Чи метали легше алюмінію?

Легкі метали зосереджені в головних підгрупах перших чотирьох груп періодичної системи елементів. Назвою вони зобов'язані тому, що їх щільність, як правило, нижче 5 т / м³.

Розвиток виробництва полімерних і композиційних матеріалів аж ніяк не відсуває легкі метали на другий план. Обсяг їх виробництва продовжує зростати, особливо це відноситься до алюмінію і його сплавів. Але є й «більш інші» легкі метали і сплави.

Найлегші - Всі лужні метали: літій, натрій, калій, рубідій, цезій і францій. Але в промисловості з них у якості легкого матеріалу застосовують тільки літій, та й то в сплавах.

Літій - Найлегший з металів, він майже вдвічі легше води. Але, на жаль, в чистому вигляді застосувати його як конструкційний матеріал неможливо - він надто активний, вступає у взаємодію і з водою, і з повітрям. А от у сплавах, наприклад, з алюмінієм, - будь ласка.

Сучасні алюмо-літієві сплави по багатьом параметрам перевершують традиційні сплави, і в ряді випадків конкурують з пластмасами, зміцненими волокнами. Необхідну в'язкість таких сплавів забезпечують введенням в них легуючих елементів - марганцю, цирконію і міді, відповідною технологією виготовлення матеріалу, що приводить до утворення дрібнозернистої структури, а також застосуванням термомеханічної обробки, що впливає на рівномірність виділення дисперсних фаз.

Завдяки цьому досягають необхідної комбінації міцності і в'язкості, що при малій щільності і високої жорсткості дозволяє розглядати алюмо-літієві сплави як найбільш перспективний матеріал для легких конструкцій.

Алюмо-літієві сплави цікаві для авіакосмічної промисловості. Це викликано тим, що добавка літію одночасно підвищує модуль пружності і знижує щільність сплаву, тим самим сприяючи зменшенню маси конструкцій.

З лужноземельних металів в конструкційних матеріалах використовують тільки магній і берилій. Кальцій і стронцій, незважаючи на те, що вони легше алюмінію, практично не використовують.

Сплави магнію численні і діляться на дві групи: ливарні і деформуючі.

Завдяки низькій щільності і високої питомої міцності їх використовують в авіакосмічній техніці в якості конструкційних матеріалів. Магній надає їм легкість - магнієві сплави на третину легше алюмінію.

Близько п'ятої частини виплавленого магнію використовують в автомобілебудуванні.

Магній кращий і при виготовленні композитів з металевою матрицею. Розплавлений алюміній, наприклад, реагує з армуючими волокнами карбіду кремнію, утворюючи карбід алюмінію. Магній щодо цих волокон інертний.

Берилій одночасно відноситься і до легким, і до рідкісних металів, а отже, і до дорогим. Але основний недолік цього металу, що перешкоджає його застосуванню в техніці, - висока токсичність.

Ще один негативний фактор - крихкість берилію. Однак плюсів у нього значно більше.

Берилій - один з найбільш легких металів. Він в 1,5 рази легше алюмінію і в 4 рази легше нержавіючої сталі. За модулем пружності він перевершує і сталь, і титан, і алюміній. Важливо, що його міцнісні властивості не втрачаються аж до температури 800 градусів.

Незважаючи на високу вартість і токсичність, берилій використовують там, де він незамінний. Так, в США з нього були виготовлені панелі серії космічних кораблів «Аджена», частини антени на супутнику зв'язку «Тексет-1» і відбивач ядерного ракетного двигуна «Нерва-1».

Алюміній знаходиться в третій групі елементів. Інших металів легше алюмінію в цій групі немає. У четвертій групі легше алюмінію тільки кремній. Але значення його настільки велике, що він заслуговує окремої статті.