Каковы уникальные преимущества легких металлов?

Легкий металл — это металл с относительно низкой плотностью; первые семь металлов периодической таблицы, включая литий, бериллий, натрий, магний, алюминий, калий и кальций, в совокупности известны как «самые легкие металлы». В связи с этим алюминий и магний обычно используются для уменьшения веса компонентов и конструкций. Титан, хотя и не входит в семерку самых легких металлов, имеет относительно меньшую плотность, чем тяжелые металлы; поэтому он также считается легким металлом и имеет особое промышленное применение.

Ниже мы обсудим уникальные свойства наиболее часто используемых легких металлов и особенности их применения в промышленности.

Уникальные свойства и применение легких металлов

Легкие металлы широко используются во многих отраслях промышленности из-за их уникальных химических, физических и механических свойств. Давайте рассмотрим некоторые из наиболее коммерчески используемых легких металлов.

Литий

Литий — самый легкий из всех металлов с атомной массой 6,941 ед. и наименьшей плотностью 0,534 г/см³. Он имеет блестящий вид и легко режется даже простым ножом при достаточном усилии. Он быстро окисляется на открытом воздухе при комнатной температуре, но ведет себя наоборот при более высоких температурах выше 572°F.

Литий обычно используется в:

• Ионные батареи.
• Стекло.
• Керамика.
• Эмаль.
• Цемент.
• Клей.
• Порошок для непрерывного литья.
• Промышленный кондиционер.
• Лекарства.
• Смазки.
• Краски.

Литий-алюминиевые сплавы также широко используются в аэрокосмической промышленности.

Алюминий

Алюминий имеет низкую плотность 2,7 г/см³ и, следовательно, легкий. Он в три раза легче стали, но имеет гораздо более высокое отношение прочности к весу. Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью, так как образует вокруг своей поверхности тонкий слой оксида, предотвращающий дальнейший контакт воздуха и воды. Алюминиевые проводники весят всего 30 % веса медных проводников, но имеют удвоенную электропроводность при том же электрическом сопротивлении.

Различные легирующие элементы, такие как цинк, медь и магний, добавляются в чистый алюминий для дальнейшего повышения его прочности. Алюминиевые сплавы доступны в семи различных сериях, разработанных для удовлетворения уникальных требований применения.

Серия Al	Основной легирующий элемент(ы)	Свойства	Приложения
Серия 1xxx	Алюминий 99% чистоты	Высокая коррозионная стойкость, обрабатываемость, тепло- и электропроводность	Линии электропередачи
Серия 2xxx	Медь	Прочность и прочность	Аэрокосмические приложения
Серия 3xxx	Марганец	Хорошая свариваемость и обрабатываемость	Общего назначения, банки для напитков
Серия 4xxx	Кремний	Низкая температура плавления, высокая пластичность	Сварочная проволока, припои
Серия 5xxx	Магний	Высокая прочность, высокая коррозионная стойкость, отличная формуемость, обрабатываемость и свариваемость	Сосуды под давлением, морское применение
Серия 6xxx	Магний и кремний	Термообрабатываемый, хорошо формуемый, хорошо поддается обработке	Самолетные, морские рамы, полупроводниковые сборки
Серия 7xxx	Цинк	Самый прочный из всей серии, термообрабатываемый	Самолеты, космонавтика, спортивное оборудование

Магний

Магний имеет наименьшую массу среди сплавов, используемых для литья под давлением. Добавление различных элементов улучшает механические свойства и коррозионную стойкость магния без ущерба для легкости. Сплавы магния на 30 % менее плотные по сравнению с алюминием, их плотность составляет 1,7-2,0 г/см³. Магний выделяется как самый легкий металлический строительный материал и имеет низкую себестоимость производства из-за его обильного запаса в природе. Поэтому в современной аэрокосмической и автомобильной промышленности магниевые сплавы широко используются для создания недорогих и легких конструкций.

Магний обычно используется в:

• Спортивные товары.
• Товары для дома.
• Офисное оборудование.
• Автомобильные приложения.
• Биомедицинская промышленность.
• Корпуса авиационных двигателей и коробок передач.

Титан

Наряду с алюминием титан предлагает отличное соотношение прочности и веса. Титан имеет более высокую плотность, чем алюминий, но требует меньше материала для достижения той же прочности. Прочность на растяжение титановых сплавов может достигать 160 тысяч фунтов на квадратный дюйм, что вдвое больше, чем у алюминиевых сплавов. Он такой же прочный, как сталь, но весит всего на 56% больше. В сплаве с различными следами других металлов титан достигает еще большей прочности и обрабатываемости.

Титановые сплавы можно разделить на несколько технически чистых марок и марок сплавов по прочности, коррозионной стойкости и эксплуатации при высоких температурах. Например, металлические порошки титановой бронзы используются в литье смолы (холодное литье), декоративных покрытиях и порошковой металлургии для достижения превосходной стойкости к релаксации напряжений. Кроме того, некоторые титановые сплавы сохраняют свою прочность и пластичность даже при криогенных температурах. Например, сплавы Al25Zn с добавками титана обладают превосходными свойствами защиты от гамма-излучения и нейтронов. Однако титановые сплавы также имеют высокую цену, что может быть сложно для тех, кто должен придерживаться строгого бюджета.

Будучи высокореактивным металлом, титан спонтанно образует защитный твердый оксидный слой при контакте с кислородом под водой или на открытом воздухе. Обладает отличной коррозионной стойкостью к кислотам, щелочам и загрязненной воде. Это единственный металл, полностью невосприимчивый к микробиологической коррозии в морской воде.

Титан обычно используется в:

• Реактивные двигатели.
• Медицинские имплантаты.
• Спортивный инвентарь.
• Велосипедные рамы.
• Ракеты.
• Космические корабли.
• Трубы силовой установки.

Проблемы с легкими металлами

Несмотря на множество преимуществ использования легких металлов, есть и недостатки. Ниже мы обсудим некоторые проблемы использования легких металлов, в том числе трудности обработки и высокую стоимость материалов.

Сложность обработки

Деформация деталей является серьезной проблемой при обработке легких металлов. Крайне важно поддерживать заготовку без деформации, которая придает жесткость хрупким и деликатным материалам. Такие металлы, как титан, требуют более низкого сопротивления резанию благодаря технологии импульсной резки, чтобы избежать деформации из-за высоких тепловых нагрузок.

Высокая стоимость материалов

Использование легких сплавов в производственном процессе увеличивает стоимость проекта, так как многие из этих сплавов могут быть довольно дорогими. Чтобы компенсировать эти расходы, стоит подумать об использовании проверенных металлических остатков, чтобы получить желаемые характеристики конечного продукта, но с меньшими производственными затратами.

Материальные отходы

Отсутствие опыта и высококачественных режущих инструментов может привести к образованию металлических отходов при обработке легких металлов. Это, в свою очередь, приведет к избыточным закупкам и превышению производственного бюджета в долгосрочной перспективе.

При отсутствии опыта и современного режущего оборудования лучше сотрудничать с местным поставщиком металла, чтобы вовремя нарезать легкие металлы в размер.

Точная резка легких металлов в районе залива и за его пределами

Industrial Metal Service уже более двух десятилетий является надежным поставщиком металлов и переработчиком легких металлов и широкого спектра других металлических сплавов в районе залива Сан-Франциско. Наш широкий ассортимент включает алюминий, сталь, титан и медь, а также специальные металлы, такие как инвар. Мы поставляем новые металлы, поступающие прямо с заводов в США, а также проверенные остатки металлов для тех, кто хочет снизить свои затраты, сохраняя при этом высокое качество своих производственных циклов. Другие наши услуги включают прецизионную распиловку металла, демонтаж оборудования и уборку склада.

Выбор правильного металла иногда может быть ошеломляющим, но мы можем помочь. Позвоните нам, чтобы обсудить ваши требования к металлу. Мы надеемся на сотрудничество с вами.Свяжитесь с нами