Алюминий Al

Лёгкий металл, сально активен, но защищён оксидной плёнкой Al₂O₃.

По техническим свойствам алюминиевые сплавы делятся на 2 группы:

1. Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой (зерновая структура).

2. Деформируемы сплавы, упрочняемые термической обработкой.

3. Литейные сплавы.

Методами порошковой металлургии изготавливаются так называемые спеченые алюминиевые сплавы (САС) и спеченые алюминиевые порошковые сплавы (САП).

К первой группе относятся сплавы алюминия с марганцем – АМЦ; с магнием – АМГ. Это мягкие, гибкие сплавы, хорошо обрабатываются давлением, обладают повышенной коррозионной устойчивостью, свариваются.

Ко второй группе относятся: дюралумины – сложные многокомпонентные сплавы: Al-Cu-Mg; Al-Mg-Zn-Cu.

Эти сплавы по сравнению с предыдущими обладают меньшей коррозийной стойкостью, для увеличения которой нередко к ним добавляют марганец. Жёсткие, плохо обрабатываются давлением и после изготовления детали подвергаются закалке при 500°С, что способствует их упрочнению. Суть упрочнения сводится к образованию под действием тепла так называемых s-фазы (Al₂CuMg) и t-фазы (Al₂Mg₃Zn₃)/

К третьей группе относятся сплавы алюминия с кремнием – силумины. Они очень жёсткие, практически не обрабатываемые механическим образом, допускают только шлифовку, но при этом хрупкие. Для увеличения прочности добавляют магний Mg , медь Cu. Маркируются АЛ2…20.

 

Неметаллические конструкционные материалы

(Материал по данному разделу рассеян по всему курсу лекций)

 

Свойства радиоматериалов

Выбор материала для конкретной задачи в первую очередь определяется совокупностью его электрических, механических, магнитных и физико-химических свойств. Количественно эти свойства оценивают с помощью величин, называемых характеристиками материала.

Механические (прочностные) свойства определяются механическими характеристиками:

· - предел прочности на растяжение, Н/м²;

· - предел прочности на сжатие, Н/м²;

· - предел прочности при статическом изгибе, Н/м²;

· - относительное удлинение при растяжении, %;

· а – ударная вязкость, Дж/м².

 

Электрические свойства определяются электрическими характеристиками:

· ρ – удельное сопротивление, Ом·м;

· ТКρ – температурный коэффициент удельного сопротивления, ед.

;

· γ – удельная проводимость, См/м

;

· ε – диэлектрическая проницаемость, ед.;

· ТКε – температурный коэффициент диэлектрической проницаемости, 1/град;

· tgδ – тангенс угла диэлектрических потерь, ед.;

· Е_ПР – электрическая проницаемость, В/м.

 

Тепловые свойства определяются тепловыми характеристиками:

· Т_ПЛ – температура плавления, °С, К;

· температура размягчения;

· ТКЛР - температурный коэффициент линейного расширения, 1/град;

· λ – коэффициент теплопроводности, Вт/м·град;

· теплостойкость (статическая характеристика);

· нагревостойкость (динамическая характеристика);

· холостойкость (характеристики определяются в пределах каких-либо температур).

 

Физико-химические свойства определяются физико-химическими характеристиками:

· ω – водопоглощаемасть, г/дм²;

· υ – гигроскопичность, г/дм³;

· тропическая стойкость (устойчивость к комплексному воздействию высоких температур, влажности, биологическому, химическому составу атмосферы);

· радиационная стойкость.

Числовые значения перечисленных выше характеристик представляет собой комплекс свойств данного материала и служат основой для его выбора.

 

Согласно электрическим и магнитным характеристикам все радиоматериалы можно разделить на 4 группы:

Проводники (ρ < 10^-5 Ом·м)

Полупроводники (10^-5 < ρ <10⁷ Ом·м)

Диэлектрики (ρ > 10⁷ Ом·м)

магнитные материалы

Но отнесение материала к той или иной группе на основании численного значения какого-либо параметра (ρ, например) будет неверным, так как при этом не учитывается физическая природа электропроводности материала (вид носителей заряд, реакция материала на внешние воздействия и т.д.).

В зависимости от структуры и внешних условий удельное сопротивление может меняться. Например, слоистая аллотропная модификация углерода (графит) – проводник, природная алмазная модификация – диэлектрик, искусственная – полупроводник. Классические полупроводники кремний и германий при комнатной температуре – полупроводники, при 0 по Кельвину – стопроцентные диэлектрики, а в сумме с механическим давлением – сверхпроводники.

 

Проводники – материалы (чаще всего металлы), обладающие высокой электропроводностью, которая обусловлена большим количеством свободных электронов и характеризующиеся отрицательной реакцией удельной проводимости на повышение температуры.

Полупроводники – материалы, с электронной проводимостью, обладающие меньшей электронной проводимостью, чем проводники, при этом характерна сильная положительная зависимость электропроводности от воздействия внешних энергонесущих факторов.

Диэлектрики – вещества, обладающие весьма малой электронной проводимостью вследствие большой энергии ионизации атомов. Для них также характерна положительная реакция электропроводности на воздействие внешних энергонесущих факторов, но мало заметная.

Магнитные материалы – вещества, которые под воздействием внешнего магнитного поля способны намагничиваться (то есть приобретать магнитные свойства), при этом магнитными материалами могут быть и проводники, и полупроводники, и диэлектрики.