铝具有许多优势,它非常轻巧,并且具有很高的强度重量比。它也是一种更具延展性的金属,非常灵活。铝具有很高的耐腐蚀性,易于回收,在我们寻求更可持续的解决方案和应用时,这一因素变得越来越重要。它也非常卫生,是食品和饮料容器以及医疗用品等清洁度很重要的行业的理想选择,由于这些优势,使其对制造商和工程师很大的吸引力。

但是,尽管具有所有这些积极特性,但我们还没有提到耐用性。事实是,没有多少人认为铝特别耐用。某些铝合金甚至比不锈钢更坚固耐用。铝比大多数人意识到的更耐用,尤其是考虑到重量时。

今天,我们将研究铝的耐用性以及与铝材供应商合作时需要考虑的一些事项。

我们如何测量铝的强度?

在讨论铝的耐用性时,它比大多数人意识到的要坚固得多。这是因为铝具有很高的强度重量比。工程师在测量和测试金属的强度和耐用性时,会考虑几种不同的机械性能。这些分析强度的方法中的每一种都可以单独测量。

首先,抗压强度衡量的是金属或其他材料承受承受向下推的载荷的能力。抗压强度可抵抗将物体推入自身的任何力,例如虎钳或沉重的物体。

相反,抗拉强度着眼于材料抗拉的能力。在测量抗拉强度时,工程师将尝试确定材料在被拉伸或拉伸之前可以承受多大的张力,然后再将其完全分开。这对于查看材料在涉及悬挂或拉动大量重量的应用中的性能很有用。

屈服强度是了解材料抵抗弯曲或重塑的能力的一种方式。屈服点表示非线性(弹性+塑性)变形开始的时刻。物体上任何不超过材料屈服点的压力都将发生弹性变形,然后在消除应力后恢复其原始形状。当超过屈服点时,一定程度的变形将是永久性的。

最后,冲击强度告诉我们材料承受突然施加的载荷的能力。该测量通过伊佐德冲击试验或夏比冲击试验确定,它记录了使一个物体断裂所必需的冲击能量。

这些不同的标准一起告诉我们物体的强度。

铝和钢一样坚固吗?

铝是否像钢一样坚固这个问题没有简单的答案。铝和钢有很多不同的合金(不锈钢是钢合金的一种),您实际上必须将任何两种合金直接进行比较。大多数时候,钢材更坚固,但也更重。

简单地说,就硬度而言,一种典型的钢合金比一种典型的铝合金要强(尽管肯定有高性能的铝合金可以与钢的强度相匹配或超过钢的强度)。钢的密度也要大得多,所以说到强度重量比,铝显然是赢家。

但这是我们必须指出的,强度不是决定材料耐用性的唯一因素。广义上讲,耐久性是指材料承受压力,磨损和损坏的能力。显然,强度与耐用性有很大关系,但这当然不是唯一的考虑因素。

耐腐蚀性是耐久性的重要因素

铝由于其表面上形成的非常薄的氧化层而具有天然的抗腐蚀性能。该氧化物有助于防止额外的氧化发生。实际上,当铝的表面受到任何损坏时,氧化层会自行修复。

一种腐蚀类型称为电偶腐蚀。当两种不同金属之间存在电解桥时,就会发生这种情况。其中一种金属会成为导致腐蚀的阳极,在适当的情况下铝可能会发生腐蚀,因此必须做好准备。当暴露于氯化物中(例如在海洋环境中)时,包括铝在内的金属变得更容易受到电偶腐蚀。某些铝合金更能抵抗电腐蚀,因此更耐用。

应力腐蚀开裂是必须考虑的另一种失效模式。当金属在腐蚀性环境中长时间承受拉应力时,会发生这种情况。值得庆幸的是,由于铝具有很高的耐腐蚀性,因此在中等腐蚀性的环境中,应力腐蚀开裂的风险降低了。

最后,缝隙腐蚀是铝的另一个需要引起注意的地方。这发生在金属产品连接表面的狭窄缝隙处或附近。同样,在海洋环境中,这尤其令人担忧。必须注意正确设计产品,并且必须考虑选择正确的合金。