Алюминий
Алюминий — химический элемент III группы периодической системы Менделеева (атомный номер 13, атомная масса 26,98154). В большинстве соединений алюминий трехвалентен, но при высоких температурах он способен проявлять и степень окисления +1. Из соединений этого металла самое важное — оксид Al 2 O 3 .
Алюминий — серебристый-белый металл, легкий (плотность 2,7 г/см 3) , пластичный, хороший проводник электричества и тепла, температура плавления 660 °C. Он легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы. Алюминий химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой — оксидом алюминия.) надежно предохраняет металл от дальнейшего окисления. Но если порошок алюминия или алюминиевую фольгу сильно нагреть, то металл сгорает ослепительным пламенем, превращаясь в оксид алюминия. Алюминий растворяется даже в разбавленных соляной и серной кислотах, особенно при нагревании. А вот в сильно разбавленной и концентрированной холодной азотной кислоте алюминий не растворяется. При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причем образуются алюминаты — соли, содержащие алюминий в составе аниона:
Алюминиевая фольга фактически содержит более 90% алюминия, хотя, частично, для снижения стоимости — обычно не используется чистый алюминий, который очень дорог для производства, так что он обычно имеет примеси, которые не слишком сильно изменяют его свойства, Алюминиевая фольга может быть изготовлена еще одним из свойств этого металла: насколько он прочный. Он также очень пластичный, поэтому иногда изготавливаются алюминиевые провода, хотя он не такой хороший проводник электричества, как другие металлы, такие как медь.
Хороший, дешевый и необычайно рефлексивный. Полезность алюминиевой фольги, помимо ковкости металла, придает ей высокую отражательную способность. Алюминий отражает более 90% видимого излучения — падающего света. Но в инфракрасном алюминии отражается более 98% излучения: поэтому, когда мы готовим в духовке, мы обматываем фольгу, так что излучение, выделяемое горячим пищей, не исчезает. То же самое происходит с тепловыми одеялами серебристого цвета — они позволяют поддерживать телесное тепло, чтобы отражать излучение инфракрасного излучения алюминия, которое мы излучали.
Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na .
Алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействуют с водой, вытесняя из нее водород:
2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2
Образующийся гидроксид алюминия реагирует с избытком щелочи, образуя гидроксоалюминат:
Al(OH) 3 + NaOH = Na.
Суммарное уравнение растворения алюминия в водном растворе щелочи имеет следующий вид:
Но алюминий особенный, потому что, в отличие от почти всех металлов — с почетными исключениями, такими как золото, он сохраняет эту отражательную способность даже при распылении. Почти все металлы теряют свою яркость, когда они становятся очень мелкой пылью, но алюминий этого не делает. Следовательно, он используется, например, для изготовления красок, особенно особенно металлизированных, или для окраски зеркал.
В течение некоторого времени считалось, что алюминий может быть токсичным, хотя и не таким, как тяжелые металлы. Однако, за исключением людей, у которых есть металлическая аллергия, не было найдено никаких доказательств того, что это может быть. Более высокая концентрация алюминия наблюдается в областях мозга, пораженных болезнью Альцгеймера, но считается, что это может быть связано с тем, что она накапливается там как следствие болезни, а не как причина.
2Al + 2NaOH +6H 2 O = 2Na + 3H 2 .
Алюминий активно взаимодействует и с галогенами. Гидроксид алюминия Al(OH) 3 — белое, полупрозрачное, студенистое вещество.
В земной коре содержится 8,8% алюминия. Это третий по распространенности в природе элемент после кислорода и кремния и первый — среди металлов. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Известно несколько сотен минералов Al (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и другие). Важнейший минерал алюминия — боксит содержит 28-60% глинозема — оксида алюминия Al 2 O 3 .
Фактически, он много используется для приготовления кухонной утвари — поскольку он очень хорошо сопротивляется коррозии, легко освещает и хорошо переносит теплоту — и хотя в течение нескольких лет была паранойя о его использовании, в настоящее время он не считается опасным используйте алюминиевые предметы для приготовления пищи или еды. Это правда, что он может производить вредные эффекты, если их потребляют в больших количествах, но то, что может оставаться в пище при приготовлении в алюминиевом горшке, не причинит вам никакого вреда.
Но как насчет изотопов? Более 99, 9% алюминия Земли — алюминий. Алюминий-26 образуется, когда атом аргона поражается космическими лучами, которые разбивают его на фрагменты, один из которых имеет 13 протонов и 13 нейтронов — алюминий. этот изотоп неустойчив и его период полураспада составляет всего около тысячи лет.
В чистом виде алюминий впервые был получен датским физиком Х. Эрстедом в 1825 году, хотя и является самым распространенным металлом в природе.
Производство алюминия осуществляется электролизом глинозема Al 2 O 3 в расплаве криолита NaAlF 4 при температуре 950 °C.
Алюминий применяется в авиации, строительстве, преимущественно в виде сплавов алюминия с другими металлами, электротехнике (заменитель меди при изготовлении кабелей и т.д.), пищевой промышленности (фольга), металлургии (легирующая добавка), алюмотермии и т.д.
Фактически, это иногда используется для метеоритов: когда метеорит падает на Землю, атмосфера защищает его от космических лучей, а алюминий-26 больше не производится, так что доля этого изотопа, который все еще существует в метеоритах является мерилом того, насколько они «молоды». И помните, что производство алюминия потребляет огромное количество электроэнергии, а также выделяет углекислый газ в атмосферу, а необходимые шахты оказывают неизбежное воздействие на окружающую среду. Утилизация алюминия экономически выгодна, потому что, хотя она дорогая, не подходит к стоимости ее производства с нуля, фундаментальная выгода от ее переработки не так экономична, как социальная.
Плотность алюминия, удельный вес и другие характеристики.
Плотность — 2,7*10 3 кг/м 3 ;
Удельный вес — 2,7 г /cм 3 ;
Удельная теплоемкость при 20°C — 0,21 кал/град;
Температура плавления — 658,7°C ;
Удельная теплоемкость плавления — 76,8 кал/град;
Температура кипения — 2000°C ;
Относительное изменение объема при плавлении (ΔV/V) — 6,6%;
Коэффициент линейного расширения (при температуре около 20°C) : — 22,9 *10 6 (1/град);
Коэффициент теплопроводности алюминия — 180 ккал/м*час*град;
В следующей записи в серии элемент из четырнадцати протонов. Базовый загружается или заполняется чугуном. Железо из плавильной печи выливают в основную кислородную печь. Кислород закачивается для очистки железа путем объединения с углеродными примесями. Когда «удар» кислорода завершен, печь наклонена для опорожнения стали.
Специальные стали. Примеры: — Хромированная сталь — Нержавеющая сталь — Сталь-марганец — Сталь, используемая в рельсах. Основание зданий построено путем захоронения больших площадей из стали или бетона в почве. Может — это мелкая лига. Оловянное покрытие защищает железо от ржавчины. Оцинкованное железо. Утюг покрыт цинком, который защищает железо от ржавчины.
Модули упругости алюминия и коэффициент Пуассона
Отражение света алюминием
Числа, приведенные в таблице, показывают, какая доля света в %, падающего перпендикулярно к поверхности, отражается от нее.
ОКСИД АЛЮМИНИЯ Al 2 O 3
Оксид алюминия Al 2 O 3 , называемый также глиноземом, встречается в природе в кристаллическом виде, образуя минерал корунд. Корунд обладает очень высокой твердостью. Его прозрачные кристаллы, окрашенные в красный или синий цвет, представляют собой драгоценные камни — рубин и сапфир. В настоящее время рубины получают искусственно, сплавляя с глиноземом в электрической печи. Они используются не столько для украшений, сколько для технических целей, например, для изготовления деталей точных приборов, камней в часах и т.п. Кристаллы рубинов, содержащих малую примесь Cr 2 O 3 , применяют а качестве квантовых генераторов — лазеров, создающих направленный пучек монохроматического излучения.
Например, с низкоуглеродистой сталью изготавливаются автомобильные кузова. Средняя сталь используется для сборки конструкционных балок. Добавление вольфрама к стали увеличивает его тепло. Алюминий является наиболее распространенным металлом в земной коре. Это происходит в виде руды, называемой бокситом, которая, в свою очередь, содержит оксид алюминия, соединение металла с кислородом. Алюминий — легкий, хороший проводник электричества и хорошо сопротивляется. Поэтому алюминий, чистый или в сплавах используется при производстве многочисленных изделий, в том числе самолетов, велосипедов, рамок, красок, кастрюль и электрических кабелей.
Корунд и его мелкозернистая разновидность, содержащая большое количество примесей — наждак, применяются как абразивные материалы.
ПРОИЗВОДСТВО АЛЮМИНИЯ
Основным сырьем для производства алюминия служат бокситы, содержащие 32-60% глинозема Al 2 O 3 . К важнейшим алюминиевым рудам относятся также алунит и нефелин. Россия располагает значительными запасами алюминиевых руд. Кроме бокситов, большие месторождения которых находятся на Урале и в Башкирии, богатым источником алюминия является нефелин, добываемый на Кольском полуострове. Много алюминия находится и в месторождениях Сибири.
После железа алюминий является металлом с самым высоким применением, среди которых следует упомянуть следующее: строительство; производство летательных аппаратов, в которых используются легкие сплавы, основным компонентом которых является алюминий. В электропроводящих проводах. В различной посуде: кастрюли, люстры и т.д. в форме латуни он используется при изготовлении гвоздей, винтов, фигурок, памятников и т.д.
При обычной сварке, пайке сварщиков или сварке пожарных. Трубопроводы. Производство низкоплавких сплавов, используемых в плавких предохранителях и огнетушителях. Производство сухих батарей. Производство латуни. Производство оцинкованного железа. Производство банок.
Алюминий получают из оксида алюминия Al 2 O 3 электролитическим методом. Используемый для этого оксид алюминия должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Очищенный Al 2 O 3 получают переработкой природного боксита.
Основное исходное вещество для производства алюминия — оксид алюминия. Он не проводит электрический ток и имеет очень высокую температуру плавления (около 2050 °C), поэтому требуется слишком много энергии.
Изготовление термометров и других аппаратов, используемых в России. Добыча золота. Заполнение кариеса зубов. Амальгама состоит из смеси серебра и ртути, к которой добавляются также небольшие количества других металлов, таких как олово, медь и цинк. Алюминий, чьи продажи во всем мире растут более века, обладает многими свойствами: он светлый, почти в 3 раза легче стали, с плотностью 8, в то время как стали имеют плотность.
Существует два класса алюминиевых сплавов. Литейных сплавов, которые составляют 25% от использования алюминия, но которые мы не будем обсуждать на этом сайте. Полуфабрикат: продукт поставляется для использования на других этапах производства. Прядильные заготовки: прядильные заготовки изготавливаются для резки на куски, а затем сформованы в полуфабрикаты, такие как бруски, трубы, профили и т.д. используемый как таковой или законченный растяжением.
Необходимо снизить температуру плавления оксида алюминия хотя бы до 1000 o C. Такой способ параллельно нашли француз П. Эру и американец Ч. Холл. Они обнаружили, что глинозем хорошо растворяется в раплавленном криолите — минерале состава AlF 3 . 3NaF. Этот расплав и подвергают элктролизу при температуре всего около 950 °C на алюминиевых производствах. Запасы криолита в природе незначительны, поэтому был создан синтетический криолит, что существенно удешевило производство алюминия.
Спиннинг: прядение — это операция экструзии: гидравлический пресс толкает цилиндрическую заготовку в матрицу, причем штамп является инструментом, который будет формировать профиль. Каждая заготовка обеспечивает один или несколько профилей очень разных форм.
Алюминий очень часто сочетается с другими элементами для получения сплавов, отвечающих различным потребностям пользователей. Для кованых сплавов они классифицируются по семейству с 4-значным числом. Основными странами-производителями бокситов являются Австралия, Китай, Бразилия, Гвинея и Индия. Основные запасы в мире находятся в Гвинее, Австралии, Бразилии, Китае и Индии. Гвинея имеет чуть более четверти мировых запасов, бокситы измельчаются, сушатся и измельчаются, а 4 тонны бокситов дают 2 тонны глинозема, давая 1 тонну алюминия.
Гидролизу подвергают расплавленную смесь криолита Na 3 и оксида алюминия. Смесь, содержащая около 10 весовых процентов Al 2 O 3 , плавится при 960 °C и обладает электропроводностью, плотностью и вязкостью, наиболее благоприятствующими проведению процесса. Для дополнительного улучшения этих характеристик в состав смеси вводят добавки AlF 3 , CaF 2 и MgF 2 . Благодаря этому проведение электролиза оказывается возможным при 950 °C.
Это немного иной состав и характерен для страны или производителя. Среди этих семей некоторые из них придают все свои механические свойства и их свойства использования за счет упрочнения путем затвердевания, возможно, после термообработки отжига. Для других алюминиевых сплавов улучшение механических качеств и качеств использования достигается путем упрочнения путем термообработки. Его называют структурным упрочняющим сплавом или упрочняющим сплавом или технологическим сплавом тепловая.
Отжиг и термообработка: будь то на обычной стали или на алюминиевом сплаве, отжиг имеет практически одинаковые эффекты, то есть делает металл более однородным, устраняет напряжения и, при необходимости, отменяет эффекты упрочнения. С другой стороны, эффекты тушения различаются: упрочненная обычная сталь сложнее, чем в отожженном состоянии, тогда как твердость отожженного алюминиевого сплава не увеличивается за счет тушения, ее даже можно уменьшить.
Эликтролизер для выплавки алюминия представляет собой железный кожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичем. Его дно (под), собранное из блоков спресованного угля, служит катодом. Аноды (один или несколько) располагаются сверху: это — алюминиевые каркасы, заполненные угольными брикетами. На современных заводах электролизеры устанавливаются сериями; каждая серия состоит из 150 и большего числа электролизеров.
Четыре буквы определяют металлургическое состояние материи. Это очень важно, поскольку он определяет состояние доставки материала. Механические свойства модифицируются путем упрочнения алюминия. Предел упругости, твердость увеличивается за счет уменьшения удлинения: уменьшается деформационная способность. Наиболее заметными последствиями упрочнения являются механические свойства. Для термообработки алюминиевых сплавов существуют три различные фазы.
Раствор: алюминий нагревается примерно до 500 ° в течение короткого времени. закалка: алюминий быстро охлаждается водой до 40 °. созревание и доход: в случае созревания алюминий затвердевает сам по себе при комнатной температуре в течение нескольких дней. Эта операция может занять от нескольких дней до нескольких месяцев в зависимости от серии. В случае выручки алюминий затвердевает, потому что он поддерживается при температуре около 165 ° в соответствии со степенью.
- Мы также говорим о естественном старении.
- Мы также говорим об искусственном старении.
Алюминиевое тушение вводит внутренние напряжения во многих продуктах, которые деформируют их и которые могут препятствовать определенным применениям: тогда изделия подвергаются напряжению, сжатию или объединению.
При электролизе на катоде выделяется алюминий, а на аноде — кислород. Алюминий, обладающий большей плотностью, чем исходный расплав, собирается на дне эликтролизера, откуда его периодически выпускают. По мере выделения металла, в расплав добавляют новые порции оксида алюминия. Выделяющийся при электролизе кислород взаимодействует с углеродом анода, который выгорает, образуя CO и CO 2 .
Оттенки этой серии отличаются алюминиевой способностью около 100%. Он характеризуется низкой механической прочностью и высокой устойчивостью к коррозии. Он отлично сваривается и хорош для складывания и изгиба. Высокие механические свойства после обработки хорошая обработка, полировка, хорошая термостойкость от 100 до 250 °. этот сорт не предназначен для сварки и не устойчив к коррозии из-за присутствия меди. этот класс не рекомендуется для анодирования черного цвета. Они характеризуются высокими механическими характеристиками при высоких температурах.
Первый алюминиевый завод в России был построен в 1932 году в Волхове.
СПЛАВЫ АЛЮМИНИЯ
Сплавы , повышающие прочность и другие свойства алюминия, получают введением в него легирующих добавок, таких, как медь, кремний, магний, цинк, марганец.
Дуралюмин (дюраль, дюралюминий, от названия немецкого города, где было начато промышленное производство сплава). Сплав алюминия (основа) с медью (Cu: 2,2-5,2%), магнием (Mg: 0,2-2,7%) марганцем(Mn: 0,2-1%). Подвергается закалке и старению, часто плакируется алюминием. Является конструкционным материалом дла авиационного и транспортного машиностроения.
Силумин — легкие литейные сплавы алюминия (основа) с кремнием (Si: 4-13%), иногда до 23% и некоторыми другими элементами: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Изготавливают детали сложной конфигурации, главным образом в авто- и авиастроении.
Магналии — сплавы алюминия (основа) с магнием (Mg: 1-13%) и другими элементами, обладающие высокой коррозийной стойкостью, хорошей свариаемостью, высокой пластичностью. Изготавливают фасонные отливки (литейные магналии), листы, проволоку, заклепки и т.д. (деформируемые магналии).
Основные достоинства всех сплавов алюминия состоит в их малой плотностью (2,5-2,8 г/см 3), высокая прочность (в расчете на единицу веса), удовлетворительная стойкость против атмосферной коррозии, сравнительная дешевизна и простота получения и обработка.
Алюминиевые сплавы применяются в ракетной технике, в авиа-, авто-, судо- и приборостроении, в производстве посуды, спорттоваров, мебели, рекламе и других отраслях промышленности.
По широте применения сплавы алюминия занимают второе место после стали и чугуна.
Алюминий — одна из наиболее распространенных добавок в сплавах на основе меди, магния, титана, никеля, цинка, железа.
Алюминий применяется и для алитирования (алюминирования) — насыщения поверхности стальных или чугунных изделий алюминием с целью защиты основного материала от окисления при сильном нагревании, т.е. повышения жароупорности (до 1100 °C) и сопротивления атмосферной коррозии.
АЛЮМИНИЙ
Al
(от лат. aluminium) , химический элемент IIIA подгруппы периодической системы элементов (B, Al, Ga, In, Tl), наиболее распространенный металл в земной коре, встречается в большом количестве минералов, например в глине и граните. Основным сырьем для производства алюминия служат бокситы — руда, представляющая собой в основном гидратированный оксид алюминия Al2O3Ч2H2O. Мировым лидером по производству алюминия являются США, затем Россия, Канада и Австралия. Алюминий наиболее известен как сырье для производства сплавов, используемых для изготовления пищевых емкостей (бидонов, баллонов, банок и т.п.), легкой кухонной посуды и другой домашней утвари. Неочищенный алюминий был впервые выделен Х.Эрстедом в 1825, хотя еще в 1807 Х.Дэви обнаружил неизвестный металл при обработке глины серной кислотой. Дэви не смог выделить металл из соединений, но назвал его алюминум (от лат. alumen — квасцы), а его оксид — глиноземом (alimina); вскоре это название металла по аналогии с названиями других металлов изменили на «алюминий», что стало общепринятым.
Свойства. Замечательным свойством алюминия является его легкость; плотность алюминия примерно в три раза меньше, чем у стали, меди или цинка. Чистый алюминий — мягкий металл, но образует сплавы с другими элементами, что обеспечивает большой диапазон полезных свойств. В ряду величин теплопроводности и электрической проводимости алюминий стоит после серебра и меди. Алюминий отличается высокой реакционной способностью, поэтому он не встречается в природе в свободном состоянии. Металлический алюминий быстро растворяется в соляной кислоте с образованием хлорида AlCl3, медленнее — в серной с образованием сульфата Al2(SO4)3, но с азотной кислотой реагирует только в присутствии солей ртути. В реакции со щелочами он образует алюминаты, например, с NaOH образует NaAlO2. Алюминий проявляет амфотерные свойства, так как он реагирует и с кислотами, и со щелочами. На воздухе алюминий быстро покрывается прочной защитной пленкой оксида Al2O3, предохраняющей его от дальнейшего окисления. Поэтому алюминий стабилен на воздухе и в присутствии влаги даже при умеренном нагревании. Если защитная пленка оксида нарушена, то при нагревании на воздухе или в кислороде он сгорает ярким белым пламенем. При нагревании алюминий активно реагирует с галогенами, серой, углеродом и азотом. Расплавленный алюминий реагирует с водой со взрывом. СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ
Атомный номер 13 Атомная масса 26,9815 Изотопы
стабильные 27
нестабильные 24, 25, 26, 28, 29
Температура плавления, ° С 660 Температура кипения, ° С 2467 Плотность, г/см3 2,7 Твердость (по Моосу) 2,0-2,9 Содержание в земной коре, % (масс.) 8,13 Степени окисления +3
Применение. С давних времен квасцы применяли в медицине как вяжущее средство, в крашении для протравы, и для дубления кожи. Квасцами часто называют смешанные сульфаты одно- и трехвалентного металлов, например алюминия и калия (минерал сольфатерит). Римский ученый Плиний Старший (1 в. н.э.) в своей Естественной истории упоминает о квасцах как о солях, свойства которых изучали алхимики. Впервые для дубления кожи и в медицинских целях квасцы применили египтяне; они, а также лидийцы, финикийцы и иудеи, знали, что некоторые краски, например индиго и кошениль, лучше сохраняются, если их смешивать или пропитывать квасцами. Кристаллический оксид алюминия, встречающийся в природе под названием корунд, используется как абразив, благодаря высокой твердости. Рубин и сапфир — разновидности корунда, окрашенные примесями, являются драгоценными камнями.
Применение металлического алюминия. Алюминий — один из наиболее легких конструкционных металлов (см. табл.). Сплавы, получаемые из алюминия после термообработки, наряду с низкой плотностью отличаются высокой прочностью и другими важными механическими свойствами, что делает алюминий незаменимым для изготовления деталей транспортных средств (поршни и картеры, блоки и головки цилиндров авиационных и автомобильных двигателей, подшипники, силовой набор и обшивка фюзеляжей и пр.). Алюминий легко подвергается волочению и вытяжке, что используется в производстве пищевых емкостей. Удельная электропроводность алюминия составляет ок. 61% электрической проводимости меди, но плотность алюминия в три раза меньше. Сочетание хорошей проводимости с высокой коррозионной стойкостью на воздухе расширяет возможности использования алюминиевых кабелей, часто упрочняемых сталью, для высоковольтных электропередач. Алюминий отличается также и высокой теплопроводностью, что используется в двигателях, системах охлаждения и других устройствах. Металл легко полируется механически и электролитически, поэтому его применяют также для отражателей телескопов и аналогичных целей. Алюминий широко используется как упаковочный материал и имеет максимальный среди других упаковочных материалов коэффициент извлечения при вторичной переработке. Рекуперация алюминиевого вторсырья позволяет экономить энергию, так как ее расход в этом случае меньше, чем при производстве алюминия из руды. В 1981 доля рекуперированного алюминия в производстве пищевых емкостей составляла 53,2%, а к 1991 достигла 62,4% и продолжает расти. Алюминий отличается высокой коррозионной стойкостью благодаря образованию на его поверхности оксидной пленки и поэтому используется как кровельный материал, обшивка, а также в рефлекторах дневного и ИК-света. Коррозионную стойкость его можно еще повысить методом электролитического анодного окисления, известного как анодирование, в результате чего увеличиваются толщина и сцепление оксидной пленки. Анодированная поверхность легко окрашивается, такой способ часто применяют для архитектурных панелей
(см. также КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ).
Коррозионная стойкость алюминия в сочетании с красивым внешним видом обеспечивает его широкое применение в холодильной технике. Алюминий — сильный восстановитель, и его используют для выделения менее активных металлов, а также в качестве антиоксиданта в производстве стали и взрывчатых веществ. Алюминиевый порошок применяют в отделочных работах. Алюминиевая краска устойчива к действию промышленных выбросов и выхлопных газов, поэтому широко применяется как защитное покрытие на фасадных частях металлоконструкций, нефтяных танков, в железнодорожном оборудовании и других конструкциях. Алюминиевая фольга — блестящий изолирующий материал, используемый для упаковки пищевых продуктов и для заворачивания их при кулинарной обработке, как декоративное покрытие книг, буквенных знаков, а также в производстве электроконденсаторов. Алюминиевый порошок применяется в порошковой металлургии для изготовления точных деталей, а также служит добавкой в твердых топливах ракетных двигателей. Термитная смесь широко используется как сварочный материал для ремонта толстостенных конструкций, например для сварки стальных рельс
(см. также ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ).
Сплавы. Чистый алюминий, мягкий и пластичный, малопригоден для прямого технического применения. Для получения широкого спектра легких алюминиевых сплавов применяется процесс Холла — Эру (см. также АЛЮМИНИЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ). Нужды воздухоплавания во времена Первой мировой войны способствовали интенсивному развитию технологии алюминиевых сплавов. Сегодня развивается область специальных сплавов с помощью различных технологий. Из некоторых алюминиевых сплавов получают листовой прокат и профиль, из других тянут пруток, трубы, изготовляют брус с заданным углом, сложные секции и заготовки для обработки давлением. Многие сплавы можно прессовать, вытягивать, волочить и штамповать при комнатной температуре, другие обрабатывают только при повышенной температуре (см. также СПЛАВЫ).
Термообработка. Наиболее важным в технологии сплавов алюминия было открытие А.Вильма в 1911 того, что у некоторых сплавов улучшаются механические свойства в результате специальной термообработки, известной как старение. Впервые это было установлено для сплавов с медью и магнием, а затем и для всех сплавов. Старение проводят в две стадии; на первой сплав нагревают до температуры несколько ниже температуры плавления алюминия, при этом такие компоненты, как медь, образуют твердый раствор. При быстрой закалке компоненты сплава остаются в твердом растворе. На второй стадии при сравнительно низком нагреве растворенные компоненты сплава выделяются в виде чрезвычайно мелких частиц в алюминиевой матрице, улучшая механические свойства сплава. Но не все эффекты увеличения прочности являются следствием термообработки; некоторые из них объясняются тем, что компоненты сплава образуют твердые растворы или интерметаллические соединения.
См. также МЕТАЛЛОВ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА .
Литье и обработка давлением. Отливка в землю (точнее, в глинисто-песчаные формы) используется для изготовления массивных деталей типа блока цилиндров двигателей, а для массового производства мелких деталей применяется литье в стандартные формы, в том числе и литье под давлением. Широко используются формы для отливок, сделанные из керамики, стали или чугуна (литье в постоянную форму, или кокильное литье). Обычный литьевой сплав может содержать до 8% Cu или до 13% Si. Наиболее распространенные алюминиевые литьевые сплавы содержат добавки Mg, Ni, Fe, Mn или Zn. Низкая температура плавления алюминия и его хорошие литьевые свойства способствуют широкому применению алюминиевого литья.
См. также МЕТАЛЛОВ ЛИТЬЕ . Кроме того, используют алюминиевые заготовки, которые приобретают превосходные качества после термообработки и обработки давлением. Ранее широко применялся дюраль — сплав алюминия с 4% меди, предварительно подвергнутый тепловой и механической обработке. Теперь дюрали — это широкий набор высокопрочных алюминиевых сплавов, содержащих кроме меди также марганец, магний, кремний и др. Эти сплавы имеют прочность на разрыв до 414 МПа (42,2 кг/мм2), близкую к прочности низкоуглеродистой стали. Более современный сплав, содержащий цинк, при комнатной температуре имеет прочность на разрыв до 690 МПа (70,3 кг/мм2). Эти сплавы используются в производстве деталей самолетов и могут заменять некоторые старые медьсодержащие сплавы.
Сплавы горячей и холодной обработки. Алюминий и его сплавы можно подвергать холодной и горячей обработке. При горячей обработке происходит разрушение структуры слитка и превращение ее в однородную мелкозернистую структуру с улучшенными свойствами. Горячая формовка и штамповка позволяют изготавливать тонкие заготовки, которые невозможно получать при холодной обработке. Таким способом получают пруток, проволоку, катанку, лист и другой специальный профиль. Холодная обработка производится на конечной стадии для получения в основном листа, прутка, проволоки и труб. При холодной обработке увеличивается прочность и твердость изделия. В общем, горячая обработка используется для первичной обработки слитка, а холодная имеет преимущество на последней стадии обработки.
См. также ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ .
ЛИТЕРАТУРА
Беляев А.И. Металлургия легких металлов. М., 1970 Промышленные алюминиевые сплавы. М., 1984
Энциклопедия Кольера. — Открытое общество . 2000 .
Синонимы :
Смотреть что такое «АЛЮМИНИЙ» в других словарях:
Или глиний (хим. обозначение Al, атомный вес 27, 04) металл, ненайденный до сих пор в природе в свободном состоянии; зато ввиде соединений, а именно силикатов, элемент этот повсеместно и широкораспространен; он входит в состав массы горных пород … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
— (глиний) хим. зн. AL; ат. в. = 27,12; уд. в. = 2,6; т. пл. около 700°. Серебристо белый, мягкий, звонкий металл; является в соединении с кремневой кислотой главной составной частью глин, полевого шпата, слюд; встречается во всех почвах. Идет на… … Словарь иностранных слов русского языка
— (символ Аl), металл серебристо белого цвета, элемент третьей группы периодической таблицы. Впервые в чистом виде был получен в 1827 г. Наиболее распространенный металл в коре земного шара; главным источником его является руда боксит. Процесс… … Научно-технический энциклопедический словарь
АЛЮМИНИЙ — АЛЮМИНИЙ, Aluminium (хим. знак А1, ат. вес 27,1), самый распространенный на поверхности земли металл и, после О и кремния, важнейшая составная часть земной коры. А. встречается в природе, по преимуществу, в виде солей кремнекислоты (силикатов);… … Большая медицинская энциклопедия
Алюминий — представляет собой голубовато белый металл, отличающийся особой легкостью. Он очень пластичен, легко поддается прокатке, волочению, ковке, штамповке, а также литью и т.д. Как и другие мягкие металлы, алюминий также очень хорошо поддается… … Официальная терминология
Алюминий — (Aluminium), Al, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154; легкий металл, tпл660 °С. Содержание в земной коре 8,8% по массе. Алюминий и его сплавы используют как конструкционные материалы в… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
АЛЮМИНИЙ, алюмний муж., хим. щелочной металл глиний, основа глинозема, глины; также, как основа ржавчины, железо; а яри медь. Алюминит муж. ископаемое, похожее на квасцы, водный сернокислый глинозем. Алюнит муж. ископаемое, весьма близкое к… … Толковый словарь Даля