Moduł Younga, zwany także modułem sprężystości, to jeden z najważniejszych parametrów materiału, który opisuje jego sztywność. Aluminium należy do grupy metali znajdujących swoje zastosowanie w przemyśle np. motoryzacji, lotnictwie, budownictwie bądź elektronice. Główną zaletą aluminium jest jego waga oraz to, że jest to materiał odporny na korozję. Ponadto jest to materiał plastyczny, co umożliwia jego łatwe formowanie oraz obróbkę Moduł Younga dla aluminium wynosi około 69 GPa.
Wzór na Moduł Younga
Moduł Younga definiuje się jako stosunek naprężenia do odkształcenia w zakresie sprężystym materiału (czyli jak odkształci się materiał pod wpływem jego obciążenia). Matematycznie Moduł Younga można przedstawić według następującego wzoru:
\(E=\frac{\sigma}{\varepsilon}
\)
Gdzie:
- E – moduł Younga,
- σ– naprężenie,
- ε– odkształcenie.
Ten wzór pokazuje bezpośredni związek pomiędzy naprężeniem, czyli siłą działającą na jednostkę powierzchni materiału, a odkształceniem, czyli względną zmianą długości materiału.
Właściwości aluminium
Właściwości aluminium sprawiają, że jest to materiał popularny w różnych gałęziach przemysłu. Poniżej przedstawiamy najważniejsze właściwości aluminium:
- Lekkość i sztywność – aluminium charakteryzuje się niską gęstością dzięki czemu jest to materiał, który znajduje swoje zastosowanie wszędzie tam, gdzie istotna jest redukcja masy np. przemysł motoryzacyjny lub lotniczy. Choć moduł Younga dla aluminium jest znacznie niższy niż stali, to materiał ten charakteryzuje się znaczną sztywnością dającą wiele możliwości.
- Formowalność – aluminium jest materiałem podatnym na odkształcenia plastyczne co sprawia, że jest to materiał łatwy do kształtowania i walcowania.
- Odporność na korozję – aluminium jest materiałem, który naturalnie pokrywa się cienką warstwą tlenku zapobiegającą przed dalszym utlenianiem materiału, co sprawia, że aluminium świetnie się sprawdzi w przypadku konstrukcji narażonych na działanie czynników atmosferycznych.
Porównanie modułu Younga aluminium na tle innych materiałów
Poniżej zestawiono przykładowe wartości modułu Younga dla wybranych meteriałów:
- Aluminium: 69 GPa
- Stal: 200-210 GPa
- Miedź: 110-130 GPa
- Tytan: 116 GPa
- Kompozyty włókniste (np. włókno węglowe): 70-150 GPa (w zależności od kierunku włókien)
