Алуминијум наспрам других метала: упоређена проводљивост, тежина, чврстоћа и корозија

Како се алуминијум упоређује по физичким својствима језгра

Алуминијум се налази на светлом крају инжењерских метала. Његова густина од 2,70 г/цм³ је око трећине густине бакра и челика, његова топлотна проводљивост од отприлике 235 В/м·К је друга после бакра међу уобичајеним структуралним металима, а природни оксидни филм га одржава стабилним у већини атмосфера без додатног премаза. Оно што не нуди је висока апсолутна чврстоћа или способност високе{4}}температуре: чисти алуминијум се топи на око 660 степени, а његов модул еластичности од око 69 ГПа је отприлике трећина од челика, тако да крутост мора да потиче од геометрије.

Алуминијум наспрам челика: нерђајући, угљеник и ливено гвожђе

У односу на нерђајући челик 304, алуминијум проводи топлоту око петнаест пута брже и тежи око трећине мање, због чега су око њега изграђени тигањи, хладњаци и ХВАЦ калемови. Нерђајући челик одговара тврдоћом, отпорношћу на хабање и површином која не реагује са киселим састојцима, а задржава корисну чврстоћу на температурама где је алуминијум већ изгубио највећи део носивости. Угљенични челик је још јефтинији и чвршћи и лакши за заваривање, тако да носи оквире, посуде под притиском и тешке конструкције, док се алуминијум такмичи где год је тежина вредна плаћања. Ливено гвожђе се поново понаша другачије: његов висок топлотни капацитет и ниска проводљивост омогућавају му да складишти и отпушта топлоту стално, што одговара печењу и спором кувању, док алуминијум брзо реагује и равномерно шири топлоту.

Треба избегавати директан контакт алуминијум-на-челик у влажном и топлом окружењу, јер галванска корозија напада алуминијум осим ако су два метала одвојена изолатором.

Алуминијум наспрам бакра и титанијума

Бакар остаје референтни проводник на 100 процената ИАЦС, док електрични квалитет алуминијума достиже око 61 проценат, тако да каблу истог отпора треба отприлике 60 процената више површине попречног пресека, али је и даље тежак око пола мање. Због тога су далеководи, сабирнице и велики енергетски каблови најчешће алуминијумски, док у малим намотајима, контактима и прецизним конекторима доминира бакар. Инжењерски радови се налазе у завршецима, јер алуминијум формира изолациони оксид у року од неколико минута након излагања, тако да спојеви зависе од абразије током затезања, смеше која-инхибира оксид и конектора намењених за алуминијумске проводнике.

Титанијум је око две трећине тежи од алуминијума и неколико пута скупљи, али је далеко јачи и подноси више температуре и агресивне хлориде. Алуминијум јасно побеђује у проводљивости, са више од десет пута већом топлотном проводљивошћу од титанијума и у могућности израде. Ваздухопловство стога користи титанијум у врућим или високо оптерећеним спојницама и где је део везан за композит од угљеничних-влакна, и алуминијум за облоге, оквире, ламеле и резервоаре за гориво.

Посуђе, каросерије и избор материјала

У посуђу за кување два метала решавају супротне проблеме: ливено гвожђе складишти топлоту и полако је ослобађа, док алуминијум скоро одмах реагује на промену горионика и равномерно шири топлоту. Зачињено ливено гвожђе нуди природну површину која се-не лепи, док је алуминијумско посуђе обично елоксирано или премазано како би се ограничила реакција између голог метала и киселе хране. Многи професионални тигањи комбинују алуминијумско тело са контактном површином од нерђајућег челика како би се постигла оба понашања одједном.

Каросерије аутомобила показују исти баланс у индустријском обиму. Челик остаје подразумевани јер је јефтин, обликовљив, лак за заваривање и једноставан за поправку, и зато што структуре на удару зависе од његове крутости и понашања деформације. Алуминијум се користи тамо где се смањење масе исплати, посебно затварачи и каросерија-у-белој боји електричних возила, где сваки уштеђени килограм проширује домет; тим структурама су потребне само-заковице, структурални лепкови, проточни-завртњи за бушење и изоловани причвршћивачи уместо тачкастог заваривања.

Често постављана питања

П: Алуминијум или нерђајући челик за кухињске алате?
Алуминијум се брже загрева и лакши је, али се лако удубљује и реагује са киселом храном, док је нерђајући челик тежи и захтева мање неге, због чега многи алати комбинују алуминијумско језгро са контактном површином од нерђајућег челика.

П: Зашто изабрати алуминијум уместо бакра за ожичење?
Квалитет алуминијумских проводника достиже око 61 проценат ИАЦС, тако да је каблу потребно отприлике 60 процената више површине попречног пресека за исти отпор, али је тежак око пола мање.

П: Како се алуминијум може поредити са титанијумом?
Титанијум је око две трећине тежи и неколико пута скупљи, али знатно јачи и отпорнији на топлоту, док алуминијум проводи топлоту више од десет пута брже и далеко је лакши за производњу.

П: Када треба користити ливено гвожђе уместо алуминијума?
Изаберите ливено гвожђе када су стабилно задржавање топлоте и топлотна маса важни, и алуминијум када су брза реакција, мала тежина и равномерна дистрибуција топлоте приоритет; професионалне кухиње обично држе обоје.

П: Зашто каросерије аутомобила нису направљене од чистог алуминијума?
Челик је јефтинији, чвршћи и једноставнији за поправку, а алуминијумским конструкцијама су потребне заковице, лепкови и галванска изолација, тако да се алуминијум користи тамо где уштеда тежине оправдава додатни трошак процеса.