Плотность алюминия

Что такое плотность алюминия?

Плотность алюминия и любого другого материала — это физическая величина, определяющая отношения массы материала к занимаемому объему. Единицей измерения плотности в системе СИ принята размерность кг/м3. Иногда плотность еще называют «плотность массы», чтобы отличать ее от других плотностей, например, магнитного потока. И, кстати, плотность — она просто «плотность», а не «удельная плотность», как ее иногда ошибочно называют.

«Удельный вес»

Для оценки количества материала в единице объема часто применяют такую несистемную, но более наглядную единицу измерения как «удельный вес». В отличие от плотности удельный вес не является абсолютной единицей измерения. Дело в том, что он зависит от величины гравитационного ускорения g, которая меняется в зависимости от расположения на Земле.

Теоретическая плотность алюминия

Плотность алюминия при комнатной температуре (20 °С), вычисленная теоретически на основе его атомной решетки составляет 2698,72 кг/м3.

Плотность алюминия: твердого и жидкого

График зависимости плотности алюминия в зависимости от температуры представлена на рисунке ниже. Плотность алюминия с повышением температуры уменьшается, при чем при переходе из твердого в жидкое состояние плотность алюминия уменьшается скачком с 2,55 до 2,34 г/см3.

plotnost-aluminiya-temperatura

Влияние температуры на плотность алюминия

Плотность жидкого алюминия

Плотность жидкого (расплавленного) чистого алюминия 99,996 % при различных температурах представлена в таблице.

plotnost-aljuminija-zhidkogo

Плотность алюминиевых сплавов

Плотность алюминиевых сплавов: влияние легирования

Различия в плотности различных алюминиевых сплавов обусловлены тем, что они содержат различные легирующие элементы и в разных количествах. С другой стороны, одни легирующие элементы легче алюминия, другие — тяжелее.

Легирующие элементы легче алюминия:

  • кремний (2,33 г/см³),
  • магний (1,74  г/см³),
  • литий (0,533 г/см³).

легирующие элементы тяжелее алюминия:

  • железо (7,87 г/см³),
  • марганец (7,40 г/см³),
  • медь (8,96 г/см³),
  • цинк (7,13 г/см³).

Влияние легирующих элементов на плотность алюминиевых сплавов демонстрирует таблица ниже.

plotnost-alyuminiya-legirovanie

Влияние легирования на плотность алюминия

Плотность промышленных алюминиевых сплавов

Плотность алюминия и алюминиевых сплавов, которые применяются в промышленности, представлены в таблице ниже для отожженного состояния (О). Плотность в определенной степени зависит от состояния сплава, особенно для термически упрочняемых алюминиевых сплавов.

plotnost-aluminiya

Плотность популярных деформируемых алюминиевых сплавов

Плотность алюминиево-литиевых сплавов

Самую малую плотность имеют знаменитые алюминиево-литиевые сплавы. Литий является самым легким металлическим элементом. Плотность лития при комнатной температуре составляет 0,533 г/см³ — этот металл может плавать в воде! Каждый 1 % лития в алюминии снижает его плотность на 3 %, модуль упругости, кстати, увеличивает на 6 %. Поэтому алюминиево-литиевые сплавы все больше применяются в самолетостроении и космической технике, где снижение веса особенно важно.

Популярными промышленными алюминиево-литиевыми сплавами являются сплавы 2090, 2091 и 8090:

  • Номинальное содержание лития в сплаве 2090 составляет 1,3 %, а номинальная плотность – 2,59 г/см3.
  • В сплаве 2091 номинальное содержание лития составляет 2,2 %, а номинальная плотность – 2,58 г/см3.
  • У сплава 8090 при содержании лития 2,0 % плотность составляет 2,55 г/см3.

Источник: Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, 1993.

Запись опубликована в рубрике Свойства. Добавьте в закладки постоянную ссылку.