Този лек метал със сребристобял оттенък към модерен животнамира се почти навсякъде. Физическите и химичните свойства на алуминия му позволяват да се използва широко в промишлеността. Най-известните находища са в Африка, Южна Америка, в Карибския регион. В Русия местата за добив на боксит се намират в Урал. Световните лидери в производството на алуминий са Китай, Русия, Канада и САЩ.

Ал копаене

В природата този сребрист метал, поради високата си химична активност, се среща само под формата на съединения. Най-известните геоложки скали, съдържащи алуминий, са боксит, алуминиев оксид, корунд и фелдшпат. Бокситът и алуминиевият оксид са от промишлено значение, именно находищата на тези руди позволяват извличането на алуминий в чиста форма.

Имоти

Физическите свойства на алуминия улесняват изтеглянето на заготовки от този метал в тел и навиването на тънки листове. Този метал не е издръжлив, за да се увеличи този показател по време на топене, той се легира с различни добавки: мед, силиций, магнезий, манган, цинк. За промишлени цели е важно друго физическо свойство на алуминия - това е способността му бързо да се окислява във въздуха. Повърхността на алуминиевия продукт vivoобикновено покрит с тънък оксиден филм, който ефективно защитава метала и предотвратява неговата корозия. Когато този филм се разруши, сребристият метал бързо се окислява, докато температурата му се повишава значително.

Вътрешната структура на алуминия

Физическите и химичните свойства на алуминия до голяма степен зависят от неговата вътрешна структура. Кристалната решетка на този елемент е един вид лицево-центриран куб.

Този тип решетка е присъщ на много метали, като мед, бром, сребро, злато, кобалт и други. Високата топлопроводимост и способността да провежда електричество направиха този метал един от най-търсените в света. Почивка физични свойстваалуминий, чиято таблица е представена по-долу, напълно разкрива неговите свойства и показва обхвата на тяхното приложение.

Легиране на алуминий

Физическите свойства на медта и алуминия са такива, че когато определено количество мед се добави към алуминиева сплав, нейната кристална решетка се огъва и силата на самата сплав се увеличава. Легирането на леки сплави се основава на това свойство на Al да повишава тяхната здравина и устойчивост на агресивни среди.

Обяснението на процеса на втвърдяване се крие в поведението на медните атоми в алуминиевата кристална решетка. Частиците Cu са склонни да изпадат от кристалната решетка на Al и се групират в нейните специални области.

Когато медните атоми образуват клъстери, се образува кристална решетка от смесен тип CuAl 2, в която сребърните метални частици са едновременно част както от общата кристална решетка на алуминия, така и от състава на решетката от смесен тип CuAl 2. Силите на вътрешните връзки в изкривена решетка са много по-големи от нормалните. Това означава, че силата на новообразуваното вещество е много по-висока.

Химични свойства

Известно е взаимодействието на алуминия с разредена сярна и солна киселина. При нагряване този метал лесно се разтваря в тях. Студената концентрирана или силно разредена азотна киселина не разтваря този елемент. Водните разтвори на алкали активно влияят на веществото, като по време на реакцията образуват алуминати - соли, които съдържат алуминиеви йони. Например:

Al 2 O 3 + 3H2O + 2NaOH \u003d 2Na

Полученото съединение се нарича натриев тетрахидроксоалуминат.

Тънък филм върху повърхността на алуминиевите продукти предпазва този метал не само от въздуха, но и от водата. Ако тази тънка бариера бъде премахната, елементът ще взаимодейства бурно с водата, освобождавайки водород от нея.

2AL + 6H 2 O \u003d 2 AL (OH) 3 + 3H 2

Полученото вещество се нарича алуминиев хидроксид.

AL (OH) 3 реагира с алкали, образувайки хидроксоалуминатни кристали:

Al(OH)2 +NaOH=2Na

Ако това химично уравнение се добави към предишното, получаваме формулата за разтваряне на елемент в алкален разтвор.

Al (OH) 3 + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na + 3H 2

Изгаряне на алуминий

Физическите свойства на алуминия му позволяват да реагира с кислорода. Ако прахът от това метално или алуминиево фолио се нагрее, той пламва и гори с ослепителен бял пламък. В края на реакцията се образува алуминиев оксид Al 2 O 3.

Алуминий

Полученият алуминиев оксид има геоложкото наименование алуминиев оксид. В естествени условия се среща под формата на корунд - твърди прозрачни кристали. Корундът се характеризира с висока твърдост, индикаторът му е 9 по скалата на твърдите вещества.Самият корунд е безцветен, но различни примеси могат да го оцветят в червено и Син цвят, така се оказва скъпоценни камъни, които в бижутерията се наричат ​​рубини и сапфири.

Физическите свойства на алуминиевия оксид позволяват отглеждането на тези скъпоценни камъни при изкуствени условия. Техническите скъпоценни камъни се използват не само за бижута, те се използват в прецизно оборудване, за изработка на часовници и други неща. Изкуствените рубинени кристали също се използват широко в лазерни устройства.

Финозърнесто разнообразие от корунд с голямо количество примеси, нанесено върху специална повърхност, е известно на всички като шмиргел. Физическите свойства на алуминиевия оксид обясняват високите абразивни свойства на корунда, както и неговата твърдост и устойчивост на триене.

алуминиев хидроксид

Al 2 (OH) 3 е типичен амфотерен хидроксид. В комбинация с киселина това вещество образува сол, съдържаща положително заредени алуминиеви йони; в основите образува алуминати. Амфотерността на веществото се проявява във факта, че то може да се държи както като киселина, така и като основа. Това съединение може да съществува както в желеобразна, така и в твърда форма.

Практически не се разтваря във вода, но реагира с повечето активни киселини и основи. Физическите свойства на алуминиевия хидроксид се използват в медицината, той е популярен и безопасно средство за защитанамалявайки киселинността в организма, използва се при гастрит, дуоденит, язва. В промишлеността Al 2 (OH) 3 се използва като адсорбент, той перфектно пречиства водата и утаява вредните елементи, разтворени в нея.

Промишлена употреба

Алуминият е открит през 1825 г. Първоначално този метал е бил оценен над златото и среброто. Това се дължи на трудността при извличането му от рудата. Физическите свойства на алуминия и способността му бързо да образува защитен филм върху повърхността му затрудниха изучаването на този елемент. Едва в края на 19-ти век е открит удобен метод за топене на чист елемент, подходящ за използване в индустриален мащаб.

Лекотата и способността да издържа на корозия са уникалните физически свойства на алуминия. Сплавите на този сребрист метал се използват в ракетната техника, в производството на автомобили, кораби, самолети и инструменти, в производството на прибори и прибори.

Като чист метал, Al се използва в производството на части за химическо оборудване, електрически проводници и кондензатори. Физическите свойства на алуминия са такива, че неговата електрическа проводимост не е толкова висока, колкото тази на медта, но този недостатък се компенсира от лекотата на въпросния метал, което прави възможно алуминиевите проводници да бъдат по-дебели. И така, при същата електрическа проводимост, алуминиевата жица тежи наполовина по-малко от медната жица.

Също толкова важно е използването на Al в процеса на алуминизиране. Това е името на реакцията на насищане на повърхността на продукт от чугун или стомана с алуминий, за да се предпази основният метал от корозия при нагряване.

В момента проучените запаси от алуминиеви руди са доста сравними с нуждите на хората от този сребрист метал. Физическите свойства на алуминия могат да поднесат много повече изненади на неговите изследователи, а обхватът на този метал е много по-широк, отколкото може да се предположи.

СВОЙСТВА НА АЛУМИНИЯ

Съдържание:

Класове алуминий

Физически свойства

Корозионни свойства

Механични свойства

Технологични свойства

Приложение

класове алуминий.

Алуминият се характеризира с висока електрическа и топлопроводимост, устойчивост на корозия, пластичност и устойчивост на замръзване. Най-важното свойство на алуминия е неговата ниска плътност (около 2,70 g / cc).Точката на топене на алуминия е около 660 C.

Физикохимичните, механичните и технологичните свойства на алуминия са силно зависими от вида и количеството на примесите, влошаващи повечето от свойствата на чистия метал.Основните естествени примеси в алуминия са желязото и силицият. Желязото, например, присъства като независима Fe-Al фаза, намалява електропроводимостта и устойчивостта на корозия, влошава пластичността, но леко увеличава якостта на алуминия.

В зависимост от степента на пречистване първичният алуминий се разделя на алуминий с висока и техническа чистота (GOST 11069-2001). Техническият алуминий също включва класове с маркировка AD, AD1, AD0, AD00 (GOST 4784-97). Техническият алуминий от всички класове се получава чрез електролиза на криолитно-алуминиев триоксид. Алуминий с висока чистота се получава чрез допълнително пречистване на технически алуминий. Характеристиките на свойствата на алуминия с висока и висока чистота се обсъждат в книги

Таблицата по-долу предоставя обобщение на повечето класове алуминий. Посочено е и съдържанието на основните му природни примеси - силиций и желязо.

Основната практическа разлика между търговския и високо пречистения алуминий е свързана с разликите в устойчивостта на корозия към определени среди. Естествено, колкото по-висока е степента на пречистване на алуминия, толкова по-скъп е той.

Алуминият с висока чистота се използва за специални цели. За производството на алуминиеви сплави, кабелни и телени продукти и валцувани продукти се използва технически алуминий. След това ще говорим за технически алуминий.

Електропроводимост.

Най-важното свойство на алуминия е неговата висока електропроводимост, по която той отстъпва само на среброто, медта и златото. Комбинацията от висока електрическа проводимост с ниска плътност позволява на алуминия да се конкурира с медта в областта на кабелните и жични продукти.

Електрическата проводимост на алуминия, в допълнение към желязото и силиция, е силно повлияна от хром, манган и титан. Следователно в алуминия, предназначен за производство на токови проводници, се регулира съдържанието на още няколко примеси. Така че, в алуминий клас A5E с допустимо съдържание на желязо от 0,35% и силиций от 0,12%, сумата от примеси Cr + V + Ti + Mn не трябва да надвишава само 0,01%.

Електрическата проводимост зависи от състоянието на материала. Продължителното отгряване при 350 C подобрява проводимостта, докато студеното втвърдяване влошава проводимостта.

Стойността на електрическото съпротивление при температура 20 С еOhm*mm 2 /m или µOhm*m :

0.0277 - закалена алуминиева тел A7E

0,0280 - закалена алуминиева тел A5E

0.0290 - след пресоване, без термична обработка от алуминий AD0

Така специфичното електрическо съпротивление на алуминиевите проводници е приблизително 1,5 пъти по-високо от електрическото съпротивление на медните проводници. Съответно електрическата проводимост (реципрочната стойност на съпротивлението) на алуминия е 60-65% от електрическата проводимост на медта. Електрическата проводимост на алуминия се увеличава с намаляване на количеството на примесите.

Температурният коефициент на електрическо съпротивление на алуминия (0,004) е приблизително същият като този на медта.

Топлинната проводимост на алуминия при 20 C е приблизително 0,50 cal/cm*s*C и се увеличава с увеличаване на чистотата на метала. По отношение на топлопроводимостта алуминият е на второ място след среброто и медта (около 0,90), три пъти по-висок от топлопроводимостта на меката стомана. Това свойство определя използването на алуминий в охладителни радиатори и топлообменници.

Други физични свойства.

Алуминият има много високо специфична топлина(приблизително 0,22 cal / g * C). Това е много по-високо, отколкото за повечето метали (0,09 за медта). Специфична топлина на топенесъщо е много висока (около 93 cal/g). За сравнение, за мед и желязо тази стойност е приблизително 41-49 cal / g.

Отразяемосталуминият е силно зависим от неговата чистота. За алуминиево фолиоПри чистота 99,2% коефициентът на отражение на бялата светлина е 75%, а при фолио със съдържание на алуминий 99,5% коефициентът на отражение е вече 84%.

Самият алуминий е много реактивен метал. Това е свързано с използването му в алуминотермията и в производството на експлозиви. Във въздуха обаче алуминият е покрит с тънък (около микрон) филм от алуминиев оксид. С висока якост и химическа инертност, той предпазва алуминия от по-нататъшно окисляване и определя неговите високи антикорозионни свойства в много среди.

При алуминия с висока чистота оксидният филм е непрекъснат и непорест и има много силна адхезия към алуминия. Следователно алуминият с висока и специална чистота е много устойчив на действието на неорганични киселини, основи, морска вода и въздух. Адхезията на оксидния филм към алуминия в местата, където има примеси, значително се влошава и тези места стават уязвими на корозия. Следователно алуминият с техническа чистота има по-ниска устойчивост. Например, по отношение на слаба солна киселина устойчивостта на рафиниран и технически алуминий се различава 10 пъти.

Алуминият (и неговите сплави) обикновено проявява точкова корозия. Следователно стабилността на алуминия и неговите сплави в много среди се определя не от промяна в теглото на пробите и не от скоростта на проникване на корозия, а от промяна в механичните свойства.

Съдържанието на желязо има основно влияние върху корозионните свойства на търговския алуминий. По този начин скоростта на корозия в 5% разтвор на HCl за различни степени е (в):

Наличието на желязо също намалява устойчивостта на алуминия към основи, но не влияе на устойчивостта към сярна и азотна киселина. Като цяло корозионната устойчивост на техническия алуминий в зависимост от чистотата се влошава в следния ред: A8 и AD000, A7 и AD00, A6, A5 и AD0, AD1, A0 и AD.

При температури над 100C алуминият взаимодейства с хлора. Алуминият не взаимодейства с водорода, но го разтваря добре, така че е основният компонент на газовете, присъстващи в алуминия. Водните пари, които се дисоциират при 500 ° C, имат вредно въздействие върху алуминия, при по-ниски температури ефектът на парата е незначителен.

Алуминият е стабилен в следните среди:

индустриална атмосфера

Естествена прясна вода до температури от 180 C. Степента на корозия се увеличава с аериране,

примеси от сода каустик, солна киселина и сода.

Морска вода

Концентрирана азотна киселина

Кисели соли на натрий, магнезий, амоний, хипосулфит.

Слаби (до 10%) разтвори на сярна киселина,

100% сярна киселина

Слаби разтвори на фосфор (до 1%), хром (до 10%)

Борна киселина във всяка концентрация

Оцет, лимон, вино. ябълчена киселина, кисели плодови сокове, вино

Разтвор на амоняк

Алуминият е нестабилен в такива среди:

Разредена азотна киселина

Солна киселина

Разредена сярна киселина

Флуороводородна и бромоводородна киселина

Оксалова, мравчена киселина

Разтвори на каустични алкали

Вода, съдържаща соли на живак, мед, хлоридни йони, които разрушават оксидния филм.

При контакт с повечето технически метали и сплави алуминият служи като анод и неговата корозия ще се увеличи.

Модул на еластичност д \u003d 7000-7100 kgf / mm 2 за технически алуминий при 20 С. С увеличаване на чистотата на алуминия, стойността му намалява (6700 за A99).

Модул на срязване Ж \u003d 2700 kgf / mm 2.

Основните параметри на механичните свойства на техническия алуминий са дадени по-долу:

Посочените цифри са много показателни:

1) За закален и лят алуминий тези стойности зависят от техническия клас алуминий. Колкото повече примеси, толкова по-голяма е здравината и твърдостта и толкова по-ниска е пластичността. Например твърдостта на лят алуминий е: за А0 - 25HB, за A5 - 20HB, а за алуминий с висока чистота A995 - 15HB. Якостта на опън за тези случаи е: 8,5; 7,5 и 5 kgf / mm 2 и удължение 20; 30 и 45% съответно.

2) За деформирания алуминий механичните свойства зависят от степента на деформация, вида на валцувания продукт и неговите размери. Например якостта на опън е най-малко 15-16 kgf / mm 2 за тел и 8 - 11 kgf / mm 2 за тръби.

Във всеки случай обаче техническият алуминий е мек и крехък метал. Ниската граница на провлачване (дори за тежко обработена стомана не надвишава 12 kgf / mm 2) ограничава използването на алуминий по отношение на допустимите натоварвания.

Алуминият има ниска якост на пълзене: при 20 C тя е 5 kgf/mm 2, а при 200 C е 0,7 kgf/mm 2. За сравнение: за мед тези цифри са съответно 7 и 5 kgf / mm 2.

Ниската температура на топене и температурата на началото на прекристализацията (за техническия алуминий е около 150 ° С), ниската граница на пълзене ограничава температурния диапазон на работа на алуминия от страна на високите температури.

Пластичността на алуминия не се влошава при ниски температури, до хелий. При понижаване на температурата от +20 С до -269 С якостта на опън се увеличава 4 пъти за техническия алуминий и 7 пъти за алуминия с висока чистота. Границата на еластичност в този случай се увеличава с коефициент 1,5.

Устойчивостта на замръзване на алуминия позволява използването му в криогенни устройства и конструкции.

Технологични свойства.

Високата пластичност на алуминия позволява производството на фолио (с дебелина до 0,004 mm), дълбоко изтеглени продукти и използването му за нитове.

Алуминият с техническа чистота проявява крехкост при високи температури.

Обработваемостта е много ниска.

Температурата на прекристализация на отгряване е 350-400 ° С, температурата на темпериране е 150 ° С.

Заваряемост.

Трудностите при заваряването на алуминий се дължат на 1) наличието на силен инертен оксиден филм, 2) висока топлопроводимост.

Независимо от това, алуминият се счита за силно заваряем метал. Заваръчният шев има якостта на основния метал (отгрят) и същите корозионни свойства. За подробности относно заваряването на алуминий вижте напримерwww. място за заваряване.com.ua.

Приложение.

Поради ниската си якост алуминият се използва само за ненатоварени конструктивни елементи, когато са важни високата електрическа или топлопроводимост, устойчивост на корозия, пластичност или заваряемост. Частите са свързани чрез заваряване или нитове. Техническият алуминий се използва както за леене, така и за производство на валцувани продукти.

В склада на предприятието винаги има листове, тел и гуми от технически алуминий.

(вижте съответните страници на уебсайта). По поръчка се доставят прасета А5-А7.

Алуминиева характеристика

индустрия за качество на алуминиеви метали

Алуминият е най-често срещаният метал в земната кора. Съдържанието му се оценява на 7,45% (повече от желязото, което е само 4,2%). Алуминият като елемент е открит наскоро, през 1825 г., когато са получени първите малки бучки от този метал. Началото на индустриалното му развитие датира от края на миналия век. Тласък за това е разработването през 1886 г. на метод за производството му чрез електролиза на алуминиев оксид, разтворен в криолит. Принципът на метода е в основата на съвременното промишлено извличане на алуминий от алуминий във всички страни по света.

На външен вид алуминият е лъскав, сребристобял метал. Във въздуха той бързо се окислява, покривайки се с тънък бял матов филм от AlO. Този филм има високи защитни свойства, следователно, покрит с такъв филм, алуминият е устойчив на корозия.

Алуминият лесно се разрушава от разтвори на разяждащи алкали, солна и сярна киселина. В концентрирана азотна киселина и органични киселини има висока устойчивост.

Най-характерните физични свойства на алуминия са неговата ниска относителна плътност от 2,7, както и относително висока топло- и електропроводимост. При 0C електрическата проводимост на алуминия, т.е. електрическата проводимост на алуминиев проводник със сечение 1 mm и дължина 1 m е 37 1 ohm.

Устойчивостта на корозия и особено електропроводимостта на алуминия е толкова по-висока, колкото по-чист е, толкова по-малко примеси съдържа.

Точката на топене на алуминия е ниска, тя е приблизително 660C. Неговата латентна топлина на топене обаче е много голяма - около 100 cal g, следователно е необходимо голямо количество топлина за стопяване на алуминий, отколкото за стопяване на същото количество, например огнеупорна мед, която има точка на топене 1083 C, латентна топлина на топене от 43 cal g.

Механичните свойства на алуминия се характеризират с висока пластичност и ниска якост. Валцованият и откален алуминий има = 10 kg mm и твърдост HB25, = 80% и = 35%.

Кристалната решетка на алуминия е лицево-центриран куб с параметър (размер на страната) 4,04 при 20 °C. Алуминият няма алотропни трансформации.

В природата алуминият се среща под формата на алуминиеви руди: боксити, нефелини, алунити и каолини. Най-важната руда, на която се основава по-голямата част от световната алуминиева индустрия, е бокситът.

Получаването на алуминий от руди се състои от два последователни етапа - първо се произвежда алуминий (AlO), а след това от него се получава алуминий.

Понастоящем известните методи за производство на алуминиев оксид могат да бъдат разделени на три групи: алкални, киселинни и електротермични. Най-широко използвани са алкалните методи.

При някои разновидности на алкални методи бокситът, дехидратиран при 1000 C, се смила в топкови мелници, смесва се в определени пропорции с креда и сода и се синтерува, за да се получи водоразтворим твърд натриев алуминат чрез реакцията

AlO + NaCO = AlO NaO + CO

Спечената маса се раздробява и излугва с вода, докато натриевият алуминат преминава в разтвор.

При други разновидности на алкалния метод алуминиевият оксид, съдържащ се в боксита, се свързва в натриев алуминат чрез директно третиране на рудата с алкали. В този случай веднага се получава разтвор на алуминат във вода.

И в двата случая образуването на воден разтвор на натриев алуминат води до отделянето му от неразтворимите компоненти на рудата, които са главно оксиди и хидроксиди на силиций, желязо и титан. Отделянето на разтвора от неразтворимата утайка, наречена червена кал, се извършва в утаителни резервоари.

Към получения разтвор се добавя вар при 125 С и налягане 5 сутринта, което води до десиликонизация - CaSiO се утаява, образувайки бяла утайка. Разтворът, пречистен от силиций, след отделянето му от бялата кал, се обработва с въглероден диоксид при 60-80 ° С, в резултат на което се утаява кристален хидрат на алуминиев оксид:

AlONaO + 3H2O + CO = 2Al(OH) + NaCO.

Измива се, подсушава се и се калцинира. Калцинирането води до образуването на алуминиев оксид:

2Al(OH) = AlO + 3H2O.

Описаният метод осигурява доста пълно извличане на алуминиев оксид от боксит - около 80%.

Получаването на метален алуминий от алуминий се състои в електролитното му разлагане на съставните части - на алуминий и кислород. Електролитът в този процес е разтвор на алуминиев оксид в криолит (AlF 3NaF). Криолитът, имащ способността да разтваря алуминиев оксид, едновременно с това понижава точката си на топене. Двуалуминиевият оксид се топи при температура около 2000 С, а точката на топене на разтвор, състоящ се например от 85% криолит и 15% алуминиев оксид, е 935 С.

Схемата за електролиза на алуминиев оксид е доста проста, но технологично този процес е сложен и изисква големи количества електроенергия.

В дъното на банята с добра топлоизолация 1 и въглеродна набивка 2 са поставени катодни гуми 3, свързани към отрицателния полюс на източника на електрически ток. Електроди 5 са ​​прикрепени към анодната шина 4. Преди началото на електролизата върху дъното на ваната се излива тънък слой кокс, електродите се спускат, докато влязат в контакт с него, и токът се включва. Когато въглеродната опаковка се нагрява, постепенно се въвежда криолит. Когато дебелината на слоя на разтопения криолит е 200-300 mm, алуминиевият оксид се зарежда в размер на 15% от количеството на криолита. Процесът протича при 950-1000 С.

Под действието на електрически ток алуминиевият оксид разлага алуминия и кислорода. Течният алуминий 6 се натрупва върху въглищното дъно (дъното на въглищната баня), което е катод, и кислородът се свързва с въглерода на анодите, като постепенно ги изгаря. Криолитът се изразходва незначително. Периодично се добавя алуминиев оксид, електродите постепенно се спускат надолу, за да се компенсира изгорялата част, а натрупаният течен алуминий се изпуска в кофа 8 на определени интервали.

По време на електролиза на 1 тон алуминий се изразходват около 2 тона алуминиев оксид, 0,6 тона въглеродни електроди, служещи като аноди, 0,1 тона криолит и от 17 000 до 18 000 kWh електроенергия.

Суровият алуминий, получен чрез електролиза на алуминиев оксид, съдържа метални примеси (желязо, силиций, титан и натрий), разтворени газове, основният от които е водородът, и неметални включвания, които са частици от алуминиев оксид, въглища и криолит. В това състояние той е негоден за употреба, тъй като има ниски свойства, така че трябва да бъде рафиниран. Неметалните и газообразните примеси се отстраняват чрез претопяване и продухване на метала с хлор. Металните примеси могат да бъдат отстранени само чрез сложни електролитни методи.

След рафиниране се получават търговски класове алуминий.

Чистотата на алуминия е решаващ показател, който влияе върху всички негови свойства, така че химичният състав е в основата на класификацията на алуминия.

Желязото и силицият са неизбежни примеси от производството на алуминий. И двете са вредни за алуминия. Желязото не се разтваря в алуминия, но образува с него крехки химични съединения FeAl и Fe2Al. Алуминият образува евтектична механична смес със силиций при 11,7% Si. Тъй като разтворимостта на силиция при стайна температурае много малък (0,05%), тогава дори и с малко количество от него, той образува евтектика Fe + Si и включвания на много твърди (HB 800) крехки силициеви кристали, които намаляват пластичността на алуминия. При съвместното присъствие на силиций и желязо се образуват трикомпонентно химично съединение и трикомпонентна евтектика, които също намаляват пластичността.

Контролираните примеси в алуминия са желязо, силиций, мед и титан.

Алуминият от всички класове съдържа повече от 99% Al. Количественият излишък на тази стойност в стотни или десети от процента е посочен в името на марката след началната буква А. Така марката A85 съдържа 99,85% Al. Изключение от този принцип на маркиране са класове A AE, в които съдържанието на алуминий е същото като в класове A0 и A5, но различно съотношение на примесите на желязо и силиций, включени в състава.

Буквата E в марката AE означава, че алуминият от тази марка е предназначен за производството на електрически проводници. Допълнително изискване за свойствата на алуминия е ниското електрическо съпротивление, което за проводник, изработен от него, не трябва да бъде повече от 0,0280 ома mm m при 20 ° C.

Алуминият се използва за производството на продукти и сплави на негова основа, чиито свойства изискват висока степен на чистота.

В зависимост от предназначението алуминият може да бъде произведен в различни форми. Алуминият от всички степени (висока и техническа чистота), предназначен за претопяване, се отлива под формата на слитъци с тегло 5; 15 и 1000 кг. Граничните им стойности са както следва: височина от 60 до 600 мм, ширина от 93 до 800 мм и дължина от 415 до 1000 мм.

Ако алуминият е предназначен за валцоване на листове и ленти, тогава плоските блокове от седемнадесет размера се отливат по непрекъснат или полунепрекъснат метод. Дебелината им варира от 140 до 400 mm, ширината - от 560 до 2025 mm, а теглото на 1 m дължина на блока - от 210 до 2190 kg. Дължината на слитъка се съгласува с клиента.

Основният вид контрол на алуминия, както в блокове, така и в плоски блокове, е проверката на химичния състав и съответствието му с марковия. Блоковете и блоковете, предназначени за обработка под налягане, са обект на допълнителни изисквания, като липса на черупки, газови мехурчета, пукнатини, шлака и други чужди включвания.

За дезоксидация на стомана по време на нейното топене, както и за производство на феросплави и за алуминотермия може да се използва по-евтин алуминий с по-ниска чистота, отколкото е посочено в таблицата „Чистота на алуминий от различни степени“. За тази цел промишлеността произвежда шест вида алуминий на слитъци с тегло от 3 до 16,5 kg, съдържащи от 98,0 до 87,0% Al. В тях съдържанието на желязо достига 2,5%, а на силиций и мед до 5% всеки.

Използването на алуминий се дължи на особеностите на неговите свойства. Комбинацията от лекота с достатъчно висока електрическа проводимост позволява използването на алуминий като проводник на електрически ток, заменяйки го с по-скъпа мед. Разликата в електрическата проводимост на медта (631 ома) и алуминия (371 ома) се компенсира чрез увеличаване на напречното сечение на алуминиевата тел. Малката маса на алуминиевите проводници позволява да се извърши тяхното окачване с много по-голямо разстояние между опорите, отколкото в случая на медни проводници, без страх от счупване на проводника под въздействието на собственото му тегло. От него също се правят кабели, гуми, кондензатори, токоизправители. Високата устойчивост на корозия на алуминия го прави в някои случаи незаменим материал в химическото инженерство, например за производството на оборудване, използвано при производството, съхранението и транспортирането на азотна киселина и нейните производни.

Намира широко приложение и в хранително-вкусовата промишленост - от него се произвеждат различни съдове за готвене. В този случай се използва не само неговата устойчивост на органични киселини, но и високата му топлопроводимост.

Високата пластичност позволява алуминият да бъде навит във фолио, което сега напълно замени по-скъпото калаено фолио, използвано по-рано. Фолиото служи за опаковка на голямо разнообразие от хранителни продукти: чай, шоколад, тютюн, сирене и др.

Алуминият се използва по същия начин като антикорозионно покритие на други метали и сплави. Може да се прилага чрез облицовка, дифузионно покритие и други методи, включително боядисване на алуминий с бои и лакове. Особено широко разпространено е алуминиевото облицоване на плосковалцувани продукти от по-малко устойчиви на корозия алуминиеви сплави.

Химическата активност на алуминия по отношение на кислорода се използва за дезоксидация при производството на полуспокойна и спокойна стомана и за производството на трудно възстановими метали чрез изместване на алуминия от техните кислородни съединения.

Алуминият се използва като легиращ елемент в различни стомани и сплави. Придава им специфични свойства. Например, повишава устойчивостта на топлина на сплави на базата на желязо, мед, титан и някои други метали.

Можете да посочите други области на приложение на алуминий с различна степен на чистота, но най-голямото количество от него се изразходва за получаване на различни леки сплави на негова основа. Подробности за основните са дадени по-долу.

Като цяло използването на алуминий в различни сектори на икономиката, използвайки примера на развитите капиталистически страни, се оценява със следните цифри: транспортно инженерство 20-23% (включително автомобилната индустрия 15%), строителство 17-18%, електротехника 10-12%, производство на опаковъчни материали 9-10%, производство на потребителски стоки за дълготрайна употреба 9-10%, общо инженерство 8-10%.

Алуминият намира все повече и повече нови области на приложение, въпреки конкуренцията на други материали и особено пластмаси.

Основните индустриални руди, съдържащи алуминий, са боксит, нефелин, алунит и каолин.

Качеството на тези руди се оценява по съдържанието на алуминиев оксид Al O, който съдържа 53% Al. От другите показатели за качеството на алуминиевите руди най-важен е съставът на примесите, чиято вредност и полезност се определят от използването на рудата.

Бокситът е най-добрата и основна суровина в света за производство на алуминий. Използва се и за производство на изкуствен корунд, силно огнеупорни изделия и за други цели. Според химичния състав тази седиментна скала е смес от алуминиеви хидрати AlO nH2O с оксиди на желязо, силиций, титан и други елементи. Най-често срещаните алуминиеви хидрати, които изграждат бокситите, са минералите диаспор, бемит и хидрагелит. Съдържанието на алуминиев оксид в боксита, дори в едно находище, варира в много широки граници от 35 до 70%.

Минералите, влизащи в състава на боксита, образуват много рядка смес, което затруднява обогатяването. В промишлеността се използват предимно сурови руди. Процесът на извличане на алуминий от руда е сложен, много енергоемък и се състои от два етапа: първо се извлича алуминиев оксид и след това се получава алуминий от него.

Предмет на световната търговия е както самият боксит, така и алуминиевият оксид, извлечен от него или други руди.

На територията на ОНД находищата на боксит са неравномерно разпределени, а бокситът от различни находища е с различно качество. Депозитите на най-качествените боксити се намират в Урал. Големи запаси от боксит има и в европейската част на ОНД и в Западен Казахстан.

От индустриализираните страни сега практически е предоставена само Франция, където за първи път започва нейното развитие. Неговите надеждни и вероятни запаси в тази група държави през 1975 г. се оценяват на 4,8 милиарда тона (включително 4,6 милиарда тона в Австралия), докато в развиващите се страни на 12,5 милиарда тона, главно в Африка и Латинска Америка(най-богатите са Гвинея, Камерун, Бразилия, Ямайка).

В следвоенния период кръгът от страни, в които се добива боксит и произвежда първичен алуминий, рязко се разширява. През 1950 г. боксит се добива само в 11 страни, без да се брои СССР, включително три над 1 милион тона (Суринам, Гвиана, САЩ) и четири над 0,1 милиона тона всяка (Франция, Индонезия, Италия, Гана). До 1977 г. обемът на производството се увеличава 12 пъти и неговата география се променя драматично (повече от половината от производството на капиталистическия свят идва от развиващите се страни).

За разлика от развиващите се страни, богатата на горива Австралия преработва по-голямата част от добития боксит (главно на полуостров Йорк, най-голямото находище на боксит в света) в алуминиев оксид, играейки решаваща роля в нейния световен износ. Не е пример за нея, страните от Карибите и Западна Африка изнасят предимно боксит. Това засяга както политически причини (световните алуминиеви монополи предпочитат производството на алуминиев оксид извън зависимите страни, произвеждащи боксити), така и чисто икономически: бокситите, за разлика от рудите на тежките цветни метали, са транспортируеми (съдържат 35-65% алуминиев диоксид ), а производството на двуалуминиев оксид изисква значителни специфични разходи, които по-голямата част от страните, произвеждащи боксит, нямат.

В опит да се противопоставят на диктата на световните алуминиеви монополи, страните износителки на боксит през 1973 г. създават организацията "Международна асоциация на страните, добиващи боксит" (IABS). Тя включваше Австралия, Гвинея, Гвиана, Ямайка и Югославия; по-късно се присъединиха Доминиканската република, Хаити, Гана, Сиера Леоне, Суринам, докато Гърция и Индия станаха страни наблюдатели. В годината на създаване тези държави представляват приблизително 85% от добива на боксит в несоциалистически държави.

Алуминиевата промишленост се характеризира с териториална разлика както между добива на боксит и производството на алуминиев оксид, така и между последното и топенето на първичен алуминий. Най-голямото производство на алуминий (до 1-1,3 милиона тона годишно) е локализирано както в алуминиеви заводи (например в канадския завод в Арвида в Квебек, който заема 0,4 милиона тона алуминий годишно по отношение на производствения капацитет), така и в пристанищата за износ на боксит (например Паранам в Суринам), както и по маршрутите на боксит от втория до първия - например в САЩ на брега на Мексиканския залив (Корпус Кристи, Пойнт Комфорт).

В нашата страна всички добивани боксити са разделени на десет степени. Основната разлика между различните класове боксит е, че те съдържат различно количествоосновният възстановим компонент е алуминиевият оксид и имат различен размерсиликонов модул, т.е. различно съдържание на алуминиев оксид спрямо съдържанието на примеси от силициев диоксид, вредни в бокситите (AlO SiO). Силициевият модул е ​​много важен показател за качеството на бокситите, от него до голяма степен зависи тяхното приложение и технология на обработка.

Съдържанието на влага в бокситите от всякакви класове се установява в зависимост от тяхното находище: най-ниското съдържание на влага (не повече от 7%) се установява за бокситите от находищата на Южен Урал и съответно за находищата на Северен Урал, Каменск-Урал и Тихвин. , не повече от 12, 16 и 22%. Индикаторът за влажност не е знак за отказ и служи само за разплащане с потребителя.

Бокситът се доставя на парчета не по-големи от 500 mm. Транспортира се в насипно състояние на платформи или в гондоли.

Алуминийв чист вид е изолиран за първи път от Фридрих Вьолер. Немски химик нагрява безводен елемент хлорид с метален калий. Това се случи през втората половина на 19 век. Преди 20 век кг алуминийструва повече.

Само богатите и държавата можеха да си позволят новия метал. Причината за високата цена е трудността при отделяне на алуминия от други вещества. Методът за извличане на елемента в индустриален мащаб е предложен от Чарлз Хол.

През 1886 г. той разтваря оксида в криолитна стопилка. Германецът затворил сместа в гранитен съд и пуснал електрически ток към нея. Плаки от чист метал се утаяват на дъното на контейнера.

Химични и физични свойства на алуминия

Какъв алуминий?Сребристо бял, лъскав. Затова Фридрих Вьолер сравнява получените метални гранули. Но имаше едно предупреждение - алуминият е много по-лек.

Пластичността е близка до скъпоценната и. алуминият е вещество, без проблеми се разтягат на тънка тел и листове. Достатъчно е да си припомним фолиото. Изработен е на базата на 13-ия елемент.

Алуминият е лек поради ниската си плътност. То е три пъти по-малко от това на желязото. В същото време 13-ият елемент почти не е по-нисък по сила.

Тази комбинация направи сребърния метал незаменим в индустрията, например, производството на части за автомобили. Говорим за занаятчийско производство, т.к заваряване на алуминийвъзможно дори и у дома.

алуминиева формулави позволява активно да отразявате светлината, но и топлинните лъчи. Електрическата проводимост на елемента също е висока. Основното нещо е да не го прегрявате. Ще се стопи при 660 градуса. Повишете малко температурата - ще изгори.

Само металът ще изчезне алуминиев оксид. Той също се образува при стандартни условия, но само под формата на повърхностен филм. Предпазва метала. Следователно, той се съпротивлява добре на корозия, тъй като достъпът на кислород е блокиран.

Оксидният филм също предпазва метала от вода. Ако се отстрани плаката от повърхността на алуминия, ще започне реакция с H 2 O. Водородните газове ще се отделят дори при стайна температура. Така, алуминиева лодкане се превръща в дим само благодарение на оксидния филм и защитната боя, нанесени върху корпуса на кораба.

Най-активен взаимодействие на алуминийс неметали. Реакциите с бром и хлор протичат дори при нормални условия. В резултат на това се образуват алуминиеви соли. Водородните соли се получават чрез комбиниране на 13-ия елемент с киселинни разтвори. Реакцията ще се проведе и с алкали, но само след отстраняване на оксидния филм. Ще се отдели чист водород.

Приложение на алуминий

Металът се напръсква върху огледала. Добра светлоотразителна способност. Процесът протича в условия на вакуум. Те правят не само стандартни огледала, но и предмети с огледални повърхности. Те стават: керамични плочки, уреди, лампи.

Дует алуминий-мед- основа от дуралуминий. Нарича се просто Dural. Както е добавено. Съставът е 7 пъти по-здрав от чистия алуминий, следователно е подходящ за областта на машиностроенето и дизайна на самолети.

Медта дава на 13-ия елемент сила, но не и тежест. Dural остава 3 пъти по-лек от желязото. малък маса алуминий- залог за лекота на автомобили, самолети, кораби. Това опростява транспортирането, работата, намалява цената на продуктите.

Купете алуминийпроизводителите на автомобили също се стремят, защото защитни и декоративни съединения лесно се нанасят върху неговите сплави. Боята ляга по-бързо и по-равномерно, отколкото върху стомана, пластмаса.

В същото време сплавите са ковки, лесни за обработка. Това е ценно, като се има предвид масата на завоите и конструктивните преходи модерни моделиавтомобили.

13-ият елемент е не само лесен за боядисване, но също така може да действа като багрило. Закупен от текстилната промишленост алуминиев сулфат. Също така е полезен при печат, където са необходими неразтворими пигменти.

Интересно е че решениесулфат алуминийсъщо се използва за пречистване на вода. В присъствието на "агент" вредните примеси се утаяват и се неутрализират.

Неутрализира 13-тия елемент и киселините. Той е особено добър в тази роля. алуминиев хидроксид. Цени се във фармакологията, медицината, като се добавя към лекарства против киселини.

Хидроксидът се предписва и при язви, възпалителни процеси на чревния тракт. Така че има и аптечно лекарство алуминий. киселинав стомаха - причина да научите повече за такива лекарства.

В СССР се секат и бронзи с 11% добавка на алуминий. Стойността на знаците е 1, 2 и 5 копейки. Те започват да произвеждат през 1926 г., завършват през 1957 г. Но производството на алуминиеви кутии за консерви не е спряно.

Задушено месо, сайри и други закуски на туристи все още се опаковат в контейнери на базата на 13-ия елемент. Такива кутии не реагират с храната, докато са леки и евтини.

Алуминиевият прах е част от много експлозивни смеси, включително пиротехника. В индустрията се използват подривни механизми на базата на тринитротолуол и натрошен елемент 13. Мощен експлозив се получава и чрез добавяне на амониев нитрат към алуминия.

Петролната индустрия се нуждае от алуминиев хлорид. Играе ролята на катализатор при разграждането на органичните вещества на фракции. Маслото има способността да отделя газообразни, леки въглеводороди от типа на бензина, взаимодействайки с хлорида на 13-тия метал. Реагентът трябва да е безводен. След добавяне на хлорид сместа се загрява до 280 градуса по Целзий.

В строителството често смесвам натрийИ алуминий. Оказва се добавка към бетона. Натриевият алуминат ускорява втвърдяването му чрез ускоряване на хидратацията.

Скоростта на микрокристализация се увеличава, което означава, че якостта и твърдостта на бетона се увеличават. В допълнение, натриевият алуминат предпазва фитингите, положени в разтвора, от корозия.

Добив на алуминий

Металът затваря първите три най-често срещани на земята. Това обяснява неговата достъпност и широко приложение. Природата обаче не дава елемента на човека в неговата чиста форма. Алуминият трябва да бъде изолиран от различни съединения. По-голямата част от 13-ия елемент е в бокситите. Това са глинести скали, съсредоточени предимно в тропическата зона.

Бокситът се раздробява, след това се изсушава, раздробява се отново и се смила в присъствието на малко количество вода. Оказва се гъста маса. Загрява се на пара. В същото време, повечето от които бокситът също не е беден, се изпарява. Остава оксидът на 13-ия метал.

Поставя се в промишлени вани. Те вече съдържат разтопен криолит. Температурата се поддържа около 950 градуса по Целзий. Нуждаем се и от електрически ток с мощност най-малко 400 kA. Тоест използва се електролиза, точно както преди 200 години, когато елементът е изолиран от Чарлз Хол.

Преминавайки през горещ разтвор, токът разкъсва връзките между метала и кислорода. В резултат на това дъното на баните остава чисто алуминий. Реакциизавършен. Процесът завършва чрез отливане от утайката и изпращането им до потребителя или, алтернативно, използването им за образуване на различни сплави.

Основното производство на алуминий се намира на същото място като находищата на боксит. Начело е Гвинея. В недрата му са скрити почти 8 000 000 тона от 13-ия елемент. Австралия е на 2-ро място с показател 6 000 000. В Бразилия алуминият вече е 2 пъти по-малко. Световните резерви се оценяват на 29 000 000 тона.

цена на алуминий

За тон алуминий искат почти 1500 щатски долара. Това са данните на борсите за цветни метали към 20 януари 2016 г. Цената се определя основно от индустриалците. По-точно, цената на алуминия се влияе от тяхното търсене на суровини. Това се отразява на заявките на доставчиците и цената на електроенергията, тъй като производството на 13-ия елемент е енергоемко.

Други цени са определени за алуминий. Той отива към стопяването. Цената се обявява на килограм, като е от значение естеството на доставяния материал.

Така че за електрически метал те дават около 70 рубли. За хранителен алуминий можете да получите 5-10 рубли по-малко. Същото се плаща и за моторен метал. Ако се наема смесен сорт, цената му е 50-55 рубли за килограм.

Най-евтиният вид скрап са алуминиевите стърготини. За това успява да спечели само 15-20 рубли. За 13-ия елемент ще се даде малко повече. Това се отнася за контейнери за напитки, консерви.

Алуминиевите радиатори също са подценени. Цената на килограм скрап е около 30 рубли. Това са средни цифри. IN различни региони, в различни точки алуминият се приема по-скъп или по-евтин. Често цената на материалите зависи от доставените обеми.

Раздел 1. Име и история на откриването на алуминий.

Раздел 2 основни характеристики алуминий, физични и химични свойства.

Раздел 3. Получаване на отливки от алуминиеви сплави.

Раздел 4 Приложение алуминий.

Алуминий- това е елемент от главната подгрупа на третата група, третия период на периодичната система от химични елементи на Д. И. Менделеев, с атомен номер 13. Означава се със символа Al. Принадлежи към групата на леките метали. Най-често метали третият най-често срещан химичен елементв земната кора (след кислорода и силиция).

Просто вещество алуминий (CAS номер: 7429-90-5) - лек, парамагнитен металсребристо-бял цвят, лесен за формоване, отливане, машинна обработка. Алуминият има висока топло- и електрическа проводимост, устойчивост на корозия поради бързото образуване на силни оксидни филми, които предпазват повърхността от по-нататъшно взаимодействие.

Постиженията на индустрията във всяко развито общество неизменно се свързват с постиженията на технологията на конструкционните материали и сплави. Качеството на обработка и производителността на производствените предмети на търговията са най-важните показатели за нивото на развитие на държавата.

Материалите, използвани в съвременните дизайни, в допълнение към високите якостни характеристики, трябва да имат набор от такива свойства като повишена устойчивост на корозия, топлоустойчивост, топло- и електрическа проводимост, огнеупорност, както и способността да поддържат тези свойства при продължителна работа под натоварвания.

Научните разработки и производствените процеси в областта на леярското производство на цветни метали в нашата страна съответстват на напредналите постижения на научно-техническия прогрес. Техният резултат, по-специално, беше създаването на модерни цехове за студено леене и леене под налягане във Волжския автомобилен завод и редица други предприятия. Големи машини за леене под налягане със сила на заключване на формата от 35 MN успешно работят в Заволжския моторен завод, който произвежда цилиндрови блокове от алуминиева сплав за автомобила Волга.

В Алтайския моторен завод е усвоена автоматизирана линия за производство на отливки чрез леене под налягане. В Съюза на съветските социалистически републики (), за първи път в света, разработен и усвоен процеснепрекъснато леене на блокове от алуминиеви сплави в електромагнитна форма. Този метод значително подобрява качеството на блоковете и намалява количеството на отпадъците под формата на чипове по време на тяхното струговане.

Името и историята на откриването на алуминий

Латинският алуминий идва от латинското alumen, което означава стипца (алуминиев и калиев сулфат (K) KAl(SO4)2 12H2O), който отдавна се използва в обработката на кожи и като стягащо средство. Al, химически елемент III групапериодична система, атомен номер 13, атомна маса 26, 98154. Поради високата химическа активност, откриването и изолирането на чист алуминий се проточи почти 100 години. Заключението, че "" (огнеупорно вещество, в съвременния смисъл - алуминиев оксид) може да се получи от стипца, е направено през 1754 г. немски химик А. Маркграф. По-късно се оказа, че същата "земя" може да бъде изолирана от глина и тя беше наречена алуминиев оксид. Едва през 1825 г. той успява да получи метален алуминий. Датският физик Х. К. Ерстед. Той третира алуминиев хлорид AlCl3, който може да се получи от алуминиев оксид, с калиева амалгама (сплав на калий (K) с живак (Hg)) и след дестилация на живак (Hg) изолира сив прах от алуминий.

Само четвърт век по-късно този метод беше леко модернизиран. Френският химик A. E. St. Clair Deville през 1854 г. предлага използването на метален натрий (Na) за производството на алуминий и получава първите слитъци от новия метал. Тогава цената на алуминия беше много висока и от него се правеха бижута.

Промишлен метод за производство на алуминий чрез електролиза на стопилка от сложни смеси, включително оксид, алуминиев флуорид и други вещества, е разработен независимо през 1886 г. от P. Eru () и C. Hall (САЩ). Производството на алуминий е свързано с висока цена на електроенергия, така че се реализира в голям мащаб едва през 20 век. IN Съюз на съветските социалистически републики (CCCP)първият промишлен алуминий е получен на 14 май 1932 г. в завода за алуминий Волхов, построен до водноелектрическата централа Волхов.

Алуминият с чистота над 99,99% е получен за първи път чрез електролиза през 1920 г. През 1925 г. в работаЕдуардс публикува известна информация за физическите и механичните свойства на такъв алуминий. През 1938г Тейлър, Уилър, Смит и Едуардс публикуваха статия, която дава някои от свойствата на алуминий с чистота 99,996%, също получен във Франция чрез електролиза. Първото издание на монографията за свойствата на алуминия е публикувано през 1967 г.

През следващите години, поради относителната лекота на подготовка и атрактивни свойства, мн върши работавърху свойствата на алуминия. Чистият алуминий е намерил широко приложение предимно в електрониката – от електролитни кондензатори до върховете на електронната техника – микропроцесорите; в криоелектрониката, криомагнетика.

По-новите методи за получаване на чист алуминий са методът на зоново пречистване, кристализация от амалгами (сплави на алуминий с живак) и изолиране от алкални разтвори. Степента на чистота на алуминия се контролира от стойността на електрическото съпротивление при ниски температури.

Общи характеристики на алуминия

Естественият алуминий се състои от един нуклид 27Al. Конфигурацията на външния електронен слой е 3s2p1. В почти всички съединения степента на окисление на алуминия е +3 (валентност III). Радиусът на неутралния алуминиев атом е 0,143 nm, радиусът на йона Al3+ е 0,057 nm. Последователните енергии на йонизация на неутрален алуминиев атом са съответно 5, 984, 18, 828, 28, 44 и 120 eV. По скалата на Полинг електроотрицателността на алуминия е 1,5.

Алуминият е мек, лек, сребристо-бял, чиято кристална решетка е лицево-центрирана кубична, параметър a = 0,40403 nm. Точка на топене на чист метал 660°C, точка на кипене около 2450°C, плътност 2, 6989 g/cm3. Температурният коефициент на линейно разширение на алуминия е около 2,5·10-5 К-1.

Химическият алуминий е доста активен метал. Във въздуха повърхността му моментално се покрива с плътен филм от оксид Al2O3, който предотвратява по-нататъшния достъп на кислород (О) до метала и води до прекратяване на реакцията, което води до високи антикорозионни свойства на алуминия. Защитен повърхностен филм върху алуминия също се образува, ако се постави в концентрирана азотна киселина.

Алуминият реагира активно с други киселини:

6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,

3Н2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.

Интересното е, че реакцията между алуминий и йод (I) на прах започва при стайна температура, ако към първоначалната смес се добавят няколко капки вода, която в този случай играе ролята на катализатор:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

Взаимодействието на алуминий със сяра (S) при нагряване води до образуването на алуминиев сулфид:

2Al + 3S = Al2S3,

който лесно се разгражда от вода:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S.

Алуминият не взаимодейства директно с водород (H), но индиректно, например, използвайки органоалуминиеви съединения, е възможно да се синтезира твърд полимерен алуминиев хидрид (AlH3)x - най-силният редуциращ агент.

Под формата на прах алуминият може да се изгори във въздуха и се образува бял огнеупорен прах от алуминиев оксид Al2O3.

Високата якост на връзката в Al2O3 определя високата топлина на образуването му от прости вещества и способността на алуминия да редуцира много метали от техните оксиди, например:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe и дори

3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.

Този метод за получаване на метали се нарича алуминотермия.

Да бъдеш сред природата

По отношение на разпространението в земната кора алуминият е на първо място сред металите и на трето място сред всички елементи (след кислород (O) и силиций (Si)), той представлява около 8,8% от масата на земната кора. Алуминият е включен в огромен брой минерали, главно алумосиликати и скали. Алуминиевите съединения съдържат гранити, базалти, глини, фелдшпати и др. Но тук е парадоксът: с огромно количество минералии скали, съдържащи алуминий, находищата на боксит, основната суровина за промишленото производство на алуминий, са доста редки. IN Руска федерацияв Сибир и Урал има находища на боксит. Алунитите и нефелините също са от индустриално значение. Като микроелемент алуминият присъства в тъканите на растенията и животните. Има организми - концентратори, които натрупват алуминий в органите си - някои клубни мъхове, мекотели.

Промишлено производство: при индекса на промишленото производство бокситите първо се подлагат на химическа обработка, като от тях се отстраняват примесите от оксиди на силиций (Si), желязо (Fe) и други елементи. В резултат на такава обработка се получава чист алуминиев оксид Al2O3 - основният при производството на метал чрез електролиза. Въпреки това, поради факта, че точката на топене на Al2O3 е много висока (повече от 2000°C), не е възможно да се използва неговата стопилка за електролиза.

Учените и инженерите намериха изход в следното. Криолитът Na3AlF6 първо се разтопява в електролиза (температура на стопилката малко под 1000°C). Криолитът може да се получи например чрез обработка на нефелини от Колския полуостров. Освен това малко Al2O3 (до 10% от масата) и някои други вещества се добавят към тази стопилка, подобрявайки условията за последващо процес. По време на електролизата на тази стопилка алуминиевият оксид се разлага, криолитът остава в стопилката и върху катода се образува стопен алуминий:

2Al2O3 = 4Al + 3O2.

Алуминиеви сплави

Повечето метални елементи са легирани с алуминий, но само няколко от тях играят ролята на основни легиращи компоненти в индустриалните алуминиеви сплави. Въпреки това, значителен брой елементи се използват като добавки за подобряване на свойствата на сплавите. Най-широко използваните:

Добавя се берилий, за да се намали окисляването при повишени температури. Малки добавки на берилий (0,01 - 0,05%) се използват в алуминиеви леярски сплави за подобряване на течливостта при производството на части на двигатели с вътрешно горене (бутала и цилиндрови глави).

Борът се въвежда за увеличаване на електропроводимостта и като рафинираща добавка. Борът се въвежда в алуминиеви сплави, използвани в ядрената енергетика (с изключение на части за реактори), т.к. той абсорбира неутрони, предотвратявайки разпространението на радиация. Борът се въвежда средно в количество от 0,095 - 0,1%.

Бисмут. Метали с ниска точка на топене като бисмут, кадмий се добавят към алуминиевите сплави за подобряване на обработваемостта. Тези елементи образуват меки стопими фази, които допринасят за счупването на стружките и смазването на ножа.

Галий се добавя в количество от 0,01 - 0,1% към сплавите, от които допълнително се изработват консумативните аноди.

Желязо. В малки количества (>0,04%) се въвежда по време на производството на проводници за увеличаване на якостта и подобряване на характеристиките на пълзене. Също желязонамалява залепването по стените на формите при отливане в матрица.

Индий. Добавянето на 0,05 - 0,2% укрепва алуминиевите сплави по време на стареене, особено при ниско съдържание на мед. Индиевите добавки се използват в сплави, съдържащи алуминий-кадмий.

Приблизително 0,3% кадмий се въвежда за увеличаване на якостта и подобряване на корозионните свойства на сплавите.

Калцият дава пластичност. Със съдържание на калций от 5% сплавта има ефект на свръхпластичност.

Силицият е най-използваната добавка в леярските сплави. В количество 0,5 - 4% намалява склонността към напукване. Комбинацията от силиций и магнезий прави възможно термичното запечатване на сплавта.

Магнезий. Добавянето на магнезий значително увеличава якостта, без да намалява пластичността, подобрява заваряемостта и повишава корозионната устойчивост на сплавта.

Медукрепва сплавите, максимално втвърдяване се постига, когато съдържанието купрум 4 - 6%. Сплавите с мед се използват в производството на бутала за двигатели с вътрешно горене, висококачествени отливки за самолети.

Калайподобрява ефективността на рязане.

Титан. Основната задача на титана в сплавите е усъвършенстването на зърното в отливки и слитъци, което значително увеличава якостта и еднородността на свойствата в целия обем.

Въпреки че алуминият се счита за един от най-малко благородните индустриални метали, той е доста стабилен в много окислителни среди. Причината за това поведение е наличието на непрекъснат оксиден филм върху алуминиевата повърхност, който веднага се образува отново върху почистените участъци, когато е изложен на кислород, вода и други окислители.

В повечето случаи топенето се извършва на въздух. Ако взаимодействието с въздуха е ограничено до образуването на неразтворими в стопилката съединения на повърхността и полученият филм от тези съединения значително забавя по-нататъшното взаимодействие, тогава обикновено не се предприемат мерки за потискане на такова взаимодействие. Топенето в този случай се извършва при директен контактстопи се с атмосферата. Това се прави при получаването на повечето алуминиеви, цинкови, калаено-оловни сплави.

Пространството, в което се извършва топенето на сплавите, е ограничено от огнеупорна облицовка, издържаща температури от 1500 - 1800 ˚С. Във всички процеси на топене участва газовата фаза, която се образува по време на изгарянето на горивото, взаимодействайки с околната среда и облицовката на топилния агрегат и др.

Повечето алуминиеви сплави имат висока устойчивост на корозия в естествената атмосфера, морска вода, разтвори на много соли и химикали и в повечето храни. Конструкциите от алуминиеви сплави често се използват в морска вода. морски шамандури, спасителни лодки, кораби, шлепове се изграждат от алуминиеви сплави от 1930 г. Понастоящем дължината на корабните корпуси, изработени от алуминиеви сплави, достига 61 м. Има опит в алуминиевите подземни тръбопроводи, алуминиевите сплави са силно устойчиви на корозия на почвата. През 1951 г. в Аляска е построен тръбопровод с дължина 2,9 км. След 30 години експлоатация не са открити течове или сериозни повреди от корозия.

Алуминият се използва широко в строителството под формата на облицовъчни панели, врати, дограма, електрически кабели. Алуминиевите сплави не са подложени на силна корозия за дълго време в контакт с бетон, хоросан, мазилка, особено ако конструкциите не са често мокри. Когато се мокри често, ако повърхността на алуминия търговски артикулине е подложен на допълнителна обработка, може да потъмнее, до почерняване в индустриални градове с високо съдържание на окислители във въздуха. За да се избегне това, се произвеждат специални сплави за получаване на блестящи повърхности чрез брилянтно анодиране - нанасяне на оксиден филм върху металната повърхност. В този случай повърхността може да получи различни цветове и нюанси. Например, алуминиеви сплави със силиций ви позволяват да получите гама от нюанси, от сиво до черно. Алуминиевите сплави с хром имат златист цвят.

Промишленият алуминий се произвежда под формата на два вида сплави - леене, части от които се изработват чрез леене, и деформационни - сплави, произведени под формата на деформируеми полуфабрикати - листове, фолио, плочи, профили, тел. Отливките от алуминиеви сплави се получават по всички възможни методи на леене. Най-често се среща под налягане, в кокили и в пясъчно-глинести форми. При производството на малки политически партии се използва кастингв гипсови комбинирани форми и кастингза инвестиционни модели. Летите сплави се използват за направата на ляти ротори на електродвигатели, ляти части на самолети и др. Деформираните сплави се използват в автомобилното производство за интериорна декорация, брони, каросерийни панели и интериорни детайли; в строителството като довършителни материали; в самолети и др.

IN индустрияизползват се и алуминиеви прахове. Използва се в металургията индустрия: в алуминотермията, като легиращи добавки, за производство на полуфабрикати чрез пресоване и синтероване. Този метод произвежда много издръжливи части (зъбни колела, втулки и др.). Праховете се използват и в химията за получаване на алуминиеви съединения и като катализатор(например при производството на етилен и ацетон). Като се има предвид високата реактивност на алуминия, особено под формата на прах, той се използва в експлозиви и твърди горива за ракети, като се използва способността му да се запалва бързо.

Като се има предвид високата устойчивост на алуминия към окисление, прахът се използва като пигмент в покрития за боядисване на оборудване, покриви, хартия при печат, лъскави повърхности на автомобилни панели. Също така, слой от алуминий е покрит със стомана и чугун търговски артикулза предотвратяване на тяхната корозия.

По приложение алуминият и неговите сплави са на второ място след желязото (Fe) и неговите сплави. Широкото използване на алуминия в различни области на техниката и бита е свързано с комбинация от неговите физични, механични и химични свойства: ниска плътност, устойчивост на корозия в атмосферен въздух, висока топло- и електрическа проводимост, пластичност и относително висока якост. Алуминият е лесен за работа различни начини- коване, щамповане, валцуване и др. Чистият алуминий се използва за производството на тел (електрическата проводимост на алуминия е 65,5% от електрическата проводимост на медта, но алуминият е повече от три пъти по-лек от медта, така че алуминият често се заменя в електротехниката) и фолио, използвано като опаковъчен материал. Основната част от разтопения алуминий се изразходва за получаване на различни сплави. Защитните и декоративни покрития се нанасят лесно върху повърхността на алуминиеви сплави.

Разнообразието от свойства на алуминиевите сплави се дължи на въвеждането на различни добавки в алуминия, които образуват твърди разтвори или интерметални съединения с него. По-голямата част от алуминия се използва за производство на леки сплави - дуралуминий (94% алуминий, 4% мед (Cu), 0,5% магнезий (Mg), манган (Mn), (Fe) и силиций (Si)), силумин (85- 90% - алуминий, 10-14% силиций (Si), 0,1% натрий (Na)) и др.. В металургията алуминият се използва не само като основа за сплави, но и като една от широко използваните легиращи добавки в сплавите на база мед (Cu), магнезий (Mg), желязо (Fe), >никел (Ni) и др.

Алуминиевите сплави се използват широко в бита, в строителството и архитектурата, в автомобилната индустрия, в корабостроенето, авиацията и космическата техника. По-специално, първият изкуствен спътник на Земята е направен от алуминиева сплав. Сплав от алуминий и цирконий (Zr) се използва широко в строителството на ядрени реактори. Алуминият се използва в производството на експлозиви.

Когато работите с алуминий в ежедневието, трябва да имате предвид, че само неутрални (по отношение на киселинността) течности (например преварена вода) могат да се нагряват и съхраняват в алуминиеви съдове. Ако например киселата зелева чорба се вари в алуминиеви съдове, тогава алуминият преминава в храната и тя придобива неприятен „метален“ вкус. Тъй като оксидният филм е много лесен за повреждане в ежедневието, използването на алуминиеви съдове все още е нежелателно.

Сребристо-бял метал, лек

плътност — 2,7 g/cm

точка на топене за технически алуминий - 658 °C, за алуминий с висока чистота - 660 °C

специфична топлина на топене — 390 kJ/kg

точка на кипене - 2500 ° C

специфична топлина на изпарение - 10,53 MJ / kg

якост на опън на лят алуминий - 10-12 kg / mm², деформируем - 18-25 kg / mm², сплави - 38-42 kg / mm²

Твърдост по Бринел — 24…32 kgf/mm²

висока пластичност: за технически - 35%, за чисти - 50%, навити на тънък лист и равномерно фолио

Модул на Юнг - 70 GPa

Алуминият има висока електрическа проводимост (0,0265 μOhm m) и топлопроводимост (203,5 W/(m K)), 65% от електрическата проводимост на медта и има висока светлоотразителна способност.

Слаб парамагнетик.

Температурен коефициент на линейно разширение 24,58 10−6 K−1 (20…200 °C).

Температурният коефициент на електрическо съпротивление е 2,7·10−8K−1.

Алуминият образува сплави с почти всички метали. Най-известни са сплавите с мед и магнезий (дуралуминий) и силиций (силумин).

Естественият алуминий се състои почти изцяло от единствения стабилен изотоп, 27Al, със следи от 26Al, радиоактивен изотоп с Периодпериод на полуразпад от 720 хиляди години, образуван в атмосферата по време на бомбардирането на аргоновите ядра от протоните на космическите лъчи.

По отношение на разпространението в земната кора Земята заема 1-во място сред металите и 3-то място сред елементите, отстъпвайки само на кислорода и силиция. съдържание на алуминий в земната кора данниразлични изследователи е от 7,45 до 8,14% от масата на земната кора.

В природата алуминият, поради високата си химична активност, се среща почти изключително под формата на съединения. Някои от тях:

Боксити - Al2O3 H2O (с примеси на SiO2, Fe2O3, CaCO3)

Алунити - (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3

Двуалуминиев оксид (смеси от каолини с пясък SiO2, варовик CaCO3, магнезит MgCO3)

Корунд (сапфир, рубин, шмиргел) - Al2O3

Каолинит - Al2O3 2SiO2 2H2O

Берил (изумруд, аквамарин) - 3BeO Al2O3 6SiO2

Хризоберил (александрит) - BeAl2O4.

Въпреки това, при определени специфични редуциращи условия е възможно образуването на естествен алуминий.

В природните води алуминият се намира под формата на нискотоксични химически съединения, като алуминиев флуорид. Видът на катиона или аниона зависи преди всичко от киселинността на водната среда. Концентрации на алуминий в повърхностни водни тела Руска федерацияварира от 0,001 до 10 mg/l, в морска вода 0,01 mg/l.

Алуминият (алуминий) е

Получаване на отливки от алуминиеви сплави

Основното предизвикателство пред леярната в нашата държава, се състои в значително цялостно подобряване на качеството на отливките, което трябва да намери израз в намаляване на дебелината на стените, намаляване на резервите за обработка и литникови системи при запазване на правилните експлоатационни свойства на търговските артикули. Крайният резултат от тази работа трябва да бъде задоволяване на нарасналите нужди на машиностроенето необходимо количествоотлети заготовки без значително увеличение на общата парична емисия на отливките по тегло.

Леене в пясък

От горните методи за леене в форми за еднократна употреба, най-широко използваният при производството на отливки от алуминиеви сплави е леенето в мокри пясъчни форми. Това се дължи на ниската плътност на сплавите, слабото въздействие на силата на метала върху формата и ниските температури на леене (680-800C).

За производството на пясъчни форми се използват смеси за формоване и сърцевина, приготвени от кварцови и глинести пясъци (GOST 2138-74), формовъчни глини (GOST 3226-76), свързващи вещества и спомагателни материали.

Типът на литниковата система се избира, като се вземат предвид размерите на отливката, сложността на нейната конфигурация и местоположението в матрицата. Изливането на форми за отливки със сложна конфигурация с малка височина се извършва, като правило, с помощта на долни литникови системи. При голяма височина на отливките и тънки стени е за предпочитане да се използват системи с вертикални прорези или комбинирани системи. Формите за отливки с малки размери могат да се изливат през горните литникови системи. В този случай височината на металната кора, попадаща в кухината на формата, не трябва да надвишава 80 mm.

За да се намали скоростта на стопилката на входа на кухината на формата и да се отделят по-добре оксидните филми и шлаковите включвания, суспендирани в нея, в литниковите системи се въвеждат допълнителни хидравлични съпротивления - монтират се мрежи (метални или фибростъкло) или се изсипват през гранули филтри.

Спреите (захранващи устройства), като правило, се довеждат до тънки участъци (стени) от отливки, разпръснати по периметъра, като се има предвид удобството на последващото им отделяне по време на обработката. Доставянето на метал към масивни единици е неприемливо, тъй като причинява образуването на свиващи кухини в тях, повишена грапавост и свиваеми "повреди" на повърхността на отливките. В напречното сечение най-често стробиращите канали имат правоъгълна формас размер на широката страна 15-20 мм, а на тясната страна 5-7 мм.

Сплавите с тесен интервал на кристализация (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) са склонни към образуване на концентрирани кухини на свиване в термичните възли на отливките. За да извадите тези черупки от отливките, широко се използва инсталирането на масивни печалби. За тънкостенни (4-5 mm) и малки отливки масата на печалбата е 2-3 пъти масата на отливките, за дебелостенни отливки до 1,5 пъти. Височина пристигнаизбран в зависимост от височината на отливката. Когато височината е по-малка от 150 mm, височината пристигнаН-прил. вземете равна на височината на отливката Notl. За по-високи отливки съотношението Nprib / Notl се приема равно на 0,3 0,5.

Най-голямо приложение при леенето на алуминиеви сплави се намира в горните отворени печалби на кръгло или овално сечение; страничните печалби в повечето случаи се правят затворени. За подобряване на ефективността на работата печалбите са изолирани, напълнени с горещ метал, допълнени. Затоплянето обикновено се извършва чрез стикер върху повърхността на формата на листов азбест, последвано от сушене с газов пламък. Сплавите с широк диапазон на кристализация (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) са склонни към образуване на разпръсната порьозност на свиване. Импрегниране на свиване на порите с печалбинеефективно. Следователно, при производството на отливки от изброените сплави, не се препоръчва да се използва инсталация на масивни печалби. За получаване на висококачествени отливки се извършва насочено втвърдяване, като за тази цел се използва широко инсталирането на хладилници от чугун и алуминиеви сплави. Оптималните условия за насочена кристализация се създават от система с вертикален слот. За да се предотврати отделянето на газ по време на кристализация и да се предотврати образуването на газова свиваема порьозност в дебелостенни отливки, широко се използва кристализация под налягане от 0,4-0,5 MPa. За тази цел леярските форми се поставят в автоклави преди изливане, пълнят се с метал и отливките кристализират под налягане на въздуха. За производството на големи (до 2-3 m високи) тънкостенни отливки се използва метод на леене с последователно насочено втвърдяване. Същността на метода е последователната кристализация на отливката отдолу нагоре. За да направите това, леярската форма се поставя върху масата на хидравличен асансьор и вътре в нея се спускат метални тръби с диаметър 12-20 mm, загряти до 500-700 ° C, изпълняващи функцията на щрангове. Тръбите са фиксирани неподвижно в литниковата чаша и отворите в тях са затворени със запушалки. След като литниковата чаша се напълни със стопилка, запушалките се повдигат и сплавта тече през тръбите в литниковите ямки, свързани с кухината на матрицата чрез канали с шлици (подавачи). След като нивото на стопилката в кладенците се повиши с 20-30 mm над долния край на тръбите, се включва механизмът за спускане на хидравличната маса. Скоростта на спускане се приема така, че пълненето на матрицата да се извършва под наводненото ниво и горещият метал непрекъснато тече в горните части на матрицата. Това осигурява насочено втвърдяване и прави възможно получаването на сложни отливки без дефекти при свиване.

Пълненето на пясъчни форми с метал се извършва от кофи, облицовани с огнеупорен материал. Преди да се напълнят с метал, прясно облицованите черпаци се изсушават и калцинират при 780–800 ° C, за да се отстрани влагата. Температурата на стопилката преди изливането се поддържа на ниво от 720-780 ° C. Формите за тънкостенни отливки се запълват със стопилка, нагрята до 730-750°С, а за дебелостенни до 700-720°С.

Леене в гипсови форми

Отливането в гипсови форми се използва в случаите, когато към отливките има повишени изисквания по отношение на точността, чистотата на повърхността и възпроизвеждането на най-малките детайли на релефа. В сравнение с пясъчните форми, гипсовите форми имат по-висока якост, точност на размерите, по-добра устойчивост на високи температури и позволяват получаването на отливки със сложна конфигурация с дебелина на стената 1,5 mm според 5-6 клас на точност. Формите се изработват по восъчни или метални (месингови) хромирани модели. Моделните плочи са изработени от алуминиеви сплави. За да се улесни изваждането на моделите от формите, повърхността им е покрита с тънък слой керосин-стеаринова смазка.

Малки и средни форми за сложни тънкостенни отливки се изработват от смес, състояща се от 80% гипс, 20% кварц пясъкили азбест и 60-70% вода (от теглото на сухата смес). Съставът на сместа за средни и големи форми: 30% гипс, 60% пясък, 10% азбест, 40-50% вода. За да се забави настройката, към сместа се добавя 1-2% гасена вар. Необходимата здравина на формите се постига чрез хидратиране на безводен или полуводен гипс. За да се намали якостта и да се увеличи газопропускливостта, суровите гипсови форми се подлагат на хидротермична обработка - те се държат в автоклав за 6-10 часа при налягане на водните пари от 0,13-0,14 MPa и след това за един ден във въздуха. След това формите се подлагат на поетапно сушене при 350-500 °C.

Характеристика на гипсовите форми е тяхната ниска топлопроводимост. Това обстоятелство затруднява получаването на плътни отливки от алуминиеви сплави с широк диапазон на кристализация. Следователно, основната задача при разработването на печеливша от лея система за гипсови форми е да се предотврати образуването на кухини при свиване, ронливост, оксидни филми, горещи пукнатини и недостатъчно запълване на тънки стени. Това се постига чрез използване на разширяващи се литникови системи, които осигуряват ниска скорост на движение на стопилките в кухината на формата, насочено втвърдяване на термичните агрегати към щрангове с помощта на хладилници и увеличаване на податливостта на формите чрез увеличаване на съдържанието на кварц пясък в сместа. Тънкостенните отливки се изливат във форми, загряти до 100–200 ° C по метода на вакуумно засмукване, което позволява да се запълнят кухини с дебелина до 0,2 mm. Дебелостенни (повече от 10 mm) отливки се получават чрез изливане на форми в автоклави. Кристализацията на метала в този случай се извършва под налягане от 0,4–0,5 MPa.

Леене на черупки

Целесъобразно е да се използва леене в черупкови форми при серийно и широкомащабно производство на отливки с ограничени размери с повишена повърхностна обработка, по-голяма точност на размерите и по-малко механична обработка от пясъчното леене.

Формите за черупки се изработват с помощта на горещ (250–300 °C) метал (стомана) инструментална екипировка по бункерен начин. Моделното оборудване се изпълнява съгласно 4-5-ти класове на точност с наклони на формоване от 0,5 до 1,5%. Черупките са направени двуслойни: първият слой е от смес с 6-10% термореактивна смола, вторият от смес с 2% смола. За по-добро отстраняване на черупката моделната плоча се покрива с тънък слой разделителна емулсия (5% силиконова течност № 5; 3% сапун за пране; 92% вода) преди запълването на формовъчния пясък.

За производството на черупкови форми се използват финозърнести кварцови пясъци, съдържащи най-малко 96% силициев диоксид. Полуформите се свързват чрез залепване на специални щифтови преси. Състав на лепилото: 40% смола MF17; 60% маршалит и 1,5% алуминиев хлорид (втвърдяване). Пълненето на сглобените форми се извършва в контейнери. При леене в черупкови форми се използват същите литникови системи и температурни условия, както при леене в пясъчни форми.

Ниската степен на кристализация на метала в черупкови форми и по-малките възможности за създаване на насочена кристализация водят до получаването на отливки с по-ниски свойства, отколкото при леене в сурови пясъчни форми.

Инвестиционно леене

Леенето с изгубен восък се използва за производството на отливки с повишена точност (класове 3–5) и повърхностна обработка (класове на грапавост 4–6), за които този метод е единственият възможен или оптимален.

Моделите в повечето случаи се изработват от пастообразни парафинови стеаринови (1: 1) състави чрез пресоване в метални форми (отлети и сглобяеми) на стационарни или каруселни инсталации. При производството на сложни отливки с размери над 200 mm, за да се избегне деформация на моделите, в състава на моделната маса се въвеждат вещества, които повишават температурата на тяхното омекване (топене).

Като огнеупорно покритие при производството на керамични форми се използва суспензия от хидролизиран етилсиликат (30–40%) и прахообразен кварц (70–60%). Поръсването на моделните блокове се извършва с калциниран пясък 1KO16A или 1K025A. Всеки слой покритие се суши на въздух за 10-12 часа или в атмосфера, съдържаща амонячни пари. Необходимата здравина на керамичната форма се постига с дебелина на обвивката 4–6 mm (4–6 слоя огнеупорно покритие). За да се осигури гладко запълване на матрицата, се използват разширяващи се литникови системи с подаване на метал към дебели секции и масивни възли. Отливките обикновено се подават от масивен щранг през удебелени лейки (подавачи). За сложни отливки е разрешено да се използват масивни печалби за захранване на горните масивни единици със задължителното им пълнене от щранга.

Алуминият (алуминий) е

Моделите се топят от форми в гореща (85-90 ° C) вода, подкислена със солна киселина (0,5-1 cm3 на литър вода), за да се предотврати осапунването на стеарина. След разтопяване на моделите, керамичните форми се изсушават при 150–170°C за 1–2 часа, поставят се в контейнери, пълнят се със сух пълнител и се калцинират при 600–700°C за 5–8 часа. Пълненето се извършва в студени и затоплени форми. Температурата на нагряване (50-300 °C) на формите се определя от дебелината на стените на отливката. Пълненето на форми с метал се извършва по обичайния начин, както и с помощта на вакуум или центробежна сила. Повечето алуминиеви сплави се нагряват до 720-750°C преди изливане.

Леене под налягане

Кокилното леене е основният метод за серийно и масово производство на отливки от алуминиеви сплави, което позволява получаването на отливки от 4-6 клас на точност с грапавост на повърхността Rz = 50-20 и минимална дебелинастени 3-4 мм. При леене в кокил, заедно с дефекти, причинени от високи скорости на стопилката в кухината на формата и неспазване на изискванията за насочено втвърдяване (газова порьозност, оксидни филми, разхлабеност на свиване), основните видове брак и отливки са подпълвания и пукнатини. Появата на пукнатини се дължи на трудно свиване. Особено често се появяват пукнатини в отливки от сплави с широк интервал на кристализация, които имат голямо линейно свиване (1,25–1,35%). Предотвратяването на образуването на тези дефекти се постига чрез различни технологични методи.

В случай на подаване на метал към дебели секции, трябва да се предвиди захранване на точката на подаване чрез инсталиране на захранващ бос (печалба). Всички елементи на литниковите системи са разположени по дължината на съединителя на охладителната форма. Препоръчват се следните съотношения на площта на напречното сечение на шиберните канали: за малки отливки EFst: EFsl: EFpit = 1: 2: 3; за големи отливки EFst: EFsl: EFpit = 1: 3: 6.

За да се намали скоростта на навлизане на стопилката в кухината на формата, се използват извити щрангове, фибростъкло или метални мрежи и гранулирани филтри. Качеството на отливките от алуминиеви сплави зависи от скоростта на издигане на стопилката в кухината на формата. Тази скорост трябва да е достатъчна, за да гарантира пълненето на тънки секции от отливки при условия на повишено отвеждане на топлина и в същото време да не причинява недопълване поради непълно изпускане на въздух и газове през вентилационните канали и печалби, завихряне и изтичане на стопилката по време на преходът от тесни участъци към широки. Скоростта на нарастване на метала в кухината на формата при леене в матрица се приема малко по-висока, отколкото при леене в пясъчни форми. Минималната допустима скорост на повдигане се изчислява по формулите на А. А. Лебедев и Н. М. Галдин (вижте раздел 5.1, „Леене в пясък“).

За получаване на плътни отливки, както при леенето в пясък, се създава насочено втвърдяване чрез правилно позициониране на отливката във формата и контрол на разсейването на топлината. По правило масивните (дебели) леярски агрегати са разположени в горната част на формата. Това дава възможност да се компенсира намаляването на обема им по време на втвърдяване директно от печалбите, инсталирани над тях. Регулирането на интензивността на отстраняване на топлината, за да се създаде насочено втвърдяване, се извършва чрез охлаждане или изолиране на различни секции на формата. За локално увеличаване на отделянето на топлина широко се използват вложки от топлопроводим купрум, които осигуряват увеличаване на охлаждащата повърхност на матрицата поради ребрата, извършва се локално охлаждане на формите със сгъстен въздух или вода. За да се намали интензивността на отделяне на топлина, върху работната повърхност на формата се нанася слой боя с дебелина 0,1–0,5 mm. За тази цел върху повърхността на каналите и печалбите се нанася слой боя с дебелина 1-1,5 mm. Забавянето на охлаждането на метала в печалбите може да се постигне и чрез локално удебеляване на стените на матрицата, използването на различни нискотоплопроводими покрития и изолацията на печалбите с азбестов стикер. Подобрява се оцветяването на работната повърхност на формата външен видотливки, допринася за елиминирането на газовите черупки по повърхността им и повишава устойчивостта на формите. Преди боядисване формите се нагряват до 100-120 °C. Прекалено високата температура на нагряване е нежелателна, тъй като това намалява скоростта на втвърдяване на отливките и продължителността краен срокуслуга за мухъл. Нагряването намалява температурната разлика между отливката и формата и разширяването на формата поради нагряването й от леярския метал. В резултат на това напреженията на опън в отливката, които причиняват пукнатини, намаляват. Самото нагряване на формата обаче не е достатъчно, за да се елиминира възможността от напукване. Необходимо е навременното отстраняване на отливката от формата. Отливката трябва да се извади от формата по-раномоментът, когато температурата му е равна на температурата на формата, а напреженията на свиване достигнат максималната си стойност. Обикновено отливката се отстранява в момента, в който е достатъчно здрава, за да може да се движи без разрушаване (450-500 ° C). По това време системата за затваряне все още не е придобила достатъчна здравина и се разрушава от леки удари. Времето на задържане на отливката във формата се определя от скоростта на втвърдяване и зависи от температурата на метала, температурата на формата и скоростта на изливане.

За да се премахне залепването на метала, да се увеличи експлоатационният живот и да се улесни извличането, металните пръти се смазват по време на работа. Най-често срещаният лубрикант е водно-графитна суспензия (3-5% графит).

Части от формите, които изпълняват външните очертания на отливките, са изработени от сив излято желязо. Дебелината на стената на формите се определя в зависимост от дебелината на стената на отливките в съответствие с препоръките на GOST 16237-70. Вътрешните кухини в отливките се правят с помощта на метални (стоманени) и пясъчни пръти. Пясъчните пръти се използват за декориране на сложни кухини, които не могат да бъдат направени с метални пръти. За да се улесни извличането на отливки от форми, външните повърхности на отливките трябва да имат наклон на отливките от 30 "до 3 ° към разделянето. Вътрешните повърхности на отливките, направени с метални пръти, трябва да имат наклон най-малко 6 °. Остър в отливките не се допускат преходи от дебели към тънки профили.Радиусът на кривината трябва да бъде най-малко 3 mm.С пръти се правят отвори с диаметър над 8 mm за малки отливки, 10 mm за средни и 12 mm за големи отливки Оптималното съотношение на дълбочината на отвора към неговия диаметър е 0,7-1.

Въздухът и газовете се отстраняват от кухината на формата с помощта на вентилационни каналипоставени в равнината на съединителя и щепсели, поставени в стените близо до дълбоки кухини.

В съвременните леярни формите се монтират на едностанционни или многостанционни полуавтоматични машини за леене, в които затварянето и отварянето на формата, поставянето и отстраняването на сърцевините, изхвърлянето и отстраняването на отливката от формата са автоматизирани. Предвиден е и автоматичен контрол на температурата на нагряване на формата. Пълненето на форми на машини се извършва с помощта на дозатори.

За да се подобри запълването на тънките кухини на формата и да се отстранят въздухът и газовете, отделени по време на разрушаването на свързващите вещества, формите се вакуумират, изливат се под ниско налягане или се използва центробежна сила.

Изстискване леене

Леенето под налягане е вид леене под налягане.Предназначено е за производство на едрогабаритни отливки (2500x1400 mm) от панелен тип с дебелина на стената 2-3 mm. За целта се използват метални полуформи, които се монтират на специализирани леярско-изстискващи машини с едностранно или двустранно сближаване на полуформите. Отличителна чертаТози метод на леене е принудителното запълване на кухината на формата с широк поток от стопилка, когато полуформите се приближават една към друга. В леярската форма няма елементи от конвенционална литникова система. ДанниТози метод се използва за изработване на отливки от сплави AL2, AL4, AL9, AL34, които имат тесен интервал на кристализация.

Скоростта на охлаждане на стопилката се контролира чрез нанасяне на топлоизолационно покритие с различна дебелина (0,05–1 mm) върху работната повърхност на кухината на формата. Прегряването на сплавите преди изливане не трябва да надвишава 15-20 ° C над температурата на ликвидус. Продължителността на сближаването на полуформите е 5-3 s.

Леене под ниско налягане

Леенето под ниско налягане е друга форма на леене под налягане. Използва се при производството на едрогабаритни тънкостенни отливки от алуминиеви сплави с тесен интервал на кристализация (AL2, AL4, AL9, AL34). Както при леенето в матрица, външните повърхности на отливките са направени с метална форма, а вътрешните кухини са направени с метални или пясъчни сърцевини.

За производството на пръти се използва смес, състояща се от 55% кварцов пясък 1K016A; 13,5% удебелен пясък P01; 27% прахообразен кварц; 0,8% пектиново лепило; 3,2% смола М и 0,5% керосин. Такава смес не образува механично изгаряне. Формите се пълнят с метал чрез налягане на изсушен сгъстен въздух (18–80 kPa), подаден към повърхността на стопилката в тигел, загрят до 720–750 ° C. Под действието на това налягане стопилката се изтласква от тигела в металната тел, а от нея в литниковата система и по-нататък в кухината на формата. Предимството на леенето при ниско налягане е възможността за автоматично контролиране на скоростта на издигане на метала в кухината на формата, което прави възможно получаването на тънкостенни отливки с по-добро качество от гравитационното леене.

Кристализацията на сплавите във формата се извършва под налягане от 10–30 kPa до образуването на твърда метална кора и 50–80 kPa след образуването на кора.

По-плътните отливки от алуминиева сплав се произвеждат чрез леене при ниско налягане с обратно налягане. Запълването на кухината на формата по време на леене с обратно налягане се извършва поради разликата в налягането в тигела и във формата (10–60 kPa). Кристализацията на метала във формата се извършва под налягане 0,4-0,5 MPa. Това предотвратява отделянето на водород, разтворен в метала, и образуването на газови пори. Високо кръвно наляганедопринася за по-доброто хранене на масивните леярски агрегати. В други отношения технологията за леене с обратно налягане не се различава от технологията за леене с ниско налягане.

Леенето с обратно налягане съчетава успешно предимствата на леенето при ниско налягане и кристализацията под налягане.

Шприцоване

Леене под налягане от алуминиеви сплави AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34, отливки със сложна конфигурация от 1-ви-3-ти класове на точност с дебелина на стената 1 mm и повече, отлети отвори с диаметър до 1,2 мм, лята външна и вътрешна резбас минимална стъпка 1 mm и диаметър 6 mm. Чистотата на повърхността на такива отливки съответства на 5-8 клас грапавост. Производството на такива отливки се извършва на машини със студени хоризонтални или вертикални камери за пресоване, със специфично налягане на пресоване 30–70 MPa. Предпочитание се дава на машини с хоризонтална камера за бали.

Размерите и теглото на отливките са ограничени от възможностите на шприцоващите машини: обемът на камерата за пресоване, специфичното налягане на пресоване (p) и силата на заключване (0). Площта на изпъкналост (F) на отливката, затворните канали и пресоващата камера върху подвижната формовъчна плоча не трябва да надвишава стойностите, определени по формулата F = 0,85 0/r.

Оптималните стойности на наклона за външни повърхности са 45 °; за вътрешен 1°. Минималният радиус на кривина е 0,5—1 mm. Отвори с диаметър над 2,5 мм се правят чрез отливане. Отливките от алуминиеви сплави, като правило, се обработват само по дължината на опорните повърхности. Допускът за обработка се определя, като се вземат предвид размерите на отливката и варира от 0,3 до 1 mm.

Използва се за направа на калъпи различни материали. Части от формите в контакт с течния метал са изработени от стомана ZKh2V8, 4Kh8V2, 4KhV2S; стомани 35, 45, 50, щифтове, втулки и направляващи колони - от стомана U8A.

Доставянето на метал в кухината на формите се извършва с помощта на външни и вътрешни литникови системи. Подаващите устройства се довеждат до частите на отливката, които се подлагат на механична обработка. Дебелината им се определя в зависимост от дебелината на стената на отливката в точката на подаване и дадения характер на запълване на формата. Тази зависимост се определя от отношението на дебелината на фидера към дебелината на стената на отливката. Плавно, без завихряне и задържане на въздух, пълненето на форми става, ако съотношението е близко до единица. За отливки с дебелина на стената до 2 мм. хранилките са с дебелина 0,8 mm; с дебелина на стената 3 мм. дебелината на хранилките е 1,2 mm; с дебелина на стената 4-6 мм-2 мм.

За получаване на първата част от стопилката, обогатена с въздушни включвания, в близост до кухината на формата са разположени специални резервоари за измиване, чийто обем може да достигне 20–40% от обема на отливката. Шайбите са свързани с кухината на формата чрез канали, чиято дебелина е равна на дебелината на хранилките. Отстраняването на въздух и газ от кухината на формите се извършва чрез специални вентилационни канали и междини между прътите (тласкачи) и матрицата на формата. Вентилационните канали са направени в равнината на разделяне на неподвижната част на формата, както и по дължината на подвижните пръти и ежектори. Дълбочината на вентилационните канали при леене на алуминиеви сплави се приема за 0,05–0,15 mm, а ширината е 10–30 mm, за да се подобри вентилацията, кухината на шайбите е свързана с атмосферата с тънки канали (0,2– 0,5 мм).

Основните дефекти на шприцованите отливки са въздушна (газова) подкорова порьозност, причинена от улавяне на въздух при високи скорости на входа на метала в кухината на формата и порьозност на свиване (или черупки) в термичните възли. Образуването на тези дефекти е силно повлияно от параметрите на технологията на леене, скоростта на пресоване, налягането на пресоване и термичния режим на формата.

Скоростта на пресоване определя режима на пълнене на формата. Колкото по-висока е скоростта на пресоване, толкова по-бързо стопилката се движи през литниковите канали, толкова по-голяма е скоростта на входа на стопилката в кухината на формата. Високите скорости на пресоване допринасят за по-добро запълване на тънки и продълговати кухини. В същото време те са причина за улавяне на въздух от метала и образуване на подкорова порьозност. При леене на алуминиеви сплави високите скорости на пресоване се използват само при производството на сложни тънкостенни отливки. Налягането при пресоване има голямо влияние върху качеството на отливките. С увеличаването му се увеличава плътността на отливките.

Стойността на налягането при пресоване обикновено се ограничава от стойността на силата на заключване на машината, която трябва да надвишава налягането, упражнявано от метала върху подвижната матрица (pF). Поради това местното предварително пресоване на дебелостенни отливки, известно като процес Ashigai, придобива голям интерес. Ниската скорост на навлизане на метал в кухината на формата чрез захранващи устройства с голямо напречно сечение и ефективното предварително налягане на кристализиращата стопилка с помощта на двойно бутало позволяват получаването на плътни отливки.

Качеството на отливките също се влияе значително от температурите на сплавта и формата. При производството на дебелостенни отливки с проста конфигурация, стопилката се излива при температура 20–30 ° C под температурата на ликвидус. Тънкостенните отливки изискват използването на стопилка, прегрята над температурата на ликвидус с 10-15 ° C. За да се намали големината на напрежението на свиване и да се предотврати образуването на пукнатини в отливките, формите се нагряват преди изливане. Препоръчват се следните температури на нагряване:

Дебелина на стената на отливката, mm 1—2 2—3 3—5 5—8

Температура на нагряване

форми, °С 250—280 200—250 160—200 120—160

Стабилността на термичния режим се осигурява чрез нагревателни (електрически) или охлаждащи (водни) форми.

За да се предпази работната повърхност на формите от залепване и ерозивни ефекти на стопилката, да се намали триенето по време на изваждането на сърцевините и да се улесни изваждането на отливките, формите се смазват. За тази цел се използват мастни (масло с графит или алуминиев прах) или водни (солни разтвори, водни препарати на базата на колоиден графит) смазки.

Плътността на отливките от алуминиеви сплави се увеличава значително при леене с вакуумни форми. За да направите това, формата се поставя в запечатан корпус, в който се създава необходимия вакуум. Добри резултати могат да се получат с помощта на "кислородния процес". За да направите това, въздухът в кухината на матрицата се заменя с кислород. При високи скорости на навлизане на метал в кухината на формата, които причиняват улавяне на кислород от стопилката, в отливките не се образува подкорова порьозност, тъй като целият уловен кислород се изразходва за образуването на фини алуминиеви оксиди, които не влияят забележимо механичните свойства на отливките. Такива отливки могат да бъдат подложени на топлинна обработка.

В зависимост от изискванията на техническите спецификации могат да бъдат подложени отливки от алуминиеви сплави различни видовеконтрол: рентгенов, гама или ултразвуков за откриване на вътрешни дефекти; маркировки за определяне на отклонения в размерите; луминесцентни за откриване на повърхностни пукнатини; хидро- или пневмоконтрол за оценка на херметичността. Честотата на изброените видове контрол е посочена в техническите условия или се определя от отдела на главния металург на завода. Идентифицираните дефекти, ако е позволено от техническите спецификации, се отстраняват чрез заваряване или импрегниране. Аргонно-дъгово заваряване се използва за заваряване на подложки, черупки, разхлабване на пукнатини. Преди заваряване дефектното място се изрязва по такъв начин, че стените на вдлъбнатините да имат наклон от 30 - 42 °. Отливките се подлагат на локално или общо нагряване до 300-350С. Локалното нагряване се извършва от кислородно-ацетиленов пламък, общото нагряване се извършва в камерни пещи. Заваряването се извършва със същите сплави, от които са направени отливките, като се използва неконсумативен волфрамов електрод с диаметър 2-6 mm при разходаргон 5-12 л/мин. Силата на заваръчния ток обикновено е 25-40 A на 1 mm от диаметъра на електрода.

Порьозността в отливките се елиминира чрез импрегниране с бакелитов лак, асфалтов лак, изсушаващо масло или течно стъкло. Импрегнирането се извършва в специални котли под налягане 490-590 kPa с предварително задържане на отливки в разредена атмосфера (1,3-6,5 kPa). Температурата на импрегниращата течност се поддържа на 100°C. След импрегнирането отливките се подлагат на сушене при 65-200°С, при което импрегниращата течност се втвърдява и повторен контрол.

Алуминият (алуминий) е

Приложение на алуминий

Широко използван като конструктивен материал. Основните предимства на алуминия в това качество са лекота, пластичност за щамповане, устойчивост на корозия (на въздух алуминият незабавно се покрива със здрав филм от Al2O3, който предотвратява по-нататъшното му окисляване), висока топлопроводимост, нетоксичност на неговите съединения. По-специално, тези свойства са направили алуминия изключително популярен в производството на съдове за готвене, алуминиево фолио в хранително-вкусовата промишленост и за опаковане.

Основният недостатък на алуминия като конструктивен материал е неговата ниска якост, поради което за укрепването му обикновено се легира с малко количество мед и магнезий (сплавта се нарича дуралуминий).

Електрическата проводимост на алуминия е само 1,7 пъти по-малка от тази на купрума, докато алуминият е приблизително 4 пъти по-евтин на килограм, но поради 3,3 пъти по-ниската плътност се нуждае от приблизително 2 пъти по-малко тегло, за да получи еднакво съпротивление. Поради това той се използва широко в електротехниката за производство на проводници, тяхното екраниране и дори в микроелектрониката за производство на проводници в чипове. По-ниската електропроводимост на алуминия (37 1/ohm) в сравнение с медта (63 1/ohm) се компенсира от увеличаване на напречното сечение на алуминиевите проводници. Недостатъкът на алуминия като електротехнически материал е наличието на силен оксиден филм, който затруднява запояването.

Благодарение на комплекса от свойства, той се използва широко в топлинното оборудване.

Алуминият и неговите сплави запазват здравината си при ултраниски температури. Поради това той се използва широко в криогенната технология.

Високата отразяваща способност, съчетана с ниската цена и лекотата на нанасяне, прави алуминия идеален материал за производство на огледала.

В производството на строителни материали като газообразуващ агент.

Алуминизирането дава устойчивост на корозия и котлен камък на стомана и други сплави, например клапани на бутални двигатели с вътрешно горене, лопатки на турбини, нефтени платформи, топлообменно оборудване и също така замества поцинковане.

Алуминиевият сулфид се използва за получаване на сероводород.

Провеждат се изследвания за разработване на разпенен алуминий като особено здрав и лек материал.

Като компонент на термит, смеси за алуминотермия

Алуминият се използва за възстановяване на редки метали от техните оксиди или халогениди.

Алуминият е важен компонент на много сплави. Например в алуминиевите бронзи основните компоненти са мед и алуминий. В магнезиевите сплави алуминият най-често се използва като добавка. За производството на спирали в електрически нагреватели се използва Fechral (Fe, Cr, Al) (заедно с други сплави).

алуминиево кафе" height="449" src="/pictures/investments/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="21. Класически италиански производител на алуминиево кафе" width="376" />!}

Когато алуминият беше много скъп, от него се правеха различни търговски артикули за бижута. И така, Наполеон III поръчва алуминиеви копчета, а през 1889 г. Дмитрий Иванович Менделеев получава везни с купи от злато и алуминий. Модата за тях веднага отмина, когато се появиха нови технологии (разработки) за производството му, което намали цената многократно. Сега алуминият понякога се използва в производството на бижута.

В Япония алуминият се използва в производството на традиционни бижута, заменяйки .

Алуминият и неговите съединения се използват като гориво с висока производителност в двугоривните горива и като гориво в твърдите горива. Следните алуминиеви съединения представляват най-голям практически интерес като ракетно гориво:

Алуминий на прах като гориво в твърди ракетни горива. Използва се и под формата на прах и суспензии във въглеводороди.

алуминиев хидрид.

алуминиев боран.

Триметилалуминий.

Триетилалуминий.

Трипропилалуминий.

Триетилалуминият (обикновено заедно с триетилбор) също се използва за химическо запалване (т.е. като стартово гориво) в ракетни двигатели, тъй като се запалва спонтанно в кислороден газ.

Има лек токсичен ефект, но много водоразтворими неорганични алуминиеви съединения остават в разтворено състояние. дълго времеи може да има вредно въздействие върху хората и топлокръвните животни чрез питейната вода. Най-токсични са хлоридите, нитратите, ацетатите, сулфатите и др. За хората следните дози алуминиеви съединения (mg/kg телесно тегло) имат токсичен ефект при поглъщане:

алуминиев ацетат - 0,2-0,4;

алуминиев хидроксид - 3,7-7,3;

алуминиева стипца - 2,9.

Предимно действа върху нервна система(натрупва се в нервната тъкан, което води до тежки нарушения на функцията на централната нервна система). Невротоксичното свойство на алуминия обаче е изследвано от средата на 60-те години на миналия век, тъй като натрупването на метала в човешкото тяло е възпрепятствано от механизма на неговото отделяне. При нормални условия с урината могат да се отделят до 15 mg от даден елемент на ден. Съответно най-голям отрицателен ефект се наблюдава при хора с нарушена бъбречна отделителна функция.

Според някои биологични изследвания приемът на алуминий в човешкото тяло се счита за фактор за развитието на болестта на Алцхаймер, но по-късно тези изследвания бяха критикувани и заключението за връзката на едното с другото беше опровергано.

Химичните свойства на алуминия се определят от високия му афинитет към кислорода (в минералиалуминият е включен в кислородните октаедри и тетраедри), постоянна валентност (3), лоша разтворимост на повечето природни съединения. IN ендогенни процесипо време на втвърдяването на магмата и образуването на магмени скали алуминият навлиза в кристалната решетка на фелдшпати, слюда и други минерали - алумосиликати. В биосферата алуминият е слаб мигрант, той е оскъден в организмите и хидросферата. Във влажен климат, където гниещите останки от изобилна растителност образуват много органични киселини, алуминият мигрира в почвите и водите под формата на органоминерални колоидни съединения; алуминият се адсорбира от колоиди и се утаява в долната част на почвата. Връзката на алуминия със силиция е частично нарушена и на места в тропиците се образуват минерали – алуминиеви хидроксиди – бемит, диаспор, хидраргилит. По-голямата част от алуминия е част от алумосиликатите - каолинит, бейделит и други глинести минерали. Слабата подвижност определя остатъчното натрупване на алуминий в кората на изветряне на влажните тропици. В резултат на това се образуват елувиални боксити. В минали геоложки епохи бокситите се натрупват и в езерата и крайбрежната зона на моретата на тропическите региони (например седиментни боксити на Казахстан). В степите и пустините, където има малко жива материя, а водите са неутрални и алкални, алуминият почти не мигрира. Миграцията на алуминия е най-интензивна във вулканичните райони, където се наблюдават силно киселинни речни и подпочвени води, богати на алуминий. В местата на изместване на кисели води с алкални - морски (в устията на реки и други), алуминият се отлага с образуването на бокситни находища.

Алуминият е част от тъканите на животните и растенията; в органите на бозайниците е установено от 10-3 до 10-5% алуминий (на сурово вещество). Алуминият се натрупва в черния дроб, панкреаса и щитовидни жлези. В растителните продукти съдържанието на алуминий варира от 4 mg на 1 kg сухо вещество (картофи) до 46 mg (жълта ряпа), в животински продукти - от 4 mg (мед) до 72 mg на 1 kg сухо вещество (). В ежедневната диета на човека съдържанието на алуминий достига 35-40 mg. Известни организми са концентратори на алуминий, например клубни мъхове (Lycopodiaceae), съдържащи до 5,3% алуминий в пепелта, мекотели (Helix и Lithorina), в пепелта на които 0,2-0,8% алуминий. Образувайки неразтворими съединения с фосфати, алуминият нарушава храненето на растенията (абсорбция на фосфати от корените) и животни (абсорбция на фосфати в червата).

Основен купувач е авиацията. Най-тежко натоварените елементи на самолета (кожа, усилващ комплект) са изработени от дуралуминий. И те взеха тази сплав в космоса. Той дори кацна на Луната и се върна на Земята. И станциите "Луна", "Венера", "Марс", създадени от конструкторите на бюрото, което в продължение на много години се ръководеше от Георги Николаевич Бабакин (1914-1971), не можеха без алуминиеви сплави.

Сплавите на алуминиево-манганова и алуминиево-магнезиева система (AMts и AMg) са основният материал за корпусите на високоскоростни "ракети" и "метеори" - подводни криле.

Но алуминиевите сплави се използват не само в космоса, авиацията, морския и речния транспорт. Алуминият заема силна позиция в сухопътния транспорт. Следните данни говорят за широкото използване на алуминия в автомобилната индустрия. През 1948 г. за един са били използвани 3,2 кг алуминий, през 1958 г. - 23,6, през 1968 г. - 71,4, а днес тази цифра надхвърля 100 кг. Алуминият се появи и в железопътния транспорт. А суперекспресът Russkaya Troika е направен повече от 50% от алуминиеви сплави.

Алуминият се използва все повече в строителството. В новите сгради често се използват здрави и леки греди, тавани, колони, парапети, огради, елементи на вентилационни системи от сплави на алуминиева основа. IN последните годиниалуминиевите сплави са използвани при изграждането на много обществени сгради и спортни комплекси. Има опити да се използва алуминий като покривен материал. Такъв покрив не се страхува от примеси от въглероден диоксид, серни съединения, азотни съединения и други вредни примеси, които значително повишават атмосферната корозия на покривното желязо.

Като леярски сплави се използват силумини - сплави от системата алуминий-силиций. Такива сплави имат добра течливост, дават ниско свиване и сегрегация (хетерогенност) в отливките, което прави възможно получаването чрез леене на части с най-сложна конфигурация, например корпуси на двигатели, работни колела на помпи, корпуси на инструменти, блокове на двигатели с вътрешно горене, бутала, цилиндрови глави и кожуси бутални двигатели.

Борба за упадък ценаалуминиевите сплави също пожънаха успех. Например силуминът е 2 пъти по-евтин от алуминия. Обикновено, напротив, сплавите са по-скъпи (за да се получи сплав, е необходимо да се получи чиста основа, а след това чрез легиране - сплав). Съветските металурзи в Днепропетровския алуминиев завод през 1976 г. усвоиха топенето на силумини директно от алумосиликати.

Алуминият отдавна е познат в електротехниката. Доскоро обаче обхватът на алуминия беше ограничен до електропроводи и в редки случаи до захранващи кабели. Кабелната индустрия беше доминирана от мед и водя. Проводимите елементи на кабелната конструкция са направени от купрум, а металната обвивка е от водяили сплави на основата на олово. В продължение на много десетилетия (за първи път оловни обвивки за защита на кабелни жила бяха предложени през 1851 г.) беше единственият метален материал за кабелни обвивки. Той е отличен в тази роля, но не и без недостатъци - висока плътност, ниска якост и недостиг; това са само основните, които накараха човек да търси други метали, които могат адекватно да заменят оловото.

Оказаха се алуминиеви. Началото на службата му в тази роля може да се счита за 1939 г., а работата започва през 1928 г. Въпреки това, сериозна промяна в използването на алуминий в кабелната технология настъпва през 1948 г., когато е разработена и усвоена технологията за производство на алуминиеви обвивки.

Медта също в продължение на много десетилетия беше единственият метал за производството на проводници, носещи ток. Проучванията на материали, които биха могли да заменят медта, показват, че алуминият трябва и може да бъде такъв метал. И така, вместо два метала, по същество различни по предназначение, алуминият влезе в кабелната технология.

Това заместване има редица предимства. Първо, възможността за използване на алуминиева обвивка като неутрален проводник е значително спестяване на метал и намаляване на теглото. Второ, по-висока якост. Трето, улесняване на инсталацията, намаляване на транспортните разходи, намаляване на цената на кабела и т.н.

Алуминиевите проводници се използват и за въздушни електропроводи. Но отне много усилия и време, за да се направи еквивалентен заместител. Разработени са много опции и те се използват въз основа на конкретната ситуация. [Произвеждат се алуминиеви проводници с повишена якост и повишена устойчивост на пълзене, което се постига чрез легиране с магнезий до 0,5%, силиций до 0,5%, желязо до 0,45%, закаляване и стареене. Използват се стоманено-алуминиеви проводници, особено за извършване на големи участъци, необходими при пресичане на различни препятствия с електропроводи. Има участъци от над 1500 м, например, при пресичане на реки.

Алуминият в трансферната технология електричествона големи разстояния, те се използват не само като проводник материал. Преди десетилетие и половина сплавите на базата на алуминий започнаха да се използват за производството на кули за предаване на енергия. Те са построени за първи път в нашата държавав Кавказ. Те са около 2,5 пъти по-леки от стоманата и не изискват защита от корозия. Така същият метал замени желязото, медта и оловото в електротехниката и технологията за пренос на електричество.

И така или почти така беше в други области на технологиите. Резервоари, тръбопроводи и други монтажни единици, изработени от алуминиеви сплави, са се доказали добре в нефтената, газовата и химическата промишленост. Те са изместили много устойчиви на корозия метали и материали, като контейнери от желязо-въглеродни сплави, емайлирани отвътре за съхранение на агресивни течности (пукнатина в емайловия слой на този скъп дизайн може да доведе до загуби или дори злополука).

Годишно в света се изразходват над 1 милион тона алуминий за производството на фолио. Дебелината на фолиото в зависимост от предназначението му е в границите 0,004-0,15 мм. Приложението му е изключително разнообразно. Използва се за опаковане на различни хранителни и промишлени продукти - шоколад, сладкиши, лекарства, козметика, фотографски продукти и др.

Фолиото се използва и като конструктивен материал. Има група газонапълнени пластмаси - пластмаси тип пчелна пита - клетъчни материали със система от редовно повтарящи се правилни клетки. геометрична форма, чиито стени са от алуминиево фолио.

Енциклопедия на Брокхаус и Ефрон

АЛУМИНИЕВ- (глина) хим. зн. AL; при. V. = 27,12; удари V. = 2,6; т.т. около 700°. Сребристо бял, мек, звучен метал; е в комбинация със силициева киселина основният компонент на глини, фелдшпат, слюда; открити във всички почви. Отива…… Речник на чуждите думи на руския език

АЛУМИНИЕВ- (символ Al), сребристо-бял метал, елемент от третата група на периодичната таблица. За първи път е получен в чист вид през 1827 г. Най-разпространеният метал в кората на земното кълбо; основният му източник е бокситната руда. Процес…… Научно-технически енциклопедичен речник

АЛУМИНИЕВ- АЛУМИНИЙ, Алуминий (химичен знак A1, при тегло 27,1), най-разпространеният метал на повърхността на земята и най-важният след О и силиция компонентземната кора. А. се среща в природата, главно под формата на соли на силициева киселина (силикати); ... ... Голяма медицинска енциклопедия

Алуминий- е синкаво-бял метал, характеризиращ се с особена лекота. Той е много пластичен и може лесно да се търкаля, изтегля, кове, щампова и отлива и т.н. Подобно на други меки метали, алуминият също се поддава много добре на ... ... Официална терминология

Алуминий- (Алуминий), Al, химичен елемент от III група на периодичната система, атомен номер 13, атомна маса 26,98154; лек метал, т.т.660 °С. Съдържанието в земната кора е 8,8% от теглото. Алуминият и неговите сплави се използват като конструкционни материали в ... ... Илюстрован енциклопедичен речник

АЛУМИНИЕВ- АЛУМИНИЙ, алуминий мал., хим. глини от алкални метали, алуминиева основа, глини; както и основа от ръжда, желязо; и яри мед. Алуминитен мъжки. подобен на стипца вкаменелост, воден алуминиев сулфат. Алунит съпруг. фосил, много близо до ... ... РечникДалия

алуминий- (сребърен, лек, крилат) метал Речник на руските синоними. алуминий n., брой синоними: 8 глини (2) … Речник на синонимите

АЛУМИНИЕВ- (лат. Алуминий от алумен стипца), Al, химичен елемент от група III на периодичната система, атомен номер 13, атомна маса 26.98154. Сребристо бял метал, лек (2,7 g/cm³), пластичен, с висока електропроводимост, т.т. 660 .C.… … Голям енциклопедичен речник

Алуминий- Al (от лат. alumen името на стипца, използвано в древни времена като щрих при боядисване и дъбене * a. алуминий; n. Aluminium; f. aluminium; и. aluminio), хим. група III елемент периодичен. Системи на Менделеев, при. н. 13, в. м. 26.9815 ... Геологическа енциклопедия

АЛУМИНИЕВ- АЛУМИНИЕВ, алуминий, мн. не, съпруг. (от лат. alumen alum). Сребристо бял ковък лек метал. Обяснителен речник на Ушаков. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Обяснителен речник на Ушаков