Við hvaða hitastig og þrýsting bráðnar ál?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Við hvaða hitastig og þrýsting bráðnar ál?
Ál er fljótandi á hitabilinu 660,32°C - 2519°C við eina loftþyngd samkvæmt 85. útgáfu CRC (Handbook of Chemistry and Physics) og með markpunkt (einnig kallað krítískur punktur, e. critical point) 6700°C.^1,2 Samkvæmt heimildum hækkar bræðslumark áls við hækkun á þrýstingi en lækkar ekki og því ætti ekki að vera hægt að bræða ál með þrýstingi einum saman (sjá mynd 1).³

Ástæðan fyrir þessu er að bráðið ál er með lægri eðlismassa heldur en storkið ál sem þýðir að ef ál er hitað undir þrýstingi þá þarf það að þenjast út og slíkt kallar á aukna orku til þess að yfirvinna þrýstingsáhrifin. Hér gildir að þrýstingur er kraftur á flatarmál og aukning í rúmmáli kallar á færslu krafts sem þýðir að aukna orku þarf til þess að bræða ef þrýstingur eykst (sjá mynd 2). Fyrir vikið hækkar bræðslumarkið með auknum þrýstingi. Aftur á móti ef að ál væri eins og vatn, sem dregst saman við bráðnum, þá myndi orkan í kerfinu lækka við bráðnun og þar af leiðandi myndi bræðslumarkið lækka með auknum þrýstingi.

Þegar litið er í deiglur með fljótandi áli má sjá að storknað álið sekkur en flýtur ekki upp eins og ís á vatni. Einnig má sjá þessi áhrif þegar ál er mótað úr bráðnum málmi en þá myndast storknunardældir sem geta jafnvel verið holrúm inni í stórum málmstykkjum.

Af þessu leiðir að bræðsla á áli vegna þrýstings er ekki möguleg nema ef þrýstingsaukingin er snögg og öll orkan sem felst í þrýstingsaukningunni veitist inn í kerfið og veldur hitastigshækkun sem síðar leiði til bráðnunar og er nógu mikil til þess að yfirvinna hitahækkunina sem verður vegna þrýstingsaukningar. Til þess að valda bráðnun með þrýstingi þarf högg sem veldur um 680 kbar þrýstingi en samkvæmt öðrum heimildum þarf um 1200 kbar.^4,5 Það skal þó tekið fram að við snögga afléttingu þrýstings á bráðnu áli verður kólnun sem veldur storknun álsins.

Í heild hljóðaði spurningin svona:

Við hvaða hitastig bráðnar ál, eða öllu heldur við hvaða hita er ál fljótandi? Og við hvaða þrýsting bráðnar ál?

Heimildir:

• CRC Handbook of Chemistry and Physics, ‪ David R. Lide ed., CRC Press, 2004‬.
• Int. J. Thermophys. (2009) 30:1853–1863.
• V. N. Mineev og E. V. Savinov, J. Exptl. Theoret. Phys. (U.S.S.R.) 52, 629-636.
• The Melting of Solid and Porous Aluminum under Shock Compression.
• Use of time-resolved wave profile techniques for dynamic material property measurements - Review and prospects for the future.

Myndir:

• Mynd 1 og 2: Gunnar B. Ólason.

...