Физические свойства алюминия

Алюминий – металл серебристо-белого цвета. В периодической таблице Менделеева имеет атомный номер 13 и находится в главной подгруппе третьей группы.

Этот элемент относится к легким металлам и весьма распространен в природе в составе оксидов в минералах и глинозёмах.

Благодаря своим свойствам, алюминий получил весьма широкое распространение в промышленности, энергетике и других отраслях народного хозяйства. Ниже приведены подробные характеристики наиболее важных физических свойств металла, которые затем будут дополнены менее важными в табличном виде.

• Электропроводность – 37*10⁶ См/м.

Высокая электропроводность алюминия наряду с широкой распространенностью в природе сыграла решающую роль в его промышленном применении. Благодаря тому, что его проводимость сравнима с медью (0,65 от показателя меди) этот металл повсеместно используется в энергетической сфере. Практически все высоковольтные линии электропередач имеют алюминиевые провода и шины.

Очень сильное влияние на электропроводность этого металла оказывают различные примеси.

 Вот более конкретный перечень элементов в порядке убывания их отрицательного воздействия:

• – хром;
• – ванадий;
• – марганец;
• – титан;
• – магний;
• – золото;
• – медь;
• – цинк;
• – кремний;
• – железо;
• – никель.

Наиболее негативными являются первые четыре металла из ряда (хром+ванадий+марганец+титан). Их содержание в алюминии электротехнических марок не должно превышать 0,015 % для марки А5Е, и 0,01 % для А7Е соответственно.

Эти показатели связаны также с наличием примеси кремния, порог для А5Е – 0,12 %, и для А7Е – 0,16 %.
Если графически изобразить зависимость проводимости от наличия легирующих элементов в металле, то мы получим следующие кривые.

Чаще всего в электротехнической литературе упоминается не электропроводность, а удельное сопротивление.

Удельное электрическое сопротивление – величина обратная проводимости, для алюминия будет колебаться в зависимости от наличия примесей в пределах 0,0262..0,0295 Ом·мм²/м.

• Плотность – по умолчанию принята 2,7 г/см³.

Плотность есть отношение массы к занимаемому объему. Эта характеристика металла может принимать различные значения в зависимости от его чистоты (т.е. процентного соотношения примесей и основного элемента).
При температуре 20 ⁰С.

Как видно из графика, при увеличении чистоты твердого алюминия, его плотность снижается.

Также приведем значения плотности расплавленного металла при 1000 ⁰С.

• Температура плавления. Для технического алюминия это 658 ⁰С.

Для более чистых образцов алюминия температура плавления может отличаться.
Более подробно эта зависимость показана ниже.

Как видно на представленном графике, при повышении чистоты металла его температура плавления возрастает до значения 660 ⁰С.

 

• Теплопроводность 203,5 Вт/(м*К).

Следует заметить, что наличие примесей снижают этот показатель. Так например при добавлении 2 % примеси магния теплопроводность падает до значения 126 ВТ/(м*К).

• Стойкость к коррозии.

Отдельным преимуществом алюминия является то, что при окислении на его поверхности образуется слой оксидной пленки, которая препятствует разрушению металла.

• Светоотражательная способность.

Как и многие другие физические характеристики, способность алюминия отражать свет напрямую зависит от наличия в металле других элементов.

Для листов металла, полученного методом электролитического рафинирования и имеющего показатель чистоты в 99,996 % доля отраженного света достигает 90 %.

• Прочие свойства.

Температура кипения, °C	2500
Удельная теплота плавления, кДж/кг	390
Удельная теплоемкость,  Дж/кг·K	880
Твёрдость по Бринеллю, кгс/мм²	24…32
Модуль Юнга, ГПа	70
Магнитная характеристика	Слабый парамагнетик
Температурный коэффициент линейного расширения, (20…200 °C)	24,58·10−6
удельная теплота испарения, МДж/кг	10,53