.
- Quando il contenuto di alluminio 99,5 % Fusione inizia a 657 ° C.
- Quando il contenuto di alluminio 99,0 % la fusione inizia a 643 ° C.
Punto di fusione dei metalli
Metalli e non metalli
Ogni pezzo di metallo, per esempio, alluminio, milioni di cristalli individuali, chiamati grani. Ogni grano ha un unico orientamento del reticolo cristallino, ma insieme grano orientato all’interno di questo pezzo di casualmente. Tale struttura è chiamata un policristallino.
materialiamorfi, per esempio, vetro, diverso da materiali cristallini, per esempio, alluminio, per due importanti differenze, che sono legati a vicenda:
- assenza di ordine a lungo raggio della struttura molecolare
- differenze nella natura di fusione ed espansione termica.
differenza struttura molecolare può essere visto in Figura 1. A sinistra è mostrata la struttura cristallina strettamente imballata e ordinata. Il materiale amorfo mostrato sulla destra: struttura meno densa con disposizione casuale degli atomi.
Figura 1 – La struttura dei materiali cristallini (a) e amorfi (b).
Struttura cristallina: ordinata, ripetitiva e densa,
struttura amorfa – più liberamente imballata
una disposizione disordinata degli atomi.
fusione dei metalli
Questa differenza nella struttura si manifesta nella fusione dei metalli, compresa la fusione dell’alluminio di varie purezze e delle sue leghe. Gli atomi meno densamente imballati danno un aumento di volume (diminuzione della densità) rispetto allo stesso metallo allo stato solido cristallino.
I metalli con la fusione subiscono un aumento di volume. Nei metalli puri, questo cambiamento di volume avviene molto rapidamente e ad una temperatura costante – temperatura di fusione, come mostrato nella figura 2. Questo cambiamento è lo spazio tra le linee inclinate su entrambi i lati del punto di fusione. Entrambe queste linee oblique caratterizzano l’espansione termica del metallo, che di solito è una varietà di stato liquido e solido.
Figura 2 – Il cambiamento caratteristico del volume del metallo puro
rispetto al cambiamento del volume del materiale amorfo :
Tg – temperatura di transizione vetrosa (passaggio dallo stato liquido a quello solido);
Tm – la temperatura di fusione
Il calore di fusione
Con questo drammatico aumento del volume del metallo al passaggio dallo stato solido a quello liquido dovuto una certa quantità di calore, che è chiamato calore latente di fusione. Questo calore fa perdere agli atomi una struttura cristallina ordinata e densa. Questo processo è reversibile, funziona in entrambe le direzioni – e al riscaldamento, e al raffreddamento.
La temperatura di fusione di equilibrio
Come mostrato sopra, sostanza cristallina pura, per esempio, metalli puri, hanno una temperatura di fusione caratteristica, spesso indicato come “punto di fusione”. A questa temperatura, è un solido cristallino puro viene fuso e diventa un liquido. La transizione tra lo stato solido e liquido per piccoli campioni di metalli puri è così piccola, che può essere misurata con una precisione di 0,1 oC.
I liquidi hanno una temperatura caratteristica, dove vengono convertiti in solido. Questa temperatura è chiamata temperatura di solidificazione o punto di solidificazione. In teoria – in condizioni di equilibrio – la temperatura di fusione solida di equilibrio è la stessa, e che la temperatura di equilibrio di solidificazione. In pratica, si possono osservare piccole differenze tra questi valori (Figura 3).
Figura 3 – Curve di raffreddamento e riscaldamento del metallo puro.
Fenomeni visibili di superraffreddamento durante il raffreddamento, e di surriscaldamento durante il riscaldamento.
Nella solidificazione precoce osservato depressione nella curva di raffreddamento,
che si spiega con l’inizio ritardato di cristallizzazione
Temperatura liquidus e solidus
- Temperatura inizio fusione si chiama la temperatura solidus (o punto solidus)
- Temperatura fine della fusione – temperatura liquidus (o punto liquidus).
“Solidus” significa, comprensibilmente, solido, e “liquidus” – liquido: a temperatura solidus l’intera lega più solido, e a temperatura liquidus – il tutto già liquido.
Quando questa lega solidifica da uno stato liquido, la temperatura di inizio della cristallizzazione (solidificazione) sarà la stessa temperatura liquidus, una cristallizzazione di chiusura – la stessa temperatura solidus. Quando la lega di temperatura tra le sue temperature solidus e liquidus è in semi-solido, stato molliccio.
Fusione di alluminio
L’influenza degli elementi di lega e impurità
L’aggiunta di altri elementi in alluminio, tra cui leghe, abbassa la temperatura di fusione, più precisamente – inizia la sua fusione. Così, alcune leghe di alluminio di fusione con un alto contenuto di silicio e magnesio temperatura di inizio fusione è ridotto a quasi 500 ° C. A tutti, il termine “temperatura di fusione” si applica solo ai metalli puri e altre sostanze cristalline. Le leghe, invece, non hanno un punto di fusione specifico: il processo della loro fusione (e solidificazione) avviene in un certo intervallo di temperatura.
Figura 4- Variazione del volume specifico del metallo puro (alluminio) e
lega di questo metallo (lega di alluminio)
Intervalli temperatura di fusione
La tabella sottostante mostra la temperatura solidus e liquidus di alcune leghe commerciali battute. Bisogna tener presente che i concetti di temperatura liquida e solida sono definiti per reazioni di equilibrio nella fase liquida e una parte posteriore solida, cioè a processi di durata infinita. In pratica, è necessario fare degli aggiustamenti basati sulla velocità di riscaldamento o di raffreddamento.
fusione di silumin
Non tutte le leghe hanno la distanza tra le temperature solidus e liquidus. Tali leghe sono chiamate eutettiche. per esempio, la lega di alluminio contenente 12,5 % di silicio, i punti liquidus e solidus sono ridotti a un punto: questa lega, come i metalli puri, non ha un intervallo, un punto di fusione. Questo punto è chiamato temperatura eutettica. Questa lega appartiene alle ben note leghe alluminio-silicio di fusione – silumin stretto intervallo solidus-liquidus, che dà loro le migliori proprietà di fusione.
La temperatura solidus delle leghe binarie Al-Si è costante a 577 ° C. Aumentando il contenuto di silicio diminuisce la temperatura liquidus del valore massimo per l’alluminio puro 660 ° C, e per coincidere con la temperatura solidus 577 ° C con contenuto di silicio 12,6 %.
Tra gli altri elementi di lega di alluminio, magnesio abbassa il punto di fusione più: temperatura eutettica 450 ° C è raggiunto quando il contenuto di magnesio 18,9 %. Temperatura eutettica di rame dà 548 ° C, e manganese – solo 658 ° C! La maggior parte delle leghe sono non doppie, e triple, e anche quadruple. Pertanto, quando l’effetto congiunto di diversi elementi di lega temperatura solidus – fusione inizio o fine della solidificazione può essere inferiore.
alluminio solidificazione
alluminio puro
metalli puri, tra cui, alluminio puro, hanno un chiaro punto di fusione – punto di fusione. Anche la solidificazione o “congelamento” dell’alluminio puro avviene a una temperatura costante. Quando l’alluminio puro fuso viene raffreddato, la sua temperatura scende al punto di congelamento e rimane a quella temperatura, fino a quando tutto (alluminio liquido) si indurisce. Nelle figure 5 e 6 sono mostrate le tipiche curve di raffreddamento del metallo puro con la sua transizione da liquido a solido.
Figura 5 – Curva di raffreddamento del metallo nudo (es, alluminio)
Figura 6 – Solidificazione dell’alluminio puro
Lega di alluminio
Durante la solidificazione della lega di alluminio, che consiste di alluminio dissolto in essa e l’elemento legante, per esempio, silicio o rame, la curva di raffreddamento della lega mostra, che l’inizio della solidificazione avviene ad una temperatura, e la fine è ad una temperatura diversa (figura 7).
Figura 7 – Curva di raffreddamento della lega (per esempio, lega di alluminio)
Fusione di lega di alluminio fusa
Per una lega di alluminio riscaldata a una temperatura di stato liquido, in cui si possono fare le operazioni di fusione, utilizzati forni fusori di vari tipi. L’energia termica, che è necessario in ordine, per riscaldare il metallo ad una temperatura di stato liquido, a cui può essere versato in stampi, è costituito dalla somma dei seguenti componenti:
- Calore, per portare la temperatura del metallo al punto di fusione
- Il calore di fusione, per convertire il metallo dallo stato solido a quello liquido
- Il calore per riscaldare il metallo fuso ad una temperatura di fusione predeterminata
Temperatura di fusione – una temperatura del metallo fuso, alla quale viene versato in uno stampo. Un fattore importante qui è la differenza di temperatura tra la temperatura di colata e, alla quale inizia la solidificazione. Questa temperatura è il punto di fusione (punto) per l’alluminio puro o la temperatura di liquidus per la lega di alluminio. Questa differenza di temperatura è talvolta chiamata surriscaldamento. Il termine può anche essere applicato alla quantità di calore, che deve essere lontano dal metallo liquido tra la fusione e l’inizio della solidificazione.
Temperatura di ebollizione
- Il punto di ebollizione dell’alluminio puro è 2494 ºS
Altre proprietà termiche dell’alluminio :
- calore latente di fusione: 397 kJ / g
- calore specifico di vaporizzazione: 1,18 – 10-4 MJ / (g K)
- valore calorifico: 31,05 MJ / kg
- capacità termica: 0,900 kJ / (g K) a 25 ºS;
1,18 kJ / (g K) a 660,4 ºС (liquido)
La temperatura di fusione di vari metalli
Il punto di fusione di alcuni altri metalli netti è (gradi Celsius) :
- mercurio: meno 39
- litio: 181
- piombo: 232
- piombo: 328
- zinco: 420
- magnesio: 650
- rame: 1085
- nichel: 1455
- ferro: 1538
- titanio: 1670