Get Adobe Flash player

Физические свойства алюминия

Алюминий принадлежит основной группе III периодической системы, его атомное число 13, а атомный вес 26.9815. Алюминий характеризуется гранецентрированной кубической структурой кристалла. Основные физические свойства очищенного алюминия показаны в таблице.

Физические свойства алюминия

(Если иное не указано отдельно, все данные приведены для очищенного алюминия (чистота 99.99%) при температуре 20°C)

Химический символ Al  
Атомное число 13  
Относительная атомная масса (атомный вес) 26.98154  
Атомный объем 9.996 106 м3/моль
Конфигурация электрона (квантовое состояние) Модель БораK shell 2eL shell 8eM shell 3e Основная модель1s22s22p63s23p1
Кристаллическая решетка fсс Структура типа A1
Плотность упаковки 74%  
Координационное число 12  
Постоянная кристаллической решетки 0.40496 нм
Энергия дефекта упаковки 200 107 Дж/см2
Минимальное межатомное расстояние 0.28635 нм
Плотность 2.6989 г/cm3 или кг/дм3
Изменение объема при переходе из жидкого состояния в твердое (усадка) 6.5 %
Линейная усадка при литье при температуре от 660°C (933 K) до 20°C (293 K) 1.85 %
Средний линейный коэффициент расширения при температуре от 20°C (293K) до 100°C (373K) 236 106 1/K
модуль Юнга 66.6 ГПа или кН/мм2
модуль сдвига 25.0 ГПа или кН/мм2
коэффициент Пуассона 0.35  
Сжимаемость 13.3 мм2/MN
Точка плавления 660.2 °C
Латентная теплота плавления 390 кДж/кг
Точка кипения -2500 °C
Латентная теплота испарения 11 4 МДж/кг
Давление пара при 660°C (933 K) при 1200°C (1473 K) - 108-109~102 мБармБар
Удельная теплота при постоянном давлении 0.89 кДж/кг K
Постоянная температуры (дебаевская температура) 440 K
Энергия активации самодиффузии 120 кДж/моль
Электропроводность 37.67= 64.95% м/W мм2% IACS
Электрическое удельное сопротивление 26.55 нW м
Температурный коэффициент электрического удельного сопротивления + 0.115 нW м/K
температура (фазового) перехода суперпроводимости 1.2 K
теплопроводность 235 Ватт/м K
Число Лоренца 2.1 108 (Ватт W)/K2
Удельная магнитная восприимчивость (определенная рационально) 7.7 109 м3/кг
Термоэлектрическая сила по отношению к платине 4 Дж В/K
Постоянная Холла -35   1012 м3/C
Поверхностное натяжение при температуре 660°C (933K) 0.86 Н/м
Динамическая вязкость при температуре 700°C (973K) 1.1 мН с/м2
Теплота сгорания 31 МДж/кг
Стандартный потенциал электрода -1.67 В
Стандартный потенциал электрода в NaCI-H202 по отношению к электроду из каломели 0,1N 0.87 В
Электрохимический эквивалент AI3+ 9.32 105 г/С
Сечение захвата медленных нейтронов (2200м/сек) 0.20 1024 см2/атом

Большинство данных свойств являются постоянными (например, атомный вес). Некоторые свойства зависят от внешних условий, например температуры (плотность и удельная теплота), многие свойства зависят от легирующих добавок и структурных изменений (например, теплопроводность). Рассмотрим более подробно те свойства, для которых такая зависимость имеет решающее значение.

Алюминий играет важную роль во многих отраслях промышленности именно благодаря его физическим свойствам. Одним из важнейших свойств является низкий уровень плотности, который делает алюминий наиболее подходящим материалом, который является экономичным и экологически чистым. Плотность серийно выпускаемых материалов на базе алюминия составляет от 2.6 до 2.8г/см3 (2.7г/см3 – беспримесный алюминий), это всего лишь третья часть плотности стали. Алюминий при этом еще более выигрывает по сравнению с тяжелыми металлами. Алюминий принадлежит к так называемым легким металлам, максимальная плотность которых составляет 4.5г/см3. К легким металлам относятся также магний (1,7г/см3), бериллий (1.85г/см3) и титан (4.5г/см3).

Низкая плотность позволяет значительно сократить вес оборудования для грузоперевозок, например, транспортных средств для наземных, морских и воздушных перевозок, контейнеров, которые постоянно используются для организации перевозок. В механическом машиностроении уменьшение веса приводит к значительному сокращению потребления энергии, а также затрат на организацию производства и технического обслуживания. Даже в стационарном оборудовании сокращение веса позволяет уменьшить требования к фундаменту и несущим структурам.

Плотность зависит от температуры, уменьшаясь при повышении температуры благодаря термическом расширению. При затвердении имеет место явление усадки в размере 6.5%, которое также вызывает повышение плотности от 2.37г/см3 в жидком состоянии при температуре 660°C до 2.55г/см3 в твердом состоянии при той же температуре. Усадка приводит к образованию пустот при затвердении алюминиевых литейных форм.

 Коэффициент термического расширения очищенного алюминия (AI99.99) для различных диапазонов температур

Температурный диапазон, °C Средний линейный коэффициент термического расширения 106 1/K
200- 20 180
150-20 199
100-20 210
50-20 218
20-100 236
20-200 245
20-300 255
20-400 264
20-500 274
20   - 600 285

Поделитесь с друзьями!

Опубликовать в своем блоге livejournal.com

Добавить комментарий

Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.