Всеки химичен елемент може да се разглежда от гледна точка на три науки: физика, химия и биология. И в тази статия ще се опитаме да характеризираме алуминия възможно най-точно. Това е химичен елемент, който е в трета група и трети период, според периодичната таблица. Алуминият е метал със средна химическа активност. Също така в неговите съединения могат да се наблюдават амфотерни свойства. Атомната маса на алуминия е двадесет и шест грама на мол.

Физически характеристики на алуминия

При нормални условия е твърдо вещество. Формулата за алуминий е много проста. Състои се от атоми (не се обединяват в молекули), които са изградени с помощта на кристална решетка в непрекъсната субстанция. Цвят на алуминия - сребристо-бял. Освен това има метален блясък, както всички други вещества от тази група. Цветът на алуминия, използван в индустрията, може да варира поради наличието на примеси в сплавта. Това е доста лек метал.

Плътността му е 2,7 g / cm3, тоест е приблизително три пъти по-лек от желязото. При това той може да отстъпи само на магнезий, който е дори по-лек от въпросния метал. Твърдостта на алуминия е доста ниска. В него той е по-нисък от повечето метали. Твърдостта на алуминия е само две. Следователно, за да се укрепи, към сплавите на основата на този метал се добавят по-твърди.

Топенето на алуминия става при температура само 660 градуса по Целзий. И кипи, когато се нагрява до температура от две хиляди четиристотин петдесет и два градуса по Целзий. Това е много пластичен и топим метал. По този физическа характеристикаалуминият не е завършен. Бих искал също да отбележа, че този метал има най-добра електрическа проводимост след медта и среброто.

Разпространение в природата

Алуминият, чиито технически характеристики току-що разгледахме, е доста често срещан в околната среда. Може да се наблюдава в състава на много минерали. Елементът алуминий е четвъртият най-разпространен елемент в природата. Вътре е земната корае почти девет процента. Основните минерали, в които присъстват неговите атоми, са боксит, корунд, криолит. Първият е скала, която се състои от оксиди на желязо, силиций и въпросния метал, а в структурата присъстват и водни молекули. Има хетерогенен цвят: фрагменти от сиви, червеникаво-кафяви и други цветове, които зависят от наличието на различни примеси. От тридесет до шестдесет процента от тази порода е алуминий, снимката на който може да се види по-горе. Освен това корундът е много разпространен минерал в природата.

Това е алуминиев оксид. Химичната му формула е Al2O3. Тя може да бъде червена, жълта, синя или кафява. Твърдостта му по скалата на Моос е девет единици. Разновидностите на корунда включват добре познати сапфири и рубини, левкосафири, както и падпарада (жълт сапфир).

Криолитът е минерал с по-сложна химическа формула. Състои се от алуминиеви и натриеви флуориди - AlF3.3NaF. Изглежда като безцветен или сивкав камък с ниска твърдост - само три по скалата на Моос. В съвременния свят той се синтезира изкуствено в лаборатория. Използва се в металургията.

Алуминият може да се намери в природата и в състава на глини, чиито основни компоненти са оксидите на силиция и въпросния метал, свързан с водните молекули. В допълнение, този химичен елемент може да се наблюдава в състава на нефелините, чиято химична формула е, както следва: KNa34.

Разписка

Характеризирането на алуминия включва разглеждане на методите за неговия синтез. Има няколко метода. Производството на алуминий по първия метод става на три етапа. Последната от тях е процедурата по електролиза на катода и въглеродния анод. За извършване на такъв процес е необходим алуминиев оксид, както и помощни вещества като криолит (формула - Na3AlF6) и калциев флуорид (CaF2). За да се осъществи процесът на разлагане на алуминиевия оксид, разтворен във вода, той трябва да се нагрее заедно с разтопен криолит и калциев флуорид до температура най-малко деветстотин и петдесет градуса по Целзий и след това ток от осемдесет хиляди ампера и напрежение от пет до осем волта. По този начин, в резултат на този процес, алуминият ще се утаи върху катода, а молекулите на кислорода ще се съберат върху анода, които от своя страна окисляват анода и го превръщат във въглероден диоксид. Преди да се извърши тази процедура, бокситът, под формата на който се добива алуминиев оксид, се почиства предварително от примеси, а също така преминава през процеса на неговото дехидратиране.

Производството на алуминий по описания по-горе начин е много разпространено в металургията. Съществува и метод, изобретен през 1827 г. от F. Wehler. Той се крие във факта, че алуминият може да се добива чрез химическа реакция между неговия хлорид и калий. Възможно е да се извърши такъв процес само чрез създаване на специални условия под формата на много висока температура и вакуум. Така от един мол хлорид и същия обем калий може да се получи един мол алуминий и три мола като страничен продукт. Тази реакция може да се запише като следното уравнение: АІСІ3 + 3К = АІ + 3КІ. Този метод не е придобил голяма популярност в металургията.

Характеристики на алуминия по отношение на химията

Както бе споменато по-горе, това е просто вещество, което се състои от атоми, които не са комбинирани в молекули. Подобни структури образуват почти всички метали. Алуминият има доста висока химическа активност и силни редуциращи свойства. Химическата характеристика на алуминия ще започне с описание на неговите реакции с други прости вещества, а след това ще бъдат описани взаимодействията със сложни неорганични съединения.

Алуминий и прости вещества

Те включват на първо място кислорода - най-разпространеното съединение на планетата. Двадесет и един процента от земната атмосфера се състои от него. Реакциите на дадено вещество с всяко друго се наричат ​​окисление или горене. Обикновено се появява при високи температури. Но в случай на алуминий е възможно окисляване при нормални условия - така се образува оксиден филм. Ако този метал бъде смачкан, той ще изгори, като същевременно отделя голямо количество енергия под формата на топлина. За осъществяване на реакцията между алуминий и кислород тези компоненти са необходими в моларно съотношение 4:3, което води до две части от оксида.

Това химично взаимодействие се изразява като следното уравнение: 4АІ + 3О2 = 2АІО3. Възможни са и реакции на алуминия с халогени, които включват флуор, йод, бром и хлор. Имената на тези процеси идват от имената на съответните халогени: флуориране, йодиране, бромиране и хлориране. Това са типични реакции на присъединяване.

Например даваме взаимодействието на алуминия с хлора. Този вид процес може да се случи само на студено.

И така, вземайки два мола алуминий и три мола хлор, получаваме в резултат два мола хлорид на въпросния метал. Уравнението за тази реакция е както следва: 2АІ + 3СІ = 2АІСІ3. По същия начин може да се получи алуминиев флуорид, неговият бромид и йодид.

Със сярата въпросното вещество реагира само при нагряване. За да осъществите взаимодействието между тези две съединения, трябва да ги вземете в моларни пропорции от две до три и се образува една част от алуминиев сулфид. Реакционното уравнение има следния вид: 2Al + 3S = Al2S3.

Освен това при високи температури алуминият взаимодейства с въглерод, образувайки карбид, и с азот, образувайки нитрид. Като пример могат да се цитират следните уравнения на химичните реакции: 4AI + 3C = AI4C3; 2Al + N2 = 2AlN.

Взаимодействие със сложни вещества

Те включват вода, соли, киселини, основи, оксиди. С всички тези химични съединения алуминият реагира по различни начини. Нека разгледаме по-отблизо всеки случай.

Реакция с вода

Алуминият взаимодейства с най-разпространеното сложно вещество на Земята при нагряване. Това се случва само в случай на предварително отстраняване на оксидния филм. В резултат на взаимодействието, амфотерен хидроксиди водородът се отделя във въздуха. Вземайки две части алуминий и шест части вода, получаваме хидроксид и водород в моларни пропорции от две до три. Уравнението на тази реакция се записва, както следва: 2АІ + 6Н2О = 2АІ (ОН) 3 + 3Н2.

Взаимодействие с киселини, основи и оксиди

Подобно на други активни метали, алуминият е в състояние да влезе в реакция на заместване. По този начин той може да измести водорода от киселина или катион на по-пасивен метал от неговата сол. В резултат на такива взаимодействия се образува алуминиева сол и също се отделя водород (в случай на киселина) или се утаява чист метал (по-малко активен от разглеждания). Във втория случай се проявяват възстановителните свойства, споменати по-горе. Пример е взаимодействието на алуминия, с което се образува алуминиев хлорид и се отделя водород във въздуха. Този вид реакция се изразява като следното уравнение: 2AI + 6HCI = 2AICI3 + 3H2.

Пример за взаимодействието на алуминия със солта е реакцията му с. Като вземем тези два компонента, в крайна сметка ще получим чиста мед, която ще се утаи. С киселини като сярна и азотна алуминият реагира по особен начин. Например, когато алуминият се добави към разреден разтвор на нитратна киселина в моларно съотношение от осем части към тридесет, осем части от нитрата на въпросния метал, се образуват три части азотен оксид и петнадесет части вода. Уравнението за тази реакция се записва, както следва: 8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O. Този процес се случва само при наличие на висока температура.

Ако смесим алуминий и слаб разтвор на сулфатна киселина в моларни пропорции две към три, получаваме сулфата на въпросния метал и водорода в съотношение едно към три. Тоест ще настъпи обикновена реакция на заместване, какъвто е случаят с други киселини. За по-голяма яснота представяме уравнението: 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2. Но с концентриран разтвор на същата киселина всичко е по-сложно. Тук, както и в случая с нитратите, се образува страничен продукт, но не под формата на оксид, а под формата на сяра и вода. Ако вземем нужните ни два компонента в моларно съотношение две към четири, то в резултат получаваме една част от солта на въпросния метал и сяра, както и четири от водата. Това химично взаимодействие може да се изрази с помощта на следното уравнение: 2Al + 4H2SO4 = Al2(SO4)3 + S + 4H2O.

Освен това алуминият може да реагира с алкални разтвори. За да извършите такова химическо взаимодействие, трябва да вземете два мола от въпросния метал, същото количество или калий, както и шест мола вода. В резултат на това се образуват вещества като натриев или калиев тетрахидроксоалуминат, както и водород, който се отделя като газ с остра миризма в моларни пропорции от две до три. Тази химична реакция може да бъде представена като следното уравнение: 2AI + 2KOH + 6H2O = 2K[AI(OH)4] + 3H2.

И последното нещо, което трябва да се вземе предвид, са моделите на взаимодействие на алуминия с някои оксиди. Най-често срещаният и използван случай е реакцията на Бекетов. Той, както много други, обсъдени по-горе, се случва само при високи температури. Така че, за неговото изпълнение е необходимо да се вземат два мола алуминий и един мол железен оксид. В резултат на взаимодействието на тези две вещества получаваме алуминиев оксид и свободно желязо в количество съответно един и два мола.

Използването на въпросния метал в промишлеността

Имайте предвид, че използването на алуминий е много често срещано явление. На първо място, авиационната индустрия се нуждае от това. Заедно с това се използват и сплави на основата на въпросния метал. Можем да кажем, че средният самолет е 50% от алуминиеви сплави, а двигателят му е 25%. Също така, използването на алуминий се извършва в процеса на производство на проводници и кабели поради отличната му електрическа проводимост. Освен това този метал и неговите сплави се използват широко в автомобилната индустрия. От тези материали са изработени каросерията на автомобили, автобуси, тролейбуси, някои трамваи, както и обикновени и електрически вагони.

Използва се и за по-малки цели, например за производство на опаковки за хранителни и други продукти, съдове. За да се направи сребърна боя е необходим прах от въпросния метал. Такава боя е необходима, за да се предпази желязото от корозия. Можем да кажем, че алуминият е вторият най-често използван метал в индустрията след желязото. Неговите съединения и самият той често се използват в химическата промишленост. Това се дължи на специалните химични свойства на алуминия, включително редуциращите му свойства и амфотерната природа на неговите съединения. Хидроксидът на разглеждания химичен елемент е необходим за пречистване на водата. Освен това се използва в медицината при производството на ваксини. Може да се намери и в някои пластмаси и други материали.

Роля в природата

Както вече беше споменато по-горе, алуминият се намира в големи количества в земната кора. Това е особено важно за живите организми. Алуминият участва в регулирането на растежните процеси, образува съединителна тъкан, като костна, лигаментна и др. Благодарение на този микроелемент процесите на регенерация на телесните тъкани се извършват по-бързо. Недостигът му се характеризира със следните симптоми: нарушения в развитието и растежа при деца, при възрастни - хронична умора, намалена работоспособност, нарушена координация на движенията, забавяне на регенерацията на тъканите, мускулна слабост, особено в крайниците. Това явление може да възникне, ако ядете твърде малко храни, съдържащи този микроелемент.

По-често срещан проблем обаче е излишъкът от алуминий в тялото. В този случай често се наблюдават следните симптоми: нервност, депресия, нарушения на съня, загуба на паметта, устойчивост на стрес, омекотяване на опорно-двигателния апарат, което може да доведе до чести фрактури и навяхвания. При продължителен излишък на алуминий в тялото често възникват проблеми в работата на почти всяка органна система.

Редица причини могат да доведат до това явление. На първо място, отдавна е доказано от учените, че съдовете, направени от въпросния метал, не са подходящи за готвене в него, тъй като при високи температури част от алуминия попада в храната и в резултат на това консумирате много повече от това микроелемент, отколкото се нуждае тялото.

Втората причина е редовното използване на козметика, съдържаща въпросния метал или неговите соли. Преди да използвате всеки продукт, трябва внимателно да прочетете неговия състав. Козметиката не е изключение.

Третата причина е продължително приемане на лекарства, които съдържат много алуминий. Както и неправилното използване на витамини и хранителни добавки, които включват този микроелемент.

Сега нека разберем кои продукти съдържат алуминий, за да регулирате диетата си и да организирате правилно менюто. На първо място, това са моркови, топени сирена, пшеница, стипца, картофи. От плодовете се препоръчват авокадо и праскови. В допълнение, бяло зеле, ориз, много лечебни билки. Също така катионите на въпросния метал могат да се съдържат в питейната вода. За да избегнете повишено или намалено съдържание на алуминий в тялото (все пак, както всеки друг микроелемент), трябва внимателно да следите диетата си и да се опитате да я направите възможно най-балансирана.

Този лек метал със сребристо-бял нюанс се среща почти навсякъде в съвременния живот. Физичните и химичните свойства на алуминия позволяват широкото му използване в промишлеността. Най-известните находища са в Африка, Южна Америка, в Карибския регион. В Русия обектите за добив на боксит се намират в Урал. Световните лидери в производството на алуминий са Китай, Русия, Канада и САЩ.

Ал добив

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

Имоти

Физически свойстваалуминият улеснява изтеглянето на заготовки от този метал в тел и навиване 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 покрита 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 забележимо.

Вътрешната структура на алуминия

Физическите и химичните свойства на алуминия до голяма степен зависят от вътрешната му структура. Кристалната решетка на този елемент е вид куб с лицево центриране.

Този тип решетка е присъща 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. Останалите физични свойства на алуминия, чиято таблица е представена по-долу, напълно разкриват неговите свойства и показват обхвата на тяхното приложение.

Легиране на алуминий

Физическите свойства на медта и алуминия са такива, че при добавяне на определено количество мед към алуминиева сплав, нейната кристална решетка се огъва и здравината на самата сплав се увеличава. Легирането на леки сплави се основава на това свойство на Al да повишава здравината и устойчивостта им към агресивни среди.

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

Когато медните атоми образуват клъстери, се образува CuAl 2 смесен тип кристална решетка, в която сребърните метални частици са едновременно част както от общата алуминиева кристална решетка, така и от състава на CuAl 2 смесена решетка. Силите на вътрешните връзки в изкривената 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 се разтваря лесно в тях. Студена 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 химическо уравнениедобавете към предишния, получаваме формулата за разтваряне на елемент в алкален разтвор.

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

Изгаряне на алуминий

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

Алуминиев оксид

Полученият алуминиев оксид има геоложкото наименование алуминиев оксид. При естествени условия се среща под формата на корунд - твърди прозрачни кристали. Корундът има висока твърдост, индикаторът му е 9 по скалата за твърди частици. Самият корунд е безцветен, но различни примеси могат да го оцветят в червено и синьо, така се оказва скъпоценни камъни, които в бижутата се наричат ​​рубини и сапфири.

Физичните свойства на алуминиевия оксид правят възможно отглеждането на тези скъпоценни камъни при изкуствени условия. Технологичните скъпоценни камъни не се използват само за бижута, те се използват в прецизна апаратура, за производство на часовници и други неща. Изкуствените рубинени кристали също се използват широко в лазерните устройства.

Дребнозърнест сорт корунд с голяма сумапримесите, отложени върху специална повърхност, са известни на всички като шмиргел. Физичните 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 алкали образува алуминати. Амфотерността на веществото се проявява във факта, че то може да се държи както като киселина, така и като алкали. Това съединение може да съществува както в желе, така и в твърда форма.

Той практически не се разтваря във вода, но реагира с повечето активни киселини и основи. Физичните свойства на алуминиевия хидроксид се използват в медицината, той е популярно и безопасно средство за намаляване на киселинността в организма, използва се при гастрит, дуоденит, язва. В индустрията Al 2 (OH) 3 се използва като адсорбент, той перфектно пречиства водата и утаява разтворените в нея вредни елементи.

Индустриална употреба

Алуминият е открит през 1825 г. Първоначално този метал се оценяваше над златото и среброто. Това се дължи на трудността при извличането му от рудата. Физичните свойства на алуминия и способността му бързо да образува защитен филм върху повърхността му затрудняват изучаването на този елемент. Едва в края на 19 век, удобен начинтопене на чист елемент, подходящ за промишлена употреба.

Лекотата и способността да се противопоставят на корозия са уникалните физически свойства на алуминия. Сплавите от този сребрист метал се използват в ракетната техника, в автомобилостроенето, корабоплаването, самолетостроенето и инструментостроенето, в производството на прибори за хранене и прибори.

Като чист метал, Al се използва в производството на части за химическо оборудване, електрически проводници и кондензатори. Физичните свойства на алуминия са такива, че електрическата му проводимост не е толкова висока, колкото тази на медта, но този недостатък се компенсира от лекотата на въпросния метал, което прави възможно да се направят алуминиевите проводници по-дебели. Така че, със същата електрическа проводимост, алуминиевият проводник тежи наполовина по-малко от медния проводник.

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

Понастоящем проучените запаси от алуминиеви руди са напълно съпоставими с нуждите на хората от този сребрист метал. Физическите свойства на алуминия могат да представят много повече изненади за неговите изследователи, а обхватът на този метал е много по-широк, отколкото човек може да си представи.

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. Енергиите на последователна 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.

Простата субстанция алуминият е мек, лек, сребристо-бял метал.

Имоти

Алуминият е типичен метал, кристалната решетка е лицево-центрирана кубична, параметър а = 0,40403 nm. Точката на топене на чистия метал е 660°C, точката на кипене е около 2450°C, плътността е 2,6989 g/cm3. Температурният коефициент на линейно разширение на алуминия е около 2,5·10-5 K-1. Стандартният електроден потенциал Al 3+/Al е 1,663V.

Химически алуминият е доста активен метал. Във въздуха повърхността му моментално се покрива с плътен филм от Al 2 O 3 оксид, който предотвратява по-нататъшен достъп на кислород (O) 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 активно реагира с други киселини:

6HCl + 2Al \u003d 2AlCl 3 + 3H 2,

3H 2 SO 4 + 2Al \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

Алуминият реагира с алкални разтвори. Първо, защитният оксиден филм се разтваря:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na.

След това протичат реакциите:

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

NaOH + Al (OH) 3 \u003d Na,

или общо:

2Al + 6H 2 O + 2NaOH \u003d Na + 3H 2,

и в резултат се образуват алуминати: Na - натриев алуминат (Na) (натриев тетрахидроксоалуминат), K - калиев алуминат (K) (калиев тетрахидроксоалуминат) или др. Тъй като алуминиевият атом в тези съединения се характеризира с координационно число 6 , а не 4 , тогава действителните формули на тези тетрахидроксо съединения са както следва:

На и К.

При нагряване алуминият реагира с халогени:

2Al + 3Cl 2 \u003d 2AlCl 3,

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3 .

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

2Al + 3I 2 = 2AlI 3 .

Взаимодействието на алуминия със сярата (S) при нагряване води до образуването на алуминиев сулфид:

2Al + 3S \u003d Al 2 S 3,

който лесно се разлага от вода:

Al 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 S.

Алуминият не взаимодейства директно с водород (H), но индиректно, например, с помощта на органоалуминиеви съединения, е възможно да се синтезира твърд полимерен алуминиев хидрид (AlH 3) x - най-силният редуктор.

Под формата на прах алуминият може да се изгори на въздух и се образува бял огнеупорен прах от алуминиев оксид Al 2 O 3.

Високата якост на свързване в Al 2 O 3 определя високата топлина на образуването му от прости веществаи способността на алуминия да редуцира много метали от техните оксиди, например:

3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe и дори

3CaO + 2Al \u003d Al 2 O 3 + 3Ca.

Този метод за получаване на метали се нарича алуминотермия.

Амфотерният оксид Al 2 O 3 съответства на амфотерния хидроксид - аморфно полимерно съединение, което няма постоянен състав. Съставът на алуминиевия хидроксид може да се предаде с формулата xAl 2 O 3 yH 2 O, когато изучавате химия в училище, формулата на алуминиевия хидроксид най-често се обозначава като Al (OH) 3.

В лабораторията алуминиевият хидроксид може да се получи под формата на желатинова утайка чрез обменни реакции:

Al 2 (SO 4) 3 + 6NaOH \u003d 2Al (OH) 3 + 3Na 2 SO 4,

или чрез добавяне на сода към разтвор на алуминиева сол:

2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 6NaCl + 3CO 2,

а също и чрез добавяне на разтвор на амоняк към разтвор на алуминиева сол:

AlCl3 + 3NH3H2O ​​= Al(OH)3 + 3H2O + 3NH4Cl.

Име и история на откритието: Латинският алуминий идва от латинското alumen, което означава стипца (алуминий и калиев сулфат (K) KAl (SO 4) 2 12H 2 O), които отдавна се използват в превръзката на кожа и като стягащо средство. Поради високата химическа активност откриването и изолирането на чист алуминий се проточи почти 100 години. Заключението, че от стипца може да се получи "земя" (огнеупорно вещество, казано в съвременния смисъл - алуминиев оксид) е направено през далечната 1754 г. от немския химик А. Маргграф. По-късно се оказа, че същата "земя" може да бъде изолирана от глина и тя се нарича алуминиев оксид. Едва през 1825 г. датският физик H. K. Oersted може да получи метален алуминий. Той третира алуминиевия хлорид AlCl 3 , 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 производство на алуминий и получава първите слитъци от новия метал. Цената на алуминия тогава беше много висока и от него се правеха бижута.

Индустриален метод за производство на алуминий чрез електролиза на стопилка от сложни смеси, включващи оксид, алуминиев флуорид и други вещества, е разработен независимо през 1886 г. от P. Eru (Франция) и C. Hall (САЩ). Производството на алуминий е свързано с висок потокелектричество, така че е реализирано в голям мащаб едва през 20 век. В Съветския съюз първият индустриален алуминий е получен на 14 май 1932 г. във Волховския алуминиев завод, построен до Волховската водноелектрическа централа.

Раздел 1. Име и история на откриването на алуминия.

Раздел 2. Обща характеристика алуминий, физични и химични свойства.

Раздел 3. Получаване на отливки от алуминиеви сплави.

Раздел 4 Приложение алуминий.

алуминий- това е елемент от основната подгрупа на третата група, третия период от периодичната система от химични елементи на Д. И. Менделеев, с атомен номер 13. Обозначава се със символа Ал. Принадлежи към групата на леките метали. Най-често металнии третият най-разпространен химичен елемент в земната кора (след кислорода и силиция).

Просто вещество алуминий (CAS номер: 7429-90-5) - лек, парамагнитен металнисребристо-бял цвят, лесен за оформяне, леене, 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 са свързани с постиженията на технологията на конструктивните материали и сплави. Качеството на обработката и производителността на производствените артикули са най-важните показатели за нивото на развитие на държавата.

Материалите, използвани в модерни дизайни, в допълнение към високите якостни характеристики, трябва да притежава набор от свойства като повишена устойчивост на корозия, устойчивост на топлина, топло- и електрическа проводимост, огнеупорност, както и способност да поддържа тези свойства при условия дълга работапод натоварвания.

Научните разработки и производствени процеси в областта на леярското производство на цветни метали у нас отговарят на напредналите постижения на научно-техническия прогрес. Техният резултат, по-специално, беше създаването на модерни цехове за охлаждане и леене под налягане в Волжския автомобилен завод и редица други предприятия. В Заволжския моторен завод успешно работят големи машини за леене под налягане със сила на заключване на матрицата от 35 MN, които произвеждат 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 слитъците и намалява количеството отпадъци под формата на чипове при тяхното струговане.

Името и историята на откриването на алуминия

Латинският алуминий идва от латинското alumen, което означава стипца (алуминий и калиев сулфат (K) KAl(SO4)2 12H2O), който отдавна се използва в превръзката на кожа и като стягащо средство. Ал, химичен елемент от III група на периодичната система, атомен номер 13, атомна маса 26, 98154. Поради високата химическа активност откриването и изолирането на чист алуминий се проточва почти 100 години. Заключението, че от стипца може да се получи "" (огнеупорно вещество, казано в съвременния смисъл - алуминиев оксид) е направено още през 1754 г. Немски химик А. Маркграф. По-късно се оказа, че същата "земя" може да бъде изолирана от глина и тя се нарича алуминиев оксид. Едва през 1825 г. той успява да получи метален алуминий. Датският физик Х. К. Ерстед. Той третира алуминиевия 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 производство на алуминий и получава първите слитъци от новия метал. Цената на алуминия тогава беше много висока и от него се правеха бижута.

Индустриален 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 електроенергията, така че е реализирано в голям мащаб едва през 20-ти век. IN Съюз на съветските социалистически републики (CCCP)първият индустриален алуминий е получен на 14 май 1932 г. във Волховския алуминиев завод, построен до Волховската водноелектрическа централа.

Алуминият с чистота над 99,99% е получен за първи път чрез електролиза през 1920 г. През 1925 г. в работаЕдуардс публикува информация за физичните и механичните свойства на такъв алуминий. През 1938г Тейлър, Уилър, Смит и Едуардс публикуваха статия, която дава някои от свойствата на алуминия с 99,996% чистота, 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 приготвяне и атрактивни свойства, много върши работавърху свойствата на алуминия. Чистият алуминий е намерил широко приложение главно в електрониката – от електролитни кондензатори до върха на електронното инженерство – микропроцесорите; в криоелектрониката, криомагнетиката.

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. Енергиите на последователна 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, кристалната решетка на която е лицевоцентрирана кубична, параметър а = 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 K-1.

Химическият алуминий е доста активен метал. Във въздуха повърхността му моментално се покрива с плътен филм от Al2O3 оксид, който предотвратява по-нататъшния достъп на кислород (O) 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 активно реагира с други киселини:

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

3Н2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.

Интересното е, че реакцията между праховете от алуминий и йод (I) 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 алуминия със сярата (S) при нагряване води до образуването на алуминиев сулфид:

2Al + 3S = Al2S3,

който лесно се разлага от вода:

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

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

Под формата на прах алуминият може да бъде изгорен на въздух и се образува бял огнеупорен прах от алуминиев оксид Al2O3.

Високата якост на свързване 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 кислорода (O) и силиция (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 ето парадоксът: с огромен брой минералии скали, съдържащи алуминий, находища на боксит, основна суровина за промишленото производство на алуминий, са доста редки. IN Руска федерацияима залежи на боксит в Сибир и Урал. Алунитите и нефелините също са от промишлено 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 промишлено производство бокситите първо се подлагат на химическа обработка, като от тях се отстраняват примесите на силициевите оксиди (Si), желязото (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 неговата стопилка да се използва за електролиза.

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

2Al2O3 = 4Al + 3O2.

Алуминиеви сплави

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

Берилият се добавя за намаляване на 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 двигателя с вътрешно горене (бутала и цилиндрови глави).

Борът се въвежда за повишаване на електрическата проводимост и като рафинираща добавка. Борът се въвежда в алуминиеви сплави, използвани в ядрената енергетика (с изключение на частите на реактора), т.к. той абсорбира неутроните, предотвратявайки разпространението на радиация. Борът се въвежда средно в количество 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 счупване на стружки и смазване на фреза.

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

Желязо. В малки количества (>0,04%) се въвежда при производството на проводници за повишаване на якостта и подобряване на характеристиките на пълзене. Същия начин желязонамалява залепването по стените на формите при леене във форма.

индий. Добавката на 0,05 - 0,2% укрепва алуминиевите сплави по време на стареене, особено при ниско съдържание на мед. Индиевите добавки се използват в алуминиево-кадмиеви сплави.

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

Калцият придава пластичност. Със съдържание на калций 5% сплавта има ефект на суперпластичност.

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

магнезий. Добавянето на магнезий значително увеличава здравината, без да намалява пластичността, подобрява заваряемостта и повишава устойчивостта на корозия на сплавта.

медниукрепва сплавите, максимално втвърдяване се постига при съдържанието купрум 4 - 6%. Сплавите с мед се използват при производството на бутала за двигатели с вътрешно горене, висококачествени отлети части за самолети.

калайподобрява производителността на рязане.

титан. Основната задача на титана в сплавите е рафинирането на зърното в отливки и блокове, което значително увеличава здравината и еднородността на свойствата в целия обем.

Въпреки че алуминият се счита за един от най-малко благородните промишлени метали, той е доста стабилен в много окислителни среди. Причината за това поведение е наличието на непрекъснат оксиден филм върху повърхността на алуминия, който незабавно се образува отново върху почистените зони при излагане на кислород, вода и други окислители.

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

Пространството, в което се извършва топенето на сплави, е ограничено от огнеупорна облицовка, способна да издържа на температури от 1500 - 1800 ˚С. Във всички процеси на топене участва газовата фаза, която се образува при изгарянето на горивото, взаимодействайки с околната среда и облицовката на топилния блок 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 алуминиева сплав често се използват в морска вода. Морски шамандури, спасителни лодки, кораби, шлепове се изграждат от алуминиеви сплави от 1930 г. В момента дължината на корпусите на кораби от алуминиева сплав достига 61 м. Има опит в алуминиеви 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 поради корозия.

Алуминият намира широко приложение в строителството под формата на облицовъчни панели, врати, дограма, електрически кабели. Алуминиеви сплави не са подложени на тежка корозия за дълго време в контакт с бетон, хоросан, мазилка, особено ако конструкциите не са често мокри. Когато се намокри често, ако повърхността на алуминия търговски артикулине е допълнително обработен, 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 лъскави повърхности чрез брилянтно анодизиране - нанасяне на оксиден филм върху металната повърхност. В този случай на повърхността може да се даде разнообразие от цветове и нюанси. Например, сплавите от алуминий със силиций ви позволяват да получите гама от нюанси, от сиво до черно. Алуминиеви сплави с хром имат златист цвят.

Индустриалният 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 чрез всички възможни методи на леене. Най-често се среща под налягане, в охладени форми и в пясъчно-глинени форми. При производството на малки политически партии се използва кастингв гипсови комбинирани форми и кастингза инвестиционни модели. Лети сплави се използват за направата на отлети ротори на електродвигатели, отлети части на самолети и др. Кованите сплави се използват в автомобилното производство за интериорна декорация, брони, каросерии и интериорни детайли; в строителството като довършителен материал; в самолети и др.

IN индустриясе използват и алуминиеви прахове. Използва се в металургията индустрия: в алуминотермията, като легиращи добавки, за производство на полуготови продукти 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). Предвид високата реактивност на алуминия, особено под формата на прах, той се използва във взривни вещества и твърди горива за ракети, като се използва способността му да се запалва бързо.

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

По отношение на приложение алуминият и неговите сплави са на второ място след желязото (Fe) и неговите сплави. Широкото използване на алуминия в различни области на технологиите и ежедневието е свързано с комбинация от неговите физични, механични и химични свойства: ниска плътност, устойчивост на корозия в атмосферния въздух, висока топло- и електрическа проводимост, пластичност и относително висока якост. Алуминият се обработва лесно по различни начини - коване, щамповане, валцоване и др. За направата на тел се използва чист алуминий (електрическата проводимост на алуминия е 65,5% от електрическата проводимост на меда, но алуминият е повече от три пъти по-лек от меда, така че алуминият често се заменя в електротехниката) и фолиото, 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. Основната част от алуминия се използва за производството 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 базата на мед (Cu), магнезий (Mg), желязо (Fe), >никел (Ni) и др.

Алуминиевите сплави намират широко приложение в ежедневието, в строителството и архитектурата, в автомобилната индустрия, в корабостроенето, авиацията и космическите технологии. По-специално, първият изкуствен спътникЗемята. Сплав от алуминий и цирконий (Zr) се използва широко в изграждането на ядрени реактори. Алуминият се използва при производството на експлозиви.

Когато боравите с алуминий в ежедневието, трябва да имате предвид, че само неутрални (по отношение на киселинността) течности (например вряла вода) могат да се нагряват и съхраняват в алуминиеви съдове. Ако например кисела зелева супа се вари в алуминиеви съдове, тогава алуминият преминава в храната и придобива неприятен „метален“ вкус. Тъй като оксидният филм е много лесен за повреждане в ежедневието, употребата му алуминиеви съдове за готвеневсе още нежелан.

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 изпаряване - 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%, разточени на тънък лист и дори фолио

Модул на Янг - 70 GPa

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

Слаб парамагнит.

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 един стабилен изотоп 27Al със следи от 26Al, радиоактивен изотоп с месечен цикълпериод на полуразпад от 720 хиляди години, образуван в атмосферата по време на бомбардирането на аргонови ядра от протони на космическите лъчи.

По разпространение в земната кора Земята заема 1-во място сред металите и 3-то място сред елементите, на второ място след 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 химическа 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

Алуминий (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 условия на редукция е възможно образуването на естествен алуминий.

В естествените 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 повърхностните водни тела Руска федерацияварират от 0,001 до 10 mg/l, в морска вода 0,01 mg/l.

Алуминий (Алуминий) е

Получаване на отливки от алуминиеви сплави

Основното предизвикателство пред леярната в нашата страна, се състои в значително цялостно подобрение на качеството на отливките, което трябва да намери израз в намаляване на дебелината на стената, намаляване на припуските за обработка и литни системи при запазване на правилните експлоатационни свойства на търговските артикули. Крайният резултат от тази работа трябва да бъде задоволяване на нарасналите нужди на машиностроенето с необходимия брой отлети заготовки без значително увеличаване на общата парична емисия на отливки по тегло.

Пясъчно леене

От горните методи за леене във 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, малкия силовия ефект на метала върху формата и ниските температури на леене (680-800С).

За производството на пясъчни форми се използват формовъчни и сърцевинни смеси, приготвени от кварцов и глинести пясъци (GOST 2138-74), формовъчни глини (GOST 3226-76), свързващи вещества и помощни материали.

Типът на затворната 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 затворни системи. В голяма надморска височинаотливки и тънки стени, за предпочитане е да се използват вертикално прорезни или комбинирани системи за затваряне. Формите за отливки с малки размери могат да се изливат през горните шлюзни системи. В този случай височината на металната кора, попадаща в кухината на матрицата, не трябва да надвишава 80 mm.

За да се намали скоростта на стопилката на входа на кухината на матрицата и за по-добро отделяне на оксидните филми и шлаковите включвания, суспендирани в нея, в затворните системи се въвеждат допълнителни хидравлични съпротивления - мрежи (метални или фибростъкло) се монтират или изливат през гранулирани филтри.

Спрута (захранващи устройства), като правило, се довеждат до тънки участъци (стени) от отливки, разпръснати по периметъра, като се отчита удобството на тяхното последващо разделяне по време на обработката. Доставянето на метал към масивни единици е неприемливо, тъй като причинява образуване на кухини за свиване в тях, повишена грапавост и "провали" на свиване на повърхността на отливките. В напречно сечение каналите за леене най-често имат правоъгълна форма с широка страна 15-20 mm и тясна страна 5-7 mm.

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 се извадят тези черупки от отливките, широко се използва инсталирането на огромни печалби. При тънкостенни (4-5 мм) и дребни отливки масата на печалбата е 2-3 пъти масата на отливките, при дебелостенните до 1,5 пъти. Височина пристигнаизбран в зависимост от височината на отливката. Когато височината е по-малка от 150 мм, 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-голямото приложение при леене на алуминиеви сплави са горните отворени печалбикръгло или овално сечение; страничните печалби в повечето случаи се правят затворени. За подобряване на ефективността на работата печалбиизолират се, пълнят се с горещ метал, доливат се. 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 порьозност при разпръснато свиване. Импрегниране на свиващи се пори с печалбинеефективен. Ето защо при производството на отливки от изброените сплави не се препоръчва да се използва инсталирането на огромни печалби. За да се получат висококачествени отливки, се извършва насочено втвърдяване, като се използва широко инсталирането на хладилници от чугун и алуминиеви сплави за тази цел. Оптимални условия за насочена кристализация се създават от система с вертикален прорез. За да се предотврати отделянето на газ по време на кристализация и да се предотврати образуването на газосвиваема порьозност при дебелостенни отливки, широко се използва кристализация под налягане 0,4–0,5 MPa. За целта леярските форми се поставят в автоклави преди изливане, пълнят се с метал и отливките кристализират под налягане на въздуха. За производството на големи (с височина до 2-3 m) тънкостенни отливки се използва метод на леене с последователно насочено втвърдяване. Същността на метода е последователната кристализация на отливката отдолу нагоре. За целта леярската форма се поставя върху масата на хидравличен асансьор и вътре в нея се спускат метални тръби с диаметър 12–20 mm, нагрети до 500–700°C, изпълняващи функцията на щрангове. Тръбите са фиксирани неподвижно в затворната чаша и отворите в тях се затварят със запушалки. След като затворната чаша се напълни с стопилка, тапите се повдигат и сплавта преминава през тръбите в затворните кладенци, свързани към кухината на матрицата чрез нарезни левери (захранващи устройства). След като нивото на стопилката в кладенците се повиши с 20-30 mm над долния край на тръбите, механизмът за спускане на хидравличната маса се включва. Скоростта на спускане се приема така, че пълненето на формата да се извършва под наводненото ниво и горещият метал непрекъснато се влива в горните части на формата. Това осигурява насочено втвърдяване и прави възможно получаването на сложни отливки без дефекти при свиване.

Пълненето на пясъчни форми с метал се извършва от черпаци, облицовани с огнеупорен материал. Преди пълнене 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 720-780 °C. Формите за тънкостенни отливки се пълнят с стопилки, нагрети до 730-750°C, а за дебелостенни до 700-720°C.

Леене в гипсови форми

Леенето в гипсови форми се използва в случаите, когато към отливките се поставят повишени изисквания по отношение на точност, чистота на повърхността и възпроизвеждане 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 дават възможност за получаване 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 калъпи, повърхността им се покрива с тънък слойкеросин-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 забавяне на втвърдяването 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, формите от суров гипс се подлагат на хидротермична обработка - те се държат в автоклав в продължение на 6-10 часа при налягане на водните пари 0,13-0,14 MPa и след това за един ден на въздух. След това формите се подлагат на стъпаловидно 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 система за гипсови форми е да се предотврати образуването на свиващи се кухини, ронливост, оксидни филми, горещи пукнатини и недопълване на тънки стени. Това се постига чрез използване на разширяващи се затворни системи, които осигуряват ниска скорост на движение на стопилката в кухината на матрицата, насочено втвърдяване на термичните възли към щранговете с помощта на хладилници и повишаване на пластичността на матрицата чрез увеличаване на съдържанието на кварцов пясък в сместа. Тънкостенните отливки се изливат във форми, загрети до 100–200°C по метода на вакуумно засмукване, което дава възможност за запълване на кухини с дебелина до 0,2 mm. Дебелостенните (повече от 10 мм) 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

Леенето в черупкови форми е целесъобразно да се използва при серийно и мащабно производство на отливки с ограничени размери с повишена повърхностна обработка, по-голяма точност на размерите и по-малко механична обработка, отколкото при леене в пясъчни форми.

Корпусните форми се изработват с помощта на горещи (250-300 °C) метални (стомана,) инструменти по бункерен начин. Обработката на шаблона се извършва съгласно 4-5 класове на точност с наклони на формоване от 0,5 до 1,5%. Черупките са 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).

За производството на черупкови форми се използват дребнозърнести кварцови пясъци, съдържащи най-малко 96% силициев диоксид. Свързването на полуформите се осъществява чрез залепване върху 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 системи за затваряне и температурни условия, както при леене в пясъчни форми.

Ниската скорост на кристализация на метала в черупкови форми и по-ниските възможности за създаване на насочена кристализация водят до получаването на отливки с по-ниски свойства, отколкото при леене в калъпи за суров пясък.

Инвестиционно леене

Инвестиционното леене се използва за производство на отливки с повишена точност (3-5-ти клас) и повърхностна обработка (4-6-ти клас на грапавост), за които този метод е единственият възможен или оптимален.

Моделите в повечето случаи се изработват от пастообразни парафинови стеаринови (1:1) композиции чрез пресоване в метални форми (ляти и сглобяеми) на стационарни или въртележни 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 етил силикат (30–40%) и прахообразен кварц (70–60%). Поръсването на моделни блокове се извършва с калциниран пясък 1KO16A или 1K025A. Всеки покривен слой се суши на въздух в продължение на 10-12 часа или в атмосфера, съдържаща амонячна пара. 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 затворни системи с подаване на метал към дебели профили и масивни възли. Отливките обикновено се подават от масивен щранг през удебелени левери (подаващи устройства). За сложни отливки е позволено да се използват огромни печалби за захранване на горните масивни възли със задължителното им пълнене от щранга.

Алуминий (Алуминий) е

Моделите се топят от форми в гореща (85–90°C) вода, подкиселена със солна киселина (0,5–1 cm3 на литър вода), за да се предотврати осапуняване на стеарин. След топенето на моделите керамичните форми се сушат 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.

Отливане под налягане

Студеното леене е основният метод за серийно и масово производство на отливки от алуминиеви сплави, което дава възможност за получаване на отливки от 4-6 клас на точност с грапавост на повърхността Rz = 50-20 и минимална дебелина на стената 3-4 mm . При леене в охладителна форма, наред с дефекти, причинени от високи скорости на стопилката в кухината на матрицата и несъответствие с изискванията за насочено втвърдяване (газова порьозност, оксидни филми, разхлабване на свиване), основните видове брак и отливки са недопълвания и пукнатини. Появата на пукнатини се причинява от трудно свиване. Особено често се появяват пукнатини при 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 профили, трябва да се предвиди захранване на мястото на доставка чрез инсталиране на захранващ бос (печалба). Всички елементи на системата за затваряне са разположени по протежение на съединителя за охладителна форма. Препоръчват се следните съотношения на площта на напречното сечение на каналите на затвора: 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 стопилка в кухината на матрицата, 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 матрицата. Тази скорост трябва да е достатъчна, за да гарантира запълването на тънки участъци от отливки при условия на повишено отвеждане на топлината и в същото време да не предизвиква недопълване поради непълно изпускане на въздух и газове през вентилационните канали и щрангове, завихряне и изтичане на стопилката по време на преходът от тесни участъци към широки. Скоростта на издигане на метала в кухината на матрицата при леене във формата се приема малко по-висока, отколкото при леене в пясъчни форми. Минималната допустима скорост на повдигане се изчислява по формулите на A. A. Lebedev и N. M. Galdin (вижте раздел 5.1, „Леене в пясък“).

За получаване на плътни отливки, както при пясъчно леене, насоченото втвърдяване се създава чрез правилно позициониране на отливката в матрицата и контрол на разсейването на топлината. По правило масивните (дебели) леярски единици са разположени в горната част на матрицата. Това дава възможност да се компенсира намаляването на обема им по време на втвърдяване директно от печалбите, инсталирани над тях. Регулирането на интензивността на отвеждане на топлината с цел създаване на насочено втвърдяване се извършва чрез охлаждане или изолиране на различни участъци от формата. За локално увеличаване на отвеждането на топлината широко се използват вложки от топлопроводим мед, които осигуряват увеличаване на охлаждащата повърхност на матрицата поради ребра, извършва се локално охлаждане на формите със сгъстен въздух или вода. За да се намали интензивността на отвеждане на топлината, върху работната повърхност на матрицата се нанася слой боя с дебелина 0,1–0,5 mm. За тази цел се нанася слой боя с дебелина 1-1,5 мм върху повърхността на каналите и печалбите. Забавянето на охлаждането на метала в щранговете може да се постигне и чрез локално удебеляване на стените на матрицата, използване на различни нискотоплопроводими покрития и изолиране на щранговете с азбестов стикер. Боядисването на работната повърхност на матрицата подобрява външния вид на отливките, помага за премахване на газовите джобове по повърхността им и увеличава издръжливостта на матриците. Преди боядисване формите се загряват до 100-120 °C. Прекомерно висока 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 матрицата поради нагряването й от отливъчния метал. В резултат на това напреженията на опън в отливката намаляват, причиняващ външен видпукнатини. Самото нагряване на формата обаче не е достатъчно, за да се елиминира възможността от напукване. Необходимо е своевременно да се извади отливката от матрицата. Отливката трябва да се извади от формата преди момента, в който температурата му се изравни с температурата на формата и напреженията на свиване достигнат максимална стойност. Обикновено отливката се отстранява в момента, когато е достатъчно здрав, за да може да бъде преместен 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-разпространеният лубрикант е водно-графитна суспензия (3-5% графит).

Части от калъпите, които изпълняват външните очертания на отливките, са изработени от сив цвят излято желязо. Дебелината на стената на матриците се определя в зависимост от дебелината на стената на отливките в съответствие с препоръките на GOST 16237-70. Вътрешните кухини в отливките са направени с 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 калъпи, външните повърхности на отливките трябва да имат наклон на леене от 30 "до 3° към разделянето. Вътрешните повърхности на отливките, изработени с метални пръти, трябва да имат наклон най-малко 6°. Остър при отливки не се допускат преходи от дебели към тънки профили.Радиусът на кривината трябва да бъде най-малко 3 мм.Отвори с диаметър над 8 мм за малки отливки, 10 мм за средни и 12 мм за големи отливки се правят с пръти Оптималното съотношение на дълбочината на отвора към неговия диаметър е 0,7-1.

Въздухът и газовете се отстраняват от кухината на матрицата с помощта на вентилационни канали, поставени в разделителната равнина и тапи, поставени в стените близо до дълбоки кухини.

В съвременните леярни формите се монтират на едностанционни или многостанционни полуавтоматични леярски машини, при които затварянето и отварянето на формата, вкарването и отстраняването на сърцевината, изхвърлянето и изваждането на отливката от формата са автоматизирани. Осигурено е и автоматично управление на температурата на нагряване на формата. Пълненето на форми на машини се извършва с помощта на дозатори.

За да се подобри запълването на тънки калъпни кухини и да се отстранят въздухът и газовете, отделяни при разрушаването на свързващите вещества, формите се евакуират, изливат се под ниско налягане или с помощта на центробежна сила.

Отливка чрез изстискване

Отливката под налягане е вид леене под налягане Предназначена е за производство на едрогабаритни панелни отливки (2500x1400 mm) 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 черта на този метод на леене е принудителното запълване на кухината на матрицата с широк поток на стопилка, когато половините на матрицата се приближават една към друга. В леярската форма няма елементи от конвенционална литникова система. ДанниТози метод се използва за направата на отливки от сплави AL2, AL4, AL9, AL34, които имат тесен диапазон 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 матрицата. Прегряването на сплавите преди изливане не трябва да надвишава 15-20°C над температурата на ликвидуса. Продължителността на конвергенцията 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 и при формовото леене, 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 под налягане на изсушен сгъстен въздух (18–80 kPa), подаван 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 затворната система и по-нататък в кухината на матрицата. Предимството на леенето под ниско налягане е възможността да се контролира автоматично скоростта на издигане на метала в кухината на матрицата, което прави възможно получаването на тънкостенни отливки с по-добро качество от гравитационното леене.

Кристализацията на сплавите в матрицата се извършва под налягане 10–30 kPa до образуване на твърда метална кора и 50–80 kPa след образуването на кора.

По-плътните отливки от алуминиева сплав се произвеждат чрез леене под ниско налягане с обратно налягане. Запълването на кухината на формата по време на леене с противоналягане се извършва поради разликата в налягането в тигела и в матрицата (10–60 kPa). Кристализацията на метала във формата се извършва под налягане от 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 единици. В други отношения технологията за леене под налягане не се различава от технологията за леене под ниско налягане.

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

Инжекционно формоване

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 дупки с диаметър до 1,2 мм, отлят външни и вътрешна резбас минимална стъпка 1 mm и диаметър 6 mm. Повърхностната чистота на такива отливки съответства на 5-8 класа на грапавост. Производството на такива отливки се извършва на машини със студени хоризонтални или вертикални пресови камери, със специфично налягане на пресоване 30–70 MPa. Предпочитание се дава на машини с хоризонтална балираща камера.

Размерите и теглото на отливките са ограничени от възможностите на машините за леене под налягане: обема на камерата за пресоване, специфичното налягане на пресоване (p) и заключващата сила (0). Площта на изпъкналост (F) на отливката, каналите на затвора и пресовата камера върху подвижната матрица 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 мм. Отвори по-големи от 2,5 мм в диаметър се правят чрез леене. Отливките от алуминиеви сплави, като правило, се обработват само по дължината на седалките. Допускът за обработка се определя, като се вземат предвид размерите на отливката и варира от 0,3 до 1 mm.

За направата на форми се използват различни материали. Части от матриците, които влизат в контакт с течен метал, са изработени от стомани ЗХ2В8, 4Х8В2, 4ХВ2С, монтажните плочи и държачите на матриците са от стомани 35, 45, 50, щифтове, втулки и направляващи колони - от стомана U8A.

Доставянето на метал към кухината на матриците се извършва с помощта на външни и вътрешни системи за затваряне. Захранващите устройства се довеждат до частите от отливката, които са подложени на механична обработка. Тяхната дебелина се определя в зависимост от дебелината на стената на отливката в точката на подаване и дадения характер на пълнежа на формата. Тази зависимост се определя от съотношението на дебелината на фидера към дебелината на стената на отливката. Плавно, без турбулентност и захващане на въздух, пълненето на формите става, ако съотношението е близко до единица. За отливки с дебелина на стената до 2 мм. хранилките имат дебелина 0,8 мм; с дебелина на стената 3 мм. дебелината на хранилките е 1,2 мм; 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 матрицата са разположени специални резервоари за измиване, чийто обем може да достигне 20–40% от обема на отливката. Шайби са свързани към кухината на матрицата чрез канали, чиято дебелина е равна на дебелината на подаващите устройства. Отстраняването на въздуха и газа от кухината на матриците се извършва чрез специални вентилационни канали и пролуки между прътите (бутачите) и матрицата на матрицата. Вентилационните канали са направени в разделната равнина върху неподвижната част на матрицата, както и по протежение 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 с тънки канали (0,2-0,5 mm) е свързана към атмосферата.

Основните дефекти на отливките, получени чрез шприцоване, са въздушна (газова) подкорова порьозност, дължаща се на улавяне на въздух при високи скорости на вкарване на метал в кухината на матрицата, и порьозност при свиване (или черупки) в термични възли. Образуването на тези дефекти е силно повлияно от параметрите на технологията на леене, скоростта на пресоване, налягането на пресоване и топлинния режим на формата.

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

Стойността на налягането на пресоване обикновено се ограничава от стойността на заключващата сила на машината, която трябва да надвишава налягането, упражнявано от метала върху подвижната матрица (pF). Поради това местното предварително пресоване на дебелостенни отливки, известно като процесът Ashigai, придобива голям интерес. Ниската скорост на навлизане на метал в кухината на матрицата чрез подаващи устройства с голям профил и ефективното предварително пресоване на кристализиращата стопилка с помощта на двойно бутало дават възможност за получаване на плътни отливки.

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

Дебелина на леещата стена, mm 1—2 2—3 3—5 5—8

Температура на нагряване

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

Стабилността на топлинния режим се осигурява от нагряващи (електрически) или охлаждащи (водни) форми.

За предпазване на работната повърхност на формите от залепване и ерозионно въздействие на стопилката, за намаляване на триенето при извличането на сърцевината и за улесняване на извличането на отливки, формите се смазват. За тази цел се използват мастни (масло с графит или алуминиев прах) или водни (солеви 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, матрицата се поставя в херметически затворен корпус, в който се създава необходимия вакуум. Добри резултати могат да бъдат получени с помощта на "кислородния процес". За да направите това, въздухът в кухината на матрицата се заменя с кислород. При високи скорости на вкарване на метал в кухината на матрицата, които причиняват улавяне на кислород от стопилката, в отливките не се образува подкоровата порьозност, тъй като целият уловен кислород се изразходва за образуването на фино диспергирани 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 алуминиева сплав различни видовеконтрол: рентгенов, гама или ултразвуков за откриване на вътрешни дефекти; маркировки за определяне на отклонения на размерите; луминесцентен за откриване на повърхностни пукнатини; хидро- или пневмоконтрол за оценка на херметичността. Посочена е честотата на изброените видове контрол спецификацииили се определя от отдела на главния металург на комбината. Установените дефекти, ако са разрешени от техническите спецификации, се отстраняват чрез заваряване или импрегниране. Аргоново-дъговото заваряване се използва за заваряване на подпълвания, 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 отопление се извършва с кислородно-ацетиленов пламък, общото отопление се извършва в камерни пещи. Заваряването се извършва със същите сплави, от които са направени отливките, като се използва неконсуматив 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, олио или течно стъкло. Импрегнирането се извършва в специални котли под налягане 490-590 kPa с предварително задържане на отливките в разредена атмосфера (1,3-6,5 kPa). Температурата на импрегниращата течност се поддържа на 100°С. След импрегнирането отливките се подлагат на сушене при 65-200°C, при което импрегниращата течност се втвърдява, и многократен контрол.

Алуминий (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 моментално се покрива със здрав филм Al2O3, който предотвратява по-нататъшното му окисление), висока топлопроводимост, нетоксичност на неговите съединения. По-специално, тези свойства направиха алуминия изключително популярен в производството на съдове за готвене, в които алуминиево фолио Хранително-вкусовата промишлености за опаковане.

Основният недостатък на алуминия като структурен материал е неговата ниска якост, следователно, за да се укрепи, той 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 меда, докато алуминият е приблизително 4 пъти по-евтин за килограм, но поради 3,3 пъти по-ниската плътност, за да се получи еднакво съпротивление, му е необходимо приблизително 2 пъти по-малко тегло. 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 електрическа проводимост на алуминия (37 1/ома) в сравнение с меда (63 1/ома) се компенсира от увеличаване на напречното сечение на алуминиевите проводници. Недостатъкът на алуминия като електрически материал е наличието на силен оксиден филм, който затруднява запояването.

Поради комплекса от свойства, той намира широко приложение в термичното оборудване.

Алуминият и неговите сплави запазват здравина при свръхниски температури. Поради това се използва широко в криогенната технология.

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

В производството строителни материаликато газогенериращ агент.

Алуминизирането придава устойчивост на корозия и котлен камък на стомана и други сплави, като клапани на бутални двигатели, лопатки на турбини, нефтени платформи, оборудване за топлообмен, а също така замества поцинковането.

Алуминиевият сулфид се използва за производство на сероводород.

В ход са изследвания за разработване на разпенен алуминий като особено здрав и лек материал.

Като компонент на термита, 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 бронзове 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="(!LANG: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 поръча алуминиеви копчета, а през 1889 г. на Дмитрий Иванович Менделеев бяха представени везни с купи, изработени от злато и алуминий. Модата за тях веднага премина, когато се появиха нови технологии (разработки) за неговото производство, което намали цената многократно. Сега алуминият понякога се използва в производството на бижута.

В Япония алуминият се използва при производството на традиционни бижута, замествайки .

Алуминият и неговите съединения се използват като високоефективно ракетно гориво в двукомпонентни ракетни гориваи като горивен компонент в твърдото ракетно гориво. Следните алуминиеви съединения са от най-голям практически интерес като ракетно гориво:

Алуминий на прах като гориво в твърдо ракетно гориво. Използва се също под формата на прах и суспензии във въглеводороди.

алуминиев хидрид.

алуминиев боран.

Триметилалуминий.

Триетилалуминий.

Трипропилалуминий.

Триетилалуминият (обикновено заедно с триетилбор) се използва и за химическо запалване (т.е. като изходно 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 за дълго време и могат да окажат 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 се изучава от средата на 60-те години на миналия век, тъй като натрупването на метала в човешкото тяло се възпрепятства от механизма на неговото отделяне. При нормални условия с урината могат да се отделят до 15 mg елемент на ден. Съответно най-голям отрицателен ефект се наблюдава при хора с нарушена бъбречна екскреторна функция.

Според някои биологични изследвания приемът на алуминий в човешкия организъм се е считал за фактор за развитието на болестта на Алцхаймер, но тези изследвания по-късно са критикувани и заключението за връзката на едното с другото е опровергано.

Химичните характеристики на алуминия се определят от неговия висок афинитет към кислорода (в минералиалуминият влиза в кислородни октаедри и тетраедри), постоянна валентност (3), лоша разтворимост на повечето естествени съединения. При ендогенни процеси по време на втвърдяването на магмата и образуването на магмени скали, алуминият влиза в кристална решеткафелдшпати, слюди и други минерали - алумосиликати. В биосферата алуминият е слаб мигрант, оскъден е в организмите и хидросферата. При влажен климат, където разлагащите се остатъци от обилна 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 почвите. 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 райони (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 подземни води, богати на алуминий. В местата на изместване на киселинни води с алкални - морски (при устията на реки и други), алуминият се отлага с образуване на бокситни отлагания.

Алуминият е част от тъканите на животните и растенията; в органите на бозайниците се открива от 10-3 до 10-5% алуминий (на сурово вещество). Алуминият се натрупва в черния дроб, панкреаса и щитовидната жлеза. IN билкови продуктиСъдържанието 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 човешка диета съдържанието на алуминий достига 35-40 mg. Известни организми са алуминиеви концентратори, например клубни мъхове (Lycopodiaceae), съдържащи до 5,3% алуминий в пепелта, мекотели (Helix и Lithorina), в пепелта от които 0,2-0,8% алуминий. Образувайки неразтворими съединения с фосфати, алуминият нарушава храненето на растенията (усвояване на фосфати от корените) и животните (абсорбция на фосфати в червата).

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

Сплавите на системата алуминий-манган и алуминий-магнезий (AMts и AMg) са основният материал за корпусите на високоскоростните "ракети" и "метеори" - подводни крила.

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. са използвани 3,2 кг алуминий на един, 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 Русская тройка е повече от 50% изработен от алуминиеви сплави.

Алуминият все повече се използва в строителството. В новите сгради често се използват здрави и леки греди, тавани, колони, парапети, огради, елементи на вентилационни системи, изработени от сплави на алуминиева основа. През последните години алуминиеви сплави влязоха в конструкцията на много обществени сгради, спортни комплекси. Има опити да се използва алуминий като покривен материал. Такъв покрив не се страхува от примеси на въглероден диоксид, серни съединения, азотни съединения и други. вредни примеси, изключително повишаващ 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 на части от най-сложната конфигурация чрез отливане, например корпуси на двигатели, работни колела на помпата, корпуси на инструменти, блокове на двигатели с вътрешно горене, бутала , цилиндрови глави и кожуси бутални двигатели.

Борба за упадък ценаалуминиевите сплави също постигнаха 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 от Днепропетровския алуминиев завод през 1976 г. овладяват 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. Проводящите елементи на кабелната конструкция са изработени от мед, 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 здравина и оскъдност; това са само основните, които накараха човек да търси други метали, които могат да заменят адекватно 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 алуминия 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 с 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 цели, алуминият влезе в кабелната технология.

Тази замяна има редица предимства. Първо, възможността за използване на алуминиева обвивка като неутрален проводник е значителна икономия на метал и намаляване на теглото. Второ, по-висока якост. Трето, улесняване на монтажа, намаляване на транспортните разходи, намаляване на цената на кабела и т.н.

Алуминиеви проводници се използват и за въздушни електропроводи. Но бяха необходими много усилия и време, за да се направи еквивалентен заместител. Разработени са много опции, които 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%, втвърдяване и стареене. Използват се стоманено-алуминиеви проводници, особено за извършване на големи участъци, необходими при пресичане на различни препятствия с електропроводи. Има разстояния над 1500 м, например, при пресичане на реки.

Алуминий в трансферната технология електричествона дълги разстояния те се използват не само като проводящ материал. Преди десетилетие и половина сплавите на алуминиева основа започват да се използват за производството на кули за пренос на енергия. Те са построени за първи път в нашата странав Кавказ. Те са около 2,5 пъти по-леки от стоманата и не изискват защита от корозия. Така същият метал заменя желязото, медта и оловото в електротехниката и технологията за пренос на електроенергия.

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-въглеродна сплав, емайлирани вътре за съхраняване на агресивни течности (пукнатина в емайловия слой на този скъп дизайн може да доведе до загуби или дори до инцидент).

Над 1 милион тона алуминий се изразходва годишно в света за производството на фолио. Дебелината на фолиото в зависимост от предназначението му е в диапазона 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.

Като структурен материал се използва и фолио. Има група пластмаси, пълни с газ - пластмаси с пчелна пита - клетъчни материали със система от редовно повтарящи се редовни клетки. геометрична форма, чиито стени са от алуминиево фолио.

Енциклопедия на Брокхаус и Ефрон

АЛУМИНИЕВ- (глина) хим. зн. AL; в в = 27,12; бие в = 2,6; т.т. около 700°. Сребристо бял, мек, звучен метал; е в комбинация със силициева киселина основният компонент на глини, фелдшпат, слюди; намира се във всички почви. Отива…… Речник на чужди 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 Глобусът; основният му източник е бокситната руда. Процес… … Научно-технически енциклопедичен речник

АЛУМИНИЕВ- АЛУМИНИЙ, Алуминий (химичен знак А1, при. тегло 27,1), най-разпространеният метал на повърхността на земята и след О и силиция, най-важният компонент на земната кора. A. 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 валцува, изтегля, кова, щампова и лее 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 конструктивни материали в ... ... Илюстриран енциклопедичен речник

АЛУМИНИЕВ- АЛУМИНИЙ, алуминий мъж., хим. глини от алкални метали, алуминиева основа, глини; както и основата от ръжда, желязо; и яри мед. Алуминитен мъжки. подобен на стипца изкопаемост, воден алуминиев сулфат. Алунит съпруг. вкаменелост, много близо до ... ... Обяснителен речник на Дал

алуминий- (сребърен, лек, крилат) метален речник на руските синоними. алуминий н., брой синоними: 8 глини (2) … Синонимен речник

АЛУМИНИЕВ- (лат. Aluminium от alumen alum), Al, химичен елемент от III група на периодичната система, атомен номер 13, атомна маса 26,98154. Сребристо бял метал, лек (2,7 g/cm³), пластичен, с висока електрическа проводимост, т.т. 660 .C… … Голям енциклопедичен речник

алуминий- Ал (от лат. alumen името на стипца, използвано в древността като морско средство при боядисване и дъбене * а. алуминий; н. алуминий; е. алуминий; и. aluminio), хим. група III елемент периодичен. системи Менделеев, при. н. 13, в. м. 26.9815 ... Геологическа енциклопедия

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

СВОЙСТВА НА АЛУМИНИЯ

съдържание:

Алуминиеви класове

Физически свойства

Свойства на корозия

Механични свойства

Технологични свойства

Приложение

алуминиеви класове.

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, които влошават повечето свойства на чистия метал.Основните естествени примеси в алуминия са желязото и силиция. Желязото, например, присъства като независима Fe-Al фаза, намалява електрическата проводимост и устойчивостта на корозия, влошава пластичността, но леко повишава здравината на алуминия.

В зависимост от степента на пречистване първичният алуминий се разделя на алуминий с висока и техническа чистота (GOST 11069-2001). Техническият алуминий включва и марки, маркирани AD, AD1, AD0, AD00 (GOST 4784-97). Технически алуминий от всички степени се получава чрез електролиза на криолит-алуминиеви стопилки. Алуминият 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

1) Металознание за алуминия и неговите сплави. Изд. И. Н. Фридляндер. М. 1971 г.2) Механични и технологични свойства на металите. А. В. Бобилев. М. 1980 г.

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

марка	Ал, %	Si, %	Fe, %	Приложения
Алуминий с висока чистота
A995	99.995	0.0015	0.0015	Химическо оборудване Фолио за кондензаторни плочи Специални цели
A98	99.98	0.006	0.006
A95	99.95	0.02	0.025
Технически клас алуминий
A8 AD000	99.8	0.10 0.15	0.12 0.15	Телен прът за производство кабелни и жични продукти (от A7E и A5E). Суровини за производство на алуминиеви сплави фолио Валцувани продукти (пръчки, ленти, листове, тел, тръби)
A7 AD00	99.7	0.15	0.16 0.25
A6	99.6	0.18	0.25
A5E	99.5	0.10	0.20
A5 AD0	99.5	0.25 0.25	0.30 0.40
AD1	99.3	0.30	0.30
A0 АД	99.0	0.95 До 1,0% общо

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 изделия и валцувани изделия се използва технически алуминий. След това ще говорим за технически алуминий.

Електропроводимост.

Най-важното свойство на алуминия е неговата висока електропроводимост, по която е на второ място след 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 телени 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 примеса. Така че в алуминий от клас A5E с допустимо съдържание на желязо 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. Дългосрочното 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 - откалена алуминиева тел A7E

0,0280 - откалена алуминиева тел A5E

0,0290 - след пресоване, без термична обработка от AD0 алуминий

По този начин 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 примеси.

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

Топлопроводимост

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

Други физически 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 мед). Специфична топлина на топенесъщо е много висок (около 93 cal/g). За сравнение, за медта и желязото тази стойност е приблизително 41-49 cal / g.

Рефлективносталуминият е силно зависим от неговата чистота. За алуминиево фолио с чистота 99,2% коефициентът на отражение на бялата светлина е 75%, а за фолио със съдържание на алуминий 99,5% отражението е вече 84%.

Корозионни свойства на алуминия.

Самият алуминий е много химически активен метал. Това е свързано с използването му в алуминотермията и в производството на експлозиви. Въпреки това, във въздуха алуминият е покрит с тънък (около микрон) филм от алуминиев оксид. С висока якост и химическа инертност, той предпазва алуминия от по-нататъшно окисление и определя високите му антикорозионни свойства в много среди.

В алуминия с висока чистота оксидният филм е непрекъснат и непорест и има много силна адхезия към алуминия. Поради това 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 се намират замърсяванията, се влошава значително и тези места стават уязвими на корозия. Следователно алуминият с техническа чистота има по-ниско съпротивление. Например, по отношение на слаба солна киселина, устойчивостта на рафинирания 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 (in):

марка	СъдържаниеАл	Съдържание на Fe	Скорост на корозия
A7	99.7 %	< 0.16 %	0.25 – 1.1
A6	99.6%	< 0.25%	1.2 – 1.6
A0	99.0%	< 0.8%	27 - 31

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

При температури над 100С алуминият взаимодейства с хлора. Алуминият не взаимодейства с водорода, но го разтваря добре, така че е основният компонент на газовете, присъстващи в алуминия. Водната пара, която се дисоциира при 500 С, има вредно въздействие върху алуминия, при по-ниски температури ефектът на парата е незначителен.

Алуминият е стабилен в следните среди:

индустриална атмосфера

Естествено прясна водадо температури от 180 C. Скоростта на корозия се увеличава с аериране,

примеси от сода каустик, солна киселина и сода.

Морска вода

Концентрирана азотна киселина

Киселинни 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 всякаква 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.

контактна корозия

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

Механични свойства

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

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

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

Параметър	Мерна единица rev.	деформирана	Отгряван
Провлачване? 0.2	kgf/mm 2	8 - 12	4 - 8
Издръжливост на опън? в	kgf/mm 2	13 - 16
Удължаване при скъсване?		5 – 10	30 – 40
Относително свиване при прекъсване		50 - 60	70 - 90
Якост на срязване	kgf/mm 2
Твърдост	HB	30 - 35

Дадените цифри са много показателни:

1) За откален и отлят алуминий тези стойности зависят от техническия клас на алуминий. Колкото повече примеси, толкова по-голяма е здравината и твърдостта и толкова по-ниска е пластичността. Например, твърдостта на отлятия алуминий е: за A0 - 25HB, за A5 - 20HB и 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.

Въпреки това, във всеки случай техническият алуминий е мек и крехък метал. Ниската граница на провлачване (дори за твърдо 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 медта тези цифри са съответно 7 и 5 kgf / mm 2.

Ниската температура на топене и температурата на началото на рекристализацията (за технически алуминий е около 150 C), ниската граница на пълзене ограничава температурния диапазон на работа на алуминия от страната на високите температури.

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

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

Технологични свойства.

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

Алуминият с техническа чистота показва крехкост при високи температури.

Обработваемостта е много ниска.

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

Заваряемост.

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

Въпреки това алуминият се счита за силно заваряем метал. Заваръчният шев има здравината на основния метал (откален) и същите корозионни свойства. За подробности относно заваряването на алуминий вижте напр.www. заваръчна площадка.com.ua

Приложение.

Поради ниската си якост алуминият се използва само за ненатоварени конструктивни елементи, когато са важни висока 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.