1.Ε: Πώς συγκρίνεται η αναλογία αντοχής του αλουμινίου με χάλυβα;
Το A: Το αλουμίνιο έχει μια σημαντικά καλύτερη αναλογία αντοχής προς βάρος από τον χάλυβα . ενώ ο τυπικός δομικός χάλυβας έχει αντοχή σε εφελκυσμό 400-500 MPa, κράματα αλουμινίου από 200-400 MPa ., ωστόσο, το αλουμίνιο είναι περίπου το ένα-πυκνότητα του χάλυβα (2. 7 . 85 g/cm³) . Αυτό σημαίνει ότι για εφαρμογές όπου το βάρος έχει σημασία (αεροδιαστημική, αυτοκινητοβιομηχανία), το αλουμίνιο μπορεί να παρέχει συγκρίσιμη δομική απόδοση σε σχεδόν το ήμισυ του βάρους. Τα κράματα αλουμινίου 7000- πλησιάζουν τη δύναμη ορισμένων χάλυβες διατηρώντας παράλληλα αυτό το πλεονέκτημα βάρους.
2. q: Τι κάνει το χάλυβα γενικά ισχυρότερο από το αλουμίνιο σε εφαρμογές κατασκευής;
Η κρυσταλλική δομή του χάλυβα και η υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα δίνουν τα θεμελιώδη πλεονεκτήματα αντοχής . δομικός χάλυβας που συνήθως έχουν αντοχές μεταξύ 250-350 MPa, ενώ τα κοινά δομικά κράματα αλουμινίου (όπως το 6061) έχουν πλεονεκτήματα περίπου 240 mPa. χάλυβα έχει επίσης superior (modulus elasticity of elasticity of elasticity of elasticity of elasticity του αλουμινίου. Αυτό σημαίνει ότι εκτρέπει λιγότερο κάτω από το φορτίο . Επιπλέον, η αντοχή κόπωσης του χάλυβα είναι περίπου η μισή αντοχή σε εφελκυσμό, ενώ το αλουμίνιο είναι μόνο περίπου το ένα τρίτο, καθιστώντας τον χάλυβα καλύτερο για τις καταστάσεις κυκλικής φόρτωσης που είναι κοινές στην κατασκευή .
3. q: Μπορεί το αλουμίνιο να είναι ποτέ ισχυρότερο από τον χάλυβα;
Α: Σε ορισμένες εξειδικευμένες εφαρμογές, ναι . Ορισμένα κράματα αλουμινίου υψηλής απόδοσης (όπως 7075- t6) επιτυγχάνουν αντοχές εφελκυσμού πάνω από 570 MPa, ξεπερνώντας μερικούς ήπιους χάλυβες . Η αντοχή του αλουμινίου μπορεί επίσης να βελτιωθεί μέσω της κατάστασης (προσθήκη zinc, magnesium, χαλκού) Οι χάλυβες εξαιρετικά υψηλής αντοχής (όπως οι χάλυβες με Maraging) μπορούν να υπερβαίνουν το 2000 MPa . Το πλεονέκτημα κλειδιού δεν είναι απόλυτη αντοχή αλλά συγκεκριμένη ισχύς-όπου τα προηγμένα κράματα αλουμινίου υπερβαίνουν πολλούς χάλυβες όταν το βάρος θεωρείται . στην αεροδιαστημική, τα κράματα αλουμινίου-λιθίου παρέχουν αντοχή από χάλυβα με 50% εξοικονόμηση βάρους.}}}}
4.Ε: Πώς επηρεάζει η θερμοκρασία τη σύγκριση αντοχής μεταξύ αλουμινίου και χάλυβα;
Το A: Ο χάλυβας διατηρεί γενικά τη δύναμή του καλύτερα σε υψηλές θερμοκρασίες . ενώ και τα δύο υλικά αποδυναμώνουν όταν θερμαίνονται, το αλουμίνιο χάνει αντοχή γρήγορα πάνω από 150 μοίρες (300 βαθμούς F), με το συντελεστή της ελαστικότητας που πέφτει κατά 50% σε 300 μοίρες . δομικός χάλυβας διατηρεί περίπου 50% δύναμη σε 600 βαθμούς., αντίθετα, το αλουμίνιο γίνεται έντονο σε κλαψιά σε κλαψιά (χρήσιμη { Εφαρμογές), ενώ ορισμένοι χάλυβες γίνονται εύθραυστοι . αντίσταση πυρκαγιάς είναι ένας σημαντικός λόγος για τον οποίο ο χάλυβας κυριαρχεί σε εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας παρά τα πλεονεκτήματα βάρους του αλουμινίου .
5.Ε: Ποιες είναι οι αντισταθμίσεις κατά την επιλογή μεταξύ αλουμινίου και χάλυβα για δομική δύναμη;
Α: Η επιλογή περιλαμβάνει πολλούς παράγοντες:
Βάρος: Το αλουμίνιο κερδίζει για σχέδια ευαίσθητα στο βάρος
Απόλυτη δύναμη: Ο χάλυβας παρέχει γενικά υψηλότερη χωρητικότητα φορτίου
Διάβρωση: Το αλουμίνιο σχηματίζει προστατευτικό στρώμα οξειδίου. Ο χάλυβας απαιτεί επικαλύψεις
Κόστος: Ο χάλυβας είναι συνήθως φθηνότερος ανά μονάδα αντοχής
Κατασκεύασμα: Το αλουμίνιο είναι πιο εύκολο στη μηχανή, αλλά πιο δύσκολο να συγκολληθεί
Κούραση: Ο χάλυβας εκτελεί καλύτερα την κυκλική φόρτιση
Θερμοκρασία: Χάλυβα για υψηλή θερμότητα, αλουμίνιο για κρυογονική
Η σύγχρονη μηχανική συχνά χρησιμοποιεί τόσο στρατηγικά - αλουμίνιο, όπου η εξοικονόμηση βάρους δικαιολογεί το κόστος (δέρματα αεροσκαφών, πάνελ αυτοκινήτων), χάλυβα όπου η μέγιστη αντοχή ή η αντοχή στη φωτιά είναι κρίσιμη (κτίρια, αγωγοί) . Οι προηγμένες τεχνικές σύνδεσης επιτρέπουν τώρα τις υβριδικές δομές αλουμινίου -χάλυβα που βελτιστοποιούν τις αντοχές των δύο υλικών .
