Posizione dell'alluminio nella tavola periodica. Caratteristica dell'alluminio

Sezione 1. Nome e storia della scoperta dell'alluminio.

Sezione 2 caratteristiche generali alluminio, proprietà fisiche e chimiche.

Sezione 3. Ottenere getti da leghe di alluminio.

Sezione 4 Applicazione alluminio.

Alluminio- questo è un elemento del sottogruppo principale del terzo gruppo, il terzo periodo del sistema periodico di elementi chimici di D. I. Mendeleev, con numero atomico 13. È designato dal simbolo Al. Appartiene al gruppo dei metalli leggeri. Il più comune metallo e il terzo elemento chimico più abbondante nella crosta terrestre (dopo ossigeno e silicio).

Sostanza semplice alluminio (numero CAS: 7429-90-5) - leggero, paramagnetico metallo colore bianco-argento, facile da formare, colata, lavorata. L'alluminio ha un'elevata conduttività termica ed elettrica, resistenza alla corrosione dovuta alla rapida formazione di forti film di ossido che proteggono la superficie da ulteriori interazioni.

Le conquiste dell'industria in qualsiasi società sviluppata sono invariabilmente associate alle conquiste della tecnologia dei materiali strutturali e delle leghe. La qualità della lavorazione e la produttività della produzione di articoli di commercio sono gli indicatori più importanti del livello di sviluppo dello stato.

Materiali utilizzati in design moderni, oltre ad alto caratteristiche di forza dovrebbe avere un complesso di proprietà come una maggiore resistenza alla corrosione, resistenza al calore, conduttività termica ed elettrica, refrattarietà, nonché la capacità di mantenere queste proprietà in condizioni di funzionamento prolungato sotto carichi.

Sviluppi scientifici e processi di produzione nel campo della produzione di fonderia di metalli non ferrosi nel nostro paese corrispondono alle conquiste avanzate del progresso scientifico e tecnologico. Il loro risultato, in particolare, è stata la creazione di moderne officine di colata a freddo e pressofusione presso lo stabilimento automobilistico Volga e una serie di altre imprese. Grandi macchine per lo stampaggio a iniezione con una forza di bloccaggio dello stampo di 35 MN stanno funzionando con successo nello stabilimento automobilistico di Zavolzhsky, che produce blocchi cilindri in lega di alluminio per l'auto Volga.

Presso l'Altai Motor Plant è stata padroneggiata una linea automatizzata per la produzione di getti mediante stampaggio a iniezione. Nell'Unione delle Repubbliche Socialiste Sovietiche (), per la prima volta al mondo, sviluppato e dominato processi colata continua di lingotti da leghe di alluminio in uno stampo elettromagnetico. Questo metodo migliora notevolmente la qualità dei lingotti e riduce la quantità di scarti sotto forma di trucioli durante la loro tornitura.

Il nome e la storia della scoperta dell'alluminio

L'alluminio latino deriva dal latino alumen, che significa allume (alluminio e solfato di potassio (K) KAl(SO4)2 12H2O), che è stato a lungo utilizzato nella preparazione del cuoio e come astringente. Al, elemento chimico Gruppo III sistema periodico, numero atomico 13, massa atomica 26, 98154. A causa dell'elevata attività chimica, la scoperta e l'isolamento dell'alluminio puro si è protratto per quasi 100 anni. La conclusione che "" (una sostanza refrattaria, in termini moderni - ossido di alluminio) può essere ottenuta dall'allume risale al 1754. Il chimico tedesco A. Markgraf. Più tardi si scoprì che la stessa "terra" poteva essere isolata dall'argilla e veniva chiamata allumina. Fu solo nel 1825 che riuscì ad ottenere l'alluminio metallico. Il fisico danese HK Oersted. Trattò il cloruro di alluminio AlCl3, che poteva essere ottenuto dall'allumina, con amalgama di potassio (una lega di potassio (K) con mercurio (Hg)) e, dopo aver distillato il mercurio (Hg), isolò una polvere grigia di alluminio.

Solo un quarto di secolo dopo, questo metodo fu leggermente modernizzato. Il chimico francese AE St. Clair Deville nel 1854 suggerì di utilizzare sodio metallico (Na) per produrre alluminio e ottenne i primi lingotti del nuovo metallo. Il costo dell'alluminio era allora molto alto e da esso si ricavavano gioielli.

Un metodo industriale per la produzione di alluminio mediante elettrolisi di una fusione di miscele complesse, inclusi ossido, fluoruro di alluminio e altre sostanze, è stato sviluppato in modo indipendente nel 1886 da P. Eru () e C. Hall (USA). La produzione di alluminio è associata costo alto elettricità, quindi è stato realizzato su larga scala solo nel XX secolo. A Unione delle Repubbliche Socialiste Sovietiche (CCCP) il primo alluminio industriale fu ottenuto il 14 maggio 1932 nello stabilimento di alluminio di Volkhov, costruito accanto alla centrale idroelettrica di Volkhov.

L'alluminio con una purezza superiore al 99,99% è stato ottenuto per la prima volta mediante elettrolisi nel 1920. Nel 1925 a lavoro Edwards ha pubblicato alcune informazioni sulle proprietà fisiche e meccaniche di tale alluminio. Nel 1938 Taylor, Wheeler, Smith ed Edwards hanno pubblicato un articolo che fornisce alcune delle proprietà dell'alluminio con purezza del 99,996%, ottenuto anche in Francia mediante elettrolisi. La prima edizione della monografia sulle proprietà dell'alluminio è stata pubblicata nel 1967.

Negli anni successivi, a causa della relativa facilità di preparazione e delle proprietà attraenti, molti lavori sulle proprietà dell'alluminio. L'alluminio puro ha trovato ampia applicazione principalmente nell'elettronica - dai condensatori elettrolitici all'apice dell'ingegneria elettronica - i microprocessori; in crioelettronica, criomagnetica.

I metodi più recenti per ottenere alluminio puro sono il metodo di purificazione a zone, la cristallizzazione da amalgami (leghe di alluminio con mercurio) e l'isolamento da soluzioni alcaline. Il grado di purezza dell'alluminio è controllato dal valore della resistenza elettrica a basse temperature.

Caratteristiche generali dell'alluminio

L'alluminio naturale è costituito da un nuclide 27Al. La configurazione dello strato di elettroni esterno è 3s2p1. In quasi tutti i composti, lo stato di ossidazione dell'alluminio è +3 (valenza III). Il raggio dell'atomo di alluminio neutro è 0,143 nm, il raggio dello ione Al3+ è 0,057 nm. Le energie di ionizzazione successive di un atomo di alluminio neutro sono rispettivamente 5, 984, 18, 828, 28, 44 e 120 eV. Sulla scala Pauling, l'elettronegatività dell'alluminio è 1,5.

L'alluminio è morbido, leggero, bianco argenteo, il cui reticolo cristallino è cubico a facce centrate, parametro a = 0,40403 nm. Punto di fusione del metallo puro 660°C, punto di ebollizione circa 2450°C, densità 2, 6989 g/cm3. Il coefficiente di temperatura dell'espansione lineare dell'alluminio è di circa 2,5·10-5 K-1.

L'alluminio chimico è un metallo abbastanza attivo. Nell'aria, la sua superficie viene istantaneamente ricoperta da un denso film di ossido di Al2O3, che impedisce un ulteriore accesso di ossigeno (O) al metallo e porta alla fine della reazione, che porta ad elevate proprietà anticorrosive dell'alluminio. Una pellicola superficiale protettiva sull'alluminio si forma anche se viene posta in acido nitrico concentrato.

L'alluminio reagisce attivamente con altri acidi:

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

3Н2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.

È interessante notare che la reazione tra le polveri di alluminio e iodio (I) inizia a temperatura ambiente se alla miscela iniziale vengono aggiunte alcune gocce di acqua, che in questo caso svolge il ruolo di catalizzatore:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

L'interazione dell'alluminio con lo zolfo (S) quando riscaldato porta alla formazione di solfuro di alluminio:

2Al + 3S = Al2S3,

che viene facilmente decomposto dall'acqua:

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

L'alluminio non interagisce direttamente con l'idrogeno (H), tuttavia, indirettamente, ad esempio, utilizzando composti organici di alluminio, è possibile sintetizzare idruro di alluminio polimerico solido (AlH3)x - l'agente riducente più forte.

Sotto forma di polvere, l'alluminio può essere bruciato nell'aria e si forma una polvere refrattaria bianca di ossido di alluminio Al2O3.

L'elevata forza di adesione in Al2O3 determina l'elevato calore della sua formazione da sostanze semplici e la capacità dell'alluminio di ridurre molti metalli dai loro ossidi, ad esempio:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe e pari

3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.

Questo metodo per ottenere metalli è chiamato alluminotermia.

Essere nella natura

In termini di prevalenza nella crosta terrestre, l'alluminio è al primo posto tra i metalli e al terzo tra tutti gli elementi (dopo l'ossigeno (O) e il silicio (Si)), rappresenta circa l'8,8% della massa della crosta terrestre. L'alluminio è incluso in un numero enorme di minerali, principalmente alluminosilicati e rocce. I composti di alluminio contengono graniti, basalti, argille, feldspati, ecc. Ma ecco il paradosso: con un numero enorme minerali e rocce contenenti alluminio, giacimenti di bauxite, principale materia prima per la produzione industriale di alluminio, sono piuttosto rari. Nella Federazione Russa ci sono giacimenti di bauxite in Siberia e negli Urali. Anche le alunite e le nefeline sono di importanza industriale. Come oligoelemento, l'alluminio è presente nei tessuti di piante e animali. Ci sono organismi - concentratori che accumulano alluminio nei loro organi - alcuni muschi, molluschi.

Produzione industriale: all'indice della produzione industriale, le bauxiti vengono prima sottoposte a lavorazioni chimiche, rimuovendo da esse le impurità di ossidi di silicio (Si), ferro (Fe) e altri elementi. Come risultato di tale elaborazione, si ottiene puro ossido di alluminio Al2O3, il principale nella produzione di metallo mediante elettrolisi. Tuttavia, a causa del fatto che il punto di fusione dell'Al2O3 è molto elevato (oltre 2000°C), non è possibile utilizzare il suo fuso per l'elettrolisi.

Scienziati e ingegneri hanno trovato una via d'uscita in quanto segue. La criolite Na3AlF6 viene prima fusa in un bagno di elettrolisi (temperatura di fusione leggermente inferiore a 1000°C). La criolite può essere ottenuta, ad esempio, elaborando le nefeline della penisola di Kola. Inoltre a questo fuso si aggiunge un po' di Al2O3 (fino al 10% in massa) e alcune altre sostanze, migliorando le condizioni per la successiva processi. Durante l'elettrolisi di questo fuso, l'ossido di alluminio si decompone, la criolite rimane nel fuso e sul catodo si forma alluminio fuso:

2Al2O3 = 4Al + 3O2.

Leghe di alluminio

La maggior parte degli elementi metallici è in lega di alluminio, ma solo alcuni di essi svolgono il ruolo di principali componenti di lega nelle leghe di alluminio industriali. Tuttavia, un numero significativo di elementi viene utilizzato come additivi per migliorare le proprietà delle leghe. I più usati:

Il berillio viene aggiunto per ridurre l'ossidazione a temperature elevate. Piccole aggiunte di berillio (0,01 - 0,05%) vengono utilizzate nelle leghe di alluminio per migliorare la fluidità nella produzione di parti di motori a combustione interna (pistoni e testate).

Il boro viene introdotto per aumentare la conduttività elettrica e come additivo di raffinazione. Il boro viene introdotto nelle leghe di alluminio utilizzate nell'ingegneria dell'energia nucleare (ad eccezione delle parti del reattore), perché assorbe i neutroni, prevenendo la diffusione delle radiazioni. Il boro viene introdotto in media nella quantità di 0,095 - 0,1%.

Bismuto. I metalli a basso punto di fusione come bismuto e cadmio vengono aggiunti alle leghe di alluminio per migliorare la lavorabilità. Questi elementi formano fasi morbide fusibili che contribuiscono alla rottura del truciolo e alla lubrificazione della fresa.

Il gallio viene aggiunto nella quantità dello 0,01 - 0,1% alle leghe da cui vengono ulteriormente realizzati gli anodi consumabili.

Ferro da stiro. In piccole quantità (>0,04%) viene introdotto durante la produzione di fili per aumentare la resistenza e migliorare le caratteristiche di scorrimento. Stessa strada ferro da stiro riduce l'adesione alle pareti degli stampi durante la colata in uno stampo.

Indio. L'aggiunta dello 0,05 - 0,2% rafforza le leghe di alluminio durante l'invecchiamento, soprattutto a basso contenuto di cuprum. Gli additivi indio sono usati nelle leghe per cuscinetti di alluminio-cadmio.

Viene introdotto circa lo 0,3% di cadmio per aumentare la resistenza e migliorare le proprietà di corrosione delle leghe.

Il calcio dona plasticità. Con un contenuto di calcio del 5%, la lega ha l'effetto di superplasticità.

Il silicio è l'additivo più utilizzato nelle leghe da fonderia. Nella quantità di 0,5 - 4% riduce la tendenza al cracking. La combinazione di silicio e magnesio permette di saldare a caldo la lega.

Magnesio. L'aggiunta di magnesio aumenta notevolmente la resistenza senza ridurre la duttilità, migliora la saldabilità e aumenta la resistenza alla corrosione della lega.

Rame rafforza le leghe, il massimo indurimento si ottiene quando il contenuto cupro 4 - 6%. Le leghe con cuprum sono utilizzate nella produzione di pistoni per motori a combustione interna, parti fuse di alta qualità per aeromobili.

Lattina migliora le prestazioni di taglio.

Titanio. Il compito principale del titanio nelle leghe è l'affinamento del grano in getti e lingotti, che aumenta notevolmente la resistenza e l'uniformità delle proprietà in tutto il volume.

Sebbene l'alluminio sia considerato uno dei metalli industriali meno nobili, è abbastanza stabile in molti ambienti ossidanti. La ragione di questo comportamento è la presenza di un film continuo di ossido sulla superficie dell'alluminio, che si riforma immediatamente sulle aree pulite se esposte all'ossigeno, all'acqua e ad altri agenti ossidanti.

Nella maggior parte dei casi, la fusione avviene in aria. Se l'interazione con l'aria è limitata alla formazione di composti insolubili nella massa fusa sulla superficie e il film risultante di questi composti rallenta significativamente l'ulteriore interazione, di solito non vengono prese misure per sopprimere tale interazione. La fusione in questo caso avviene a diretto contatto del fuso con l'atmosfera. Questo viene fatto nella preparazione della maggior parte delle leghe di alluminio, zinco, piombo-stagno.

Lo spazio in cui avviene la fusione delle leghe è limitato da un rivestimento refrattario in grado di resistere a temperature di 1500 - 1800 ˚С. In tutti i processi di fusione è coinvolta la fase gassosa, che si forma durante la combustione del combustibile, interagendo con l'ambiente e il rivestimento dell'unità di fusione, ecc.

La maggior parte delle leghe di alluminio hanno un'elevata resistenza alla corrosione nell'atmosfera naturale, nell'acqua di mare, nelle soluzioni di molti sali e sostanze chimiche e nella maggior parte degli alimenti. Le strutture in lega di alluminio sono spesso utilizzate nell'acqua di mare. Boe marine, scialuppe di salvataggio, navi, chiatte sono state costruite con leghe di alluminio dal 1930. Attualmente, la lunghezza degli scafi delle navi in ​​lega di alluminio raggiunge i 61 m C'è esperienza in condotte sotterranee in alluminio, le leghe di alluminio sono altamente resistenti alla corrosione del suolo. Nel 1951 fu costruito un gasdotto lungo 2,9 km in Alaska. Dopo 30 anni di funzionamento non sono state riscontrate perdite o gravi danni dovuti alla corrosione.

Alluminio dentro grande volume utilizzato nella costruzione pannelli di fronte, porte, infissi, cavi elettrici. Le leghe di alluminio non sono soggette a forte corrosione per lungo tempo a contatto con calcestruzzo, malta, intonaco, soprattutto se le strutture non sono frequentemente bagnate. Quando bagnato frequentemente, se la superficie dell'alluminio articoli commerciali non è stato ulteriormente lavorato, può scurire, fino ad annerire nelle città industriali ad alto contenuto di agenti ossidanti nell'aria. Per evitare ciò, vengono prodotte leghe speciali per ottenere superfici lucide mediante anodizzazione brillante - applicando un film di ossido sulla superficie del metallo. In questo caso, la superficie può avere una varietà di colori e sfumature. Ad esempio, le leghe di alluminio con silicio consentono di ottenere una gamma di sfumature, dal grigio al nero. Le leghe di alluminio con cromo hanno un colore dorato.

L'alluminio industriale viene prodotto sotto forma di due tipi di leghe: colata, le cui parti sono realizzate mediante fusione e deformazione - leghe prodotte sotto forma di semilavorati deformabili - fogli, fogli, lastre, profili, filo. I getti delle leghe di alluminio sono ricevuti da tutti modi possibili colata. È più comune sotto pressione, in stampi a freddo e in stampi argillosi. Quando si fa piccolo partiti politici applicato colata in gesso forme combinate e colata per i modelli di investimento. Le leghe fuse vengono utilizzate per realizzare rotori fusi per motori elettrici, parti fuse per aeromobili, ecc. Le leghe lavorate sono utilizzate nella produzione automobilistica per finiture interne, paraurti, pannelli della carrozzeria e dettagli interni; nella costruzione come materiale di finitura; in aereo, ecc.

A industria vengono utilizzate anche polveri di alluminio. Usato in metallurgia industria: in alluminotermia, come additivi leganti, per la fabbricazione di semilavorati mediante pressatura e sinterizzazione. Questo metodo produce parti molto durevoli (ingranaggi, boccole, ecc.). Le polveri sono utilizzate anche in chimica per ottenere composti di alluminio e simili catalizzatore(ad esempio, nella produzione di etilene e acetone). Data l'elevata reattività dell'alluminio, soprattutto sotto forma di polvere, viene utilizzato negli esplosivi e nei propellenti solidi per razzi, sfruttando la sua capacità di accendersi rapidamente.

Data l'elevata resistenza dell'alluminio all'ossidazione, la polvere viene utilizzata come pigmento nelle vernici per apparecchiature di verniciatura, tetti, carta in stampa, superfici lucide di pannelli di automobili. Inoltre, uno strato di alluminio è ricoperto di acciaio e ghisa oggetto commerciale per prevenirne la corrosione.

In termini di applicazione, l'alluminio e le sue leghe sono seconde solo al ferro (Fe) e alle sue leghe. L'uso diffuso dell'alluminio in vari campi della tecnologia e della vita quotidiana è associato a una combinazione delle sue proprietà fisiche, meccaniche e chimiche: bassa densità, resistenza alla corrosione nell'aria atmosferica, elevata conducibilità termica ed elettrica, duttilità e resistenza relativamente elevata. L'alluminio può essere facilmente lavorato in vari modi: forgiatura, stampaggio, laminazione, ecc. L'alluminio puro viene utilizzato per fare il filo (la conduttività elettrica dell'alluminio è il 65,5% della conduttività elettrica del cuprum, ma l'alluminio è più di tre volte più leggero del cuprum, quindi l'alluminio viene spesso sostituito nell'ingegneria elettrica) e la pellicola utilizzata come materiale di imballaggio. La parte principale dell'alluminio fuso viene spesa per ottenere varie leghe. I rivestimenti protettivi e decorativi si applicano facilmente alla superficie delle leghe di alluminio.

La varietà di proprietà delle leghe di alluminio è dovuta all'introduzione di vari additivi nell'alluminio, che formano soluzioni solide o composti intermetallici con esso. La maggior parte dell'alluminio viene utilizzata per produrre leghe leggere: duralluminio (94% alluminio, 4% rame (Cu), 0,5% magnesio (Mg), manganese (Mn), (Fe) e silicio (Si)), silumin (85- 90% - alluminio, 10-14% silicio (Si), 0,1% sodio (Na)) e altri Nella metallurgia, l'alluminio è usato non solo come base per le leghe, ma anche come uno degli additivi leganti ampiamente utilizzati nelle leghe a base di cuprum (Cu), magnesio (Mg), ferro (Fe), >nickel (Ni), ecc.

Le leghe di alluminio sono ampiamente utilizzate nella vita di tutti i giorni, nell'edilizia e nell'architettura, nell'industria automobilistica, nella costruzione navale, nell'aviazione e nella tecnologia spaziale. In particolare, il primo satellite artificiale terrestre è stato realizzato in lega di alluminio. Una lega di alluminio e zirconio (Zr) è ampiamente utilizzata nella costruzione di reattori nucleari. L'alluminio è usato nella produzione di esplosivi.

Quando si maneggia l'alluminio nella vita di tutti i giorni, è necessario tenere presente che solo i liquidi neutri (con acidità) (ad esempio l'acqua bollente) possono essere riscaldati e conservati in piatti di alluminio. Se, ad esempio, la zuppa di cavolo acida viene bollita in piatti di alluminio, l'alluminio passa nel cibo e acquisisce uno sgradevole sapore "metallico". Poiché il film di ossido è molto facile da danneggiare nella vita di tutti i giorni, l'uso di pentole in alluminio è ancora indesiderabile.

Metallo bianco argento, luce

densità — 2,7 g/cm

punto di fusione per alluminio tecnico - 658 °C, per alluminio ad alta purezza - 660 °C

calore specifico di fusione — 390 kJ/kg

punto di ebollizione - 2500 ° C

calore specifico di evaporazione - 10,53 MJ / kg

resistenza alla trazione della fusione di alluminio - 10-12 kg/mm², deformabile - 18-25 kg/mm², leghe - 38-42 kg/mm²

Durezza Brinell — 24…32 kgf/mm²

alta plasticità: per tecnico - 35%, per pulito - 50%, arrotolato in un foglio sottile e persino in un foglio

Modulo di Young - 70 GPa

L'alluminio ha un'elevata conduttività elettrica (0,0265 μOhm m) e termica (203,5 W/(m K)), il 65% della conduttività elettrica del cuprum e ha un'elevata riflettività della luce.

Paramagnete debole.

Coefficiente di temperatura di dilatazione lineare 24,58 10−6 K−1 (20…200 °C).

Coefficiente di temperatura resistenza elettrica 2.7 10−8K−1.

L'alluminio forma leghe con quasi tutti i metalli. Le più note sono le leghe con cuprum e magnesio (duralluminio) e silicio (silumin).

L'alluminio naturale è costituito quasi interamente dall'unico isotopo stabile, 27Al, con tracce di 26Al, un isotopo radioattivo con periodo un'emivita di 720 mila anni, formatasi nell'atmosfera durante il bombardamento di nuclei di argon da parte di protoni di raggi cosmici.

In termini di prevalenza nella crosta terrestre, la Terra occupa il 1° posto tra i metalli e il 3° tra gli elementi, seconda solo all'ossigeno e al silicio. contenuto di alluminio nella crosta terrestre dati vari ricercatori è dal 7,45 all'8,14% della massa della crosta terrestre.

In natura l'alluminio, per la sua elevata attività chimica, si presenta quasi esclusivamente sotto forma di composti. Alcuni di quelli:

Bauxiti - Al2O3 H2O (con additivi di SiO2, Fe2O3, CaCO3)

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

Allumina (miscele di caolini con sabbia SiO2, calcare CaCO3, magnesite MgCO3)

Corindone (zaffiro, rubino, smeriglio) - Al2O3

Caolinite - Al2O3 2SiO2 2H2O

Berillo (smeraldo, acquamarina) - 3BeO Al2O3 6SiO2

Crisoberillo (alessandrite) - BeAl2O4.

Tuttavia, in determinate condizioni riducenti specifiche, è possibile la formazione di alluminio nativo.

A acque naturali l'alluminio è contenuto sotto forma di composti chimici a bassa tossicità, ad esempio fluoruro di alluminio. Il tipo di catione o anione dipende, innanzitutto, dall'acidità del mezzo acquoso. Concentrazioni di alluminio nei corpi idrici superficiali Federazione Russa range da 0,001 a 10 mg/l, in acqua di mare 0,01 mg/l.

L'alluminio (alluminio) è

Ottenere getti da leghe di alluminio

La principale sfida che deve affrontare la fonderia nel ns nazione, consiste in un significativo miglioramento complessivo della qualità dei getti, che dovrebbe trovare espressione in una diminuzione dello spessore delle pareti, una diminuzione dei sovrametalli e dei sistemi di iniezione pur mantenendo le corrette proprietà operative degli articoli commerciali. Il risultato finale di questo lavoro dovrebbe essere quello di soddisfare le crescenti esigenze dell'ingegneria meccanica con il numero necessario di billette fuse senza un aumento significativo dell'emissione monetaria totale dei getti in peso.

Colata in sabbia

Dei suddetti metodi di colata in stampi usa e getta, il più ampiamente utilizzato nella produzione di getti da leghe di alluminio è la colata in stampi di sabbia bagnata. Ciò è dovuto alla bassa densità delle leghe, al piccolo effetto di forza del metallo sullo stampo e alle basse temperature di colata (680-800°C).

Per la produzione di stampi in sabbia vengono utilizzate miscele di modanature e anime, preparate da sabbie di quarzo e argilla (GOST 2138-74), argille da modellatura (GOST 3226-76), leganti e materiali ausiliari.

Il tipo di sistema di iniezione viene scelto tenendo conto delle dimensioni del getto, della complessità della sua configurazione e della posizione nello stampo. La colata di stampi per getti di configurazione complessa di piccola altezza viene eseguita, di norma, con l'ausilio di sistemi di gating inferiori. In alta altitudine getti e pareti sottili, è preferibile utilizzare sistemi ad asola verticale o combinati. Gli stampi per getti di piccole dimensioni possono essere colati attraverso i sistemi di colata superiore. In questo caso, l'altezza della crosta metallica che cade nella cavità dello stampo non deve superare gli 80 mm.

Per ridurre la velocità del fuso all'ingresso della cavità dello stampo e per separare meglio i film di ossido e le inclusioni di scoria in esso sospese, nei sistemi di gating vengono introdotte ulteriori resistenze idrauliche - vengono installate o colate reti (metalliche o in fibra di vetro) attraverso filtri.

Le materozze (alimentatori), di regola, vengono portate a sezioni sottili (pareti) di getti dispersi lungo il perimetro, tenendo conto della comodità della loro successiva separazione durante la lavorazione. La fornitura di metallo a unità massicce è inaccettabile, in quanto provoca la formazione di cavità da ritiro in esse, aumento della rugosità e "fallimenti" da ritiro sulla superficie dei getti. Nella sezione trasversale, i canali di colata hanno spesso una forma rettangolare con un lato largo di 15-20 mm e un lato stretto di 5-7 mm.

Le leghe con uno stretto intervallo di cristallizzazione (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) sono soggette alla formazione di cavità concentrate da ritiro nelle unità termiche dei getti. Per estrarre questi gusci dai getti, l'installazione di enormi profitti è ampiamente utilizzata. Per getti a parete sottile (4-5 mm) e piccoli getti, la massa del profitto è 2-3 volte la massa dei getti, per getti a parete spessa, fino a 1,5 volte. Altezza arrivato scelto in base all'altezza del getto. Quando l'altezza è inferiore a 150 mm, l'altezza arrivato H-agg. prendere pari all'altezza del getto Notl. Per getti superiori si assume il rapporto Nprib/Notl pari a 0,3 0,5.

La maggiore applicazione nella fusione delle leghe di alluminio è la tomaia profitti aperti sezione rotonda o ovale; i profitti laterali nella maggior parte dei casi vengono chiusi. Per migliorare l'efficienza del lavoro profitti sono isolati, riempiti con metallo caldo, rabbocchi. Il riscaldamento viene solitamente effettuato da un adesivo sulla superficie della forma del foglio di amianto, seguito dall'essiccazione con una fiamma a gas. Le leghe con un ampio intervallo di cristallizzazione (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) sono soggette alla formazione di porosità da ritiro diffuso. Impregnazione dei pori da restringimento profitti inefficace. Pertanto, nella produzione di getti delle leghe elencate, non è consigliabile utilizzare l'installazione di enormi profitti. Per ottenere getti di alta qualità, viene eseguita la solidificazione direzionale, utilizzando ampiamente l'installazione di frigoriferi in ghisa e leghe di alluminio per questo scopo. Le condizioni ottimali per la cristallizzazione direzionale sono create da un sistema di gate a fessura verticale. Per prevenire lo sviluppo di gas durante la cristallizzazione e per prevenire la formazione di porosità da ritiro di gas nei getti a pareti spesse, è ampiamente utilizzata la cristallizzazione a una pressione di 0,4-0,5 MPa. Per fare questo, gli stampi di colata vengono posti in autoclavi prima del colaggio, vengono riempiti di metallo e i getti vengono cristallizzati sotto pressione d'aria. Per la produzione di getti a parete sottile di grandi dimensioni (fino a 2-3 m di altezza), viene utilizzato un metodo di colata con solidificazione diretta successivamente. L'essenza del metodo è la successiva cristallizzazione della colata dal basso verso l'alto. Per fare ciò, lo stampo di colata viene posizionato sul tavolo di un sollevatore idraulico e al suo interno vengono abbassati tubi metallici di 12–20 mm di diametro, riscaldati a 500–700°C, svolgendo la funzione di montanti. I tubi sono fissati in modo fisso nella tazza di chiusura e i fori in essi sono chiusi con tappi. Dopo che la tazza di chiusura è stata riempita di materiale fuso, i tappi vengono sollevati e la lega scorre attraverso i tubi nei pozzi di chiusura collegati alla cavità dello stampo da materozze scanalate (alimentatori). Dopo che il livello della massa fusa nei pozzi è aumentato di 20-30 mm sopra l'estremità inferiore dei tubi, viene attivato il meccanismo per abbassare la tavola idraulica. La velocità di abbassamento è presa in modo tale che il riempimento dello stampo avvenga al di sotto del livello allagato e il metallo caldo fluisca continuamente nelle parti superiori dello stampo. Ciò fornisce solidificazione direzionale e permette di ottenere getti complessi senza difetti di ritiro.

Il riempimento di stampi in sabbia con metallo viene effettuato da mestoli rivestiti con materiale refrattario. Prima di riempirli di metallo, i mestoli appena foderati vengono asciugati e calcinati a 780–800°C per rimuovere l'umidità. La temperatura del fuso prima del versamento viene mantenuta a un livello di 720-780 °C. Gli stampi per getti a parete sottile sono riempiti con fusi riscaldati a 730-750°C e per getti a parete spessa fino a 700-720°C.

Colata in stampi di gesso

La colata in stampi di gesso viene utilizzata nei casi in cui sono richiesti requisiti elevati ai getti in termini di precisione, pulizia superficiale e riproduzione dei minimi dettagli del rilievo. Rispetto agli stampi in sabbia, gli stampi in gesso hanno una maggiore resistenza, precisione dimensionale, migliore resistenza alle alte temperature e consentono di ottenere getti di configurazione complessa con uno spessore della parete di 1,5 mm secondo la 5-6a classe di precisione. Le forme sono realizzate secondo modelli in cera o metallo (ottone,) cromato. Le targhe dei modelli sono realizzate in leghe di alluminio. Per facilitare la rimozione dei modelli dagli stampi, la loro superficie è ricoperta da un sottile strato di lubrificante cherosene-stearina.

Gli stampi piccoli e medi per getti complessi a parete sottile sono costituiti da una miscela composta da 80% gesso, 20% quarzo sabbia oppure amianto e 60-70% di acqua (in peso della miscela secca). La composizione della miscela per forme medie e grandi: 30% gesso, 60% sabbia, 10% amianto, 40-50% acqua. Per rallentare l'indurimento, all'impasto viene aggiunto l'1-2% di calce spenta. La forza necessaria delle forme si ottiene mediante idratazione di gesso anidro o semiacquoso. Per ridurre la resistenza e aumentare la permeabilità ai gas, gli stampi in gesso grezzo sono sottoposti a trattamento idrotermale: vengono conservati in un'autoclave per 6-10 ore a una pressione del vapore acqueo di 0,13-0,14 MPa, quindi per un giorno in aria. Successivamente, le forme vengono sottoposte ad essiccazione graduale a 350-500 °C.

Una caratteristica degli stampi in gesso è la loro bassa conduttività termica. Questa circostanza rende difficile ottenere getti densi da leghe di alluminio con un ampio range di cristallizzazione. Pertanto, il compito principale nello sviluppo di un sistema redditizio per materozze per stampi in gesso è prevenire la formazione di cavità da ritiro, scioltezza, film di ossido, crepe calde e riempimento insufficiente di pareti sottili. Ciò è ottenuto mediante l'uso di sistemi di iniezione ad espansione che forniscono una bassa velocità di movimento dei fusi nella cavità dello stampo, la solidificazione diretta delle unità termiche verso i montanti con l'ausilio di frigoriferi e un aumento della conformità degli stampi aumentando il contenuto di sabbia di quarzo nella miscela. I getti a parete sottile vengono versati in stampi riscaldati a 100–200°C con il metodo dell'aspirazione sottovuoto, che consente di riempire cavità fino a 0,2 mm di spessore. I getti a pareti spesse (oltre 10 mm) si ottengono colando stampi in autoclavi. La cristallizzazione del metallo in questo caso viene effettuata a una pressione di 0,4–0,5 MPa.

Fusione di conchiglie

La colata in stampi a conchiglia è utile per l'uso nella produzione in serie e su larga scala di getti di dimensioni limitate con una maggiore finitura superficiale, una maggiore precisione dimensionale e meno lavorazioni rispetto alla colata in stampi in sabbia.

Gli stampi a conchiglia sono realizzati utilizzando utensili in metallo caldo (250–300 ° C) (acciaio) in modo bunker. L'attrezzatura del modello viene eseguita secondo le classi di precisione 4a-5a con pendenze di stampaggio dallo 0,5 all'1,5%. I gusci sono realizzati a due strati: il primo strato è da una miscela con il 6-10% di resina termoindurente, il secondo da una miscela con il 2% di resina. Per una migliore rimozione del guscio, la lastra del modello prima del riempimento sabbia da modellare ricoprire con un sottile strato di emulsione distaccante (5% fluido siliconico n. 5; 3% sapone da bucato; 92% acqua).

Per la fabbricazione di stampi a conchiglia vengono utilizzate sabbie di quarzo a grana fine contenenti almeno il 96% di silice. I semistampi sono collegati mediante incollaggio su apposite presse a spillo. Composizione colla: 40% resina MF17; 60% marshalite e 1,5% cloruro di alluminio (indurente). La compilazione dei moduli assemblati viene effettuata in contenitori. Quando si esegue la colata in stampi a conchiglia, vengono utilizzati gli stessi sistemi di iniezione e condizioni di temperatura come nella colata in sabbia.

Il basso tasso di cristallizzazione del metallo negli stampi a conchiglia e le minori possibilità di creare cristallizzazione diretta danno come risultato la produzione di getti con proprietà inferiori rispetto alla colata in stampi in sabbia grezza.

Colata a cera persa

La microfusione viene utilizzata per produrre getti di maggiore precisione (3a-5a classe) e finitura superficiale (4-6a classe di rugosità), per i quali questo metodo è l'unico possibile o ottimale.

I modelli nella maggior parte dei casi sono realizzati con composizioni di stearina di paraffina pastosa (1: 1) pressando in stampi metallici (colati e prefabbricati) su installazioni fisse oa carosello. Nella fabbricazione di getti complessi con dimensioni superiori a 200 mm, per evitare la deformazione dei modelli, nella composizione della massa del modello vengono introdotte sostanze che aumentano la temperatura del loro rammollimento (fusione).

Come rivestimento refrattario nella produzione di stampi in ceramica, viene utilizzata una sospensione di silicato di etile idrolizzato (30–40%) e quarzo in polvere (70–60%). La spruzzatura dei blocchi modello viene eseguita con sabbia calcinata 1KO16A o 1K025A. Ciascuno strato di rivestimento viene essiccato all'aria per 10-12 ore o in un'atmosfera contenente vapori di ammoniaca. La resistenza necessaria dello stampo in ceramica si ottiene con uno spessore del guscio di 4–6 mm (4–6 strati di rivestimento refrattario). Per garantire un riempimento regolare dello stampo, vengono utilizzati sistemi di iniezione espandibili con alimentazione di metallo a sezioni spesse e nodi massicci. I getti vengono solitamente alimentati da un massiccio riser attraverso materozze ispessite (alimentatori). Per getti complessi, è consentito utilizzare enormi profitti per alimentare le unità massicce superiori con il riempimento obbligatorio delle stesse dal riser.

L'alluminio (alluminio) è

I modelli vengono fusi da muffe in acqua calda (85–90°C) acidificata con acido cloridrico (0,5–1 cm3 per litro d'acqua) per prevenire la saponificazione della stearina. Dopo aver fuso i modelli, gli stampi in ceramica vengono essiccati a 150–170°C per 1–2 ore, posti in contenitori, riempiti con stucco secco e calcinati a 600–700°C per 5–8 ore. Il riempimento viene effettuato in stampi freddi e riscaldati. La temperatura di riscaldamento (50-300 °C) degli stampi è determinata dallo spessore delle pareti del getto. Il riempimento degli stampi con metallo viene effettuato nel modo consueto, oltre che utilizzando il vuoto o la forza centrifuga. La maggior parte delle leghe di alluminio vengono riscaldate a 720-750°C prima della colata.

Pressofusione

La colata a freddo è il metodo principale per la produzione in serie e in serie di getti di leghe di alluminio, che consente di ottenere getti della 4a-6a classe di precisione con una rugosità superficiale Rz = 50-20 e uno spessore minimo della parete di 3-4 mm . Durante la colata in uno stampo, insieme ai difetti causati dalle elevate velocità del fuso nella cavità dello stampo e dal mancato rispetto dei requisiti di solidificazione direzionale (porosità del gas, film di ossido, scioltezza da ritiro), i principali tipi di scarti e getti sono i sottoriempimenti e crepe. La comparsa di crepe è causata da un difficile restringimento. Le crepe si verificano particolarmente spesso nei getti realizzati con leghe con un ampio intervallo di cristallizzazione, che hanno un ampio ritiro lineare (1,25–1,35%). La prevenzione della formazione di questi difetti si ottiene con vari metodi tecnologici.

Nel caso di fornitura di metallo a sezioni spesse, è opportuno prevedere l'alimentazione del punto di fornitura mediante l'installazione di un bossolo di alimentazione (profitto). Tutti gli elementi dei sistemi di iniezione si trovano lungo il connettore dello stampo di raffreddamento. Si consigliano i seguenti rapporti di area della sezione trasversale dei canali di porta: per piccoli getti EFst: EFsl: EFpit = 1: 2: 3; per getti grandi EFst: EFsl: EFpit = 1: 3: 6.

Per ridurre la velocità di ingresso del fuso nella cavità dello stampo, vengono utilizzati riser curvi, reti in fibra di vetro o metalliche e filtri granulari. La qualità dei getti di leghe di alluminio dipende dalla velocità di aumento della massa fusa nella cavità dello stampo. Tale velocità dovrebbe essere sufficiente a garantire il riempimento di sezioni sottili di getto in condizioni di maggiore asportazione di calore e nel contempo non causare sottoriempimenti dovuti a incompleto rilascio di aria e gas attraverso i condotti di ventilazione e gli utili, vorticoso e deflusso del fuso durante il passaggio da sezioni strette a sezioni larghe. La velocità di salita del metallo nella cavità dello stampo durante la colata in uno stampo è considerata leggermente superiore rispetto alla colata in stampi di sabbia. La velocità di sollevamento minima consentita è calcolata secondo le formule di A. A. Lebedev e N. M. Galdin (vedere la sezione 5.1, "Colata in sabbia").

Per ottenere getti densi, come nel getto in sabbia, si crea una solidificazione direzionale mediante il corretto posizionamento del getto nello stampo e il controllo della dissipazione del calore. Di norma, le unità di colata massicce (spesse) si trovano nella parte superiore dello stampo. Ciò consente di compensare la riduzione del loro volume durante la tempra direttamente dagli utili installati sopra di essi. La regolazione dell'intensità di rimozione del calore al fine di creare solidificazione direzionale avviene mediante raffreddamento o isolamento di varie sezioni dello stampo. Per aumentare localmente la rimozione del calore, sono ampiamente utilizzati inserti in cuprum termoconduttore, che prevedono un aumento della superficie di raffreddamento dello stampo a causa delle alette, viene effettuato il raffreddamento locale degli stampi con aria compressa o acqua. Per ridurre l'intensità della rimozione del calore, sulla superficie di lavoro dello stampo viene applicato uno strato di vernice di 0,1–0,5 mm di spessore. A tale scopo, sulla superficie dei canali di colata e dei profitti viene applicato uno strato di vernice di 1-1,5 mm di spessore. Il rallentamento nel raffreddamento del metallo nei riser può essere ottenuto anche mediante un ispessimento locale delle pareti dello stampo, l'uso di vari rivestimenti a bassa conduttività termica e l'isolamento dei riser con un adesivo di amianto. La verniciatura della superficie di lavoro dello stampo migliora l'aspetto dei getti, aiuta ad eliminare le sacche di gas sulla loro superficie e aumenta la durata degli stampi. Prima della verniciatura, gli stampi vengono riscaldati a 100-120 °C. Una temperatura di riscaldamento eccessivamente elevata è indesiderabile, poiché ciò riduce la velocità di solidificazione dei getti e la durata Scadenza servizio stampi. Il riscaldamento riduce la differenza di temperatura tra la colata e lo stampo e l'espansione dello stampo dovuta al suo riscaldamento da parte del metallo di colata. Di conseguenza, le sollecitazioni di trazione nel getto sono ridotte, provocando l'apparenza crepe. Tuttavia, il solo riscaldamento dello stampo non è sufficiente per eliminare la possibilità di screpolature. È necessario rimuovere tempestivamente la colata dallo stampo. Il getto deve essere rimosso dallo stampo prima del momento in cui la sua temperatura è uguale alla temperatura dello stampo e le sollecitazioni da ritiro raggiungono il valore massimo. Di solito, il getto viene rimosso nel momento in cui è abbastanza forte da poter essere spostato senza distruzione (450-500 ° C). A questo punto, il sistema di cancello non ha ancora acquisito una forza sufficiente e viene distrutto da impatti leggeri. Il tempo di mantenimento della colata nello stampo è determinato dalla velocità di solidificazione e dipende dalla temperatura del metallo, dalla temperatura dello stampo e dalla velocità di colata.

Per eliminare l'incollaggio del metallo, aumentare la durata e facilitare l'estrazione, le aste metalliche vengono lubrificate durante il funzionamento. Il lubrificante più comune è una sospensione di acqua e grafite (3-5% di grafite).

Le parti degli stampi che eseguono i contorni esterni dei getti sono realizzate in grigio ghisa. Lo spessore delle pareti degli stampi viene assegnato in base allo spessore delle pareti dei getti secondo le raccomandazioni di GOST 16237-70. Le cavità interne nei getti sono realizzate utilizzando barre di metallo (acciaio) e sabbia. Le bacchette di sabbia vengono utilizzate per decorare cavità complesse che non possono essere realizzate con bacchette di metallo. Per facilitare l'estrazione dei getti dalle forme, le superfici esterne dei getti devono avere una pendenza di colata da 30" a 3° verso la troncatura. Le superfici interne dei getti realizzati con tondini di metallo devono avere una pendenza di almeno 6°. Sharp nei getti non sono ammessi passaggi da sezioni spesse a sezioni sottili.Il raggio di curvatura deve essere di almeno 3 mm. I fori con diametro superiore a 8 mm per getti piccoli, 10 mm per getti medi e 12 mm per getti grandi sono realizzati con barre Il rapporto ottimale tra la profondità del foro e il suo diametro è 0,7-1.

Aria e gas vengono rimossi dalla cavità dello stampo con l'ausilio di condotti di ventilazione posti nel piano di separazione e tappi posti nelle pareti in prossimità di cavità profonde.

Nelle fonderie moderne gli stampi vengono installati su macchine di colata semiautomatiche monostazione o multistazione, nelle quali sono automatizzate la chiusura e l'apertura dello stampo, l'inserimento e l'estrazione delle anime, l'espulsione e l'estrazione del getto dallo stampo. È inoltre previsto il controllo automatico della temperatura di riscaldamento dello stampo. Il riempimento degli stampi sulle macchine viene effettuato mediante dosatori.

Per migliorare il riempimento di cavità sottili dello stampo e rimuovere l'aria ei gas rilasciati durante la distruzione dei leganti, gli stampi vengono evacuati, versati a bassa pressione o mediante forza centrifuga.

Spremere la colata

La colata a pressione è un tipo di pressofusione destinata alla produzione di getti di grandi dimensioni (2500x1400 mm) del tipo a pannello con uno spessore della parete di 2-3 mm. A tale scopo vengono utilizzati semistampi in metallo, che vengono montati su macchine speciali per la spremitura di colata con convergenza unilaterale o bilaterale dei semistampi. Caratteristica distintiva Questo metodo di colata è il riempimento forzato della cavità dello stampo con un ampio flusso di fusione quando i semistampi si avvicinano l'uno all'altro. Non ci sono elementi di un sistema di iniezione convenzionale nello stampo di colata. Dati Questo metodo viene utilizzato per realizzare getti da leghe AL2, AL4, AL9, AL34, che hanno un intervallo di cristallizzazione ristretto.

La velocità di raffreddamento del fuso viene controllata applicando un rivestimento termoisolante di vari spessori (0,05–1 mm) sulla superficie di lavoro della cavità dello stampo. Il surriscaldamento delle leghe prima della colata non deve superare i 15-20°C al di sopra della temperatura del liquidus. La durata della convergenza delle semiforme è di 5-3 s.

Colata a bassa pressione

La colata a bassa pressione è un'altra forma di pressofusione. È stato utilizzato nella produzione di getti a parete sottile di grandi dimensioni da leghe di alluminio con un intervallo di cristallizzazione ristretto (AL2, AL4, AL9, AL34). Come nel caso della colata in stampo, le superfici esterne dei getti sono realizzate con uno stampo in metallo e le cavità interne sono realizzate con anime di metallo o sabbia.

Per la fabbricazione delle bacchette viene utilizzata una miscela composta al 55% da sabbia di quarzo 1K016A; 13,5% sabbia grassetto P01; 27% di quarzo in polvere; 0,8% di colla pectina; 3,2% resina M e 0,5% cherosene. Una tale miscela non forma un'ustione meccanica. Le forme vengono riempite di metallo mediante la pressione di aria compressa essiccata (18–80 kPa) fornita alla superficie della massa fusa in un crogiolo riscaldato a 720–750°C. Sotto l'azione di questa pressione, il fuso viene spinto fuori dal crogiolo nel filo metallico, e da esso nel sistema di iniezione e ulteriormente nella cavità dello stampo. Il vantaggio della colata a bassa pressione è la capacità di controllare automaticamente la velocità di salita del metallo nella cavità dello stampo, il che consente di ottenere getti a pareti sottili di qualità migliore rispetto alla colata a gravità.

La cristallizzazione delle leghe nello stampo viene effettuata a una pressione di 10–30 kPa fino a formare una crosta di metallo solido e 50–80 kPa dopo la formazione di una crosta.

I getti in lega di alluminio più densi sono prodotti mediante colata a bassa pressione con contropressione. Il riempimento della cavità dello stampo durante la colata con contropressione viene effettuato a causa della differenza di pressione nel crogiolo e nello stampo (10–60 kPa). La cristallizzazione del metallo nella forma viene effettuata sotto una pressione di 0,4-0,5 MPa. Ciò impedisce il rilascio di idrogeno disciolto nel metallo e la formazione di pori di gas. L'aumento della pressione contribuisce a una migliore nutrizione dei massicci assemblaggi di colata. Per altri aspetti, la tecnologia di colata in contropressione non è diversa dalla tecnologia di colata a bassa pressione.

La colata in contropressione combina con successo i vantaggi della colata a bassa pressione e della cristallizzazione a pressione.

Stampaggio a iniezione

Pressofusione di leghe di alluminio AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34, getti di configurazione complessa delle classi di precisione 1a-3a con uno spessore della parete di 1 mm e oltre, fori fusi con un diametro fino a 1,2 mm, filettatura esterna ed interna fusa con un passo minimo di 1 mm e un diametro di 6 mm. La pulizia superficiale di tali getti corrisponde a 5-8 classi di rugosità. La produzione di tali getti viene effettuata su macchine con camere di pressatura a freddo orizzontali o verticali, con una pressione di pressatura specifica di 30–70 MPa. La preferenza è data alle macchine con camera di pressatura orizzontale.

Le dimensioni e il peso dei getti sono limitati dalle capacità delle presse ad iniezione: il volume della camera di pressatura, la pressione di pressatura specifica (p) e la forza di bloccaggio (0). L'area di proiezione (F) del getto, i canali di porta e la camera di pressatura sulla piastra mobile dello stampo non devono superare i valori determinati dalla formula F = 0,85 0/r.

I valori di pendenza ottimali per le superfici esterne sono 45°; per interno 1°. Il raggio minimo di curvatura è 0,5-1 mm. I fori di diametro superiore a 2,5 mm sono realizzati per colata. Le fusioni di leghe di alluminio, di regola, vengono lavorate solo lungo le superfici di seduta. Il sovraprezzo di lavorazione viene assegnato tenendo conto delle dimensioni del getto e varia da 0,3 a 1 mm.

Vari materiali sono usati per realizzare stampi. Le parti degli stampi a contatto con il metallo liquido sono realizzate in acciaio ZKh2V8, 4Kh8V2, 4KhV2S; acciai 35, 45, 50, perni, boccole e colonne guida - in acciaio U8A.

L'alimentazione del metallo all'intercapedine degli stampi avviene mediante sistemi di iniezione esterni ed interni. Gli alimentatori vengono portati alle parti della colata che vengono sottoposte a lavorazione. Il loro spessore viene assegnato in base allo spessore della parete del getto nel punto di fornitura e alla data natura del riempimento dello stampo. Questa dipendenza è determinata dal rapporto tra lo spessore dell'alimentatore e lo spessore della parete del getto. Liscio, senza turbolenze e intrappolamenti d'aria, il riempimento degli stampi avviene se il rapporto è prossimo a uno. Per getti con pareti di spessore fino a 2 mm. gli alimentatori hanno uno spessore di 0,8 mm; con uno spessore della parete di 3 mm. lo spessore degli alimentatori è di 1,2 mm; con uno spessore della parete di 4-6 mm-2 mm.

Per ricevere la prima porzione del fuso arricchito con inclusioni d'aria, vicino alla cavità dello stampo sono posizionate speciali vasche di lavaggio, il cui volume può raggiungere il 20-40% del volume di colata. Le rondelle sono collegate alla cavità dello stampo tramite canali, il cui spessore è uguale allo spessore degli alimentatori. La rimozione di aria e gas dalla cavità degli stampi avviene attraverso appositi canali di ventilazione e intercapedini tra le aste (spingitori) e la matrice dello stampo. I canali di ventilazione sono realizzati nel piano sdoppiato sulla parte fissa dello stampo, nonché lungo le aste mobili e gli espulsori. Si presume che la profondità dei condotti di ventilazione durante la colata di leghe di alluminio sia 0,05-0,15 mm e la larghezza sia 10-30 mm per migliorare la ventilazione, la cavità delle rondelle con canali sottili (0,2-0,5 mm) è collegata a l'atmosfera.

I principali difetti dei getti ottenuti mediante stampaggio ad iniezione sono la porosità sottocrostale dell'aria (gas) dovuta all'intrappolamento dell'aria ad alte velocità di ingresso del metallo nella cavità dello stampo e la porosità da ritiro (o gusci) nei nodi termici. La formazione di questi difetti è fortemente influenzata dai parametri della tecnologia di colata, dalla velocità di pressatura, dalla pressione di pressatura e dal regime termico dello stampo.

La velocità di pressatura determina la modalità di riempimento dello stampo. Maggiore è la velocità di pressatura, più velocemente il fuso si muove attraverso i canali di iniezione, maggiore è la velocità di ingresso del fuso nella cavità dello stampo. Elevate velocità di pressatura contribuiscono a un migliore riempimento di cavità sottili e allungate. Allo stesso tempo, sono causa di cattura d'aria da parte del metallo e della formazione di porosità sottocrostali. Quando si cola leghe di alluminio, le velocità di pressatura elevate vengono utilizzate solo nella produzione di getti complessi a parete sottile. La pressione di pressatura ha una grande influenza sulla qualità dei getti. All'aumentare, la densità dei getti aumenta.

Il valore della pressione di pressatura è solitamente limitato dal valore della forza di bloccaggio della macchina, che deve superare la pressione esercitata dal metallo sulla matrice mobile (pF). Pertanto, la pre-pressatura locale di getti a pareti spesse, nota come processo Ashigai, sta riscuotendo grande interesse. Il basso tasso di ingresso del metallo nella cavità dello stampo attraverso alimentatori di grande sezione e l'efficace prepressione del fuso cristallizzato con l'ausilio di un doppio pistone consentono di ottenere getti densi.

La qualità dei getti è anche notevolmente influenzata dalle temperature della lega e dello stampo. Nella produzione di getti a pareti spesse di configurazione semplice, il fuso viene versato a una temperatura di 20–30 °C al di sotto della temperatura del liquidus. I getti a parete sottile richiedono l'uso di un fuso surriscaldato al di sopra della temperatura del liquidus di 10–15°C. Per ridurre l'entità delle sollecitazioni da ritiro e prevenire la formazione di cricche nei getti, gli stampi vengono riscaldati prima della colata. Si consigliano le seguenti temperature di riscaldamento:

Spessore della parete di colata, mm 1—2 2—3 3—5 5—8

Temperatura di riscaldamento

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

La stabilità del regime termico è fornita da stampi di riscaldamento (elettrico) o di raffreddamento (ad acqua).

Per proteggere la superficie di lavoro degli stampi dall'adesione e dagli effetti erosivi del fuso, per ridurre l'attrito durante l'estrazione delle anime e per facilitare l'estrazione dei getti, gli stampi sono lubrificati. A tale scopo vengono utilizzati lubrificanti grassi (olio con polvere di grafite o alluminio) o acquosi (soluzioni saline, preparati acquosi a base di grafite colloidale).

La densità dei getti di leghe di alluminio aumenta notevolmente durante la colata con stampi sottovuoto. Per fare ciò, lo stampo viene posto in un involucro sigillato, in cui viene creato il vuoto necessario. Buoni risultati possono essere ottenuti utilizzando il "processo dell'ossigeno". Per fare ciò, l'aria nella cavità dello stampo viene sostituita con ossigeno. Ad alte velocità di ingresso del metallo nella cavità dello stampo, che causano la cattura di ossigeno da parte del fuso, non si forma porosità sottocrostale nei getti, poiché tutto l'ossigeno intrappolato viene speso per la formazione di ossidi di alluminio fini, che non influiscono in modo evidente le proprietà meccaniche dei getti. Tali getti possono essere sottoposti a trattamento termico.

A seconda dei requisiti delle specifiche tecniche, possono essere sottoposti a getti di leghe di alluminio vari tipi controllo: raggi X, raggi gamma o ultrasuoni per la rilevazione di difetti interni; contrassegni per determinare deviazioni dimensionali; luminescente per rilevare crepe superficiali; idro o pneumocontrollo per valutare la tenuta. Viene specificata la frequenza dei tipi di controllo elencati specifiche o determinato dal dipartimento del capo metallurgista dell'impianto. I difetti individuati, se consentito dalle specifiche tecniche, vengono eliminati mediante saldatura o impregnazione. La saldatura ad arco di argon viene utilizzata per la saldatura di sottoriempimenti, gusci, allentamento delle fessure. Prima della saldatura, il punto difettoso viene tagliato in modo tale che le pareti dei recessi abbiano una pendenza di 30 - 42 °. Le colate sono soggette a riscaldamento locale o generale fino a 300-350°C. Il riscaldamento locale avviene mediante fiamma ossiacetilenica, il riscaldamento generale avviene in forni a camera. La saldatura viene eseguita con le stesse leghe da cui sono realizzati i getti, utilizzando un elettrodo di tungsteno non consumabile con un diametro di 2-6 mm a spese argon 5-12 l/min. La forza della corrente di saldatura è solitamente di 25-40 A per 1 mm del diametro dell'elettrodo.

La porosità nei getti viene eliminata mediante impregnazione con vernice bachelite, vernice per asfalto, olio essiccante o vetro liquido. L'impregnazione viene effettuata in caldaie speciali ad una pressione di 490-590 kPa con tenuta preliminare dei getti in un'atmosfera rarefatta (1,3-6,5 kPa). La temperatura del liquido impregnante viene mantenuta a 100°C. Dopo l'impregnazione, i getti vengono sottoposti ad essiccamento a 65-200°C, durante il quale il liquido impregnante indurisce, e ripetuti controlli.

L'alluminio (alluminio) è

Applicazione di alluminio

Ampiamente usato come materiale strutturale. I principali vantaggi dell'alluminio in questa capacità sono la leggerezza, la duttilità per lo stampaggio, la resistenza alla corrosione (nell'aria, l'alluminio è istantaneamente ricoperto da un forte film di Al2O3, che ne impedisce l'ulteriore ossidazione), l'elevata conducibilità termica e la non tossicità dei suoi composti. In particolare, queste proprietà hanno reso l'alluminio estremamente popolare nella produzione di pentole, fogli di alluminio Industria alimentare e per l'imballaggio.

Lo svantaggio principale dell'alluminio come materiale strutturale è la sua bassa resistenza, quindi, per rafforzarlo, è solitamente legato con una piccola quantità di cuprum e magnesio (la lega è chiamata duralluminio).

La conducibilità elettrica dell'alluminio è solo 1,7 volte inferiore a quella del cuprum, mentre l'alluminio è circa 4 volte più economico per chilogrammo, ma, a causa della densità 3,3 volte inferiore, per ottenere la stessa resistenza, ha bisogno di circa 2 volte meno peso. Pertanto, è ampiamente utilizzato nell'ingegneria elettrica per la produzione di fili, la loro schermatura e persino nella microelettronica per la produzione di conduttori in chip. La minore conducibilità elettrica dell'alluminio (37 1/ohm) rispetto al cuprum (63 1/ohm) è compensata da un aumento della sezione trasversale dei conduttori in alluminio. Lo svantaggio dell'alluminio come materiale elettrico è la presenza di un forte film di ossido che rende difficile la saldatura.

A causa del complesso di proprietà, è ampiamente utilizzato nelle apparecchiature termiche.

L'alluminio e le sue leghe mantengono la resistenza a temperature ultra basse. Per questo motivo è ampiamente utilizzato nella tecnologia criogenica.

L'elevata riflettività unita al basso costo e alla facilità di deposizione rendono l'alluminio un materiale ideale per la realizzazione di specchi.

Nella produzione di materiali da costruzione come agente formante gas.

L'alluminizzazione conferisce resistenza alla corrosione e alle incrostazioni di acciaio e altre leghe, come valvole di motori a pistoni, pale di turbine, piattaforme petrolifere, apparecchiature per lo scambio di calore e sostituisce anche la zincatura.

Il solfuro di alluminio viene utilizzato per produrre acido solfidrico.

Sono in corso ricerche per sviluppare l'alluminio schiumato come materiale particolarmente resistente e leggero.

Come componente della termite, miscele per alluminotermia

L'alluminio viene utilizzato per recuperare metalli rari dai loro ossidi o alogenuri.

l'alluminio è componente importante molte leghe. Ad esempio, nei bronzi di alluminio, i componenti principali sono rame e alluminio. Nelle leghe di magnesio, l'alluminio è spesso usato come additivo. Per la produzione di spirali nei riscaldatori elettrici, viene utilizzato Fechral (Fe, Cr, Al) (insieme ad altre leghe).

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Quando l'alluminio era molto costoso, ne veniva ricavata una varietà di articoli di gioielleria. Quindi, Napoleone III ordinò bottoni in alluminio e nel 1889 a Dmitry Ivanovich Mendeleev fu presentata una bilancia con ciotole in oro e alluminio. La moda per loro è passata immediatamente quando sono apparse nuove tecnologie (sviluppi) per la sua produzione, che hanno ridotto il costo molte volte. Ora l'alluminio viene talvolta utilizzato nella produzione di gioielli.

In Giappone, l'alluminio viene utilizzato nella produzione di gioielli tradizionali, in sostituzione del .

L'alluminio e i suoi composti sono utilizzati come propellente ad alte prestazioni nei propellenti bipropellenti e come propellente nei propellenti solidi. I seguenti composti di alluminio sono del massimo interesse pratico come carburante per razzi:

Alluminio in polvere come combustibile nei propellenti per razzi solidi. Viene anche utilizzato sotto forma di polvere e sospensioni negli idrocarburi.

idruro di alluminio.

borano di alluminio.

Trimetilalluminio.

alluminio trietile.

Tripropilalluminio.

Il trietilalluminio (di solito, insieme al trietilboro) viene utilizzato anche per l'accensione chimica (cioè come combustibile di partenza) nei motori a razzo, poiché si accende spontaneamente nell'ossigeno gassoso.

Ha un leggero effetto tossico, ma molti composti di alluminio inorganico solubili in acqua rimangono a lungo in uno stato disciolto e possono avere un effetto dannoso sull'uomo e sugli animali a sangue caldo attraverso l'acqua potabile. I più tossici sono cloruri, nitrati, acetati, solfati, ecc. Per l'uomo, le seguenti dosi di composti di alluminio (mg/kg di peso corporeo) hanno un effetto tossico se ingerite:

acetato di alluminio - 0,2-0,4;

idrossido di alluminio - 3,7-7,3;

allume di alluminio - 2.9.

Innanzitutto agisce sul sistema nervoso (si accumula nel tessuto nervoso, portando a gravi disturbi della funzione del sistema nervoso centrale). Tuttavia, la proprietà neurotossica dell'alluminio è stata studiata dalla metà degli anni '60, poiché l'accumulo del metallo nel corpo umano è ostacolato dal meccanismo della sua escrezione. In condizioni normali, fino a 15 mg di un elemento al giorno possono essere escreti nelle urine. Di conseguenza, il maggiore effetto negativo si osserva nelle persone con funzione escretrice renale compromessa.

Secondo alcuni studi biologici, l'assunzione di alluminio nel corpo umano era considerata un fattore di sviluppo del morbo di Alzheimer, ma questi studi sono stati successivamente criticati e la conclusione sulla connessione dell'uno con l'altro è stata confutata.

Le caratteristiche chimiche dell'alluminio sono determinate dalla sua elevata affinità per l'ossigeno (in minerali l'alluminio è incluso negli ottaedri e nei tetraedri di ossigeno), valenza costante (3), scarsa solubilità della maggior parte dei composti naturali. A processi endogeni durante la solidificazione del magma e la formazione di rocce ignee, l'alluminio entra nel reticolo cristallino di feldspati, miche e altri minerali - alluminosilicati. Nella biosfera l'alluminio è un migrante debole, scarso negli organismi e nell'idrosfera. In un clima umido, dove i resti in decomposizione di un'abbondante vegetazione formano molti acidi organici, l'alluminio migra nei suoli e nelle acque sotto forma di composti colloidali organominerali; l'alluminio viene adsorbito dai colloidi e precipitato nella parte inferiore dei suoli. La connessione dell'alluminio con il silicio è parzialmente interrotta e in alcuni punti dei tropici si formano minerali - idrossidi di alluminio - boehmite, diaspore, idrargillite. La maggior parte dell'alluminio fa parte degli alluminosilicati: caolinite, beidellite e altri minerali argillosi. Una debole mobilità determina l'accumulo residuo di alluminio nella crosta di agenti atmosferici dei tropici umidi. Di conseguenza, si formano bauxiti eluviali. In epoche geologiche passate, le bauxiti si accumulavano anche nei laghi e nelle zone costiere dei mari delle regioni tropicali (ad esempio, le bauxiti sedimentarie del Kazakistan). Nelle steppe e nei deserti, dove c'è poca materia vivente e le acque sono neutre e alcaline, l'alluminio quasi non migra. La migrazione dell'alluminio è più vigorosa nelle aree vulcaniche, dove si osservano fiumi altamente acidi e acque sotterranee ricche di alluminio. Nei luoghi di spostamento di acque acide con alcalino - marine (alla foce di fiumi e altri), l'alluminio si deposita con la formazione di depositi di bauxite.

L'alluminio fa parte dei tessuti di animali e piante; negli organi dei mammiferi è stato trovato dal 10-3 al 10-5% di alluminio (per sostanza grezza). L'alluminio si accumula nel fegato, nel pancreas e nelle ghiandole tiroidee. A prodotti erboristici il contenuto di alluminio varia da 4 mg per 1 kg di sostanza secca (patata) a 46 mg (rapa gialla), nei prodotti animali - da 4 mg (miele) a 72 mg per 1 kg di sostanza secca (). Nella dieta umana quotidiana, il contenuto di alluminio raggiunge i 35-40 mg. Gli organismi noti sono concentratori di alluminio, ad esempio, i muschi del club (Lycopodiaceae), contenenti fino al 5,3% di alluminio nella cenere, i molluschi (Helix e Lithorina), nelle ceneri di cui lo 0,2-0,8% di alluminio. Formando composti insolubili con fosfati, l'alluminio interrompe la nutrizione delle piante (assorbimento di fosfato da parte delle radici) e degli animali (assorbimento di fosfato nell'intestino).

L'acquirente principale è l'aviazione. Gli elementi più caricati del velivolo (pelle, set di rinforzo di potenza) sono realizzati in duralluminio. E hanno portato questa lega nello spazio. È persino atterrato sulla Luna ed è tornato sulla Terra. E le stazioni "Luna", "Venus", "Mars", create dai progettisti dell'ufficio, che lunghi anni guidati da Georgy Nikolaevich Babakin (1914-1971), non potevano fare a meno delle leghe di alluminio.

Le leghe del sistema alluminio-manganese e alluminio-magnesio (AMts e AMg) sono il materiale principale per gli scafi di "razzi" e "meteore" ad alta velocità - aliscafi.

Ma le leghe di alluminio sono utilizzate non solo nei trasporti spaziali, aerei, marittimi e fluviali. L'alluminio occupa una posizione di forza nel trasporto terrestre. I dati seguenti parlano dell'uso diffuso dell'alluminio nell'industria automobilistica. Nel 1948 venivano usati 3,2 kg di alluminio per uno, nel 1958 - 23,6, nel 1968 - 71,4, e oggi questa cifra supera i 100 kg. L'alluminio è apparso e trasporto ferroviario. E il superexpress Russkaya Troika è composto per oltre il 50% da leghe di alluminio.

L'alluminio è sempre più utilizzato nelle costruzioni. Nelle nuove costruzioni vengono spesso utilizzate travi resistenti e leggere, soffitti, colonne, ringhiere, recinzioni, elementi di sistemi di ventilazione realizzati con leghe a base di alluminio. A l'anno scorso le leghe di alluminio sono entrate nella costruzione di molti edifici pubblici, complessi sportivi. Ci sono tentativi di usare l'alluminio come materiale di copertura. Un tale tetto non teme le impurità di anidride carbonica, composti di zolfo, composti di azoto e altre impurità nocive, che migliorano notevolmente la corrosione atmosferica del ferro del tetto.

Come leghe da colata, vengono utilizzati i silumin, leghe del sistema alluminio-silicio. Tali leghe hanno una buona fluidità, conferiscono un basso ritiro e segregazione (eterogeneità) nei getti, il che consente di ottenere parti della configurazione più complessa mediante colata, ad esempio carter motore, giranti di pompe, custodie di strumenti, blocchi motore a combustione interna, pistoni , testate e camicie motori a pistoni.

Combatti per il declino costo anche le leghe di alluminio hanno avuto successo. Ad esempio, il silumin è 2 volte più economico dell'alluminio. Di solito, al contrario, le leghe sono più costose (per ottenere una lega, è necessario ottenere una base pura e quindi legando - una lega). I metallurgisti sovietici dello stabilimento di alluminio di Dnepropetrovsk nel 1976 padroneggiarono la fusione dei silumini direttamente dagli alluminosilicati.

L'alluminio è noto da tempo nell'ingegneria elettrica. Tuttavia, fino a tempi recenti, l'ambito dell'alluminio era limitato alle linee elettriche e, in rari casi, ai cavi elettrici. L'industria dei cavi era dominata dal rame e Guida. Gli elementi conduttivi della struttura del cavo erano in cuprum e la guaina metallica Guida o leghe a base di piombo. Per molti decenni (per la prima volta nel 1851 furono proposte guaine di piombo per la protezione delle anime dei cavi) è stato l'unico materiale metallico per le guaine dei cavi. È eccellente in questo ruolo, ma non senza difetti: alta densità, bassa forza e scarsità; questi sono solo i principali che hanno indotto una persona a cercare altri metalli che possano sostituire adeguatamente il piombo.

Si sono rivelati in alluminio. L'inizio del suo servizio in questo ruolo può essere considerato il 1939 e il lavoro iniziò nel 1928. Tuttavia, un serio cambiamento nell'uso dell'alluminio nella tecnologia dei cavi si verificò nel 1948, quando fu sviluppata e padroneggiata la tecnologia per la produzione di guaine in alluminio.

Anche il rame, per molti decenni, è stato l'unico metallo per la fabbricazione di conduttori di corrente. Studi su materiali che potrebbero sostituire il rame hanno dimostrato che l'alluminio dovrebbe e può essere un tale metallo. Quindi, invece di due metalli, essenzialmente per scopi diversi, l'alluminio è entrato nella tecnologia dei cavi.

Questa sostituzione ha una serie di vantaggi. In primo luogo, la possibilità di utilizzare un guscio in alluminio come conduttore neutro è un notevole risparmio di metallo e riduzione del peso. In secondo luogo, maggiore forza. In terzo luogo, facilitare l'installazione, ridurre i costi di trasporto, ridurre il costo del cavo, ecc.

I fili di alluminio sono utilizzati anche per le linee elettriche aeree. Ma ci sono voluti molti sforzi e tempo per fare una sostituzione equivalente. Sono state sviluppate molte opzioni e vengono utilizzate in base alla situazione specifica. [Prodotto fili di alluminio maggiore resistenza e maggiore resistenza allo scorrimento, che si ottiene legando con magnesio fino allo 0,5%, silicio fino allo 0,5%, ferro fino allo 0,45%, indurimento e invecchiamento. Vengono utilizzati fili in acciaio-alluminio, in particolare per l'esecuzione di grandi campate richieste all'intersezione di vari ostacoli con linee elettriche. Ci sono campate di oltre 1500 m, ad esempio, quando si attraversano i fiumi.

Alluminio nella tecnologia di trasferimento elettricità su lunghe distanze, vengono utilizzati non solo come materiale conduttore. Un decennio e mezzo fa, le leghe a base di alluminio iniziarono ad essere utilizzate per la produzione di torri di trasmissione di potenza. Sono stati costruiti per la prima volta nel ns nazione nel Caucaso. Sono circa 2,5 volte più leggere dell'acciaio e non richiedono protezione dalla corrosione. Pertanto, lo stesso metallo ha sostituito ferro, rame e piombo nell'ingegneria elettrica e nella tecnologia di trasmissione dell'elettricità.

E così o quasi è stato in altre aree della tecnologia. Serbatoi, condutture e altre unità di assemblaggio in leghe di alluminio si sono affermati bene nell'industria petrolifera, del gas e chimica. Hanno soppiantato molti metalli e materiali resistenti alla corrosione, come i contenitori in lega ferro-carbonio smaltati all'interno per immagazzinare liquidi aggressivi (una crepa nello strato di smalto di questo costoso design potrebbe causare perdite o addirittura incidenti).

Ogni anno nel mondo viene speso oltre 1 milione di tonnellate di alluminio per la produzione di lamina. Lo spessore della lamina, a seconda del suo scopo, è compreso tra 0,004 e 0,15 mm. La sua applicazione è estremamente varia. Viene utilizzato per il confezionamento di vari prodotti alimentari e industriali: cioccolato, dolci, medicinali, cosmetici, prodotti fotografici, ecc.

La lamina è anche usata come materiale strutturale. C'è un gruppo di plastica riempita di gas - plastica a nido d'ape - materiali cellulari con un sistema di celle che si ripetono regolarmente di forma geometrica regolare, le cui pareti sono fatte di un foglio di alluminio.

Enciclopedia di Brockhaus e Efron

ALLUMINIO- (argilla) chimica. zn. AL; A. in. = 27.12; battiti in. = 2,6; p.f. circa 700°. Metallo bianco argenteo, morbido, sonoro; è in combinazione con l'acido silicico il componente principale di argille, feldspati, miche; si trova in tutti i terreni. Va a…… Dizionario di parole straniere della lingua russa

ALLUMINIO- (simbolo Al), metallo bianco-argento, elemento del terzo gruppo della tavola periodica. Fu ottenuto per la prima volta nella sua forma pura nel 1827. Il metallo più comune nella corteccia il globo; la sua fonte principale è il minerale di bauxite. Processi… … Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico

ALLUMINIO- ALLUMINIO, Alluminio (segno chimico A1, peso 27,1), il metallo più diffuso sulla superficie terrestre e, dopo O e silicio, il componente più importante della crosta terrestre. A. si trova in natura, principalmente sotto forma di sali di acido silicico (silicati); ... ... Grande enciclopedia medica

Alluminio- è un metallo bianco-bluastro, caratterizzato da una particolare leggerezza. È molto duttile e può essere facilmente arrotolato, trafilato, forgiato, stampato e fuso, ecc. Come altri metalli teneri, anche l'alluminio si presta molto bene a ... ... Terminologia ufficiale

Alluminio- (Alluminio), Al, elemento chimico del gruppo III del sistema periodico, numero atomico 13, massa atomica 26.98154; metallo leggero, mp660 °С. Il contenuto nella crosta terrestre è dell'8,8% in peso. L'alluminio e le sue leghe sono usati come materiali strutturali in ... ... Dizionario enciclopedico illustrato

ALLUMINIO- ALLUMINIO, alluminio maschio., chem. argille di metalli alcalini, a base di allumina, argille; così come la base di ruggine, ferro; e yari rame. Maschio in alluminio. un fossile simile all'allumina, solfato di allumina idrato. Marito di Alunit. fossile, molto vicino a ... ... Dizionario Dalia

alluminio- Dizionario dei sinonimi russi in metallo (argento, leggero, alato). alluminio n., numero di sinonimi: 8 argille (2) … Dizionario dei sinonimi

ALLUMINIO- (lat. Aluminium from alumen alum), Al, un elemento chimico del gruppo III del sistema periodico, numero atomico 13, massa atomica 26.98154. Metallo bianco argentato, leggero (2,7 g/cm³), duttile, ad alta conducibilità elettrica, mp 660 .C.… … Grande dizionario enciclopedico

Alluminio- Al (dal lat. alumen il nome di allume, usato anticamente come mordente nella tintura e nella concia * a. alluminio; n. alluminio; f. alluminio; e. alluminio), chem. gruppo III elemento periodico. Sistemi Mendeleev, at. n. 13, a. m.26.9815 ... Enciclopedia geologica

ALLUMINIO- ALLUMINIO, alluminio, pl. nessun marito. (dal lat. alumen allume). Metallo leggero malleabile bianco argentato. Dizionario esplicativo di Ushakov. DN Ushakov. 1935 1940 ... Dizionario esplicativo di Ushakov

Proprietà 13 Al.

Massa atomica	26,98	Clarke, at.% (prevalenza in natura)	5,5
Configurazione elettronica*		Stato di aggregazione (bene.).	solido
	0,143	Colore	bianco argento
	0,057		695
Energia ionizzata	5,98		2447
Elettronegatività relativa	1,5	Densità	2,698
Possibili stati di ossidazione	1, +2,+3	Potenziale dell'elettrodo standard	1,69

*Configurazione esterna mostrata livelli elettronici elemento atomo. La configurazione dei restanti livelli elettronici coincide con quella del gas nobile che completa il periodo precedente ed è indicata tra parentesi.

Alluminio- il principale rappresentante dei metalli del sottogruppo principale del gruppo III del sistema periodico. Proprietà dei suoi analoghi - gallio, India e tallio - per molti versi assomigliano alle proprietà dell'alluminio, poiché tutti questi elementi hanno la stessa configurazione elettronica del livello esterno ns 2 np 1 e quindi mostrano tutti uno stato di ossidazione di 3+.

Proprietà fisiche. L'alluminio è un metallo bianco argentato con elevata conducibilità termica ed elettrica. La superficie metallica è ricoperta da un film sottile ma molto resistente di ossido di alluminio Al 2 Oz.

Proprietà chimiche. L'alluminio è molto attivo se non c'è la pellicola protettiva di Al 2 Oz. Questo film impedisce all'alluminio di interagire con l'acqua. Se rimuovi la pellicola protettiva con mezzi chimici(ad esempio, con una soluzione alcalina), quindi il metallo inizia a interagire vigorosamente con l'acqua con il rilascio di idrogeno:

L'alluminio sotto forma di trucioli o polvere brucia brillantemente nell'aria, rilasciando una grande quantità di energia:

Questa caratteristica dell'alluminio è ampiamente utilizzata per ottenere vari metalli dai loro ossidi mediante riduzione con alluminio. Il metodo viene chiamato alluminotermia . L'alluminotermia può produrre solo quei metalli in cui il calore di formazione degli ossidi è inferiore al calore di formazione di Al 2 Oz, ad esempio:

Quando riscaldato, l'alluminio reagisce con gli alogeni zolfo, azoto e carbonio, formando, rispettivamente, alogenuri:

Il solfuro di alluminio e il carburo di alluminio vengono completamente idrolizzati con la formazione di idrossido di alluminio e, di conseguenza, acido solfidrico e metano.

L'alluminio è facilmente solubile in acido cloridrico di qualsiasi concentrazione:

Gli acidi solforico e nitrico concentrati al freddo non agiscono sull'alluminio (passiva). In il riscaldamento l'alluminio è in grado di ridurre questi acidi senza sviluppo di idrogeno:

A diluito l'acido solforico dissolve l'alluminio con il rilascio di idrogeno:

A diluito acido nitrico la reazione procede con il rilascio di ossido nitrico (II):

L'alluminio si dissolve in soluzioni di alcali e carbonati di metalli alcalini per formare tetraidrossialluminati:

Ossido di alluminio. Al 2 O 3 ha 9 modificazioni cristalline. La a più comune è una modifica. È il più chimicamente inerte; sulla sua base, vengono coltivati ​​cristalli singoli di varie pietre per l'uso nell'industria e nella tecnologia della gioielleria.

In laboratorio, l'ossido di alluminio si ottiene bruciando polvere di alluminio in ossigeno o calcinando il suo idrossido:

ossido di alluminio, essere anfotero può reagire non solo con gli acidi, ma anche con gli alcali, così come quando fuso con carbonati di metalli alcalini, mentre dà metaalluminati:

e con sali acidi:

idrossido di alluminio- sostanza gelatinosa bianca, praticamente insolubile in acqua, in possesso anfotero proprietà. L'idrossido di alluminio può essere ottenuto trattando i sali di alluminio con alcali o idrossido di ammonio. Nel primo caso si deve evitare un eccesso di alcali, altrimenti l'idrossido di alluminio si dissolverà con formazione di complessi tetraidrossialluminati[Al(OH) 4 ]` :

Infatti, nell'ultima reazione, ioni tetraidrossidiquaalluminato` , tuttavia, la forma semplificata [Al(OH) 4 ]` è solitamente usata per scrivere le reazioni. Con una debole acidificazione, i tetraidroxoalluminati vengono distrutti:

sali di alluminio. Quasi tutti i sali di alluminio possono essere ottenuti dall'idrossido di alluminio. Quasi tutti i sali di alluminio e gli acidi forti sono altamente solubili in acqua e sono altamente idrolizzati.

Gli alogenuri di alluminio sono altamente solubili in acqua e sono dimeri nella loro struttura:

2AlCl 3 є Al 2 Cl 6

I solfati di alluminio sono facilmente, come tutti i suoi sali, idrolizzati:

L'allume di potassio-alluminio è anche noto: KAl(SO 4) 2H 12H 2O.

acetato di alluminio Al(CH 3 COO) 3 usato in medicina come lozione.

Alluminosilicati. In natura, l'alluminio si presenta sotto forma di composti con ossigeno e silicio - alluminosilicati. La loro formula generale è: (Na, K) 2 Al 2 Si 2 O 8-nefelina.

Inoltre, i composti di alluminio naturale sono: Al2O3- corindone, allumina; e composti con formule generali Al 2 O 3 H nH 2 O e Al(OH) 3H nH 2 O- bauxiti.

Ricevuta. L'alluminio è ottenuto per elettrolisi di Al 2 O 3 fuso.

Alluminio

Alluminio- un elemento chimico del gruppo III del sistema periodico di Mendeleev (numero atomico 13, massa atomica 26.98154). Nella maggior parte dei composti, l'alluminio è trivalente, ma ad alte temperature può anche presentare uno stato di ossidazione di +1. Tra i composti di questo metallo, il più importante è l'ossido di Al 2 O 3.

Alluminio- metallo bianco argento, leggero (densità 2,7 g/cm 3), duttile, buon conduttore di elettricità e calore, punto di fusione 660°C. È facilmente trafilato in filo e arrotolato in fogli sottili. L'alluminio è chimicamente attivo (nell'aria è ricoperto da un film protettivo di ossido - ossido di alluminio). Protegge in modo affidabile il metallo da un'ulteriore ossidazione. Ma se la polvere di alluminio o il foglio di alluminio vengono riscaldati fortemente, il metallo brucia con una fiamma accecante, trasformandosi in ossido di alluminio. L'alluminio si dissolve anche in acido cloridrico e solforico diluito, specialmente se riscaldato. Ma nell'acido nitrico freddo altamente diluito e concentrato, l'alluminio non si dissolve. Quando soluzioni acquose di alcali agiscono sull'alluminio, lo strato di ossido si dissolve e si formano alluminati - sali contenenti alluminio nella composizione dell'anione:

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

L'alluminio, privo di pellicola protettiva, interagisce con l'acqua, soppiantando da essa l'idrogeno:

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

L'idrossido di alluminio risultante reagisce con un eccesso di alcali, formando idrossialluminato:

Al (OH) 3 + NaOH \u003d Na.

L'equazione complessiva per la dissoluzione dell'alluminio in una soluzione acquosa di alcali ha la seguente forma:

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

L'alluminio interagisce attivamente con gli alogeni. L'idrossido di alluminio Al(OH) 3 è una sostanza gelatinosa bianca, traslucida.

La crosta terrestre contiene l'8,8% di alluminio. È il terzo elemento più abbondante in natura dopo l'ossigeno e il silicio e il primo tra i metalli. Fa parte di argille, feldspati, miche. Sono note diverse centinaia di minerali Al (alluminosilicati, bauxiti, alunites e altri). Il minerale più importante dell'alluminio - bauxite contiene il 28-60% di allumina - ossido di alluminio Al 2 O 3 .

Nella sua forma pura, l'alluminio fu ottenuto per la prima volta dal fisico danese H. Oersted nel 1825, sebbene sia il metallo più comune in natura.

La produzione di alluminio viene effettuata mediante elettrolisi dell'allumina Al 2 O 3 in criolite NaAlF 4 fusa ad una temperatura di 950 °C.

L'alluminio è utilizzato nell'aviazione, nell'edilizia, principalmente sotto forma di leghe di alluminio con altri metalli, nell'ingegneria elettrica (sostituto del rame nella produzione di cavi, ecc.), nell'industria alimentare (lamina), nella metallurgia (additivo per leghe), nell'alluminotermia, ecc. .

Densità dell'alluminio, peso specifico e altre caratteristiche.

Densità - 2,7*10 3 kg/mq 3 ;
Peso specifico - 2,7 G/cm 3;
Calore specifico a 20°C - 0,21 cal/grado;
Temperatura di fusione - 658,7°C;
Capacità termica specifica di fusione - 76,8 cal/grado;
Temperatura di ebollizione - 2000°C;
Variazione relativa del volume durante la fusione (ΔV/V) - 6,6%;
Coefficiente di dilatazione lineare(a circa 20°C) : - 22,9 * 10 6 (1 / grado);
Coefficiente di conducibilità termica dell'alluminio - 180 kcal/m * ora * grandine;

Moduli di elasticità dell'alluminio e rapporto di Poisson

Riflessione della luce da alluminio

I numeri riportati nella tabella mostrano quale percentuale di luce incidente perpendicolarmente alla superficie viene riflessa da essa.

OSSIDO DI ALLUMINIO Al 2 O 3

Ossido di alluminio Al 2 O 3, detta anche allumina, si presenta naturalmente in forma cristallina, formando il corindone minerale. Il corindone ha una durezza molto elevata. I suoi cristalli trasparenti, colorati in rosso o blu, sono gemme- rubino e zaffiro. Attualmente i rubini sono ottenuti artificialmente per fusione con l'allumina in un forno elettrico. Sono usati non tanto per la gioielleria quanto per scopi tecnici, ad esempio per la fabbricazione di parti di strumenti di precisione, pietre negli orologi, ecc. I cristalli di rubino contenenti una piccola impurità di Cr 2 O 3 sono usati come generatori quantistici - laser che creano un raggio diretto di radiazione monocromatica.

Il corindone e la sua varietà a grana fine, contenente una grande quantità di impurità - smeriglio, sono usati come materiali abrasivi.

PRODUZIONE DI ALLUMINIO

La principale materia prima per produzione di alluminio sono bauxiti contenenti il ​​32-60% di allumina Al 2 O 3 . I minerali di alluminio più importanti includono anche l'alunite e la nefelina. La Russia ha riserve significative di minerali di alluminio. Oltre alle bauxiti, i cui grandi giacimenti si trovano negli Urali e in Bashkiria, la nefelina, estratta nella penisola di Kola, è una ricca fonte di alluminio. Molto alluminio si trova anche nei giacimenti della Siberia.

L'alluminio è ottenuto dall'ossido di alluminio Al 2 O 3 mediante il metodo elettrolitico. L'ossido di alluminio utilizzato per questo deve essere sufficientemente puro, poiché le impurità vengono rimosse dall'alluminio fuso con grande difficoltà. L'Al 2 O 3 purificato si ottiene dalla lavorazione della bauxite naturale.

Il principale materiale di partenza per la produzione di alluminio è l'ossido di alluminio. Non conduce elettricità e ha un punto di fusione molto alto (circa 2050 °C), quindi richiede troppa energia.

È necessario ridurre il punto di fusione dell'ossido di alluminio ad almeno 1000 o C. Questo metodo è stato trovato in parallelo dal francese P. Eru e dall'americano C. Hall. Hanno scoperto che l'allumina si dissolve bene nella criolite fusa, un minerale di composizione di AlF 3. 3NaF. Questo fuso è sottoposto ad elettrolisi ad una temperatura di soli 950°C circa nella produzione di alluminio. Le riserve di criolite in natura sono insignificanti, quindi è stata creata la criolite sintetica, che ha ridotto significativamente il costo della produzione di alluminio.

L'idrolisi viene sottoposta a una miscela fusa di criolite Na 3 e ossido di alluminio. Una miscela contenente circa il 10 percento in peso di Al 2 O 3 fonde a 960 °C e ha la conduttività elettrica, la densità e la viscosità più favorevoli al processo. Per migliorare ulteriormente queste caratteristiche, nella composizione della miscela vengono introdotti gli additivi AlF 3 , CaF 2 e MgF 2. Ciò rende possibile l'elettrolisi a 950 °C.

L'elettrolizzatore per la fusione dell'alluminio è un involucro di ferro rivestito dall'interno con mattoni refrattari. Il suo fondo (sotto), assemblato da blocchi di carbone compresso, funge da catodo. In alto si trovano gli anodi (uno o più): si tratta di telai in alluminio riempiti con bricchetti di carbone. Negli impianti moderni gli elettrolizzatori sono installati in serie; ogni serie è composta da 150 o più celle.

Durante l'elettrolisi, l'alluminio viene rilasciato al catodo e l'ossigeno viene rilasciato all'anodo. L'alluminio, che ha una densità maggiore rispetto alla massa fusa originale, viene raccolto sul fondo dell'elettrolizzatore, da dove viene periodicamente scaricato. Quando il metallo viene rilasciato, alla massa fusa vengono aggiunte nuove porzioni di ossido di alluminio. L'ossigeno rilasciato durante l'elettrolisi interagisce con il carbonio dell'anodo, che si brucia, formando CO e CO 2 .

Il primo impianto di alluminio in Russia fu costruito nel 1932 a Volkhov.

LEGHE DI ALLUMINIO

leghe, che aumentano la resistenza e altre proprietà dell'alluminio, si ottengono introducendo al suo interno additivi leganti, come rame, silicio, magnesio, zinco e manganese.

Duralluminio(duralluminio, duralluminio, dal nome della città tedesca dove iniziò la produzione industriale della lega). Lega di alluminio (base) con rame (Cu: 2,2-5,2%), magnesio (Mg: 0,2-2,7%) manganese (Mn: 0,2-1%). Viene sottoposto a indurimento e invecchiamento, spesso rivestito di alluminio. È un materiale strutturale per l'aviazione e l'ingegneria dei trasporti.

Silumin- leghe leggere di alluminio fuso (base) con silicio (Si: 4-13%), a volte fino al 23% e alcuni altri elementi: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Producono parti di configurazione complessa, principalmente nell'industria automobilistica e aeronautica.

magnalia- leghe di alluminio (base) con magnesio (Mg: 1-13%) e altri elementi con elevata resistenza alla corrosione, buona saldabilità, elevata duttilità. Realizzano fusioni sagomate (casting magnals), lamiere, filo, rivetti, ecc. (magnalia deformabile).

I principali vantaggi di tutte le leghe di alluminio sono la loro bassa densità (2,5-2,8 g / cm 3), elevata resistenza (per unità di peso), resistenza soddisfacente alla corrosione atmosferica, basso costo comparativo e facilità di produzione e lavorazione.

Le leghe di alluminio sono utilizzate nella tecnologia missilistica, nella fabbricazione di aeromobili, automobili, navi e strumenti, nella produzione di utensili, articoli sportivi, mobili, pubblicità e altre industrie.

In termini di ampiezza di applicazione, le leghe di alluminio sono al secondo posto dopo l'acciaio e la ghisa.

L'alluminio è uno degli additivi più comuni nelle leghe a base di rame, magnesio, titanio, nichel, zinco e ferro.

Anche l'alluminio è usato per alluminare (alluminare)- saturazione della superficie di prodotti in acciaio o ghisa con alluminio per proteggere il materiale di base dall'ossidazione durante il forte riscaldamento, ad es. aumentare la resistenza al calore (fino a 1100 °C) e la resistenza alla corrosione atmosferica.

PROPRIETA' DELL'ALLUMINIO

Contenuto:

Gradi di alluminio

Proprietà fisiche

Proprietà di corrosione

Proprietà meccaniche

Proprietà tecnologiche

Applicazione

gradi di alluminio.

L'alluminio è caratterizzato da un'elevata conduttività elettrica e termica, resistenza alla corrosione, duttilità e resistenza al gelo. La proprietà più importante dell'alluminio è la sua bassa densità (circa 2,70 g/cc).Il punto di fusione dell'alluminio è di circa 660°C.

Le proprietà fisico-chimiche, meccaniche e tecnologiche dell'alluminio dipendono molto dal tipo e dalla quantità di impurità, che peggiorano la maggior parte delle proprietà del metallo puro.Le principali impurità naturali nell'alluminio sono ferro e silicio. Il ferro, ad esempio, è presente come fase Fe-Al indipendente, riduce la conduttività elettrica e la resistenza alla corrosione, peggiora la duttilità, ma aumenta leggermente la resistenza dell'alluminio.

A seconda del grado di purificazione, l'alluminio primario è suddiviso in alluminio di elevata purezza tecnica (GOST 11069-2001). L'alluminio tecnico include anche i gradi contrassegnati AD, AD1, AD0, AD00 (GOST 4784-97). L'alluminio tecnico di tutti i gradi è ottenuto mediante elettrolisi di fusioni di criolite-allumina. L'alluminio ad alta purezza è ottenuto mediante purificazione aggiuntiva dell'alluminio tecnico. Le caratteristiche delle proprietà dell'alluminio di elevata e elevata purezza sono discusse nei libri

1) Scienza dei metalli dell'alluminio e delle sue leghe. ed. IN Fridlyander. M. 1971.2) Proprietà meccaniche e tecnologiche dei metalli. AV Bobylev. M. 1980.

La tabella seguente fornisce un riepilogo della maggior parte dei gradi di alluminio. Viene inoltre indicato il contenuto delle sue principali impurità naturali - silicio e ferro.

Marca	Al, %	Sì, %	Fe, %	Applicazioni
Alluminio ad alta purezza
A995	99.995	0.0015	0.0015	Apparecchiature chimiche Lamina per piastre di condensatori Scopi speciali
A98	99.98	0.006	0.006
A95	99.95	0.02	0.025
Alluminio di grado tecnico
A8 AD000	99.8	0.10 0.15	0.12 0.15	Vergella per la produzione prodotti per cavi e fili (da A7E e A5E). Materie prime per la produzione di leghe di alluminio Foglio Prodotti laminati (barre, nastri, lamiere, fili, tubi)
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 INFERNO	99.0	0.95 Fino all'1,0% in totale

La principale differenza pratica tra alluminio commerciale e altamente purificato è correlata alle differenze di resistenza alla corrosione di determinati mezzi. Naturalmente, maggiore è il grado di purificazione dell'alluminio, più costoso è.

L'alluminio ad alta purezza viene utilizzato per scopi speciali. Per la produzione di leghe di alluminio, prodotti in cavo e filo e prodotti laminati, viene utilizzato l'alluminio tecnico. Successivamente, parleremo di alluminio tecnico.

Conduttività elettrica.

La proprietà più importante dell'alluminio è la sua elevata conduttività elettrica, in cui è seconda solo all'argento, al rame e all'oro. La combinazione di un'elevata conduttività elettrica con una bassa densità consente all'alluminio di competere con il rame nel campo dei prodotti di cavi e fili.

La conducibilità elettrica dell'alluminio, oltre al ferro e al silicio, è fortemente influenzata da cromo, manganese e titanio. Pertanto, nell'alluminio destinato alla fabbricazione di conduttori di corrente, viene regolato il contenuto di molte altre impurità. Quindi, nell'alluminio di grado A5E con un contenuto di ferro consentito dello 0,35% e silicio dello 0,12%, la somma delle impurità Cr + V + Ti + Mn non deve superare solo lo 0,01%.

La conducibilità elettrica dipende dallo stato del materiale. La ricottura a lungo termine a 350°C migliora la conducibilità, mentre la tempra a freddo peggiora la conducibilità.

Il valore della resistività elettrica a una temperatura di 20°C èOhm*mm 2 /m o µOhm*m :

0,0277 - filo di alluminio ricotto A7E

0,0280 - filo di alluminio ricotto A5E

0,0290 - dopo la pressatura, senza trattamento termico da alluminio AD0

Pertanto, la resistenza elettrica specifica dei conduttori in alluminio è circa 1,5 volte superiore alla resistenza elettrica dei conduttori in rame. Di conseguenza, la conduttività elettrica (il reciproco della resistività) dell'alluminio è del 60-65% della conduttività elettrica del rame. La conduttività elettrica dell'alluminio aumenta al diminuire della quantità di impurità.

Il coefficiente di temperatura della resistenza elettrica dell'alluminio (0,004) è approssimativamente lo stesso di quello del rame.

Conduttività termica

La conducibilità termica dell'alluminio a 20°C è di circa 0,50 cal/cm*s*C e aumenta con l'aumentare della purezza del metallo. In termini di conducibilità termica, l'alluminio è secondo solo all'argento e al rame (circa 0,90), tre volte superiore alla conduttività termica dell'acciaio dolce. Questa proprietà determina l'uso dell'alluminio nei radiatori di raffreddamento e negli scambiatori di calore.

Altre proprietà fisiche.

L'alluminio ha un livello molto alto calore specifico (circa 0,22 cal/g*C). Questo è molto più alto rispetto alla maggior parte dei metalli (0,09 per il rame). Calore specifico di fusioneè anche molto alta (circa 93 cal/g). Per confronto, per rame e ferro, questo valore è di circa 41-49 cal/g.

Riflettività l'alluminio dipende fortemente dalla sua purezza. Per fogli di alluminio con una purezza del 99,2%, la riflettanza della luce bianca è del 75% e per fogli con un contenuto di alluminio del 99,5%, la riflettanza è già dell'84%.

Proprietà di corrosione dell'alluminio.

L'alluminio stesso è un metallo molto reattivo. Ciò è legato al suo utilizzo nell'alluminotermia e nella produzione di esplosivi. Tuttavia, nell'aria, l'alluminio è ricoperto da una pellicola sottile (circa un micron) di ossido di alluminio. Con elevata resistenza e inerzia chimica, protegge l'alluminio da ulteriori ossidazioni e determina le sue elevate proprietà anticorrosione in molti ambienti.

Nell'alluminio ad alta purezza, il film di ossido è continuo e non poroso e ha un'adesione molto forte all'alluminio. Pertanto, l'alluminio di elevata e speciale purezza è molto resistente all'azione di acidi inorganici, alcali, acqua di mare e aria. L'adesione del film di ossido all'alluminio nei punti in cui si trovano le impurità si deteriora notevolmente e questi luoghi diventano vulnerabili alla corrosione. Pertanto, l'alluminio di purezza tecnica ha una resistenza inferiore. Ad esempio, in relazione all'acido cloridrico debole, la resistenza dell'alluminio raffinato e tecnico differisce di 10 volte.

L'alluminio (e le sue leghe) di solito mostra corrosione per vaiolatura. Pertanto, la stabilità dell'alluminio e delle sue leghe in molti mezzi non è determinata da una variazione del peso dei campioni e non dalla velocità di penetrazione della corrosione, ma da una variazione delle proprietà meccaniche.

Il contenuto di ferro ha la principale influenza sulle proprietà di corrosione dell'alluminio commerciale. Pertanto, il tasso di corrosione in una soluzione di HCl al 5% per diversi gradi è (in):

Marca	ContenutoAl	Contenuto di Fe	Tasso di corrosione
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 presenza di ferro riduce anche la resistenza dell'alluminio agli alcali, ma non pregiudica la resistenza agli acidi solforico e nitrico. In generale, la resistenza alla corrosione dell'alluminio tecnico, a seconda della purezza, si deteriora in questo ordine: A8 e AD000, A7 e AD00, A6, A5 e AD0, AD1, A0 e AD.

A temperature superiori a 100°C, l'alluminio interagisce con il cloro. L'alluminio non interagisce con l'idrogeno, ma lo dissolve bene, quindi è il componente principale dei gas presenti nell'alluminio. Cattiva influenza l'alluminio è influenzato dal vapore acqueo, che si dissocia a 500 C; a temperature più basse, l'effetto del vapore è trascurabile.

L'alluminio è stabile nei seguenti ambienti:

atmosfera industriale

Acqua dolce naturale fino a temperature di 180 C. Il tasso di corrosione aumenta con l'aerazione,

impurità di soda caustica, acido cloridrico e soda.

Acqua di mare

Acido nitrico concentrato

Sali acidi di sodio, magnesio, ammonio, iposolfito.

Soluzioni deboli (fino al 10%) di acido solforico,

100% acido solforico

Soluzioni deboli di fosforico (fino all'1%), cromico (fino al 10%)

Acido borico in qualsiasi concentrazione

Aceto, limone, vino. acido malico, succhi di frutta acidi, vino

Soluzione di ammoniaca

L'alluminio è instabile in tali ambienti:

Diluire l'acido nitrico

Acido cloridrico

Diluire l'acido solforico

Acido fluoridrico e bromidrico

Acido ossalico, formico

Soluzioni di alcali caustici

Acqua contenente sali di mercurio, rame, ioni cloruro che distruggono il film di ossido.

corrosione da contatto

A contatto con la maggior parte dei metalli e delle leghe tecniche, l'alluminio funge da anodo e la sua corrosione aumenterà.

Proprietà meccaniche

Modulo elastico e \u003d 7000-7100 kgf / mm 2 per alluminio tecnico a 20 °C. Con un aumento della purezza dell'alluminio, il suo valore diminuisce (6700 per A99).

Modulo di taglio G \u003d 2700 kgf / mm 2.

Di seguito sono riportati i principali parametri delle proprietà meccaniche dell'alluminio tecnico:

Parametro	Unità riv.	deforme	Ricotto
Forza di snervamento? 0.2	kgf/mm 2	8 - 12	4 - 8
Resistenza alla trazione? in	kgf/mm 2	13 - 16
Allungamento a rottura?		5 – 10	30 – 40
Relativa contrazione a rottura		50 - 60	70 - 90
Resistenza al taglio	kgf/mm 2
Durezza	HB	30 - 35

I dati riportati sono molto indicativi:

1) Per l'alluminio ricotto e fuso, questi valori dipendono dalla qualità tecnica dell'alluminio. Più impurità, maggiore è la resistenza e la durezza e minore è la duttilità. Ad esempio, la durezza dell'alluminio fuso è: per A0 - 25HB, per A5 - 20HB e per alluminio ad alta purezza A995 - 15HB. La resistenza alla trazione per questi casi è: 8,5; 7,5 e 5 kgf / mm 2 e allungamento 20; 30 e 45% rispettivamente.

2) Per l'alluminio deformato, le proprietà meccaniche dipendono dal grado di deformazione, dal tipo di laminato e dalle sue dimensioni. Ad esempio, la resistenza alla trazione è di almeno 15-16 kgf / mm 2 per il filo e 8 - 11 kgf / mm 2 per i tubi.

Tuttavia, in ogni caso, l'alluminio tecnico è un metallo tenero e fragile. Il basso carico di snervamento (anche per l'acciaio lavorato non supera i 12 kgf/mm 2) limita l'uso dell'alluminio in termini di carichi ammissibili.

L'alluminio ha una bassa resistenza allo scorrimento: a 20 C è 5 kgf/mm 2 , e a 200 C è 0,7 kgf/mm 2 . Per confronto: per il rame, queste cifre sono rispettivamente di 7 e 5 kgf / mm 2.

La bassa temperatura di fusione e la temperatura di inizio della ricristallizzazione (per l'alluminio tecnico è di circa 150 C), il basso limite di creep limita l'intervallo di temperatura di funzionamento dell'alluminio dal lato delle alte temperature.

La duttilità dell'alluminio non si deteriora alle basse temperature, fino all'elio. Quando la temperatura scende da +20 C a -269 C, la resistenza alla trazione aumenta di 4 volte per l'alluminio tecnico e di 7 volte per l'alluminio di elevata purezza. Il limite elastico in questo caso aumenta di un fattore 1,5.

La resistenza al gelo dell'alluminio ne consente l'utilizzo in dispositivi e strutture criogeniche.

Proprietà tecnologiche.

L'elevata duttilità dell'alluminio consente di produrre fogli (fino a 0,004 mm di spessore), prodotti imbutiti e utilizzarli per rivetti.

L'alluminio di purezza tecnica mostra fragilità alle alte temperature.

La lavorabilità è molto bassa.

La temperatura di ricottura di ricristallizzazione è di 350-400 C, la temperatura di rinvenimento è di 150 C.

Saldabilità.

Le difficoltà nella saldatura dell'alluminio sono dovute 1) alla presenza di un forte film di ossido inerte, 2) all'elevata conducibilità termica.

Tuttavia, l'alluminio è considerato un metallo altamente saldabile. La saldatura ha la resistenza del metallo base (ricotto) e le stesse proprietà di corrosione. Per i dettagli sulla saldatura dell'alluminio, vedere, ad esempio,www. sito di saldatura.com.ua.

Applicazione.

A causa della sua bassa resistenza, l'alluminio viene utilizzato solo per elementi strutturali non caricati, quando sono importanti un'elevata conduttività elettrica o termica, resistenza alla corrosione, duttilità o saldabilità. Le parti sono collegate mediante saldatura o rivetti. L'alluminio tecnico viene utilizzato sia per la colata che per la produzione di laminati.

Nel magazzino dell'azienda sono sempre presenti lamiere, filo e pneumatici in alluminio tecnico.

(vedi le relative pagine del sito). Sotto l'ordine vengono consegnati i maiali A5-A7.

Uno dei materiali più convenienti nella lavorazione sono i metalli. Hanno anche i loro leader. Ad esempio, le proprietà di base dell'alluminio sono note alle persone da molto tempo. Sono così adatti per l'uso nella vita di tutti i giorni che questo metallo è diventato molto popolare. Che cosa sono gli stessi di una sostanza semplice e come atomo, considereremo in questo articolo.

La storia della scoperta dell'alluminio

Da tempo immemorabile il composto del metallo in questione è noto all'uomo - Veniva utilizzato come mezzo in grado di rigonfiare e legare tra loro i componenti dell'impasto, questo era necessario anche per la vestizione articoli in pelle. L'esistenza dell'ossido di alluminio puro divenne nota nel XVIII secolo, nella sua seconda metà. Tuttavia, non è stato ricevuto.

Per la prima volta, lo scienziato HK Oersted è riuscito a isolare il metallo dal suo cloruro. Fu lui a trattare il sale con amalgama di potassio e ad isolare dalla miscela una polvere grigia, che era di alluminio nella sua forma pura.

Allo stesso tempo, è diventato chiaro che le proprietà chimiche dell'alluminio si manifestano nella sua elevata attività, forte capacità riducente. Pertanto, nessun altro ha lavorato con lui per molto tempo.

Tuttavia, nel 1854, il francese Deville riuscì a ottenere lingotti di metallo mediante elettrolisi fusa. Questo metodo è ancora attuale oggi. Soprattutto la produzione di massa di materiale prezioso è iniziata nel 20 ° secolo, quando sono stati risolti i problemi di ottenere una grande quantità di elettricità nelle imprese.

Ad oggi, questo metallo è uno dei più apprezzati e utilizzati nell'industria edile e domestica.

Caratteristiche generali dell'atomo di alluminio

Se caratterizziamo l'elemento in esame in base alla sua posizione nel sistema periodico, si possono distinguere diversi punti.

1. Numero ordinale - 13.
2. Si trova nel terzo piccolo periodo, nel terzo gruppo, nel sottogruppo principale.
3. Massa atomica - 26.98.
4. Il numero di elettroni di valenza è 3.
5. La configurazione dello strato esterno è espressa dalla formula 3s 2 3p 1 .
6. Il nome dell'elemento è alluminio.
7. fortemente espresso.
8. Non ci sono isotopi in natura, esiste solo in una forma, con numero di Massa 27.
9. Il simbolo chimico è AL, letto come "alluminio" nelle formule.
10. Lo stato di ossidazione è uno, pari a +3.

Le proprietà chimiche dell'alluminio sono pienamente confermate dalla struttura elettronica del suo atomo, perché dotato di un grande raggio atomico e a bassa affinità elettronica, è in grado di agire come un forte agente riducente, come tutti i metalli attivi.

L'alluminio come sostanza semplice: proprietà fisiche

Se parliamo di alluminio, come sostanza semplice, allora è un metallo lucido bianco argenteo. Nell'aria, si ossida rapidamente e si ricopre di un denso film di ossido. La stessa cosa accade con l'azione degli acidi concentrati.

La presenza di tale caratteristica rende i prodotti realizzati con questo metallo resistenti alla corrosione, il che, ovviamente, è molto conveniente per le persone. Pertanto, è l'alluminio che trova un'applicazione così ampia nelle costruzioni. interessante anche in quanto questo metallo è molto leggero, mentre è resistente e morbido. La combinazione di tali caratteristiche non è disponibile per tutte le sostanze.

Ci sono diversi principali Proprietà fisiche che sono caratteristici dell'alluminio.

1. Elevato grado di malleabilità e plasticità. Con questo metallo è realizzata una lamina leggera, resistente e molto sottile, anch'essa arrotolata in un filo.
2. Punto di fusione - 660 0 С.
3. Punto di ebollizione - 2450 0 С.
4. Densità - 2,7 g / cm 3.
5. Cella di cristallo volumetrico centrato sulla faccia, metallico.
6. Tipo di connessione - metallo.

Le proprietà fisiche e chimiche dell'alluminio determinano gli ambiti di applicazione e utilizzo. Se parliamo di aspetti quotidiani, le caratteristiche già considerate da noi sopra giocano un ruolo importante. Come metallo leggero, durevole e anticorrosivo, l'alluminio viene utilizzato negli aerei e nella costruzione navale. Pertanto, queste proprietà sono molto importanti da conoscere.

Proprietà chimiche dell'alluminio

Dal punto di vista chimico, il metallo in questione è un forte agente riducente in grado di esibire un'elevata attività chimica, essendo una sostanza pura. La cosa principale è eliminare il film di ossido. In questo caso, l'attività aumenta notevolmente.

Le proprietà chimiche dell'alluminio come sostanza semplice sono determinate dalla sua capacità di reagire con:

• acidi;
• alcali;
• alogeni;
• grigio.

Non interagisce con l'acqua in condizioni normali. Allo stesso tempo, dagli alogeni, senza riscaldamento, reagisce solo con lo iodio. Altre reazioni richiedono temperatura.

Si possono fornire esempi per illustrare le proprietà chimiche dell'alluminio. Equazioni per reazioni di interazione con:

• acidi- AL + HCL \u003d AlCL 3 + H 2;
• alcali- 2Al + 6H 2 O + 2NaOH \u003d Na + 3H 2;
• alogeni- AL + Hal = ALHal 3 ;
• grigio- 2AL + 3S = AL 2 S 3 .

In generale, la proprietà più importante della sostanza in esame è la sua elevata capacità di ripristinare altri elementi dai loro composti.

Capacità di recupero

Le proprietà riducenti dell'alluminio sono ben tracciate nelle reazioni di interazione con ossidi di altri metalli. Li estrae facilmente dalla composizione della sostanza e consente loro di esistere forma semplice. Ad esempio: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

Nella metallurgia esiste un'intera tecnica per ottenere sostanze basate su tali reazioni. Si chiama alluminotermia. Pertanto, nell'industria chimica, questo elemento viene utilizzato specificamente per la produzione di altri metalli.

Distribuzione in natura

In termini di prevalenza tra gli altri elementi metallici, l'alluminio è al primo posto. Il suo contenuto nella crosta terrestre è dell'8,8%. Se confrontato con i non metalli, il suo posto sarà il terzo, dopo l'ossigeno e il silicio.

A causa della sua elevata attività chimica, non si trova nella sua forma pura, ma solo nella composizione di vari composti. Quindi, ad esempio, ci sono molti minerali, minerali, rocce, che includono l'alluminio. Tuttavia, viene estratto solo dalla bauxite, il cui contenuto in natura non è troppo elevato.

Le sostanze più comuni contenenti il ​​metallo in questione sono:

• feldspati;
• bauxite;
• graniti;
• silice;
• alluminosilicati;
• basalti e altri.

In una piccola quantità, l'alluminio fa necessariamente parte delle cellule degli organismi viventi. Alcune specie di muschio e vita marina sono in grado di accumulare questo elemento all'interno dei loro corpi per tutta la vita.

Ricevuta

Le proprietà fisiche e chimiche dell'alluminio consentono di ottenerlo in un solo modo: per elettrolisi di una massa fusa dell'ossido corrispondente. Tuttavia, questo processo è tecnologicamente complesso. Il punto di fusione di AL 2 O 3 supera 2000 0 C. Per questo motivo non può essere sottoposto direttamente all'elettrolisi. Pertanto, procedere come segue.

La resa del prodotto è del 99,7%. Tuttavia, è possibile ottenere un metallo ancora più puro, che viene utilizzato per scopi tecnici.

Applicazione

Le proprietà meccaniche dell'alluminio non sono abbastanza buone per essere utilizzato nella sua forma pura. Pertanto, vengono spesso utilizzate leghe a base di questa sostanza. Ce ne sono molti, possiamo nominare i più elementari.

1. Duralluminio.
2. Alluminio-manganese.
3. Alluminio-magnesio.
4. Alluminio-rame.
5. Silumin.
6. Aviale.

La loro principale differenza sono, ovviamente, gli additivi di terze parti. Tutti sono a base di alluminio. Altri metalli rendono il materiale più durevole, resistente alla corrosione, resistente all'usura e flessibile nella lavorazione.

Esistono diversi campi di applicazione principali dell'alluminio sia in forma pura che sotto forma di suoi composti (leghe).

Insieme al ferro e alle sue leghe, l'alluminio è il metallo più importante. Sono questi due rappresentanti del sistema periodico che hanno trovato nelle mani dell'uomo la più ampia applicazione industriale.

Proprietà dell'idrossido di alluminio

L'idrossido è il composto più comune che forma l'alluminio. Le sue proprietà chimiche sono le stesse del metallo stesso: è anfotero. Ciò significa che è in grado di manifestare una duplice natura, reagendo sia con gli acidi che con gli alcali.

L'idrossido di alluminio stesso è un precipitato gelatinoso bianco. È facile ottenerlo facendo reagire un sale di alluminio con un alcali o Quando reagisce con gli acidi, questo idrossido dà il solito sale e acqua corrispondenti. Se la reazione procede con alcali, si formano idrossicomplessi di alluminio, in cui il suo numero di coordinazione è 4. Esempio: Na è tetraidrossialluminato di sodio.