Al-Li合金とは
あるみにうむりちうむごうきん
Liを数%以下加えて、密度を下げヤング率を上げたアルミニウム合金。Liは1 mass%あたり密度を約3%下げ、比剛性が高いので航空機に使われる。
「Al-Li合金」は、1分野の1問の練習問題に出てきます(非鉄金属材料など)。
この用語の分野: 非鉄金属材料
Al-Li合金の練習問題に挑戦
アルミニウムにリチウムを加えると、1 mass%あたり密度が約3%下がり、ヤング率が約6%上がるとする。Liを2.0 mass%含むAl-Li合金の比剛性(ヤング率/密度)は、純アルミニウムの約何倍か。変化は加えた量に比例するとする。
- A約1.06倍
- B約1.19倍
- C約1.12倍
答えと解説を見る
正解：B. 約1.19倍
Li 2.0%では、密度は 1 − 0.03 × 2.0 = 0.94 倍、ヤング率は 1 + 0.06 × 2.0 = 1.12 倍になります。比剛性はその比で 1.12/0.94 ≈ 1.19 倍、約19%の向上です。約1.06倍はヤング率の増加12%から密度の減少6%を引いた値、約1.12倍はヤング率の変化だけで比べた値です。多くの合金元素はヤング率と密度をほとんど変えないので、アルミニウム合金の比剛性はほぼ一定ですが、Liは原子が非常に軽く、規則相のAl₃Li(δ')をつくって剛性も上げる例外的な元素です。2.0 mass%のLiは原子の割合では約7 at%にあたります。異方性や靭性の課題を改良したAl-Cu-Li合金が、航空機の構造に使われています。