Chaque élément chimique peut être considéré du point de vue de trois sciences : la physique, la chimie et la biologie. Et dans cet article nous allons essayer de caractériser l'aluminium le plus précisément possible. C'est un élément chimique qui appartient au troisième groupe et à la troisième période, selon le tableau périodique. L'aluminium est un métal qui a une activité chimique moyenne. Également dans ses composés, des propriétés amphotères peuvent être observées. La masse atomique de l'aluminium est de vingt-six grammes par mole.

Caractéristique physique de l'aluminium

Dans des conditions normales, c'est un solide. La formule de l'aluminium est très simple. Il se compose d'atomes (ne s'unissent pas en molécules), qui sont construits à l'aide d'un réseau cristallin en une substance continue. Couleur aluminium - blanc argenté. De plus, il a un éclat métallique, comme toutes les autres substances de ce groupe. La couleur de l'aluminium utilisé dans l'industrie peut varier en raison de la présence d'impuretés dans l'alliage. C'est un métal assez léger.

Sa densité est de 2,7 g / cm3, c'est-à-dire qu'il est environ trois fois plus léger que le fer. En cela, il ne peut céder qu'au magnésium, qui est encore plus léger que le métal en question. La dureté de l'aluminium est assez faible. En cela, il est inférieur à la plupart des métaux. La dureté de l'aluminium n'est que de 2. Par conséquent, pour le renforcer, des alliages plus durs sont ajoutés aux alliages à base de ce métal.

La fusion de l'aluminium se produit à une température de seulement 660 degrés Celsius. Et il bout lorsqu'il est chauffé à une température de deux mille quatre cent cinquante-deux degrés Celsius. C'est un métal très ductile et fusible. Sur ce caractéristiques physiques l'aluminium n'est pas fini. Je tiens également à souligner que ce métal a la meilleure conductivité électrique après le cuivre et l'argent.

Prévalence dans la nature

L'aluminium, dont nous venons de passer en revue les caractéristiques techniques, est assez courant dans l'environnement. On peut l'observer dans la composition de nombreux minéraux. L'élément aluminium est le quatrième élément le plus courant dans la nature. C'est dedans la croûte terrestre est de près de neuf pour cent. Les principaux minéraux dans lesquels ses atomes sont présents sont la bauxite, le corindon, la cryolite. Le premier est une roche, constituée d'oxydes de fer, de silicium et du métal en question, et des molécules d'eau sont également présentes dans la structure. Il a une couleur hétérogène: fragments de gris, brun rougeâtre et autres couleurs, qui dépendent de la présence de diverses impuretés. De trente à soixante pour cent de cette race est en aluminium, dont la photo peut être vue ci-dessus. De plus, le corindon est un minéral très commun dans la nature.

Il s'agit d'oxyde d'aluminium. Sa formule chimique est Al2O3. Il peut être rouge, jaune, bleu ou marron. Sa dureté sur l'échelle de Mohs est de neuf unités. Les variétés de corindon comprennent les saphirs et rubis bien connus, les leucosaphirs, ainsi que le padparadscha (saphir jaune).

La cryolite est un minéral qui a une formule chimique plus complexe. Il se compose de fluorures d'aluminium et de sodium - AlF3.3NaF. Il ressemble à une pierre incolore ou grisâtre avec une faible dureté - seulement trois sur l'échelle de Mohs. Dans le monde moderne, il est synthétisé artificiellement en laboratoire. Il est utilisé en métallurgie.

Aussi, l'aluminium se retrouve dans la nature dans la composition des argiles dont les principaux composants sont les oxydes de silicium et du métal en question, associés à des molécules d'eau. De plus, cet élément chimique peut être observé dans la composition des néphélines dont la formule chimique est la suivante : KNa34.

Le reçu

La caractérisation de l'aluminium implique l'examen de méthodes pour sa synthèse. Il existe plusieurs méthodes. La production d'aluminium par la première méthode se déroule en trois étapes. Le dernier d'entre eux est la procédure d'électrolyse sur la cathode et l'anode en carbone. Pour mener à bien un tel processus, de l'oxyde d'aluminium est nécessaire, ainsi que des substances auxiliaires telles que la cryolite (formule - Na3AlF6) et le fluorure de calcium (CaF2). Pour que le processus de décomposition de l'oxyde d'aluminium dissous dans l'eau se produise, il doit être chauffé avec de la cryolite fondue et du fluorure de calcium à une température d'au moins neuf cent cinquante degrés Celsius, puis un courant de quatre-vingt mille ampères et un tension de cinq à huit volts. Ainsi, à la suite de ce processus, l'aluminium se déposera sur la cathode et les molécules d'oxygène s'accumuleront sur l'anode, qui, à leur tour, oxyderont l'anode et la transformeront en dioxyde de carbone. Avant d'effectuer cette procédure, la bauxite, sous la forme de laquelle l'oxyde d'aluminium est extrait, est préalablement nettoyée des impuretés et passe également par le processus de sa déshydratation.

La production d'aluminium de la manière décrite ci-dessus est très courante en métallurgie. Il existe aussi une méthode inventée en 1827 par F. Wehler. Elle réside dans le fait que l'aluminium peut être extrait à l'aide d'une réaction chimique entre son chlorure et le potassium. Il est possible de réaliser un tel processus uniquement en créant des conditions spéciales sous la forme d'une température et d'un vide très élevés. Ainsi, à partir d'une mole de chlorure et du même volume de potassium, on peut obtenir une mole d'aluminium et trois moles de sous-produit. Cette réaction peut être écrite sous la forme de l'équation suivante : АІСІ3 + 3К = АІ + 3КІ. Cette méthode n'a pas gagné beaucoup de popularité en métallurgie.

Caractéristiques de l'aluminium en termes de chimie

Comme mentionné ci-dessus, il s'agit d'une substance simple constituée d'atomes qui ne sont pas combinés en molécules. Des structures similaires forment presque tous les métaux. L'aluminium a une activité chimique assez élevée et de fortes propriétés réductrices. La caractérisation chimique de l'aluminium commencera par une description de ses réactions avec d'autres substances simples, puis les interactions avec des composés inorganiques complexes seront décrites.

Aluminium et substances simples

Ceux-ci incluent, tout d'abord, l'oxygène - le composé le plus courant sur la planète. Vingt et un pour cent de l'atmosphère terrestre en est constituée. Les réactions d'une substance donnée avec une autre sont appelées oxydation ou combustion. Il se produit généralement à des températures élevées. Mais dans le cas de l'aluminium, l'oxydation est possible dans des conditions normales - c'est ainsi qu'un film d'oxyde se forme. Si ce métal est broyé, il va brûler, tout en dégageant une grande quantité d'énergie sous forme de chaleur. Pour effectuer la réaction entre l'aluminium et l'oxygène, ces composants sont nécessaires dans un rapport molaire de 4:3, ce qui donne deux parties d'oxyde.

Cette interaction chimique est exprimée par l'équation suivante : 4АІ + 3О2 = 2АІО3. Des réactions de l'aluminium avec des halogènes sont également possibles, notamment le fluor, l'iode, le brome et le chlore. Les noms de ces procédés proviennent des noms des halogènes correspondants : fluoration, iodation, bromation et chloration. Ce sont des réactions d'addition typiques.

Par exemple, nous donnons l'interaction de l'aluminium avec le chlore. Ce type de processus ne peut se produire que dans le froid.

Ainsi, en prenant deux moles d'aluminium et trois moles de chlore, on obtient comme résultat deux moles de chlorure du métal en question. L'équation de cette réaction est la suivante : 2АІ + 3СІ = 2АІСІ3. De la même manière, le fluorure d'aluminium, son bromure et son iodure peuvent être obtenus.

Avec le soufre, la substance en question ne réagit que lorsqu'elle est chauffée. Pour réaliser l'interaction entre ces deux composés, vous devez les prendre dans des proportions molaires de deux à trois, et une partie de sulfure d'aluminium se forme. L'équation de réaction a la forme suivante : 2Al + 3S = Al2S3.

De plus, à des températures élevées, l'aluminium interagit avec le carbone, formant un carbure, et avec l'azote, formant un nitrure. Les équations de réactions chimiques suivantes peuvent être citées à titre d'exemple : 4AI + 3C = AI4C3 ; 2Al + N2 = 2AlN.

Interaction avec des substances complexes

Ceux-ci incluent l'eau, les sels, les acides, les bases, les oxydes. Avec tous ces composés chimiques, l'aluminium réagit de différentes manières. Examinons de plus près chaque cas.

Réaction avec l'eau

L'aluminium interagit avec la substance complexe la plus courante sur Terre lorsqu'il est chauffé. Cela ne se produit que dans le cas d'un retrait préliminaire du film d'oxyde. Suite à l'interaction, hydroxyde amphotère et de l'hydrogène est libéré dans l'air. En prenant deux parties d'aluminium et six parties d'eau, on obtient de l'hydroxyde et de l'hydrogène dans des proportions molaires de deux à trois. L'équation de cette réaction s'écrit comme suit : 2АІ + 6Н2О = 2АІ (ОН) 3 + 3Н2.

Interaction avec les acides, les bases et les oxydes

Comme les autres métaux actifs, l'aluminium est capable d'entrer dans une réaction de substitution. Ce faisant, il peut déplacer l'hydrogène d'un acide ou un cation d'un métal plus passif de son sel. À la suite de telles interactions, un sel d'aluminium se forme, et de l'hydrogène est également libéré (dans le cas d'un acide) ou un métal pur précipite (moins actif que celui considéré). Dans le second cas, les propriétés réparatrices mentionnées ci-dessus se manifestent. Un exemple est l'interaction de l'aluminium avec lequel le chlorure d'aluminium se forme et l'hydrogène est libéré dans l'air. Ce type de réaction est exprimé par l'équation suivante : 2AI + 6HCI = 2AICI3 + 3H2.

Un exemple de l'interaction de l'aluminium avec un sel est sa réaction avec En prenant ces deux composants, nous obtiendrons finalement du cuivre pur, qui précipitera. Avec des acides tels que sulfurique et nitrique, l'aluminium réagit d'une manière particulière. Par exemple, lorsque de l'aluminium est ajouté à une solution diluée d'acide nitrique dans un rapport molaire de huit parties sur trente, huit parties du nitrate du métal en question, trois parties d'oxyde nitrique et quinze parties d'eau se forment. L'équation de cette réaction s'écrit comme suit : 8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O. Ce processus ne se produit qu'en présence de haute température.

Si nous mélangeons de l'aluminium et une solution faible de sulfate acide dans des proportions molaires de deux à trois, nous obtenons le sulfate du métal en question et de l'hydrogène dans un rapport de un à trois. Autrement dit, une réaction de substitution ordinaire se produira, comme c'est le cas avec d'autres acides. Pour plus de clarté, nous présentons l'équation : 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2. Cependant, avec une solution concentrée du même acide, tout est plus compliqué. Ici, comme dans le cas du nitrate, un sous-produit se forme, mais pas sous forme d'oxyde, mais sous forme de soufre et d'eau. Si nous prenons les deux composants dont nous avons besoin dans un rapport molaire de deux à quatre, nous obtenons ainsi une partie du sel du métal en question et du soufre, ainsi que quatre d'eau. Cette interaction chimique peut être exprimée à l'aide de l'équation suivante : 2Al + 4H2SO4 = Al2(SO4)3 + S + 4H2O.

De plus, l'aluminium est capable de réagir avec des solutions alcalines. Pour réaliser une telle interaction chimique, vous devez prendre deux moles du métal en question, la même quantité de potassium, ainsi que six moles d'eau. En conséquence, des substances telles que le tétrahydroxoaluminate de sodium ou de potassium sont formées, ainsi que de l'hydrogène, qui est libéré sous forme de gaz avec une odeur piquante dans des proportions molaires de deux à trois. Cette réaction chimique peut être représentée par l'équation suivante : 2AI + 2KOH + 6H2O = 2K[AI(OH)4] + 3H2.

Et la dernière chose à considérer est les schémas d'interaction de l'aluminium avec certains oxydes. Le cas le plus courant et le plus utilisé est la réaction de Beketov. Il, comme beaucoup d'autres discutés ci-dessus, ne se produit qu'à des températures élevées. Ainsi, pour sa mise en oeuvre, il faut prendre deux moles d'aluminium et une mole d'oxyde de fer. À la suite de l'interaction de ces deux substances, nous obtenons de l'oxyde d'aluminium et du fer libre en quantité d'une et deux moles, respectivement.

L'utilisation du métal en question dans l'industrie

Notez que l'utilisation de l'aluminium est très courante. Tout d'abord, l'industrie aéronautique en a besoin. Parallèlement à cela, des alliages à base du métal en question sont également utilisés. On peut dire que l'avion moyen est composé à 50% d'alliages d'aluminium, et son moteur à 25%. De plus, l'utilisation de l'aluminium est effectuée dans le processus de fabrication des fils et des câbles en raison de son excellente conductivité électrique. De plus, ce métal et ses alliages sont largement utilisés dans l'industrie automobile. Les carrosseries des voitures, des bus, des trolleybus, de certains tramways, ainsi que des voitures de trains ordinaires et électriques sont constituées de ces matériaux.

Il est également utilisé à des fins plus modestes, par exemple pour la production d'emballages pour aliments et autres produits, plats. Pour fabriquer de la peinture argentée, une poudre du métal en question est nécessaire. Une telle peinture est nécessaire pour protéger le fer de la corrosion. On peut dire que l'aluminium est le deuxième métal le plus utilisé dans l'industrie après le fer. Ses composés et lui-même sont souvent utilisés dans l'industrie chimique. Cela est dû aux propriétés chimiques particulières de l'aluminium, notamment ses propriétés réductrices et la nature amphotère de ses composés. L'hydroxyde de l'élément chimique considéré est nécessaire à la purification de l'eau. De plus, il est utilisé en médecine lors de la production de vaccins. On peut également le trouver dans certains plastiques et autres matériaux.

Rôle dans la nature

Comme déjà mentionné ci-dessus, l'aluminium se trouve en grande quantité dans la croûte terrestre. Il est particulièrement important pour les organismes vivants. L'aluminium est impliqué dans la régulation des processus de croissance, forme les tissus conjonctifs, tels que les os, les ligaments et autres. Grâce à ce micro-élément, les processus de régénération des tissus corporels s'effectuent plus rapidement. Sa carence se caractérise par les symptômes suivants : troubles du développement et de la croissance chez l'enfant, chez l'adulte - fatigue chronique, baisse des performances, troubles de la coordination des mouvements, ralentissement de la régénération tissulaire, faiblesse musculaire, notamment au niveau des membres. Ce phénomène peut se produire si vous mangez trop peu d'aliments contenant cet oligo-élément.

Cependant, un problème plus courant est un excès d'aluminium dans le corps. Dans ce cas, les symptômes suivants sont souvent observés : nervosité, dépression, troubles du sommeil, perte de mémoire, résistance au stress, ramollissement du système musculo-squelettique, pouvant entraîner de fréquentes fractures et entorses. Avec un excès prolongé d'aluminium dans le corps, des problèmes surviennent souvent dans le travail de presque tous les systèmes organiques.

Plusieurs raisons peuvent conduire à ce phénomène. Tout d'abord, les scientifiques ont depuis longtemps prouvé que les plats fabriqués à partir du métal en question ne conviennent pas à la cuisson des aliments, car à des températures élevées, une partie de l'aluminium pénètre dans les aliments et, par conséquent, vous en consommez beaucoup plus. microélément dont le corps a besoin.

La deuxième raison est l'utilisation régulière de cosmétiques contenant le métal en question ou ses sels. Avant d'utiliser un produit, vous devez lire attentivement sa composition. Les cosmétiques ne font pas exception.

La troisième raison est la prise prolongée de médicaments contenant beaucoup d'aluminium. Ainsi que l'utilisation inappropriée de vitamines et de suppléments nutritionnels, qui incluent ce micro-élément.

Voyons maintenant quels produits contiennent de l'aluminium afin de réguler votre alimentation et d'organiser correctement le menu. Tout d'abord, ce sont les carottes, les fromages fondus, le blé, l'alun, les pommes de terre. Parmi les fruits, les avocats et les pêches sont recommandés. De plus, le chou blanc, le riz, de nombreux herbes médicinales. De plus, les cations du métal en question peuvent être contenus dans l'eau potable. Pour éviter une augmentation ou une diminution de la teneur en aluminium dans le corps (cependant, comme tout autre oligo-élément), vous devez surveiller attentivement votre alimentation et essayer de la rendre aussi équilibrée que possible.

Ce métal léger à la teinte blanc argenté se retrouve presque partout dans la vie moderne. Les propriétés physiques et chimiques de l'aluminium lui permettent d'être largement utilisé dans l'industrie. Les gisements les plus connus se trouvent en Afrique, en Amérique du Sud, dans la région des Caraïbes. En Russie, les sites miniers de bauxite sont situés dans l'Oural. Les leaders mondiaux de la production d'aluminium sont la Chine, la Russie, le Canada et les États-Unis.

Al exploitation minière

Dans la nature, ce métal argenté, du fait de sa forte activité chimique, ne se trouve que sous forme de composés. Les roches géologiques contenant de l'aluminium les plus connues sont la bauxite, l'alumine, le corindon et les feldspaths. La bauxite et l'alumine ont une importance industrielle, ce sont les gisements de ces minerais qui permettent d'extraire l'aluminium sous sa forme pure.

Propriétés

Propriétés physiques l'aluminium facilite l'étirage des ébauches de ce métal en fil et le roulage en feuilles minces. Ce métal n'est pas durable; pour augmenter cet indicateur lors de la fusion, il est allié à divers additifs: cuivre, silicium, magnésium, manganèse, zinc. À des fins industrielles, une autre propriété physique de l'aluminium est importante - c'est sa capacité à s'oxyder rapidement dans l'air. La surface du produit en aluminium vivo généralement recouvert d'une fine pellicule d'oxyde, qui protège efficacement le métal et prévient sa corrosion. Lorsque ce film est détruit, le métal argenté s'oxyde rapidement, tandis que sa température s'élève sensiblement.

La structure interne de l'aluminium

Les propriétés physiques et chimiques de l'aluminium dépendent largement de sa structure interne. Le réseau cristallin de cet élément est une sorte de cube à faces centrées.

Ce type de réseau est inhérent à de nombreux métaux, tels que le cuivre, le brome, l'argent, l'or, le cobalt et autres. Sa conductivité thermique élevée et sa capacité à conduire l'électricité ont fait de ce métal l'un des plus recherchés au monde. Les propriétés physiques restantes de l'aluminium, dont le tableau est présenté ci-dessous, révèlent pleinement ses propriétés et montrent la portée de leur application.

Alliage d'aluminium

Les propriétés physiques du cuivre et de l'aluminium sont telles que lorsqu'une certaine quantité de cuivre est ajoutée à un alliage d'aluminium, son réseau cristallin est plié et la résistance de l'alliage lui-même augmente. L'alliage des alliages légers s'appuie sur cette propriété de l'Al pour augmenter leur solidité et leur résistance aux environnements agressifs.

L'explication du processus de durcissement réside dans le comportement des atomes de cuivre dans le réseau cristallin d'aluminium. Les particules de Cu ont tendance à tomber du réseau cristallin d'Al et sont regroupées dans ses zones spéciales.

Là où les atomes de cuivre forment des amas, un réseau cristallin de type mixte CuAl 2 se forme, dans lequel les particules d'argent métallique font simultanément partie à la fois du réseau cristallin général de l'aluminium et de la composition du réseau de type mixte CuAl 2. Les forces des liaisons internes dans un réseau déformé sont beaucoup plus grands que dans la normale. Cela signifie que la force de la substance nouvellement formée est beaucoup plus élevée.

Propriétés chimiques

L'interaction de l'aluminium avec l'acide sulfurique et chlorhydrique dilué est connue. Lorsqu'il est chauffé, ce métal s'y dissout facilement. L'acide nitrique concentré à froid ou très dilué ne dissout pas cet élément. Les solutions aqueuses d'alcalis affectent activement la substance, au cours de la réaction formant des aluminates - sels, qui contiennent des ions aluminium. Par exemple:

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

Le composé résultant est appelé tétrahydroxoaluminate de sodium.

Un film mince à la surface des produits en aluminium protège ce métal non seulement de l'air, mais également de l'eau. Si cette fine barrière est supprimée, l'élément interagira violemment avec l'eau, en libérant de l'hydrogène.

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

La substance résultante est appelée hydroxyde d'aluminium.

AL (OH) 3 réagit avec l'alcali, formant des cristaux d'hydroxoaluminate :

Al(OH) 2 +NaOH=2Na

Si ce équation chimique ajouter à la précédente, nous obtenons la formule pour dissoudre un élément dans une solution alcaline.

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

Brûler de l'aluminium

Les propriétés physiques de l'aluminium lui permettent de réagir avec l'oxygène. Si la poudre de cette feuille de métal ou d'aluminium est chauffée, elle s'enflamme et brûle avec une flamme blanche aveuglante. A la fin de la réaction, l'oxyde d'aluminium Al 2 O 3 est formé.

Alumine

L'oxyde d'aluminium résultant porte le nom géologique d'alumine. Dans des conditions naturelles, il se présente sous la forme de corindon - cristaux transparents solides. Le corindon a une dureté élevée, son indicateur est 9 sur l'échelle des solides.Le corindon lui-même est incolore, mais diverses impuretés peuvent le colorer en rouge et bleu, il s'avère donc gemmes, qui dans les bijoux sont appelés rubis et saphirs.

Les propriétés physiques de l'oxyde d'aluminium permettent de faire pousser ces pierres précieuses dans des conditions artificielles. Les gemmes technologiques ne sont pas seulement utilisées pour bijoux, ils sont utilisés dans l'instrumentation de précision, pour la fabrication de montres et autres. Les cristaux de rubis artificiels sont également largement utilisés dans les appareils laser.

Variété de corindon à grain fin avec gros montant les impuretés déposées sur une surface spéciale sont connues de tous sous le nom d'émeri. Les propriétés physiques de l'oxyde d'aluminium expliquent les propriétés abrasives élevées du corindon, ainsi que sa dureté et sa résistance au frottement.

hydroxyde d'aluminium

Al 2 (OH) 3 est un hydroxyde amphotère typique. En combinaison avec un acide, cette substance forme un sel contenant des ions aluminium chargés positivement ; dans les alcalis, elle forme des aluminates. L'amphotéricité d'une substance se manifeste par le fait qu'elle peut se comporter à la fois comme un acide et comme un alcali. Ce composé peut exister à la fois sous forme de gelée et sous forme solide.

Il ne se dissout pratiquement pas dans l'eau, mais réagit avec la plupart des acides et alcalis actifs. Les propriétés physiques de l'hydroxyde d'aluminium sont utilisées en médecine, c'est un moyen populaire et sûr de réduire l'acidité dans le corps, il est utilisé pour la gastrite, la duodénite, les ulcères. Dans l'industrie, Al 2 (OH) 3 est utilisé comme adsorbant, il purifie parfaitement l'eau et précipite les éléments nocifs qui y sont dissous.

Utilisation industrielle

L'aluminium a été découvert en 1825. Au début, ce métal était évalué au-dessus de l'or et de l'argent. Cela était dû à la difficulté de l'extraire du minerai. Les propriétés physiques de l'aluminium et sa capacité à former rapidement un film protecteur à sa surface ont rendu difficile l'étude de cet élément. Ce n'est qu'à la fin du XIXe siècle que la moyen pratique fusion d'un élément pur, adapté à un usage industriel.

La légèreté et la capacité à résister à la corrosion sont les propriétés physiques uniques de l'aluminium. Les alliages de ce métal argenté sont utilisés dans la technologie des fusées, dans la fabrication d'automobiles, de navires, d'avions et d'instruments, dans la production de couverts et d'ustensiles.

En tant que métal pur, Al est utilisé dans la fabrication de pièces pour équipements chimiques, fils électriques et condensateurs. Les propriétés physiques de l'aluminium sont telles que sa conductivité électrique n'est pas aussi élevée que celle du cuivre, mais cet inconvénient est compensé par la légèreté du métal en question, ce qui permet d'épaissir les fils d'aluminium. Ainsi, à conductivité électrique égale, un fil d'aluminium pèse deux fois moins qu'un fil de cuivre.

L'utilisation d'Al dans le processus d'aluminisation est tout aussi importante. C'est le nom de la réaction de saturation de la surface d'un produit en fonte ou en acier avec de l'aluminium afin de protéger le métal de base de la corrosion lorsqu'il est chauffé.

A l'heure actuelle, les réserves explorées de minerais d'aluminium sont tout à fait comparables aux besoins des populations en ce métal argenté. Les propriétés physiques de l'aluminium peuvent présenter bien d'autres surprises à ses chercheurs, et la portée de ce métal est beaucoup plus large qu'on ne pourrait l'imaginer.

L'aluminium naturel est constitué d'un nucléide 27Al. La configuration de la couche électronique externe est 3s2p1. Dans presque tous les composés, l'état d'oxydation de l'aluminium est de +3 (valence III).

Le rayon de l'atome d'aluminium neutre est de 0,143 nm, le rayon de l'ion Al3+ est de 0,057 nm. Les énergies d'ionisation séquentielle d'un atome d'aluminium neutre sont respectivement de 5,984, 18,828, 28,44 et 120 eV. Sur l'échelle de Pauling, l'électronégativité de l'aluminium est de 1,5.

L'aluminium, une substance simple, est un métal doux, léger et blanc argenté.

Propriétés

L'aluminium est un métal typique, le réseau cristallin est cubique à faces centrées, paramètre a = 0,40403 nm. Le point de fusion du métal pur est de 660°C, le point d'ébullition est d'environ 2450°C, la densité est de 2,6989 g/cm3. Le coefficient de température de dilatation linéaire de l'aluminium est d'environ 2,5·10-5 K-1. Le potentiel d'électrode standard Al 3+/Al est de 1,663 V.

Chimiquement, l'aluminium est un métal assez actif. Dans l'air, sa surface est instantanément recouverte d'un film dense d'oxyde Al 2 O 3, ce qui empêche l'accès ultérieur de l'oxygène (O) au métal et conduit à l'arrêt de la réaction, ce qui conduit à des propriétés anticorrosion élevées de l'aluminium . Un film de surface protecteur sur l'aluminium se forme également s'il est placé dans de l'acide nitrique concentré.

L'aluminium réagit activement avec d'autres acides :

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

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

L'aluminium réagit avec les solutions alcalines. Tout d'abord, le film d'oxyde protecteur est dissous :

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na.

Puis les réactions ont lieu :

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

NaOH + Al(OH) 3 \u003d Na,

ou au total :

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

et en conséquence, des aluminates sont formés : Na - aluminate de sodium (Na) (tétrahydroxoaluminate de sodium), K - aluminate de potassium (K) (tétrahydroxoaluminate de potassium) ou autres. Étant donné que l'atome d'aluminium dans ces composés est caractérisé par un nombre de coordination de 6 , et non 4 , alors les formules réelles de ces composés tétrahydroxo sont les suivantes :

Na et K.

Lorsqu'il est chauffé, l'aluminium réagit avec les halogènes :

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

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3 .

Fait intéressant, la réaction entre les poudres d'aluminium et d'iode (I) commence à température ambiante, si quelques gouttes d'eau sont ajoutées au mélange initial, qui joue dans ce cas le rôle de catalyseur :

2Al + 3I 2 = 2AlI 3 .

L'interaction de l'aluminium avec le soufre (S) lorsqu'il est chauffé conduit à la formation de sulfure d'aluminium :

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

qui est facilement décomposé par l'eau :

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

L'aluminium n'interagit pas directement avec l'hydrogène (H), cependant, indirectement, par exemple, en utilisant des composés organoaluminiques, il est possible de synthétiser un hydrure d'aluminium polymère solide (AlH 3) x - l'agent réducteur le plus puissant.

Sous forme de poudre, l'aluminium peut être brûlé à l'air et une poudre réfractaire blanche d'oxyde d'aluminium Al 2 O 3 se forme.

La force de liaison élevée dans Al 2 O 3 détermine la chaleur élevée de sa formation à partir de substances simples et la capacité de l'aluminium à réduire de nombreux métaux de leurs oxydes, par exemple :

3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe et pair

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

Cette méthode d'obtention des métaux s'appelle aluminothermie.

L'oxyde amphotère Al 2 O 3 correspond à l'hydroxyde amphotère - un composé polymère amorphe qui n'a pas de composition constante. La composition de l'hydroxyde d'aluminium peut être véhiculée par la formule xAl 2 O 3 yH 2 O, lors des études de chimie à l'école, la formule de l'hydroxyde d'aluminium est le plus souvent indiquée par Al (OH) 3.

Au laboratoire, l'hydroxyde d'aluminium peut être obtenu sous forme de précipité gélatineux par des réactions d'échange :

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

soit en ajoutant de la soude à une solution de sel d'aluminium :

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

et aussi en ajoutant une solution d'ammoniaque à une solution de sel d'aluminium :

AlCl 3 + 3NH 3 H2O = Al(OH) 3 + 3H 2 O + 3NH 4 Cl.

Nom et historique de la découverte : Le latin aluminium vient du latin alumen, signifiant alun (sulfate d'aluminium et de potassium (K) KAl (SO 4) 2 12H 2 O), utilisé depuis longtemps dans l'habillage du cuir et comme astringent. En raison de l'activité chimique élevée, la découverte et l'isolement de l'aluminium pur ont duré près de 100 ans. La conclusion que la "terre" (une substance réfractaire, en termes modernes - l'oxyde d'aluminium) peut être obtenue à partir d'alun a été faite en 1754 par le chimiste allemand A. Marggraf. Plus tard, il s'est avéré que la même «terre» pouvait être isolée de l'argile et qu'elle s'appelait alumine. Ce n'est qu'en 1825 que le physicien danois H. K. Oersted put obtenir de l'aluminium métallique. Il traite le chlorure d'aluminium AlCl 3 , qui peut être obtenu à partir de l'alumine, avec de l'amalgame de potassium (un alliage de potassium (K) avec du mercure (Hg)) et, après distillation du mercure (Hg), isole une poudre grise d'aluminium.

Seulement un quart de siècle plus tard, cette méthode a été légèrement modernisée. Le chimiste français AE St. Clair Deville en 1854 a suggéré d'utiliser du sodium métallique (Na) pour produire de l'aluminium et a obtenu les premiers lingots du nouveau métal. Le coût de l'aluminium était alors très élevé et des bijoux en étaient fabriqués.

Une méthode industrielle de production d'aluminium par électrolyse d'une masse fondue de mélanges complexes, comprenant de l'oxyde, du fluorure d'aluminium et d'autres substances, a été développée indépendamment en 1886 par P. Eru (France) et C. Hall (USA). La production d'aluminium est associée à haut débit l'électricité, elle n'a donc été réalisée à grande échelle qu'au XXe siècle. En Union soviétique, le premier aluminium industriel a été obtenu le 14 mai 1932 à l'usine d'aluminium de Volkhov, construite à côté de la centrale hydroélectrique de Volkhov.

Section 1. Nom et historique de la découverte de l'aluminium.

Section 2. Caractéristiques générales aluminium, proprietes physiques et chimiques.

Section 3. Obtention de pièces moulées à partir d'alliages d'aluminium.

Article 4 Candidature aluminium.

Aluminium- c'est un élément du sous-groupe principal du troisième groupe, la troisième période du système périodique des éléments chimiques de D. I. Mendeleïev, de numéro atomique 13. Il est désigné par le symbole Al. Appartient au groupe des métaux légers. Le plus commun métal et le troisième élément chimique le plus abondant dans la croûte terrestre (après l'oxygène et le silicium).

Aluminium de substance simple (numéro CAS : 7429-90-5) - léger, paramagnétique métal couleur blanc argenté, facile à former, coulé, usiné. L'aluminium a une conductivité thermique et électrique élevée, une résistance à la corrosion due à la formation rapide de films d'oxyde solides qui protègent la surface d'une interaction ultérieure.

Les réalisations de l'industrie dans toute société développée sont invariablement associées aux réalisations de la technologie des matériaux de structure et des alliages. La qualité de la transformation et la productivité de la fabrication des articles de commerce sont les indicateurs les plus importants du niveau de développement de l'État.

Matériaux utilisés dans dessins modernes, en plus des caractéristiques de haute résistance, doivent avoir un ensemble de propriétés telles qu'une résistance à la corrosion accrue, une résistance à la chaleur, une conductivité thermique et électrique, un caractère réfractaire, ainsi que la capacité de maintenir ces propriétés dans des conditions long travail sous charges.

Les développements scientifiques et les processus de production dans le domaine de la production de fonderie de métaux non ferreux dans notre pays correspondent aux réalisations avancées du progrès scientifique et technologique. Leur résultat, en particulier, a été la création d'ateliers modernes de moulage à froid et de moulage sous pression à l'usine automobile de la Volga et dans un certain nombre d'autres entreprises. De grandes machines de moulage par injection avec une force de verrouillage du moule de 35 MN fonctionnent avec succès à l'usine de moteurs de Zavolzhsky, qui produit des blocs-cylindres en alliage d'aluminium pour la voiture Volga.

À l'usine Altai Motor, une ligne automatisée pour la production de pièces moulées par moulage par injection a été maîtrisée. En Union des Républiques socialistes soviétiques (), pour la première fois au monde, développé et maîtrisé traiter coulée continue de lingots d'alliages d'aluminium dans un moule électromagnétique. Cette méthode améliore considérablement la qualité des lingots et réduit la quantité de déchets sous forme de copeaux lors de leur tournage.

Le nom et l'histoire de la découverte de l'aluminium

Le latin aluminium vient du latin alumen, signifiant alun (sulfate d'aluminium et de potassium (K) KAl(SO4)2 12H2O), utilisé depuis longtemps dans l'habillage du cuir et comme astringent. Al, un élément chimique du groupe III du système périodique, numéro atomique 13, masse atomique 26, 98154. En raison de la forte activité chimique, la découverte et l'isolement de l'aluminium pur ont traîné pendant près de 100 ans. La conclusion selon laquelle "" (une substance réfractaire, en termes modernes - l'oxyde d'aluminium) peut être obtenue à partir d'alun remonte à 1754. Chimiste allemand A. Markgraf. Plus tard, il s'est avéré que la même «terre» pouvait être isolée de l'argile et qu'elle s'appelait alumine. Ce n'est qu'en 1825 qu'il parvient à obtenir de l'aluminium métallique. Physicien danois H. K. Oersted. Il traite le chlorure d'aluminium AlCl3, qui peut être obtenu à partir de l'alumine, avec de l'amalgame de potassium (un alliage de potassium (K) avec du mercure (Hg)) et, après distillation du mercure (Hg), isole une poudre grise d'aluminium.

Seulement un quart de siècle plus tard, cette méthode a été légèrement modernisée. Le chimiste français AE St. Clair Deville en 1854 a suggéré d'utiliser du sodium métallique (Na) pour produire de l'aluminium et a obtenu les premiers lingots du nouveau métal. Le coût de l'aluminium était alors très élevé et des bijoux en étaient fabriqués.

Une méthode industrielle de production d'aluminium par électrolyse d'une masse fondue de mélanges complexes, comprenant de l'oxyde, du fluorure d'aluminium et d'autres substances, a été développée indépendamment en 1886 par P. Eru () et C. Hall (USA). La production d'aluminium est associée à un coût élevé de l'électricité, elle n'a donc été réalisée à grande échelle qu'au XXe siècle. DANS Union des Républiques socialistes soviétiques (PCCC) le premier aluminium industriel a été obtenu le 14 mai 1932 à l'usine d'aluminium de Volkhov, construite à côté de la centrale hydroélectrique de Volkhov.

L'aluminium d'une pureté supérieure à 99,99 % a été obtenu pour la première fois par électrolyse en 1920. En 1925 en travailler Edwards a publié des informations sur les propriétés physiques et mécaniques de cet aluminium. En 1938 Taylor, Wheeler, Smith et Edwards ont publié un article qui donne certaines des propriétés de l'aluminium pur à 99,996 %, également obtenu en France par électrolyse. La première édition de la monographie sur les propriétés de l'aluminium a été publiée en 1967.

Au cours des années suivantes, en raison de la relative facilité de préparation et des propriétés attrayantes, de nombreux œuvres sur les propriétés de l'aluminium. L'aluminium pur a trouvé une large application principalement dans l'électronique - des condensateurs électrolytiques au summum de l'ingénierie électronique - les microprocesseurs ; en cryoélectronique, cryomagnétique.

Les méthodes les plus récentes pour obtenir de l'aluminium pur sont la méthode de purification de zone, la cristallisation à partir d'amalgames (alliages d'aluminium avec du mercure) et l'isolement à partir de solutions alcalines. Le degré de pureté de l'aluminium est contrôlé par la valeur de la résistance électrique à basse température.

Caractéristiques générales de l'aluminium

L'aluminium naturel est constitué d'un nucléide 27Al. La configuration de la couche électronique externe est 3s2p1. Dans presque tous les composés, l'état d'oxydation de l'aluminium est de +3 (valence III). Le rayon de l'atome d'aluminium neutre est de 0,143 nm, le rayon de l'ion Al3+ est de 0,057 nm. Les énergies d'ionisation successives d'un atome d'aluminium neutre sont respectivement de 5, 984, 18, 828, 28, 44 et 120 eV. Sur l'échelle de Pauling, l'électronégativité de l'aluminium est de 1,5.

L'aluminium est doux, léger, blanc argenté, dont le réseau cristallin est cubique à faces centrées, paramètre a = 0,40403 nm. Point de fusion du métal pur 660°C, point d'ébullition environ 2450°C, densité 2, 6989 g/cm3. Le coefficient de température de dilatation linéaire de l'aluminium est d'environ 2,5·10-5 K-1.

L'aluminium chimique est un métal assez actif. Dans l'air, sa surface est instantanément recouverte d'un film dense d'oxyde Al2O3, ce qui empêche l'accès ultérieur de l'oxygène (O) au métal et conduit à l'arrêt de la réaction, ce qui conduit à des propriétés anticorrosion élevées de l'aluminium. Un film de surface protecteur sur l'aluminium se forme également s'il est placé dans de l'acide nitrique concentré.

L'aluminium réagit activement avec d'autres acides :

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

3Н2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.

Fait intéressant, la réaction entre les poudres d'aluminium et d'iode (I) commence à température ambiante si quelques gouttes d'eau sont ajoutées au mélange initial, qui joue dans ce cas le rôle de catalyseur :

2Al + 3I2 = 2AlI3.

L'interaction de l'aluminium avec le soufre (S) lorsqu'il est chauffé conduit à la formation de sulfure d'aluminium :

2Al + 3S = Al2S3,

qui est facilement décomposé par l'eau :

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

L'aluminium n'interagit pas directement avec l'hydrogène (H), cependant, indirectement, par exemple, en utilisant des composés organoaluminiques, il est possible de synthétiser de l'hydrure d'aluminium polymère solide (AlH3)x - l'agent réducteur le plus puissant.

Sous forme de poudre, l'aluminium peut être brûlé à l'air et une poudre réfractaire blanche d'oxyde d'aluminium Al2O3 se forme.

La force de liaison élevée dans Al2O3 détermine la chaleur élevée de sa formation à partir de substances simples et la capacité de l'aluminium à réduire de nombreux métaux à partir de leurs oxydes, par exemple :

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe et même

3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.

Cette méthode d'obtention des métaux s'appelle l'aluminothermie.

Être dans la nature

En termes de prévalence dans la croûte terrestre, l'aluminium se classe premier parmi les métaux et troisième parmi tous les éléments (après l'oxygène (O) et le silicium (Si)), il représente environ 8,8 % de la masse de la croûte terrestre. L'aluminium est inclus dans un grand nombre de minéraux, principalement des aluminosilicates et des roches. Les composés d'aluminium contiennent des granites, des basaltes, des argiles, des feldspaths, etc. Mais voici le paradoxe : avec un nombre énorme minéraux et les roches contenant de l'aluminium, les gisements de bauxite, principale matière première pour la production industrielle d'aluminium, sont assez rares. DANS Fédération Russe il existe des gisements de bauxite en Sibérie et dans l'Oural. Les alunites et les néphélines ont également une importance industrielle. En tant qu'oligo-élément, l'aluminium est présent dans les tissus des plantes et des animaux. Il existe des organismes - des concentrateurs qui accumulent de l'aluminium dans leurs organes - des mousses de club, des mollusques.

Production industrielle: à l'indice de la production industrielle, les bauxites sont d'abord soumises à un traitement chimique, en éliminant les impuretés d'oxydes de silicium (Si), de fer (Fe) et d'autres éléments. À la suite d'un tel traitement, on obtient de l'oxyde d'aluminium pur Al2O3 - le principal dans la production de métal par électrolyse. Cependant, du fait que le point de fusion de Al2O3 est très élevé (plus de 2000°C), il n'est pas possible d'utiliser sa masse fondue pour l'électrolyse.

Les scientifiques et les ingénieurs ont trouvé une issue dans ce qui suit. La cryolite Na3AlF6 est d'abord fondue dans un bain d'électrolyse (température de fusion légèrement inférieure à 1000°C). La cryolite peut être obtenue, par exemple, en traitant des néphélines de la péninsule de Kola. De plus, un peu d'Al2O3 (jusqu'à 10 % en masse) et quelques autres substances sont ajoutés à cette masse fondue, améliorant les conditions pour la suite traiter. Lors de l'électrolyse de ce bain, l'oxyde d'aluminium se décompose, la cryolithe reste dans le bain et de l'aluminium fondu se forme sur la cathode :

2Al2O3 = 4Al + 3O2.

Alliages d'aluminium

La plupart des éléments métalliques sont alliés à l'aluminium, mais seuls quelques-uns d'entre eux jouent le rôle des principaux composants d'alliage dans les alliages d'aluminium industriels. Cependant, un nombre important d'éléments sont utilisés comme additifs pour améliorer les propriétés des alliages. Les plus utilisés :

Le béryllium est ajouté pour réduire l'oxydation à des températures élevées. De petites additions de béryllium (0,01 à 0,05 %) sont utilisées dans les alliages d'aluminium coulés pour améliorer la fluidité dans la production de pièces de moteur à combustion interne (pistons et culasses).

Le bore est introduit pour augmenter la conductivité électrique et comme additif de raffinage. Le bore est introduit dans les alliages d'aluminium utilisés dans le domaine de l'électronucléaire (à l'exception des pièces de réacteur), car il absorbe les neutrons, empêchant la propagation des radiations. Le bore est introduit en moyenne à raison de 0,095 à 0,1 %.

Bismuth. Des métaux à bas point de fusion tels que le bismuth, le cadmium sont ajoutés aux alliages d'aluminium pour améliorer l'usinabilité. Ces éléments forment des phases fusibles molles qui contribuent à la rupture des copeaux et à la lubrification de la fraise.

Le gallium est ajouté en une quantité de 0,01 à 0,1% aux alliages à partir desquels les anodes consommables sont ensuite fabriquées.

Le fer. En petites quantités (>0,04%), il est introduit lors de la production de fils pour augmenter la résistance et améliorer les caractéristiques de fluage. De la même façon fer à repasser réduit le collage aux parois des moules lors de la coulée dans un moule.

Indium. L'ajout de 0,05 à 0,2% renforce les alliages d'aluminium pendant le vieillissement, en particulier à faible teneur en cuprum. Les additifs d'indium sont utilisés dans les alliages de roulement aluminium-cadmium.

Environ 0,3 % de cadmium est introduit pour augmenter la résistance et améliorer les propriétés de corrosion des alliages.

Le calcium donne de la plasticité. Avec une teneur en calcium de 5%, l'alliage a un effet de superplasticité.

Le silicium est l'additif le plus utilisé dans les alliages de fonderie. Dans la quantité de 0,5 à 4% réduit la tendance à la fissuration. L'association du silicium et du magnésium permet de thermosceller l'alliage.

Magnésium. L'ajout de magnésium augmente considérablement la résistance sans réduire la ductilité, améliore la soudabilité et augmente la résistance à la corrosion de l'alliage.

Le cuivre renforce les alliages, le durcissement maximal est atteint lorsque le contenu cuprum 4 - 6 %. Les alliages avec du cuprum sont utilisés dans la production de pistons pour moteurs à combustion interne, pièces moulées de haute qualité pour avions.

Étain améliore les performances de coupe.

Titane. La tâche principale du titane dans les alliages est le raffinement du grain dans les pièces moulées et les lingots, ce qui augmente considérablement la résistance et l'uniformité des propriétés dans tout le volume.

Bien que l'aluminium soit considéré comme l'un des métaux industriels les moins nobles, il est assez stable dans de nombreux environnements oxydants. La raison de ce comportement est la présence d'un film d'oxyde continu à la surface de l'aluminium, qui se reforme immédiatement sur les zones nettoyées lorsqu'il est exposé à l'oxygène, à l'eau et à d'autres agents oxydants.

Dans la plupart des cas, la fusion s'effectue à l'air. Si l'interaction avec l'air est limitée à la formation de composés insolubles dans la masse fondue à la surface et que le film résultant de ces composés ralentit considérablement l'interaction ultérieure, aucune mesure n'est généralement prise pour supprimer une telle interaction. La fusion dans ce cas est réalisée avec un contact direct de la masse fondue avec l'atmosphère. Cela se fait dans la préparation de la plupart des alliages d'aluminium, de zinc et d'étain-plomb.

L'espace dans lequel la fusion des alliages a lieu est limité par un revêtement réfractaire capable de résister à des températures de 1500 - 1800 ˚С. Dans tous les processus de fusion, la phase gazeuse est impliquée, qui se forme lors de la combustion du combustible, en interaction avec l'environnement et le revêtement de l'unité de fusion, etc.

La plupart des alliages d'aluminium ont une résistance élevée à la corrosion dans l'atmosphère naturelle, l'eau de mer, les solutions de nombreux sels et produits chimiques et dans la plupart des aliments. Les structures en alliage d'aluminium sont souvent utilisées dans l'eau de mer. Les bouées marines, les canots de sauvetage, les navires, les barges sont construits en alliages d'aluminium depuis 1930. À l'heure actuelle, la longueur des coques de navires en alliage d'aluminium atteint 61 m.Il existe une expérience dans les canalisations souterraines en aluminium, les alliages d'aluminium sont très résistants à la corrosion des sols. En 1951, un pipeline de 2,9 km de long a été construit en Alaska. Après 30 ans de fonctionnement, aucune fuite ou dommage grave dû à la corrosion n'a été constaté.

L'aluminium est largement utilisé dans la construction sous forme de panneaux de revêtement, de portes, châssis de fenêtre, câbles électriques. Les alliages d'aluminium ne sont pas sujets à une corrosion sévère pendant longtemps au contact du béton, mortier, plâtre, surtout si les structures ne sont pas fréquemment mouillées. Lorsqu'il est fréquemment mouillé, si la surface de l'aluminium articles commerciaux n'a pas subi de traitement ultérieur, il peut foncer, jusqu'à noircir dans les villes industrielles à forte teneur en agents oxydants dans l'air. Pour éviter cela, des alliages spéciaux sont produits pour obtenir des surfaces brillantes par anodisation brillante - application d'un film d'oxyde sur la surface métallique. Dans ce cas, la surface peut recevoir une variété de couleurs et de nuances. Par exemple, les alliages d'aluminium avec du silicium permettent d'obtenir une gamme de nuances, du gris au noir. Les alliages d'aluminium avec du chrome ont une couleur dorée.

L'aluminium industriel est produit sous la forme de deux types d'alliages - la coulée, dont des parties sont fabriquées par coulée, et la déformation - alliages produits sous la forme de produits semi-finis déformables - tôles, feuilles, plaques, profilés, fils. Les pièces moulées en alliages d'aluminium sont obtenues par toutes les méthodes de coulée possibles. Il est le plus courant sous pression, dans les moules à froid et dans les moules sablo-argileux. Dans la fabrication de petits partis politiques, il est utilisé fonderie sous formes combinées de gypse et fonderie pour les modèles d'investissement. Les alliages coulés sont utilisés pour fabriquer des rotors coulés de moteurs électriques, des pièces moulées d'avions, etc. Les alliages forgés sont utilisés dans la production automobile pour décoration d'intérieur, pare-chocs, panneaux de carrosserie et détails intérieurs ; dans la construction comme matériau de finition; dans les avions, etc.

DANS industrie des poudres d'aluminium sont également utilisées. Utilisé en métallurgie industrie: en aluminothermie, comme additif d'alliage, pour la fabrication de produits semi-finis par pressage et frittage. Cette méthode produit des pièces très durables (engrenages, bagues, etc.). Les poudres sont également utilisées en chimie pour obtenir des composés d'aluminium et comme catalyseur(par exemple, dans la production d'éthylène et d'acétone). Compte tenu de la grande réactivité de l'aluminium, notamment sous forme de poudre, il est utilisé dans les explosifs et les propergols solides pour les fusées, en utilisant sa capacité à s'enflammer rapidement.

Compte tenu de la haute résistance de l'aluminium à l'oxydation, la poudre est utilisée comme pigment dans les revêtements pour les équipements de peinture, les toits, le papier dans l'impression, les surfaces brillantes des panneaux de voiture. De plus, une couche d'aluminium est recouverte d'acier et de fonte article commercial pour éviter leur corrosion.

En termes d'application, l'aluminium et ses alliages viennent juste après le fer (Fe) et ses alliages. L'utilisation répandue de l'aluminium dans divers domaines de la technologie et de la vie quotidienne est associée à une combinaison de ses propriétés physiques, mécaniques et chimiques : faible densité, résistance à la corrosion dans l'air atmosphérique, conductivité thermique et électrique élevée, ductilité et résistance relativement élevée. L'aluminium est facilement traité de différentes manières - forgeage, estampage, laminage, etc. L'aluminium pur est utilisé pour fabriquer du fil (la conductivité électrique de l'aluminium est de 65,5% de la conductivité électrique du cuprum, mais l'aluminium est plus de trois fois plus léger que le cuprum, de sorte que l'aluminium est souvent remplacé dans l'électrotechnique) et le papier d'aluminium utilisé comme matériau d'emballage. La majeure partie de l'aluminium fondu est consacrée à l'obtention de divers alliages. Les revêtements protecteurs et décoratifs s'appliquent facilement à la surface des alliages d'aluminium.

La variété des propriétés des alliages d'aluminium est due à l'introduction de divers additifs dans l'aluminium, qui forment avec lui des solutions solides ou des composés intermétalliques. La majeure partie de l'aluminium est utilisée pour produire des alliages légers - duralumin (94% aluminium, 4% cuivre (Cu), 0,5% magnésium (Mg), manganèse (Mn), (Fe) et silicium (Si)), silumine ( 85- 90% - aluminium, 10-14% silicium (Si), 0,1% sodium (Na)) et autres En métallurgie, l'aluminium est utilisé non seulement comme base pour les alliages, mais aussi comme l'un des additifs d'alliage largement utilisés dans les alliages à base de cuivre (Cu), magnésium (Mg), fer (Fe), >nickel (Ni), etc.

Les alliages d'aluminium sont largement utilisés dans la vie quotidienne, dans la construction et l'architecture, dans l'industrie automobile, dans la construction navale, l'aviation et la technologie spatiale. En particulier, le premier satellite artificiel La terre. Un alliage d'aluminium et de zirconium (Zr) est largement utilisé dans la construction de réacteurs nucléaires. L'aluminium est utilisé dans la fabrication d'explosifs.

Lorsque vous manipulez de l'aluminium au quotidien, vous devez garder à l'esprit que seuls les liquides neutres (par acidité) (par exemple, faire bouillir de l'eau) peuvent être chauffés et stockés dans des plats en aluminium. Si, par exemple, une soupe au chou aigre est bouillie dans des plats en aluminium, l'aluminium passe dans les aliments et acquiert un goût «métallique» désagréable. Étant donné que le film d'oxyde est très facile à endommager dans la vie quotidienne, l'utilisation ustensiles de cuisine en aluminium encore indésirable.

Métal blanc argenté, clair

densité — 2,7 g/cm

point de fusion pour l'aluminium technique - 658 °C, pour l'aluminium de haute pureté - 660 °C

chaleur spécifique de fusion — 390 kJ/kg

point d'ébullition - 2500 ° C

chaleur spécifique d'évaporation - 10,53 MJ / kg

résistance à la traction de la fonte d'aluminium - 10-12 kg / mm², déformable - 18-25 kg / mm², alliages - 38-42 kg / mm²

Dureté Brinell — 24…32 kgf/mm²

haute plasticité: pour technique - 35%, pour propre - 50%, enroulé en une feuille mince et même en feuille

Module de Young - 70 GPa

L'aluminium a une conductivité électrique élevée (0,0265 μOhm m) et une conductivité thermique (203,5 W / (m K)), 65% de la conductivité électrique du cuprum, et a une réflectivité lumineuse élevée.

Paramagnétique faible.

Coefficient de température de dilatation linéaire 24,58 10−6 K−1 (20…200 °C).

Le coefficient de température de la résistance électrique est de 2,7·10−8K−1.

L'aluminium forme des alliages avec presque tous les métaux. Les plus connus sont les alliages avec du cuivre et du magnésium (duralumin) et du silicium (silumin).

L'aluminium naturel se compose presque entièrement d'un seul isotope stable 27Al avec des traces de 26Al, un isotope radioactif avec point final une demi-vie de 720 000 ans, formée dans l'atmosphère lors du bombardement des noyaux d'argon par les protons des rayons cosmiques.

En termes de prévalence dans la croûte terrestre, la Terre occupe la 1ère place parmi les métaux et la 3ème place parmi les éléments, juste derrière l'oxygène et le silicium. teneur en aluminium de la croûte terrestre Les données divers chercheurs est de 7,45 à 8,14% de la masse de la croûte terrestre.

Dans la nature, l'aluminium, en raison de sa forte activité chimique, se présente presque exclusivement sous forme de composés. Certains d'entre eux:

Bauxites - Al2O3 H2O (avec des mélanges de SiO2, Fe2O3, CaCO3)

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

Alumine (mélanges de kaolins avec du sable SiO2, du calcaire CaCO3, de la magnésite MgCO3)

Corindon (saphir, rubis, émeri) - Al2O3

Kaolinite - Al2O3 2SiO2 2H2O

Béryl (émeraude, aigue-marine) - 3BeO Al2O3 6SiO2

Chrysobéryl (alexandrite) - BeAl2O4.

Cependant, dans certaines conditions réductrices particulières, la formation d'aluminium natif est possible.

Dans les eaux naturelles, l'aluminium se trouve sous forme de composés chimiques peu toxiques, comme le fluorure d'aluminium. Le type de cation ou d'anion dépend tout d'abord de l'acidité du milieu aqueux. Concentrations d'aluminium dans les masses d'eau de surface Fédération Russe gamme de 0,001 à 10 mg/l, dans l'eau de mer 0,01 mg/l.

L'aluminium (aluminium) est

Obtention de pièces moulées à partir d'alliages d'aluminium

Le principal défi auquel est confrontée la fonderie dans notre de campagne, consiste en une amélioration globale significative de la qualité des pièces moulées, qui devrait se traduire par une diminution de l'épaisseur des parois, une diminution des surépaisseurs d'usinage et des systèmes de gâchage tout en maintenant les bonnes propriétés opérationnelles des pièces du commerce. Le résultat final de ce travail devrait être de répondre aux besoins accrus de l'ingénierie mécanique avec le nombre nécessaire de billettes coulées sans augmentation significative de l'émission monétaire totale des pièces moulées en poids.

Moulage en sable

Parmi les méthodes ci-dessus de coulée dans des moules jetables, la plus largement utilisée dans la fabrication de pièces moulées à partir d'alliages d'aluminium est la coulée dans des moules en sable humide. Cela est dû à la faible densité des alliages, au faible effet de force du métal sur le moule et aux basses températures de coulée (680-800C).

Pour la fabrication de moules en sable, des mélanges de moulage et de noyau sont utilisés, préparés à partir de sables de quartz et d'argile (GOST 2138-74), d'argiles à mouler (GOST 3226-76), de liants et de matériaux auxiliaires.

Le type de système d'injection est choisi en tenant compte des dimensions de la pièce moulée, de la complexité de sa configuration et de son emplacement dans le moule. Le coulage de moules pour pièces moulées de configuration complexe de faible hauteur est généralement effectué à l'aide de systèmes de porte inférieurs. À haute altitude moulages et parois minces, il est préférable d'utiliser des systèmes de vannes à fentes verticales ou combinées. Des moules pour pièces moulées de petites tailles peuvent être coulés à travers les systèmes de porte supérieurs. Dans ce cas, la hauteur de la croûte métallique tombant dans la cavité du moule ne doit pas dépasser 80 mm.

Pour réduire la vitesse de la fonte à l'entrée de la cavité du moule et pour mieux séparer les films d'oxyde et les inclusions de laitier en suspension, des résistances hydrauliques supplémentaires sont introduites dans les systèmes de porte - des mailles (métal ou fibre de verre) sont installées ou coulées à travers des granulés filtres.

En règle générale, les carottes (mangeoires) sont amenées sur de fines sections (parois) de pièces moulées dispersées autour du périmètre, en tenant compte de la commodité de leur séparation ultérieure pendant le traitement. L'alimentation en métal d'unités massives est inacceptable, car elle provoque la formation de cavités de retrait dans celles-ci, une rugosité accrue et des "défaillances" de retrait à la surface des pièces moulées. En coupe transversale, les canaux de coulée ont le plus souvent une forme rectangulaire avec un côté large de 15-20 mm et un côté étroit de 5-7 mm.

Les alliages à intervalle de cristallisation étroit (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) sont sujets à la formation de cavités de retrait concentrées dans les unités thermiques des pièces moulées. Pour faire sortir ces coquilles des pièces moulées, l'installation de profits massifs est largement utilisée. Pour les pièces moulées à paroi mince (4-5 mm) et petites, la masse du profit est de 2 à 3 fois la masse des pièces moulées, pour les pièces moulées à paroi épaisse, jusqu'à 1,5 fois. Hauteur arrivée choisi en fonction de la hauteur de la coulée. Lorsque la hauteur est inférieure à 150 mm, la hauteur arrivée H-adj. prendre égale à la hauteur de la coulée Notl. Pour les coulées supérieures, le rapport Nprib/Notl est pris égal à 0,3 0,5.

La plus grande application dans la coulée d'alliages d'aluminium est la partie supérieure bénéfices ouverts section ronde ou ovale; les bénéfices latéraux dans la plupart des cas sont réalisés fermés. Pour améliorer l'efficacité du travail bénéfices ils sont isolés, remplis de métal chaud, rechargés. Le réchauffement est généralement effectué en collant sur la surface de la forme de feuille d'amiante, suivi d'un séchage avec une flamme de gaz. Les alliages avec un large intervalle de cristallisation (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) sont sujets à la formation de porosité de retrait dispersée. Imprégnation des pores de retrait avec bénéfices inefficace. Par conséquent, dans la fabrication de pièces moulées à partir des alliages répertoriés, il n'est pas recommandé d'utiliser l'installation de profits massifs. Pour obtenir des pièces moulées de haute qualité, une cristallisation directionnelle est effectuée, en utilisant largement l'installation de réfrigérateurs en fonte et en alliages d'aluminium à cet effet. Des conditions optimales pour la cristallisation directionnelle sont créées par un système de porte à fente verticale. Pour empêcher le dégagement de gaz pendant la cristallisation et pour empêcher la formation d'une porosité de retrait de gaz dans les pièces moulées à paroi épaisse, la cristallisation sous une pression de 0,4 à 0,5 MPa est largement utilisée. Pour ce faire, les moules de coulée sont placés dans des autoclaves avant coulage, ils sont remplis de métal et les coulées sont cristallisées sous pression d'air. Pour la fabrication de pièces coulées à parois minces de grande taille (jusqu'à 2-3 m de haut), une méthode de coulée avec solidification dirigée successivement est utilisée. L'essence de la méthode est la cristallisation successive de la coulée de bas en haut. Pour ce faire, le moule de coulée est placé sur la table d'un ascenseur hydraulique et des tubes métalliques de 12 à 20 mm de diamètre, chauffés à 500 à 700 ° C, sont descendus à l'intérieur, remplissant la fonction de colonnes montantes. Les tubes sont fixés de manière fixe dans la coupelle de déclenchement et les trous qu'ils contiennent sont fermés avec des bouchons. Une fois que la coupelle de déclenchement est remplie de matière fondue, les bouchons sont soulevés et l'alliage s'écoule à travers les tubes dans les puits de déclenchement reliés à la cavité du moule par des carottes à fentes (alimentations). Une fois que le niveau de la fonte dans les puits a augmenté de 20 à 30 mm au-dessus de l'extrémité inférieure des tubes, le mécanisme d'abaissement de la table hydraulique est activé. La vitesse de descente est prise de telle sorte que le remplissage du moule s'effectue sous le niveau noyé et que le métal chaud pénètre en continu dans les parties supérieures du moule. Cela permet une solidification directionnelle et permet d'obtenir des pièces moulées complexes sans défauts de retrait.

Le remplissage des moules en sable avec du métal s'effectue à partir de poches garnies de matériau réfractaire. Avant de les remplir de métal, les poches fraîchement garnies sont séchées et calcinées à 780–800°C pour éliminer l'humidité. La température de la masse fondue avant la coulée est maintenue au niveau de 720-780 °C. Les moules pour les pièces moulées à parois minces sont remplis de masses fondues chauffées à 730-750°C, et pour les pièces moulées à parois épaisses jusqu'à 700-720°C.

Coulée dans des moules en plâtre

La coulée dans des moules en plâtre est utilisée dans les cas où des exigences accrues sont imposées aux pièces moulées en termes de précision, de propreté de surface et de reproduction des moindres détails du relief. Par rapport aux moules en sable, les moules en gypse ont une plus grande résistance, une précision dimensionnelle, une meilleure résistance aux températures élevées et permettent d'obtenir des pièces moulées de configuration complexe avec une épaisseur de paroi de 1,5 mm selon la classe de précision 5-6. Les formes sont réalisées selon des modèles en cire ou en métal (laiton,) chromé. Les plaques modèles sont en alliages d'aluminium. Pour faciliter le démoulage des modèles, leur surface est recouverte de fine couche lubrifiant kérosène-stéarine.

Les petits et moyens moules pour les pièces moulées complexes à parois minces sont fabriqués à partir d'un mélange composé de 80 % de gypse et de 20 % de quartz sable ou amiante et 60 à 70 % d'eau (en poids du mélange sec). La composition du mélange pour les formes moyennes et grandes: 30% de gypse, 60% sable, 10% amiante, 40-50% eau. Pour ralentir la prise, 1 à 2% de chaux éteinte est ajoutée au mélange. La résistance nécessaire des coffrages est obtenue par hydratation de gypse anhydre ou semi-aqueux. Pour réduire la résistance et augmenter la perméabilité aux gaz, les moules en gypse brut sont soumis à un traitement hydrothermique - ils sont conservés dans un autoclave pendant 6 à 10 heures sous une pression de vapeur d'eau de 0,13 à 0,14 MPa, puis pendant une journée à l'air. Après cela, les formes sont soumises à un séchage par étapes à 350-500 °C.

Une caractéristique des moules en plâtre est leur faible conductivité thermique. Cette circonstance rend difficile l'obtention de pièces moulées denses à partir d'alliages d'aluminium avec une large gamme de cristallisation. Par conséquent, la tâche principale dans le développement d'un système rentable pour les moules en gypse est d'empêcher la formation de cavités de retrait, de relâchement, de films d'oxyde, de fissures à chaud et de sous-remplissage de parois minces. Ceci est réalisé par l'utilisation de systèmes de porte en expansion qui fournissent une faible vitesse de mouvement des masses fondues dans la cavité du moule, une solidification dirigée des unités thermiques vers les colonnes montantes à l'aide de réfrigérateurs et une augmentation de la conformité des moules en augmentant le contenu. de sable de quartz dans le mélange. Les pièces moulées à parois minces sont coulées dans des moules chauffés à 100-200°C par la méthode d'aspiration sous vide, ce qui permet de remplir des cavités jusqu'à 0,2 mm d'épaisseur. Les pièces moulées à parois épaisses (plus de 10 mm) sont obtenues en versant des moules dans des autoclaves. La cristallisation du métal dans ce cas est réalisée sous une pression de 0,4 à 0,5 MPa.

Coulée en coquille

La coulée dans des moules carapaces est utile dans la production en série et à grande échelle de pièces moulées de dimensions limitées avec une finition de surface accrue, une plus grande précision dimensionnelle et moins d'usinage que lors de la coulée dans des moules en sable.

Les moules à coque sont fabriqués à l'aide d'un outillage en métal (acier) chaud (250 à 300 ° C) à la manière d'un bunker. L'équipement modèle est réalisé selon les 4e et 5e classes de précision avec des pentes de moulage de 0,5 à 1,5%. Les coques sont réalisées en deux couches : la première couche est issue d'un mélange à 6-10% de résine thermodurcissable, la seconde à partir d'un mélange à 2% de résine. Pour une meilleure élimination de la carapace, la dalle modèle est recouverte d'une fine couche d'émulsion séparatrice (5% fluide silicone n°5 ; 3% savon à lessive; 92% d'eau).

Pour la fabrication des moules carapaces, on utilise des sables de quartz à grains fins contenant au moins 96 % de silice. Les demi-moules sont reliés par collage sur des presses à broches spéciales. Composition de la colle : 40 % de résine MF17 ; 60 % de marshalite et 1,5 % de chlorure d'aluminium (durcissant). Le remplissage des formulaires assemblés est effectué dans des conteneurs. Lors de la coulée dans des moules carapaces, les mêmes systèmes d'injection et conditions de température sont utilisés que lors de la coulée dans des moules en sable.

Le faible taux de cristallisation du métal dans les moules carapaces et les possibilités réduites de créer une cristallisation dirigée entraînent la production de pièces moulées avec des propriétés inférieures à celles de la coulée dans des moules en sable brut.

Moulage de précision

La fonderie de précision est utilisée pour fabriquer des pièces moulées de précision accrue (3e à 5e classe) et de finition de surface (4e à 6e classe de rugosité), pour lesquelles cette méthode est la seule possible ou optimale.

Les modèles dans la plupart des cas sont fabriqués à partir de compositions pâteuses de stéarine de paraffine (1: 1) par pressage dans des moules métalliques (coulés et préfabriqués) sur des installations fixes ou à carrousel. Dans la fabrication de pièces moulées complexes de dimensions supérieures à 200 mm, afin d'éviter la déformation des modèles, des substances sont introduites dans la composition de la masse du modèle qui augmentent la température de leur ramollissement (fusion).

En tant que revêtement réfractaire dans la fabrication de moules en céramique, une suspension de silicate d'éthyle hydrolysé (30–40%) et de quartz en poudre (70–60%) est utilisée. L'aspersion des blocs modèles est réalisée avec du sable calciné 1KO16A ou 1K025A. Chaque couche de revêtement est séchée à l'air pendant 10 à 12 heures ou dans une atmosphère contenant de la vapeur d'ammoniac. La résistance nécessaire du moule en céramique est obtenue avec une épaisseur de coque de 4 à 6 mm (4 à 6 couches d'un revêtement réfractaire). Pour assurer un remplissage en douceur du moule, des systèmes de porte en expansion sont utilisés avec un apport de métal aux sections épaisses et aux nœuds massifs. Les pièces moulées sont généralement alimentées à partir d'une colonne montante massive à travers des carottes épaissies (mangeoires). Pour les coulées complexes, il est permis d'utiliser des bénéfices massifs pour alimenter les unités massives supérieures avec leur remplissage obligatoire à partir de la colonne montante.

L'aluminium (aluminium) est

Les modèles sont fondus à partir de moules dans de l'eau chaude (85 à 90 °C) acidifiée avec de l'acide chlorhydrique (0,5 à 1 cm3 par litre d'eau) pour empêcher la saponification de la stéarine. Après la fusion des modèles, les moules en céramique sont séchés à 150–170°C pendant 1–2 heures, placés dans des récipients, remplis de charge sèche et calcinés à 600–700°C pendant 5–8 heures. Le remplissage est effectué dans des moules froids et chauffés. La température de chauffage (50-300 °C) des moules est déterminée par l'épaisseur des parois de la coulée. Le remplissage des moules avec du métal s'effectue de la manière habituelle, ainsi qu'en utilisant le vide ou la force centrifuge. La plupart des alliages d'aluminium sont chauffés à 720-750°C avant coulage.

Moulage sous pression

La coulée à froid est la principale méthode de production en série et en masse de pièces moulées en alliages d'aluminium, ce qui permet d'obtenir des pièces moulées des 4e à 6e classes de précision avec une rugosité de surface Rz = 50-20 et une épaisseur de paroi minimale de 3-4 mm . Lors de la coulée dans un moule de refroidissement, ainsi que des défauts causés par des vitesses élevées de la masse fondue dans la cavité du moule et le non-respect des exigences de solidification directionnelle (porosité des gaz, films d'oxyde, relâchement de retrait), les principaux types de rebuts et de pièces moulées sont sous-remplissages et fissures. L'apparition de fissures est causée par un retrait difficile. Les fissures se produisent particulièrement souvent dans les pièces moulées en alliages à large intervalle de cristallisation, qui présentent un retrait linéaire important (1,25 à 1,35%). La prévention de la formation de ces défauts est obtenue par diverses méthodes technologiques.

Dans le cas de l'alimentation en métal de profilés épais, il convient de prévoir l'alimentation du point d'alimentation par la mise en place d'un bossage d'alimentation (profit). Tous les éléments des systèmes de porte sont situés le long du connecteur du moule de refroidissement. Les rapports de surface de section suivants des canaux de grille sont recommandés : pour les petites pièces moulées EFst : EFsl : EFpit = 1 : 2 : 3 ; pour les gros moulages EFst : EFsl : EFpit = 1 : 3 : 6.

Pour réduire le taux d'entrée de la matière fondue dans la cavité du moule, des colonnes montantes incurvées, des treillis en fibre de verre ou en métal et des filtres granulaires sont utilisés. La qualité des pièces moulées en alliages d'aluminium dépend de la vitesse de montée de la masse fondue dans la cavité du moule. Cette vitesse doit être suffisante pour garantir le remplissage de sections minces de pièces moulées dans des conditions d'évacuation de chaleur accrue et en même temps ne pas provoquer de sous-remplissage dû à une libération incomplète d'air et de gaz à travers les conduits de ventilation et les colonnes montantes, tourbillonnant et coulant de la masse fondue pendant le passage des sections étroites aux sections larges. La vitesse de montée du métal dans la cavité du moule lors de la coulée dans un moule est prise un peu plus élevée que lors de la coulée dans des moules en sable. La vitesse de levage minimale autorisée est calculée selon les formules de A. A. Lebedev et N. M. Galdin (voir section 5.1, « Moulage au sable »).

Pour obtenir des moulages denses, comme dans le moulage au sable, une solidification directionnelle est créée par un positionnement correct du moulage dans le moule et un contrôle de la dissipation thermique. En règle générale, les unités de coulée massives (épaisses) sont situées dans la partie supérieure du moule. Cela permet de compenser la diminution de leur volume lors de la trempe directement sur les bénéfices installés au-dessus d'eux. La régulation de l'intensité de l'évacuation de la chaleur afin de créer une solidification dirigée s'effectue en refroidissant ou en isolant différentes sections du moule. Pour augmenter localement l'évacuation de la chaleur, les inserts en cuprum thermoconducteur sont largement utilisés, ils permettent d'augmenter la surface de refroidissement du moule grâce aux ailettes, un refroidissement local des moules avec de l'air comprimé ou de l'eau est effectué. Pour réduire l'intensité de l'évacuation de la chaleur, une couche de peinture de 0,1 à 0,5 mm d'épaisseur est appliquée sur la surface de travail du moule. A cet effet, une couche de peinture de 1 à 1,5 mm d'épaisseur est appliquée sur la surface des canaux de coulée et des bénéfices. Le ralentissement du refroidissement du métal dans les risers peut également être obtenu par un épaississement local des parois du moule, l'utilisation de divers revêtements à faible conductivité thermique et l'isolation des risers avec une vignette amiante. La peinture de la surface de travail du moule améliore l'apparence des pièces moulées, aide à éliminer les poches de gaz à leur surface et augmente la durabilité des moules. Avant de peindre, les moules sont chauffés à 100-120 °C. Une température de chauffage trop élevée n'est pas souhaitable, car cela réduit la vitesse de solidification des pièces moulées et la durée terme service de moulage. Le chauffage réduit la différence de température entre la coulée et le moule et la dilatation du moule due à son échauffement par le métal de coulée. En conséquence, les contraintes de traction dans la coulée sont réduites, provoquant l'apparition fissures. Cependant, chauffer le moule seul n'est pas suffisant pour éliminer la possibilité de fissuration. Il est nécessaire de retirer en temps opportun le moulage du moule. La pièce moulée doit être retirée du moule avant le moment où sa température est égale à la température du moule et où les contraintes de retrait atteignent la valeur maximale. Habituellement, le moulage est retiré au moment où il est suffisamment solide pour pouvoir être déplacé sans destruction (450-500 ° C). À ce moment-là, le système de porte n'a pas encore acquis une résistance suffisante et est détruit par des impacts légers. Le temps de maintien de la coulée dans le moule est déterminé par la vitesse de solidification et dépend de la température du métal, de la température du moule et de la vitesse de coulée.

Pour éliminer le collage du métal, augmenter la durée de vie et faciliter l'extraction, les tiges métalliques sont lubrifiées pendant le fonctionnement. Le lubrifiant le plus courant est une suspension eau-graphite (3-5% de graphite).

Les parties des moules qui réalisent les contours externes des pièces moulées sont en gris fonte. L'épaisseur de paroi des moules est attribuée en fonction de l'épaisseur de paroi des pièces moulées conformément aux recommandations de GOST 16237-70. Les cavités internes des pièces moulées sont réalisées à l'aide de tiges de métal (acier) et de sable. Les tiges de sable sont utilisées pour décorer des cavités complexes qui ne peuvent pas être réalisées avec des tiges métalliques. Pour faciliter l'extraction des pièces moulées des moules, les surfaces extérieures des pièces moulées doivent avoir une pente de coulée de 30 "à 3 ° vers la séparation. Les surfaces internes des pièces moulées faites avec des tiges métalliques doivent avoir une pente d'au moins 6 °. Sharp les transitions de sections épaisses à minces ne sont pas autorisées dans les pièces moulées.Le rayon de courbure doit être d'au moins 3 mm.Les trous d'un diamètre supérieur à 8 mm pour les petites pièces moulées, 10 mm pour les moyennes et 12 mm pour les grandes pièces sont réalisés avec des tiges Le rapport optimal entre la profondeur du trou et son diamètre est de 0,7-1.

L'air et les gaz sont évacués de la cavité du moule à l'aide de conduits de ventilation placés dans le plan de séparation et de bouchons placés dans les parois à proximité des cavités profondes.

Dans les fonderies modernes, les moules sont installés sur des machines de coulée semi-automatiques à une ou plusieurs stations, dans lesquelles la fermeture et l'ouverture du moule, l'insertion et le retrait des noyaux, l'éjection et le retrait de la coulée du moule sont automatisés. Un contrôle automatique de la température de chauffage du moule est également fourni. Le remplissage des moules sur les machines est effectué à l'aide de distributeurs.

Pour améliorer le remplissage des alvéoles minces des moules et évacuer l'air et les gaz dégagés lors de la destruction des liants, les moules sont mis sous vide, coulés sous basse pression ou à l'aide de la force centrifuge.

Moulage par pression

Le moulage sous pression est un type de moulage sous pression destiné à la fabrication de pièces moulées de grande taille (2500x1400 mm) de type panneau avec une épaisseur de paroi de 2-3 mm. A cet effet, des demi-moules métalliques sont utilisés, qui sont montés sur des machines de coulée-pressage spécialisées avec convergence unilatérale ou bilatérale des demi-moules. Une caractéristique distinctive de cette méthode de coulée est le remplissage forcé de la cavité du moule avec un large écoulement de matière fondue lorsque les moitiés de moule se rapprochent l'une de l'autre. Il n'y a aucun élément d'un système d'injection conventionnel dans le moule de coulée. Données Cette méthode est utilisée pour fabriquer des pièces moulées à partir d'alliages AL2, AL4, AL9, AL34, qui ont une plage de cristallisation étroite.

La vitesse de refroidissement à l'état fondu est contrôlée en appliquant un revêtement calorifuge de différentes épaisseurs (0,05 à 1 mm) sur la surface de travail de la cavité du moule. La surchauffe des alliages avant la coulée ne doit pas dépasser 15-20°C au-dessus de la température du liquidus. La durée de la convergence des demi-formes est de 5-3 s.

Coulée basse pression

Le moulage à basse pression est une autre forme de moulage sous pression. Il a été utilisé dans la fabrication de pièces coulées à parois minces de grande taille à partir d'alliages d'aluminium avec un intervalle de cristallisation étroit (AL2, AL4, AL9, AL34). Comme dans le cas de la coulée en moule, les surfaces extérieures des pièces moulées sont réalisées avec un moule en métal et les cavités intérieures sont réalisées avec des noyaux en métal ou en sable.

Pour la fabrication de tiges, un mélange composé de 55% de sable de quartz 1K016A est utilisé; 13,5 % sable gras P01 ; 27 % quartz en poudre ; 0,8 % de colle pectine ; 3,2 % de résine M et 0,5 % de kérosène. Un tel mélange ne forme pas de brûlure mécanique. Les coffrages sont remplis de métal par pression d'air comprimé séché (18–80 kPa) fourni à la surface de la masse fondue dans un creuset chauffé à 720–750 °C. Sous l'action de cette pression, la masse fondue est expulsée du creuset dans le fil métallique, et de celui-ci dans le système de porte et plus loin dans la cavité du moule. L'avantage de la coulée basse pression est la possibilité de contrôler automatiquement la vitesse de montée du métal dans la cavité du moule, ce qui permet d'obtenir des pièces coulées à parois minces de meilleure qualité que la coulée par gravité.

La cristallisation des alliages dans le moule est réalisée sous une pression de 10 à 30 kPa jusqu'à la formation d'une croûte métallique solide et de 50 à 80 kPa après la formation d'une croûte.

Les pièces moulées en alliage d'aluminium plus denses sont produites par coulée à basse pression avec contre-pression. Le remplissage de la cavité du moule lors de la coulée avec contre-pression est effectué en raison de la différence de pression dans le creuset et dans le moule (10–60 kPa). La cristallisation du métal sous forme est réalisée sous une pression de 0,4-0,5 MPa. Cela empêche la libération d'hydrogène dissous dans le métal et la formation de pores de gaz. Hypertension artérielle contribue à une meilleure nutrition des unités de coulée massive. À d'autres égards, la technologie de coulée à contre-pression n'est pas différente de la technologie de coulée à basse pression.

La coulée à contre-pression combine avec succès les avantages de la coulée à basse pression et de la cristallisation sous pression.

Moulage par injection

Moulage sous pression à partir d'alliages d'aluminium AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34, pièces moulées de configuration complexe des 1ère à 3ème classes de précision avec une épaisseur de paroi de 1 mm et plus, trous coulés avec un diamètre allant jusqu'à 1,2 mm, extérieur coulé et filetage interne avec un pas minimum de 1 mm et un diamètre de 6 mm. La propreté de surface de ces pièces moulées correspond à 5 à 8 classes de rugosité. La production de ces pièces moulées est réalisée sur des machines à chambres de pressage horizontales ou verticales froides, avec une pression de pressage spécifique de 30 à 70 MPa. La préférence est donnée aux machines avec une chambre de pressage horizontale.

Les dimensions et le poids des pièces moulées sont limités par les capacités des presses à injecter : le volume de la chambre de pressage, la pression de pressage spécifique (p) et la force de verrouillage (0). La zone de projection (F) de la coulée, des canaux de porte et de la chambre de pressage sur la plaque mobile du moule ne doit pas dépasser les valeurs déterminées par la formule F = 0,85 0/r.

Les valeurs de pente optimales pour les surfaces extérieures sont de 45° ; pour 1° intérieur. Le rayon de courbure minimum est de 0,5 à 1 mm. Les trous de plus de 2,5 mm de diamètre sont réalisés par moulage. En règle générale, les pièces moulées en alliages d'aluminium ne sont usinées que le long des surfaces d'assise. La surépaisseur de traitement est attribuée en tenant compte des dimensions de la pièce moulée et varie de 0,3 à 1 mm.

Divers matériaux sont utilisés pour fabriquer des moules. Les parties des moules qui entrent en contact avec le métal liquide sont en acier ЗХ2В8, 4Х8В2, 4ХВ2С, les plaques de montage et les supports de matrices sont en aciers 35, 45, 50, goupilles, bagues et colonnes de guidage - en acier U8A.

L'alimentation en métal de la cavité des moules est réalisée à l'aide de systèmes de vannes externes et internes. Les feeders sont amenés sur les parties de la fonderie qui sont soumises à l'usinage. Leur épaisseur est attribuée en fonction de l'épaisseur de la paroi de la coulée au point d'approvisionnement et de la nature donnée du remplissage du moule. Cette dépendance est déterminée par le rapport de l'épaisseur du chargeur à l'épaisseur de la paroi de la pièce coulée. Lisse, sans turbulence ni emprisonnement d'air, le remplissage des moules a lieu si le rapport est proche de un. Pour les pièces moulées avec une épaisseur de paroi jusqu'à 2 mm. les mangeoires ont une épaisseur de 0,8 mm; avec une épaisseur de paroi de 3 mm. l'épaisseur des mangeoires est de 1,2 mm ; avec une épaisseur de paroi de 4-6 mm-2 mm.

Pour recevoir la première partie de la masse fondue enrichie en inclusions d'air, des cuves de lavage spéciales sont situées près de la cavité du moule, dont le volume peut atteindre 20 à 40% du volume de coulée. Les rondelles sont reliées à la cavité du moule par des canaux dont l'épaisseur est égale à l'épaisseur des masselottes. L'élimination de l'air et du gaz de la cavité des moules s'effectue par des canaux de ventilation spéciaux et des espaces entre les tiges (poussoirs) et la matrice du moule. Des canaux de ventilation sont réalisés dans le plan de séparation sur la partie fixe du moule, ainsi que le long des tiges mobiles et des éjecteurs. La profondeur des conduits de ventilation lors de la coulée d'alliages d'aluminium est supposée être de 0,05 à 0,15 mm et la largeur est de 10 à 30 mm afin d'améliorer la ventilation, la cavité des rondelles à canaux minces (0,2 à 0,5 mm) est reliée à l'atmosphère.

Les principaux défauts des pièces moulées obtenues par moulage par injection sont la porosité sous-crustale d'air (gaz) due au piégeage d'air à des vitesses élevées d'entrée du métal dans la cavité du moule, et la porosité de retrait (ou coquilles) dans les nœuds thermiques. La formation de ces défauts est fortement influencée par les paramètres de la technologie de coulée, la vitesse de pressage, la pression de pressage et le régime thermique du moule.

La vitesse de pressage détermine le mode de remplissage du moule. Plus la vitesse de pressage est élevée, plus la masse fondue se déplace rapidement à travers les canaux d'injection, plus la vitesse d'entrée de la masse fondue dans la cavité du moule est élevée. Des vitesses de pressage élevées contribuent à un meilleur remplissage des cavités fines et allongées. En même temps, ils sont à l'origine de la capture d'air par le métal et de la formation de porosité sous-crustale. Lors de la coulée d'alliages d'aluminium, des vitesses de pressage élevées ne sont utilisées que dans la fabrication de pièces moulées complexes à parois minces. La pression de pressage a une grande influence sur la qualité des moulages. À mesure qu'elle augmente, la densité des pièces moulées augmente.

La valeur de la pression de pressage est généralement limitée par la valeur de la force de blocage de la machine, qui doit être supérieure à la pression exercée par le métal sur la matrice mobile (pF). Par conséquent, le pré-pressage local des pièces moulées à paroi épaisse, connu sous le nom de procédé Ashigai, suscite un grand intérêt. Le faible taux d'entrée de métal dans la cavité du moule par des alimentateurs de grande section et le pré-pressage efficace de la masse fondue cristallisante à l'aide d'un double piston permettent d'obtenir des pièces moulées denses.

La qualité des pièces moulées est également affectée de manière significative par les températures de l'alliage et du moule. Dans la fabrication de pièces moulées à paroi épaisse de configuration simple, la masse fondue est coulée à une température de 20 à 30 ° C en dessous de la température de liquidus. Les pièces moulées à parois minces nécessitent l'utilisation d'une masse fondue surchauffée au-dessus de la température du liquidus de 10 à 15 °C. Pour réduire l'ampleur des contraintes de retrait et empêcher la formation de fissures dans les pièces moulées, les moules sont chauffés avant le coulage. Les températures de chauffage suivantes sont recommandées :

Épaisseur de paroi de coulée, mm 1—2 2—3 3—5 5—8

Température de chauffage

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

La stabilité du régime thermique est assurée par le chauffage (électrique) ou le refroidissement (eau) des moules.

Pour protéger la surface de travail des moules des effets collants et érosifs de la fonte, pour réduire les frottements lors de l'extraction des noyaux et pour faciliter l'extraction des pièces moulées, les moules sont lubrifiés. A cet effet, des lubrifiants gras (huile avec graphite ou poudre d'aluminium) ou aqueux (solutions salines, préparations aqueuses à base de graphite colloïdal) sont utilisés.

La densité des pièces moulées en alliages d'aluminium augmente considérablement lors de la coulée avec des moules sous vide. Pour ce faire, le moule est placé dans une enveloppe étanche, dans laquelle le vide nécessaire est créé. De bons résultats peuvent être obtenus en utilisant le "procédé oxygène". Pour ce faire, l'air dans la cavité du moule est remplacé par de l'oxygène. À des taux élevés d'entrée de métal dans la cavité du moule, qui provoquent la capture d'oxygène par la masse fondue, la porosité sous-crustale ne se forme pas dans les pièces moulées, car tout l'oxygène piégé est dépensé pour la formation d'oxydes d'aluminium finement dispersés qui n'affectent pas sensiblement les propriétés mécaniques des pièces moulées. Ces pièces moulées peuvent être soumises à un traitement thermique.

Selon les exigences des spécifications techniques, les pièces moulées en alliage d'aluminium peuvent être soumises à divers types contrôle : rayons X, gamma ou ultrasons pour la détection des défauts internes ; marquages ​​pour déterminer les écarts dimensionnels; luminescent pour détecter les fissures de surface ; hydro- ou pneumocontrol pour évaluer l'étanchéité. La fréquence des types de contrôle énumérés est spécifiée Caractéristiques ou déterminé par le service du chef métallurgiste de l'usine. Les défauts identifiés, s'ils sont autorisés par les spécifications techniques, sont éliminés par soudage ou imprégnation. Le soudage à l'arc sous argon est utilisé pour le soudage des sous-remplissages, des coques, du relâchement des fissures. Avant le soudage, l'endroit défectueux est coupé de manière à ce que les parois des évidements aient une pente de 30 à 42 °. Les pièces moulées sont soumises à un chauffage local ou général jusqu'à 300-350C. Le chauffage local est réalisé par une flamme oxyacétylénique, le chauffage général est réalisé dans des fours chambre. Le soudage est effectué avec les mêmes alliages à partir desquels les pièces moulées sont fabriquées, en utilisant une électrode de tungstène non consommable d'un diamètre de 2 à 6 mm à frais argon 5-12 l/min. L'intensité du courant de soudage est généralement de 25 à 40 A pour 1 mm de diamètre d'électrode.

La porosité des pièces moulées est éliminée par imprégnation de vernis bakélite, de vernis asphalte, d'huile siccative ou de verre liquide. L'imprégnation est réalisée dans des chaudières spéciales sous une pression de 490-590 kPa avec maintien préalable des pièces moulées dans une atmosphère raréfiée (1,3-6,5 kPa). La température du liquide d'imprégnation est maintenue à 100°C. Après imprégnation, les pièces moulées sont soumises à un séchage à 65-200°C, au cours duquel le liquide d'imprégnation durcit, et à un contrôle répété.

L'aluminium (aluminium) est

Application de l'aluminium

Largement utilisé comme matériau de structure. Les principaux avantages de l'aluminium à ce titre sont la légèreté, la ductilité pour l'emboutissage, la résistance à la corrosion (dans l'air, l'aluminium est instantanément recouvert d'un film solide d'Al2O3, qui empêche son oxydation ultérieure), la conductivité thermique élevée, la non-toxicité de ses composés. En particulier, ces propriétés ont rendu l'aluminium extrêmement populaire dans la fabrication d'ustensiles de cuisine, de papier d'aluminium dans Industrie alimentaire et pour l'emballage.

Le principal inconvénient de l'aluminium en tant que matériau de structure est sa faible résistance. Par conséquent, pour le renforcer, il est généralement allié à une petite quantité de cuivre et de magnésium (l'alliage est appelé duralumin).

La conductivité électrique de l'aluminium n'est que 1,7 fois inférieure à celle du cuprum, tandis que l'aluminium est environ 4 fois moins cher par kilogramme, mais, en raison d'une densité 3,3 fois inférieure, pour obtenir une résistance égale, il faut environ 2 fois moins de poids. De ce fait, il est largement utilisé en électrotechnique pour la fabrication de fils, leur blindage, et même en microélectronique pour la fabrication de conducteurs dans des puces. La conductivité électrique plus faible de l'aluminium (37 1/ohm) par rapport au cuprum (63 1/ohm) est compensée par une augmentation de la section des conducteurs en aluminium. L'inconvénient de l'aluminium en tant que matériau électrique est la présence d'un film d'oxyde résistant qui rend la soudure difficile.

En raison du complexe de propriétés, il est largement utilisé dans les équipements thermiques.

L'aluminium et ses alliages conservent leur résistance à des températures ultra-basses. Pour cette raison, il est largement utilisé dans la technologie cryogénique.

La haute réflectivité associée au faible coût et à la facilité de dépôt fait de l'aluminium un matériau idéal pour la fabrication de miroirs.

En production matériaux de construction comme agent générateur de gaz.

L'aluminisation confère une résistance à la corrosion et au tartre à l'acier et à d'autres alliages, tels que les soupapes de moteurs à pistons, les aubes de turbine, les plates-formes pétrolières, les équipements d'échange de chaleur, et remplace également la galvanisation.

Le sulfure d'aluminium est utilisé pour produire du sulfure d'hydrogène.

Des recherches sont en cours pour développer l'aluminium expansé en tant que matériau particulièrement résistant et léger.

En tant que composant de la thermite, mélanges pour l'aluminothermie

L'aluminium est utilisé pour récupérer les métaux rares à partir de leurs oxydes ou halogénures.

L'aluminium est un composant important de nombreux alliages. Par exemple, dans les bronzes d'aluminium, les composants principaux sont le cuivre et l'aluminium. Dans les alliages de magnésium, l'aluminium est le plus souvent utilisé comme additif. Pour la fabrication de spirales dans les radiateurs électriques, Fechral (Fe, Cr, Al) est utilisé (avec d'autres alliages).

café en aluminium" height="449" src="/pictures/investments/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="(!LANG:21. Producteur de café italien classique en aluminium" width="376" />!}

Lorsque l'aluminium était très cher, une variété d'articles de joaillerie en étaient fabriqués. Ainsi, Napoléon III a commandé des boutons en aluminium et, en 1889, Dmitry Ivanovich Mendeleev a reçu des écailles avec des bols en or et en aluminium. La mode pour eux est immédiatement passée lorsque de nouvelles technologies (développements) pour sa production sont apparues, ce qui a réduit le coût plusieurs fois. Maintenant, l'aluminium est parfois utilisé dans la fabrication de bijoux.

Au Japon, l'aluminium est utilisé dans la fabrication de bijoux traditionnels, en remplacement de .

L'aluminium et ses composés sont utilisés comme carburant de fusée à haute performance dans les moteurs à deux composants. carburants de fusée et comme composant de carburant dans les propergols solides pour fusées. Les composés d'aluminium suivants présentent le plus grand intérêt pratique en tant que carburant de fusée :

Aluminium en poudre comme carburant dans les propergols solides pour fusées. Il est également utilisé sous forme de poudre et de suspensions dans les hydrocarbures.

hydrure d'aluminium.

borane d'aluminium.

Triméthylaluminium.

Triéthylaluminium.

Tripropylaluminium.

Le triéthylaluminium (généralement, avec le triéthylbore) est également utilisé pour l'allumage chimique (c'est-à-dire comme carburant de démarrage) dans les moteurs de fusée, car il s'enflamme spontanément dans l'oxygène gazeux.

Il a un léger effet toxique, mais de nombreux composés d'aluminium inorganiques solubles dans l'eau restent longtemps à l'état dissous et peuvent avoir un effet nocif sur les humains et les animaux à sang chaud par l'eau potable. Les plus toxiques sont les chlorures, les nitrates, les acétates, les sulfates, etc. Pour l'homme, les doses suivantes de composés d'aluminium (mg/kg de poids corporel) ont un effet toxique en cas d'ingestion :

acétate d'aluminium - 0,2-0,4 ;

hydroxyde d'aluminium - 3,7-7,3;

alun d'aluminium - 2,9.

Agit principalement sur système nerveux(s'accumule dans le tissu nerveux, entraînant de graves troubles du fonctionnement du système nerveux central). Cependant, la propriété neurotoxique de l'aluminium a commencé à être étudiée depuis le milieu des années 1960, puisque l'accumulation du métal dans le corps humain est entravée par le mécanisme de son excrétion. Dans des conditions normales, jusqu'à 15 mg d'un élément par jour peuvent être excrétés dans l'urine. En conséquence, le plus grand effet négatif est observé chez les personnes dont la fonction excrétrice rénale est altérée.

Selon certaines études biologiques, l'apport d'aluminium dans le corps humain était considéré comme un facteur de développement de la maladie d'Alzheimer, mais ces études ont ensuite été critiquées et la conclusion sur le lien de l'un avec l'autre a été réfutée.

Les caractéristiques chimiques de l'aluminium sont déterminées par sa grande affinité pour l'oxygène (en minéraux l'aluminium pénètre dans les octaèdres et les tétraèdres d'oxygène), valence constante (3), faible solubilité de la plupart composés naturels. Dans les processus endogènes lors de la solidification du magma et de la formation des roches ignées, l'aluminium entre dans réseau cristallin feldspaths, micas et autres minéraux - aluminosilicates. Dans la biosphère, l'aluminium est un faible migrant, il est rare dans les organismes et l'hydrosphère. En climat humide, où les restes en décomposition d'une végétation abondante forment beaucoup d'acides organiques, l'aluminium migre dans les sols et les eaux sous forme de composés organominéraux colloïdaux ; l'aluminium est adsorbé par les colloïdes et précipité dans la partie inférieure des sols. La liaison entre l'aluminium et le silicium est partiellement rompue et, par endroits, sous les tropiques, des minéraux se forment - hydroxydes d'aluminium - boehmite, diaspore, hydrargillite. La majeure partie de l'aluminium fait partie des aluminosilicates - kaolinite, beidellite et autres minéraux argileux. La faible mobilité détermine l'accumulation résiduelle d'aluminium dans la croûte d'altération des tropiques humides. En conséquence, des bauxites éluviales se forment. Aux époques géologiques passées, les bauxites se sont également accumulées dans les lacs et la zone côtière des mers des régions tropicales (par exemple, les bauxites sédimentaires du Kazakhstan). Dans les steppes et les déserts, où il y a peu de matière vivante, et où les eaux sont neutres et alcalines, l'aluminium ne migre quasiment pas. La migration de l'aluminium est la plus vigoureuse dans les zones volcaniques, où l'on observe des eaux fluviales et souterraines très acides riches en aluminium. Dans les lieux de déplacement des eaux acides à alcalines - marines (à l'embouchure des rivières et autres), l'aluminium se dépose avec la formation de gisements de bauxite.

L'aluminium fait partie des tissus des animaux et des plantes; dans les organes des mammifères, on a trouvé de 10-3 à 10-5% d'aluminium (par substance brute). L'aluminium s'accumule dans le foie, le pancréas et les glandes thyroïdiennes. DANS produits à base de plantes la teneur en aluminium varie de 4 mg pour 1 kg de matière sèche (pomme de terre) à 46 mg (navet jaune), dans les produits d'origine animale - de 4 mg (miel) à 72 mg pour 1 kg de matière sèche (). Dans l'alimentation humaine quotidienne, la teneur en aluminium atteint 35 à 40 mg. Les organismes connus sont les concentrateurs d'aluminium, par exemple les lycopodes (Lycopodiaceae), contenant jusqu'à 5,3% d'aluminium dans les cendres, les mollusques (Helix et Lithorina), dans les cendres desquels 0,2-0,8% d'aluminium. Formant des composés insolubles avec les phosphates, l'aluminium perturbe la nutrition des végétaux (absorption des phosphates par les racines) et des animaux (absorption des phosphates dans les intestins).

Le principal acheteur est l'aviation. Les éléments les plus chargés de l'avion (peau, ensemble de renfort de puissance) sont en duralumin. Et ils ont emmené cet alliage dans l'espace. Il a même atterri sur la Lune et est revenu sur Terre. Et les stations "Luna", "Venus", "Mars", créées par les concepteurs du bureau, qui de longues années dirigés par Georgy Nikolaevich Babakin (1914-1971), ils ne pouvaient pas se passer des alliages d'aluminium.

Les alliages du système aluminium-manganèse et aluminium-magnésium (AMts et AMg) sont le matériau principal des coques des "fusées" et des "météores" à grande vitesse - les hydroptères.

Mais les alliages d'aluminium ne sont pas seulement utilisés dans l'espace, l'aviation, le transport maritime et fluvial. L'aluminium occupe une place de choix dans les transports terrestres. Les données suivantes parlent de l'utilisation généralisée de l'aluminium dans l'industrie automobile. En 1948, 3,2 kg d'aluminium étaient utilisés par personne, en 1958 - 23,6, en 1968 - 71,4, et aujourd'hui ce chiffre dépasse 100 kg. L'aluminium fait également son apparition dans le transport ferroviaire. Et le superexpress Russkaya Troika est composé à plus de 50% d'alliages d'aluminium.

L'aluminium est de plus en plus utilisé dans la construction. Dans les nouveaux bâtiments, des poutres fortes et légères, des plafonds, des colonnes, des garde-corps, des clôtures, des éléments de systèmes de ventilation en alliages à base d'aluminium sont souvent utilisés. Ces dernières années, les alliages d'aluminium sont entrés dans la construction de nombreux bâtiments publiques, complexes sportifs. Il y a des tentatives d'utiliser l'aluminium comme matériau de toiture. Un tel toit n'a pas peur des impuretés de dioxyde de carbone, de composés soufrés, de composés azotés et autres. impuretés nocives, améliorant considérablement la corrosion atmosphérique du fer de toiture.

En tant qu'alliages de fonderie, on utilise des silumines - des alliages du système aluminium-silicium. De tels alliages ont une bonne fluidité, donnent un faible retrait et ségrégation (hétérogénéité) dans les pièces moulées, ce qui permet d'obtenir des pièces de la configuration la plus complexe en coulant, par exemple, des carters de moteur, des roues de pompe, des carters d'instruments, des blocs moteurs à combustion interne, des pistons , culasses et chemises de moteurs à pistons.

Lutte pour le déclin Coût les alliages d'aluminium ont également rencontré le succès. Par exemple, le silumin est 2 fois moins cher que l'aluminium. Habituellement, au contraire, les alliages sont plus chers (pour obtenir un alliage, il faut obtenir une base pure, puis par alliage - un alliage). Les métallurgistes soviétiques de l'usine d'aluminium de Dnepropetrovsk en 1976 ont maîtrisé la fusion des silumines directement à partir d'aluminosilicates.

L'aluminium est connu depuis longtemps dans l'électrotechnique. Cependant, jusqu'à récemment, la portée de l'aluminium était limitée aux lignes électriques et, dans de rares cas, aux câbles électriques. L'industrie du câble était dominée par le cuivre et mener. Les éléments conducteurs de la structure du câble étaient en cuprum, et la gaine métallique était en mener ou des alliages à base de plomb. Pendant de nombreuses décennies (pour la première fois, des gaines de plomb pour protéger les âmes des câbles ont été proposées en 1851) était le seul matériau métallique pour les gaines de câbles. Il est excellent dans ce rôle, mais pas sans défauts - haute densité, faible résistance et rareté ; ce ne sont là que les principaux qui ont poussé une personne à rechercher d'autres métaux pouvant remplacer adéquatement le plomb.

Ils se sont avérés être en aluminium. Le début de son service dans ce rôle peut être considéré comme 1939 et les travaux ont commencé en 1928. Cependant, un changement sérieux dans l'utilisation de l'aluminium dans la technologie des câbles s'est produit en 1948, lorsque la technologie de fabrication des gaines en aluminium a été développée et maîtrisée.

Le cuivre a également été pendant de nombreuses décennies le seul métal pour la fabrication de conducteurs porteurs de courant. Des études de matériaux qui pourraient remplacer le cuivre ont montré que l'aluminium devrait et peut être un tel métal. Ainsi, au lieu de deux métaux, essentiellement à des fins différentes, l'aluminium est entré dans la technologie du câble.

Cette substitution présente plusieurs avantages. Tout d'abord, la possibilité d'utiliser une coque en aluminium comme conducteur neutre est une économie importante de métal et une réduction de poids. Deuxièmement, une plus grande résistance. Troisièmement, faciliter l'installation, réduire les coûts de transport, réduire le coût du câble, etc.

Les fils d'aluminium sont également utilisés pour les lignes électriques aériennes. Mais il a fallu beaucoup d'efforts et de temps pour faire un remplacement équivalent. De nombreuses options ont été développées et elles sont utilisées en fonction de la situation spécifique. [Des fils d'aluminium de résistance accrue et de résistance au fluage accrue sont produits, ce qui est obtenu par alliage avec du magnésium jusqu'à 0,5%, du silicium jusqu'à 0,5%, du fer jusqu'à 0,45%, un durcissement et un vieillissement. Des fils d'acier-aluminium sont utilisés, notamment pour la réalisation de grandes portées nécessaires à l'intersection de divers obstacles avec des lignes électriques. Il existe des portées de plus de 1500 m, par exemple, lors de la traversée de rivières.

L'aluminium dans la technologie de transfert électricité sur de longues distances, ils ne sont pas seulement utilisés comme matériau conducteur. Il y a une décennie et demie, les alliages à base d'aluminium ont commencé à être utilisés pour la fabrication de pylônes de transmission de puissance. Ils ont d'abord été construits dans notre de campagne dans le Caucase. Ils sont environ 2,5 fois plus légers que l'acier et ne nécessitent pas de protection contre la corrosion. Ainsi, le même métal a remplacé le fer, le cuivre et le plomb dans l'électrotechnique et la technologie de transmission de l'électricité.

Et c'était ainsi ou presque dans d'autres domaines de la technologie. Les réservoirs, pipelines et autres unités d'assemblage en alliages d'aluminium ont fait leurs preuves dans les industries pétrolière, gazière et chimique. Ils ont supplanté de nombreux métaux et matériaux résistants à la corrosion, tels que les récipients en alliage fer-carbone émaillés à l'intérieur pour stocker des liquides agressifs (une fissure dans la couche d'émail de cette conception coûteuse pourrait entraîner des pertes, voire un accident).

Plus d'un million de tonnes d'aluminium sont dépensées chaque année dans le monde pour la production de feuilles. L'épaisseur de la feuille, en fonction de son objectif, est comprise entre 0,004 et 0,15 mm. Son application est extrêmement variée. Il est utilisé pour emballer divers produits alimentaires et industriels - chocolat, bonbons, médicaments, cosmétiques, produits photographiques, etc.

La feuille est également utilisée comme matériau de structure. Il existe un groupe de plastiques remplis de gaz - plastiques en nid d'abeille - matériaux cellulaires avec un système de cellules régulières se répétant régulièrement. Forme géométrique, dont les parois sont en feuille d'aluminium.

Encyclopédie de Brockhaus et Efron

ALUMINIUM- (argile) chim. zn. AL; à. dans. = 27,12 ; Beats dans. = 2,6 ; député environ 700°. Métal blanc argenté, doux et sonore; est en combinaison avec l'acide silicique le composant principal des argiles, feldspath, micas; trouve dans tous les sols. Va à…… Dictionnaire des mots étrangers de la langue russe

ALUMINIUM- (symbole Al), un métal blanc argenté, élément du troisième groupe du tableau périodique. Il a été obtenu pour la première fois sous sa forme pure en 1827. Le métal le plus courant dans l'écorce le globe; sa source principale est le minerai de bauxite. Traiter… … Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique

ALUMINIUM- ALUMINIUM, Aluminium (signe chimique A1, poids 27,1), le métal le plus répandu à la surface de la terre et, après l'O et le silicium, le composant le plus important de la croûte terrestre. A. se présente dans la nature, principalement sous forme de sels d'acide silicique (silicates); ... ... Grande encyclopédie médicale

Aluminium- est un métal blanc bleuté, caractérisé par une légèreté particulière. Il est très ductile et peut être facilement roulé, étiré, forgé, estampé et coulé, etc. Comme d'autres métaux mous, l'aluminium se prête également très bien à ... ... Terminologie officielle

Aluminium- (Aluminium), Al, élément chimique du groupe III du système périodique, numéro atomique 13, masse atomique 26,98154 ; métal léger, mp660 °С. La teneur dans la croûte terrestre est de 8,8% en poids. L'aluminium et ses alliages sont utilisés comme matériaux de structure dans ... ... Dictionnaire encyclopédique illustré

ALUMINIUM- ALUMINIUM, mâle alu., chim. les argiles alcalines, à base d'alumine, les argiles ; ainsi que la base de la rouille, du fer; et cuivre yari. Mâle aluminite. un fossile semblable à l'alun, le sulfate d'alumine hydraté. Alunit mari. fossile, très proche de ... ... Dictionnaire explicatif de Dahl

aluminium- (argent, léger, ailé) métal Dictionnaire des synonymes russes. aluminium n., nombre de synonymes : 8 argiles (2) … Dictionnaire des synonymes

ALUMINIUM- (lat. Aluminium d'alumen alun), Al, un élément chimique du groupe III du système périodique, numéro atomique 13, masse atomique 26,98154. Métal blanc argenté, léger (2,7 g/cm³), ductile, à haute conductivité électrique, mp 660 .C.… … Grand dictionnaire encyclopédique

Aluminium- Al (du lat. alumen le nom de l'alun, utilisé dans l'antiquité comme mordant dans la teinture et le tannage * a. aluminium ; n. aluminium ; f. aluminium ; et. aluminio), chem. périodique des éléments du groupe III. Systèmes de Mendeleïev, at. n.m. 13, à. M. 26,9815 ... Encyclopédie géologique

ALUMINIUM- ALUMINIUM, aluminium, pl. pas de mari. (du lat. alumen alun). Métal léger malléable blanc argenté. Dictionnaire explicatif d'Ouchakov. DN Ouchakov. 1935 1940 ... Dictionnaire explicatif d'Ouchakov

PROPRIÉTÉS DE L'ALUMINIUM

Contenu:

Nuances d'aluminium

Propriétés physiques

Propriétés anticorrosion

Propriétés mécaniques

Propriétés technologiques

Application

nuances d'aluminium.

L'aluminium se caractérise par une conductivité électrique et thermique élevée, une résistance à la corrosion, une ductilité et une résistance au gel. La propriété la plus importante de l'aluminium est sa faible densité (environ 2,70 g / cc).Le point de fusion de l'aluminium est d'environ 660 C.

Les propriétés physico-chimiques, mécaniques et technologiques de l'aluminium sont très dépendantes du type et de la quantité d'impuretés, qui détériorent la plupart des propriétés du métal pur.Les principales impuretés naturelles de l'aluminium sont le fer et le silicium. Le fer, par exemple, présent sous forme de phase Fe-Al indépendante, réduit la conductivité électrique et la résistance à la corrosion, aggrave la ductilité, mais augmente légèrement la résistance de l'aluminium.

Selon le degré de purification, l'aluminium primaire est divisé en aluminium de haute pureté technique (GOST 11069-2001). L'aluminium technique comprend également les qualités marquées AD, AD1, AD0, AD00 (GOST 4784-97). L'aluminium technique de toutes qualités est obtenu par électrolyse de masses fondues cryolithe-alumine. L'aluminium de haute pureté est obtenu par purification supplémentaire de l'aluminium technique. Les caractéristiques des propriétés de l'aluminium de haute et haute pureté sont discutées dans des livres

1) Science des métaux de l'aluminium et de ses alliages. Éd. IN Fridlyander. M. 1971.2) Propriétés mécaniques et technologiques des métaux. AV Bobylev. M. 1980.

Le tableau ci-dessous présente un résumé de la plupart des nuances d'aluminium. La teneur de ses principales impuretés naturelles - silicium et fer - est également indiquée.

marque	Al, %	Si, %	Fe, %	Applications
Aluminium de haute pureté
A995	99.995	0.0015	0.0015	Équipement chimique Feuille pour plaques de condensateur Fins spéciales
A98	99.98	0.006	0.006
A95	99.95	0.02	0.025
Aluminium de qualité technique
A8 AD000	99.8	0.10 0.15	0.12 0.15	Fil machine pour la production produits de câble et de fil (à partir de A7E et A5E). Matières premières pour la production d'alliages d'aluminium Déjouer Produits laminés (barres, feuillards, tôles, fils, tubes)
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 ENFER	99.0	0.95 Jusqu'à 1,0 % au total

La principale différence pratique entre l'aluminium commercial et l'aluminium hautement purifié est liée aux différences de résistance à la corrosion de certains milieux. Naturellement, plus le degré de purification de l'aluminium est élevé, plus il est cher.

L'aluminium de haute pureté est utilisé à des fins spéciales. Pour la production d'alliages d'aluminium, de produits de câbles et de fils et de produits laminés, l'aluminium technique est utilisé. Ensuite, nous parlerons de l'aluminium technique.

Conductivité électrique.

La propriété la plus importante de l'aluminium est sa conductivité électrique élevée, dans laquelle il est juste derrière l'argent, le cuivre et l'or. La combinaison d'une conductivité électrique élevée et d'une faible densité permet à l'aluminium de concurrencer le cuivre dans le domaine des câbles et des fils.

La conductivité électrique de l'aluminium, en plus du fer et du silicium, est fortement affectée par le chrome, le manganèse et le titane. Par conséquent, dans l'aluminium destiné à la fabrication de conducteurs de courant, la teneur en plusieurs autres impuretés est réglementée. Ainsi, dans l'aluminium de qualité A5E avec une teneur en fer admissible de 0,35 % et en silicium de 0,12 %, la somme des impuretés Cr + V + Ti + Mn ne doit pas dépasser seulement 0,01 %.

La conductivité électrique dépend de l'état du matériau. Un recuit à long terme à 350 C améliore la conductivité, tandis que le durcissement à froid aggrave la conductivité.

La valeur de la résistivité électrique à une température de 20 C estOhm*mm 2 /m ou µOhm*m :

0,0277 - fil d'aluminium recuit A7E

0,0280 - fil d'aluminium recuit A5E

0,0290 - après pressage, sans traitement thermique à partir d'aluminium AD0

Ainsi, la résistance électrique spécifique des conducteurs en aluminium est environ 1,5 fois supérieure à la résistance électrique des conducteurs en cuivre. En conséquence, la conductivité électrique (l'inverse de la résistivité) de l'aluminium est de 60 à 65 % de la conductivité électrique du cuivre. La conductivité électrique de l'aluminium augmente avec une diminution de la quantité d'impuretés.

Le coefficient de température de la résistance électrique de l'aluminium (0,004) est approximativement le même que celui du cuivre.

Conductivité thermique

La conductivité thermique de l'aluminium à 20 C est d'environ 0,50 cal/cm*s*C et augmente avec l'augmentation de la pureté du métal. En termes de conductivité thermique, l'aluminium est juste derrière l'argent et le cuivre (environ 0,90), trois fois plus élevé que la conductivité thermique de l'acier doux. Cette propriété détermine l'utilisation de l'aluminium dans les radiateurs de refroidissement et les échangeurs de chaleur.

Autres propriétés physiques.

L'aluminium a un très haut chaleur spécifique (environ 0,22 cal/g*C). C'est beaucoup plus élevé que pour la plupart des métaux (0,09 pour le cuivre). Chaleur spécifique de fusion est également très élevée (environ 93 cal/g). A titre de comparaison, pour le cuivre et le fer, cette valeur est d'environ 41-49 cal / g.

Réflectivité l'aluminium dépend fortement de sa pureté. Pour une feuille d'aluminium d'une pureté de 99,2 %, la réflexion de la lumière blanche est de 75 % et pour une feuille d'aluminium d'une teneur en aluminium de 99,5 %, la réflexion est déjà de 84 %.

Propriétés de corrosion de l'aluminium.

L'aluminium lui-même est très chimiquement métal actif. Ceci est lié à son utilisation en aluminothermie et dans la production d'explosifs. Cependant, dans l'air, l'aluminium est recouvert d'une fine pellicule (environ un micron) d'oxyde d'aluminium. Avec une résistance élevée et une inertie chimique, il protège l'aluminium d'une oxydation supplémentaire et détermine ses propriétés anticorrosion élevées dans de nombreux environnements.

Dans l'aluminium de haute pureté, le film d'oxyde est continu et non poreux, et a une très forte adhérence à l'aluminium. Par conséquent, l'aluminium de pureté élevée et spéciale est très résistant à l'action des acides inorganiques, des alcalis, de l'eau de mer et de l'air. L'adhérence du film d'oxyde à l'aluminium aux endroits où se trouvent les impuretés se détériore considérablement et ces endroits deviennent vulnérables à la corrosion. Par conséquent, l'aluminium de pureté technique a une résistance plus faible. Par exemple, par rapport à l'acide chlorhydrique faible, la résistance de l'aluminium raffiné et technique diffère de 10 fois.

L'aluminium (et ses alliages) présente généralement une corrosion par piqûres. Par conséquent, la stabilité de l'aluminium et de ses alliages dans de nombreux milieux n'est pas déterminée par une modification du poids des échantillons et non par la vitesse de pénétration de la corrosion, mais par une modification des propriétés mécaniques.

La teneur en fer a l'influence principale sur les propriétés de corrosion de l'aluminium technique. Ainsi, le taux de corrosion dans une solution de HCl à 5 % pour différents grades est (en):

marque	ContenuAl	Teneur en Fe	Taux de corrosion
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

La présence de fer réduit également la résistance de l'aluminium aux alcalis, mais n'affecte pas la résistance aux acides sulfurique et nitrique. En général, la résistance à la corrosion de l'aluminium technique, selon la pureté, se détériore dans cet ordre : A8 et AD000, A7 et AD00, A6, A5 et AD0, AD1, A0 et AD.

A des températures supérieures à 100C, l'aluminium interagit avec le chlore. L'aluminium n'interagit pas avec l'hydrogène, mais le dissout bien, c'est donc le principal composant des gaz présents dans l'aluminium. La vapeur d'eau, qui se dissocie à 500 C, a un effet néfaste sur l'aluminium ; à des températures plus basses, l'effet de la vapeur est insignifiant.

L'aluminium est stable dans les environnements suivants:

ambiance industrielle

Naturel eau fraiche jusqu'à des températures de 180 C. La vitesse de corrosion augmente avec l'aération,

impuretés de soude caustique, d'acide chlorhydrique et de soude.

Eau de mer

Acide nitrique concentré

Sels acides de sodium, magnésium, ammonium, hyposulfite.

Solutions faibles (jusqu'à 10%) d'acide sulfurique,

100% acide sulfurique

Solutions faibles de phosphorique (jusqu'à 1%), chromique (jusqu'à 10%)

Acide borique à n'importe quelle concentration

Vinaigre, citron, vin. acide malique, jus de fruits acides, vin

Une solution d'ammoniaque

L'aluminium est instable dans de tels environnements:

Acide nitrique dilué

Acide hydrochlorique

Acide sulfurique dilué

Acide fluorhydrique et bromhydrique

Oxalique, acide formique

Solutions d'alcalis caustiques

Eau contenant des sels de mercure, de cuivre, des ions chlorure qui détruisent le film d'oxyde.

corrosion de contact

Au contact de la plupart des métaux et alliages techniques, l'aluminium sert d'anode et sa corrosion va augmenter.

Propriétés mécaniques

Module d'élasticité E \u003d 7000-7100 kgf / mm 2 pour l'aluminium technique à 20 C. Avec une augmentation de la pureté de l'aluminium, sa valeur diminue (6700 pour A99).

Module de cisaillement g \u003d 2700 kgf / mm 2.

Les principaux paramètres des propriétés mécaniques de l'aluminium technique sont donnés ci-dessous :

Paramètre	Unité tour.	déformé	Recuit
Limite d'élasticité? 0.2	kgf/mm 2	8 - 12	4 - 8
Résistance à la traction? dans	kgf/mm 2	13 - 16
Allongement à la rupture?		5 – 10	30 – 40
Contraction relative à la rupture		50 - 60	70 - 90
Résistance au cisaillement	kgf/mm 2
Dureté	HB	30 - 35

Les chiffres donnés sont très indicatifs :

1) Pour l'aluminium recuit et coulé, ces valeurs dépendent de la nuance d'aluminium technique. Plus il y a d'impuretés, plus la résistance et la dureté sont grandes et plus la ductilité est faible. Par exemple, la dureté de l'aluminium coulé est : pour A0 - 25HB, pour A5 - 20HB et pour l'aluminium haute pureté A995 - 15HB. La résistance à la traction pour ces étuis est de : 8,5 ; 7,5 et 5 kgf/mm 2 et allongement 20 ; 30 et 45 % respectivement.

2) Pour l'aluminium déformé, les propriétés mécaniques dépendent du degré de déformation, du type de produit laminé et de ses dimensions. Par exemple, la résistance à la traction est d'au moins 15-16 kgf / mm 2 pour les fils et 8 - 11 kgf / mm 2 pour les tuyaux.

Cependant, dans tous les cas, l'aluminium technique est un métal mou et fragile. La faible limite d'élasticité (même pour l'acier dur, elle ne dépasse pas 12 kgf/mm 2 ) limite l'utilisation de l'aluminium en termes de charges admissibles.

L'aluminium a une faible résistance au fluage : à 20 C - 5 kgf/mm 2 et à 200 C - 0,7 kgf/mm 2 . A titre de comparaison : pour le cuivre, ces chiffres sont respectivement de 7 et 5 kgf/mm 2 .

Le point de fusion bas et la température de début de recristallisation (pour l'aluminium technique est d'environ 150 C), la limite basse de fluage limite la plage de température de fonctionnement de l'aluminium du côté des hautes températures.

La ductilité de l'aluminium ne se détériore pas à basse température, jusqu'à l'hélium. Lorsque la température chute de +20 C à -269 C, la résistance à la traction augmente de 4 fois pour l'aluminium technique et de 7 fois pour l'aluminium de haute pureté. La limite d'élasticité dans ce cas augmente d'un facteur 1,5.

La résistance au gel de l'aluminium permet de l'utiliser dans des dispositifs et structures cryogéniques.

Propriétés technologiques.

La grande ductilité de l'aluminium permet de produire des feuilles (jusqu'à 0,004 mm d'épaisseur), des produits emboutis et de les utiliser pour les rivets.

L'aluminium de pureté technique présente une fragilité à haute température.

L'usinabilité est très faible.

La température de recuit de recristallisation est de 350-400 C, la température de revenu est de 150 C.

Soudabilité.

Les difficultés du soudage de l'aluminium sont dues 1) à la présence d'un film d'oxyde inerte résistant, 2) à une conductivité thermique élevée.

Néanmoins, l'aluminium est considéré comme un métal hautement soudable. La soudure a la résistance du métal de base (recuit) et les mêmes propriétés de corrosion. Pour plus de détails sur le soudage de l'aluminium, voir, par exemple,www. chantier de soudage.com.ua.

Application.

En raison de sa faible résistance, l'aluminium n'est utilisé que pour les éléments structurels non chargés, lorsqu'une conductivité électrique ou thermique élevée, une résistance à la corrosion, une ductilité ou une soudabilité sont importantes. Les pièces sont reliées par soudure ou rivets. L'aluminium technique est utilisé aussi bien pour la coulée que pour la production de produits laminés.

Dans l'entrepôt de l'entreprise, il y a toujours des tôles, des fils et des pneus en aluminium technique.

(voir les pages correspondantes du site). Sous la commande, les porcs A5-A7 sont livrés.