Ogni elemento chimico può essere considerato dal punto di vista di tre scienze: fisica, chimica e biologia. E in questo articolo cercheremo di caratterizzare l'alluminio nel modo più accurato possibile. Questo è un elemento chimico che si trova nel terzo gruppo e nel terzo periodo, secondo la tavola periodica. L'alluminio è un metallo con attività chimica media. Anche nei suoi composti si possono osservare proprietà anfotere. La massa atomica dell'alluminio è di ventisei grammi per mole.

Caratteristiche fisiche dell'alluminio

In condizioni normali, è un solido. La formula dell'alluminio è molto semplice. È costituito da atomi (non si uniscono in molecole), che sono costruiti con l'aiuto di un reticolo cristallino in una sostanza continua. Colore alluminio - bianco argento. Inoltre, ha una lucentezza metallica, come tutte le altre sostanze di questo gruppo. Il colore dell'alluminio utilizzato nell'industria può variare a causa della presenza di impurità nella lega. È un metallo abbastanza leggero.

La sua densità è di 2,7 g / cm3, ovvero è circa tre volte più leggera del ferro. In questo può cedere solo al magnesio, che è anche più leggero del metallo in questione. La durezza dell'alluminio è piuttosto bassa. In esso, è inferiore alla maggior parte dei metalli. La durezza dell'alluminio è solo due, quindi per rafforzarlo si aggiungono quelli più duri alle leghe a base di questo metallo.

La fusione dell'alluminio avviene ad una temperatura di soli 660 gradi Celsius. E bolle quando viene riscaldato a una temperatura di duemilaquattrocentocinquantadue gradi Celsius. È un metallo molto duttile e fusibile. Su questo caratteristiche fisiche l'alluminio non è finito. Vorrei anche notare che questo metallo ha la migliore conduttività elettrica dopo rame e argento.

Prevalenza in natura

L'alluminio, le cui caratteristiche tecniche abbiamo appena recensito, è abbastanza comune nell'ambiente. Può essere osservato nella composizione di molti minerali. L'elemento alluminio è il quarto elemento più comune in natura. È dentro la crosta terrestreè quasi il nove per cento. I principali minerali in cui sono presenti i suoi atomi sono bauxite, corindone, criolite. La prima è una roccia, costituita da ossidi di ferro, silicio e il metallo in questione, e nella struttura sono presenti anche molecole d'acqua. Ha un colore eterogeneo: frammenti di grigio, bruno-rossastro e altri colori, che dipendono dalla presenza di varie impurità. Dal trenta al sessanta percento di questa razza è l'alluminio, la cui foto può essere vista sopra. Inoltre, il corindone è un minerale molto comune in natura.

Questo è ossido di alluminio. La sua formula chimica è Al2O3. Può essere rosso, giallo, blu o marrone. La sua durezza sulla scala di Mohs è di nove unità. Le varietà di corindone includono noti zaffiri e rubini, leucosaffiri e padparadscha (zaffiro giallo).

La criolite è un minerale che ha una formula chimica più complessa. È costituito da alluminio e fluoruri di sodio - AlF3.3NaF. Sembra una pietra incolore o grigiastra con una bassa durezza - solo tre sulla scala di Mohs. Nel mondo moderno, è sintetizzato artificialmente in laboratorio. È usato in metallurgia.

L'alluminio si trova in natura anche nella composizione delle argille, i cui componenti principali sono gli ossidi di silicio e il metallo in questione, associati alle molecole d'acqua. Inoltre, questo elemento chimico può essere osservato nella composizione delle nefeline, la cui formula chimica è la seguente: KNa34.

Ricevuta

La caratterizzazione dell'alluminio implica la considerazione dei metodi per la sua sintesi. Ci sono diversi metodi. La produzione di alluminio con il primo metodo avviene in tre fasi. L'ultimo di questi è la procedura di elettrolisi sul catodo e sull'anodo di carbonio. Per eseguire tale processo è necessario l'ossido di alluminio, nonché sostanze ausiliarie come la criolite (formula - Na3AlF6) e il fluoruro di calcio (CaF2). Affinché avvenga il processo di decomposizione dell'ossido di alluminio disciolto nell'acqua, deve essere riscaldato insieme a criolite fusa e fluoruro di calcio ad una temperatura di almeno novecentocinquanta gradi Celsius, quindi una corrente di ottantamila ampere e un tensione di cinque-otto volt. Pertanto, come risultato di questo processo, l'alluminio si depositerà sul catodo e le molecole di ossigeno si raccoglieranno sull'anodo, che, a sua volta, ossida l'anodo e lo trasforma in anidride carbonica. Prima di eseguire questa procedura, la bauxite, sotto forma di ossido di alluminio, viene preliminarmente pulita dalle impurità e subisce anche il processo di disidratazione.

La produzione di alluminio nel modo sopra descritto è molto comune in metallurgia. Esiste anche un metodo inventato nel 1827 da F. Wehler. Sta nel fatto che l'alluminio può essere estratto usando una reazione chimica tra il suo cloruro e il potassio. È possibile eseguire un tale processo solo creando condizioni speciali sotto forma di temperatura e vuoto molto elevate. Quindi, da una mole di cloruro e dallo stesso volume di potassio, si possono ottenere una mole di alluminio e tre moli come sottoprodotto. Questa reazione può essere scritta come la seguente equazione: АІСІ3 + 3К = АІ + 3КІ. Questo metodo non ha guadagnato molta popolarità nella metallurgia.

Caratteristiche dell'alluminio in termini di chimica

Come accennato in precedenza, questa è una sostanza semplice composta da atomi che non sono combinati in molecole. Strutture simili formano quasi tutti i metalli. L'alluminio ha un'attività chimica abbastanza elevata e forti proprietà riducenti. La caratterizzazione chimica dell'alluminio comincerà con una descrizione delle sue reazioni con altre sostanze semplici, quindi verranno descritte le interazioni con composti inorganici complessi.

Alluminio e sostanze semplici

Questi includono, prima di tutto, l'ossigeno, il composto più comune sul pianeta. Il ventuno per cento dell'atmosfera terrestre è costituito da esso. Le reazioni di una data sostanza con qualsiasi altra sono chiamate ossidazione o combustione. Di solito si verifica ad alte temperature. Ma nel caso dell'alluminio, l'ossidazione è possibile in condizioni normali: è così che si forma un film di ossido. Se questo metallo viene schiacciato, brucerà, rilasciando una grande quantità di energia sotto forma di calore. Per effettuare la reazione tra alluminio e ossigeno, questi componenti sono necessari in un rapporto molare di 4:3, risultando in due parti dell'ossido.

Questa interazione chimica è espressa come la seguente equazione: 4АІ + 3О2 = 2АІО3. Sono anche possibili reazioni dell'alluminio con alogeni, che includono fluoro, iodio, bromo e cloro. I nomi di questi processi derivano dai nomi degli alogeni corrispondenti: fluorurazione, iodurazione, bromurazione e clorazione. Queste sono tipiche reazioni di addizione.

Ad esempio, diamo l'interazione dell'alluminio con il cloro. Questo tipo di processo può avvenire solo al freddo.

Quindi, prendendo due moli di alluminio e tre moli di cloro, otteniamo come risultato due moli di cloruro del metallo in questione. L'equazione per questa reazione è la seguente: 2АІ + 3СІ = 2АІСІ3. Allo stesso modo si può ottenere il fluoruro di alluminio, il suo bromuro e lo ioduro.

Con lo zolfo, la sostanza in questione reagisce solo se riscaldata. Per eseguire l'interazione tra questi due composti, è necessario prenderli in proporzioni molari da due a tre e si forma una parte di solfuro di alluminio. L'equazione di reazione ha la seguente forma: 2Al + 3S = Al2S3.

Inoltre, ad alte temperature, l'alluminio interagisce con il carbonio, formando un carburo, e con l'azoto, formando un nitruro. A titolo di esempio si possono citare le seguenti equazioni di reazioni chimiche: 4AI + 3C = AI4C3; 2Al + N2 = 2AlN.

Interazione con sostanze complesse

Questi includono acqua, sali, acidi, basi, ossidi. Con tutti questi composti chimici, l'alluminio reagisce in modi diversi. Diamo un'occhiata più da vicino a ciascun caso.

Reazione con l'acqua

L'alluminio interagisce con la sostanza complessa più comune sulla Terra quando viene riscaldato. Ciò avviene solo in caso di rimozione preliminare del film di ossido. Come risultato dell'interazione, idrossido anfotero e l'idrogeno viene rilasciato nell'aria. Prendendo due parti di alluminio e sei parti di acqua, otteniamo idrossido e idrogeno in proporzioni molari da due a tre. L'equazione di questa reazione è scritta come segue: 2АІ + 6Н2О = 2АІ (ОН) 3 + 3Н2.

Interazione con acidi, basi e ossidi

Come altri metalli attivi, l'alluminio è in grado di entrare in una reazione di sostituzione. In tal modo, può sostituire l'idrogeno da un acido o un catione di un metallo più passivo dal suo sale. Come risultato di tali interazioni si forma un sale di alluminio e si libera anche idrogeno (nel caso di un acido) o precipita un metallo puro (uno meno attivo di quello in esame). Nel secondo caso si manifestano le proprietà riparative di cui sopra. Un esempio è l'interazione dell'alluminio con cui si forma il cloruro di alluminio e l'idrogeno viene rilasciato nell'aria. Questo tipo di reazione è espressa come la seguente equazione: 2AI + 6HCI = 2AICI3 + 3H2.

Un esempio dell'interazione dell'alluminio con il sale è la sua reazione: prendendo questi due componenti, alla fine otterremo rame puro, che precipiterà. Con acidi come solforico e nitrico, l'alluminio reagisce in modo peculiare. Ad esempio, quando l'alluminio viene aggiunto a una soluzione diluita di acido nitrato in un rapporto molare di otto parti a trenta, si formano otto parti del nitrato del metallo in questione, tre parti di ossido nitrico e quindici parti di acqua. L'equazione per questa reazione è scritta come segue: 8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O. Questo processo si verifica solo in presenza di alta temperatura.

Se mescoliamo l'alluminio e una soluzione debole di acido solfato in proporzioni molari da due a tre, otteniamo il solfato del metallo in questione e l'idrogeno in un rapporto da uno a tre. Cioè, si verificherà una normale reazione di sostituzione, come nel caso di altri acidi. Per chiarezza, presentiamo l'equazione: 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2. Tuttavia, con una soluzione concentrata dello stesso acido, tutto è più complicato. Qui, come nel caso del nitrato, si forma un sottoprodotto, ma non sotto forma di ossido, ma sotto forma di zolfo e acqua. Se prendiamo i due componenti di cui abbiamo bisogno in un rapporto molare da due a quattro, di conseguenza otteniamo una parte del sale del metallo in questione e zolfo, oltre a quattro di acqua. Questa interazione chimica può essere espressa utilizzando la seguente equazione: 2Al + 4H2SO4 = Al2(SO4)3 + S + 4H2O.

Inoltre, l'alluminio è in grado di reagire con soluzioni alcaline. Per eseguire una tale interazione chimica, devi prendere due moli del metallo in questione, la stessa quantità o potassio, oltre a sei moli di acqua. Di conseguenza, si formano sostanze come il tetraidrossialluminato di sodio o di potassio, nonché l'idrogeno, che viene rilasciato come gas con un odore pungente in proporzioni molari da due a tre. Questa reazione chimica può essere rappresentata come la seguente equazione: 2AI + 2KOH + 6H2O = 2K[AI(OH)4] + 3H2.

E l'ultima cosa da considerare sono i modelli di interazione dell'alluminio con alcuni ossidi. Il caso più comune e utilizzato è la reazione di Beketov. Come molti altri discussi sopra, si verifica solo a temperature elevate. Quindi, per la sua implementazione, è necessario prendere due moli di alluminio e una mole di ossido di ferro. Come risultato dell'interazione di queste due sostanze, otteniamo ossido di alluminio e ferro libero rispettivamente nella quantità di una e due moli.

L'uso del metallo in questione nell'industria

Si noti che l'uso dell'alluminio è un evento molto comune. Prima di tutto, l'industria aeronautica ne ha bisogno. Insieme a questo, vengono utilizzate anche leghe a base del metallo in questione. Possiamo dire che l'aereo medio è composto per il 50% da leghe di alluminio e il suo motore è per il 25%. Inoltre, l'uso dell'alluminio viene effettuato nel processo di produzione di fili e cavi grazie alla sua eccellente conduttività elettrica. Inoltre, questo metallo e le sue leghe sono ampiamente utilizzati nell'industria automobilistica. Con questi materiali sono realizzate le carrozzerie di automobili, autobus, filobus, alcuni tram, nonché vagoni ferroviari ordinari ed elettrici.

Viene anche utilizzato per scopi più piccoli, ad esempio per la produzione di imballaggi per alimenti e altri prodotti, piatti. Per realizzare la vernice argentata è necessaria una polvere del metallo in questione. Tale vernice è necessaria per proteggere il ferro dalla corrosione. Possiamo dire che l'alluminio è il secondo metallo più utilizzato nell'industria dopo il ferro. I suoi composti e se stesso sono spesso utilizzati nell'industria chimica. Ciò è dovuto alle speciali proprietà chimiche dell'alluminio, comprese le sue proprietà riducenti e la natura anfotera dei suoi composti. L'idrossido dell'elemento chimico considerato è necessario per la purificazione dell'acqua. Inoltre, viene utilizzato in medicina durante la produzione di vaccini. Può anche essere trovato in alcune materie plastiche e altri materiali.

Ruolo in natura

Come già accennato in precedenza, l'alluminio si trova in grandi quantità nella crosta terrestre. È particolarmente importante per gli organismi viventi. L'alluminio è coinvolto nella regolazione dei processi di crescita, forma tessuti connettivi, come ossa, legamenti e altri. Grazie a questo microelemento, i processi di rigenerazione dei tessuti corporei vengono eseguiti più velocemente. La sua carenza è caratterizzata dai seguenti sintomi: disturbi dello sviluppo e della crescita nei bambini, negli adulti - affaticamento cronico, prestazioni ridotte, ridotta coordinazione dei movimenti, rallentamento della rigenerazione dei tessuti, debolezza muscolare, soprattutto degli arti. Questo fenomeno può verificarsi se si mangiano troppo pochi cibi contenenti questo oligoelemento.

Tuttavia, un problema più comune è un eccesso di alluminio nel corpo. In questo caso si osservano spesso i seguenti sintomi: nervosismo, depressione, disturbi del sonno, perdita di memoria, resistenza allo stress, rammollimento dell'apparato muscolo-scheletrico, che possono portare a frequenti fratture e distorsioni. Con un eccesso prolungato di alluminio nel corpo, spesso sorgono problemi nel lavoro di quasi tutti i sistemi di organi.

Una serie di ragioni possono portare a questo fenomeno. Prima di tutto, è stato a lungo dimostrato dagli scienziati che i piatti realizzati con il metallo in questione non sono adatti per cucinare il cibo al suo interno, poiché a temperature elevate parte dell'alluminio entra negli alimenti e, di conseguenza, ne consumi molto di più microelemento di cui il corpo ha bisogno.

Il secondo motivo è l'uso regolare di cosmetici contenenti il ​​metallo in questione oi suoi sali. Prima di utilizzare qualsiasi prodotto, è necessario leggere attentamente la sua composizione. I cosmetici non fanno eccezione.

Il terzo motivo è l'assunzione di farmaci che contengono molto alluminio per molto tempo. Così come l'uso improprio di vitamine e integratori alimentari, che includono questo microelemento.

Ora scopriamo quali prodotti contengono alluminio in modo da regolare la tua dieta e organizzare correttamente il menu. Prima di tutto si tratta di carote, formaggi fusi, grano, allume, patate. Dalla frutta si consigliano avocado e pesche. Inoltre, cavolo bianco, riso, molti erbe curative. Inoltre, i cationi del metallo in questione possono essere contenuti nell'acqua potabile. Per evitare un aumento o una diminuzione del contenuto di alluminio nell'organismo (comunque, proprio come qualsiasi altro oligoelemento), è necessario monitorare attentamente la propria dieta e cercare di renderla il più equilibrata possibile.

Questo metallo leggero con una sfumatura bianco-argentata si trova quasi ovunque nella vita moderna. Le proprietà fisiche e chimiche dell'alluminio gli consentono di essere ampiamente utilizzato nell'industria. I giacimenti più famosi si trovano in Africa, Sud America, nella regione dei Caraibi. In Russia, i siti minerari di bauxite si trovano negli Urali. I leader mondiali nella produzione di alluminio sono Cina, Russia, Canada e Stati Uniti.

Al mining

In natura, questo metallo argenteo, a causa della sua elevata attività chimica, si trova solo sotto forma di composti. Le rocce geologiche più note contenenti alluminio sono bauxite, allumina, corindone e feldspati. La bauxite e l'allumina sono di importanza industriale, sono i depositi di questi minerali che consentono di estrarre l'alluminio nella sua forma pura.

Proprietà

Proprietà fisiche l'alluminio rende facile disegnare pezzi grezzi di questo metallo in filo e arrotolarli in fogli sottili. Questo metallo non è durevole; per aumentare questo indicatore durante la fusione, è legato con vari additivi: rame, silicio, magnesio, manganese, zinco. Per scopi industriali, un'altra proprietà fisica dell'alluminio è importante: questa è la sua capacità di ossidarsi rapidamente nell'aria. La superficie del prodotto in alluminio vivo solitamente ricoperto da un sottile film di ossido, che protegge efficacemente il metallo e ne previene la corrosione. Quando questo film viene distrutto, il metallo argenteo viene rapidamente ossidato, mentre la sua temperatura aumenta notevolmente.

La struttura interna in alluminio

Le proprietà fisiche e chimiche dell'alluminio dipendono in gran parte dalla sua struttura interna. Il reticolo cristallino di questo elemento è una specie di cubo centrato sulla faccia.

Questo tipo di reticolo è inerente a molti metalli, come rame, bromo, argento, oro, cobalto e altri. L'elevata conducibilità termica e la capacità di condurre l'elettricità hanno reso questo metallo uno dei più ricercati al mondo. Le restanti proprietà fisiche dell'alluminio, la cui tabella è presentata di seguito, rivelano pienamente le sue proprietà e mostrano l'ambito della loro applicazione.

Legatura di alluminio

Le proprietà fisiche del rame e dell'alluminio sono tali che quando una certa quantità di rame viene aggiunta a una lega di alluminio, il suo reticolo cristallino si piega e la resistenza della lega stessa aumenta. La legatura delle leghe leggere si basa su questa proprietà dell'Al per aumentarne la forza e la resistenza agli ambienti aggressivi.

La spiegazione del processo di indurimento risiede nel comportamento degli atomi di rame nel reticolo cristallino di alluminio. Le particelle di Cu tendono a cadere dal reticolo cristallino di Al e sono raggruppate nelle sue aree speciali.

Laddove gli atomi di rame formano gruppi, si forma un reticolo cristallino di tipo misto CuAl 2, in cui le particelle di metallo argento sono contemporaneamente parte sia del reticolo cristallino generale dell'alluminio che della composizione del reticolo di tipo misto CuAl 2. Le forze dei legami interni in un reticolo distorto sono molto maggiori rispetto al normale. Ciò significa che la forza della sostanza appena formata è molto più alta.

Proprietà chimiche

È nota l'interazione dell'alluminio con acido solforico e cloridrico diluito. Quando riscaldato, questo metallo si dissolve facilmente al loro interno. L'acido nitrico concentrato a freddo o altamente diluito non dissolve questo elemento. Le soluzioni acquose di alcali influenzano attivamente la sostanza, durante la reazione formando alluminati - sali, che contengono ioni di alluminio. Per esempio:

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

Il composto risultante è chiamato tetraidrossialluminato di sodio.

Un film sottile sulla superficie dei prodotti in alluminio protegge questo metallo non solo dall'aria, ma anche dall'acqua. Se questa sottile barriera viene rimossa, l'elemento interagirà violentemente con l'acqua, rilasciando idrogeno da essa.

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

La sostanza risultante è chiamata idrossido di alluminio.

AL (OH) 3 reagisce con l'alcali, formando cristalli di idrossialluminato:

Al(OH) 2 +NaOH=2Na

Se questo equazione chimica sommato al precedente, otteniamo la formula per dissolvere un elemento in una soluzione alcalina.

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

Bruciare l'alluminio

Le proprietà fisiche dell'alluminio gli consentono di reagire con l'ossigeno. Se la polvere di questo metallo o foglio di alluminio viene riscaldata, si infiamma e brucia con una fiamma bianca accecante. Al termine della reazione si forma ossido di alluminio Al 2 O 3.

Allumina

L'ossido di alluminio risultante ha il nome geologico di allumina. In condizioni naturali, si presenta sotto forma di corindone: cristalli solidi trasparenti. Il corindone ha un'elevata durezza, il suo indicatore sulla scala dei solidi è 9. Il corindone stesso è incolore, ma varie impurità possono colorarlo di rosso e blu, quindi risulta gemme, che in gioielleria sono chiamati rubini e zaffiri.

Le proprietà fisiche dell'ossido di alluminio consentono di coltivare queste pietre preziose in condizioni artificiali. Le gemme tecnologiche non vengono utilizzate solo per gioielleria, sono utilizzati nella strumentazione di precisione, per la fabbricazione di orologi e altre cose. I cristalli di rubino artificiale sono ampiamente utilizzati anche nei dispositivi laser.

Una varietà a grana fine di corindone con grande quantità le impurità depositate su una superficie speciale sono conosciute da tutti come smeriglio. Le proprietà fisiche dell'ossido di alluminio spiegano le elevate proprietà abrasive del corindone, nonché la sua durezza e resistenza all'attrito.

idrossido di alluminio

Al 2 (OH) 3 è un tipico idrossido anfotero. In combinazione con un acido, questa sostanza forma un sale contenente ioni di alluminio caricati positivamente; negli alcali, forma alluminati. L'anfotericità di una sostanza si manifesta nel fatto che può comportarsi sia come un acido che come un alcali. Questo composto può esistere sia in forma gelatinosa che solida.

Praticamente non si dissolve in acqua, ma reagisce con la maggior parte degli acidi e degli alcali attivi. Le proprietà fisiche dell'idrossido di alluminio sono utilizzate in medicina, è un mezzo popolare e sicuro per ridurre l'acidità nel corpo, è usato per gastrite, duodenite, ulcere. Nell'industria, Al 2 (OH) 3 viene utilizzato come adsorbente, purifica perfettamente l'acqua e precipita gli elementi nocivi in ​​essa disciolti.

Uso industriale

L'alluminio è stato scoperto nel 1825. All'inizio, questo metallo era valutato al di sopra dell'oro e dell'argento. Ciò era dovuto alla difficoltà di estrarlo dal minerale. Le proprietà fisiche dell'alluminio e la sua capacità di formare rapidamente un film protettivo sulla sua superficie hanno reso difficile lo studio di questo elemento. Fu solo alla fine del 19° secolo che il strada conveniente fondendo un elemento puro, adatto per uso industriale.

Leggerezza e capacità di resistere alla corrosione sono le proprietà fisiche uniche dell'alluminio. Le leghe di questo metallo argentato sono utilizzate nella tecnologia missilistica, nella fabbricazione di automobili, navi, aerei e strumenti, nella produzione di posate e utensili.

In quanto metallo puro, Al viene utilizzato nella produzione di parti per apparecchiature chimiche, cavi elettrici e condensatori. Le proprietà fisiche dell'alluminio sono tali che la sua conducibilità elettrica non è elevata come quella del rame, ma questo svantaggio è compensato dalla leggerezza del metallo in questione, che consente di rendere più spessi i fili di alluminio. Quindi, a parità di conduttività elettrica, un filo di alluminio pesa la metà di un filo di rame.

Altrettanto importante è l'uso di Al nel processo di alluminizzazione. Questo è il nome della reazione di saturazione della superficie di un prodotto in ghisa o acciaio con l'alluminio per proteggere il metallo di base dalla corrosione quando riscaldato.

Al momento, le riserve esplorate di minerali di alluminio sono abbastanza paragonabili ai bisogni delle persone in questo metallo argenteo. Le proprietà fisiche dell'alluminio possono presentare molte più sorprese ai suoi ricercatori e la portata di questo metallo è molto più ampia di quanto si possa immaginare.

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 sequenziale 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.

La semplice sostanza alluminio è un metallo morbido, leggero, bianco argenteo.

Proprietà

L'alluminio è un metallo tipico, il reticolo cristallino è cubico a facce centrate, parametro a = 0,40403 nm. Il punto di fusione del metallo puro è 660°C, il punto di ebollizione è di circa 2450°C, la densità è 2.6989 g/cm3. Il coefficiente di temperatura dell'espansione lineare dell'alluminio è di circa 2,5·10-5 K-1 Il potenziale dell'elettrodo standard Al 3+/Al è 1,663 V.

Chimicamente, l'alluminio è un metallo abbastanza attivo. Nell'aria, la sua superficie viene istantaneamente ricoperta da un denso film di ossido di Al 2 O 3, 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 \u003d 2AlCl 3 + 3H 2,

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

L'alluminio reagisce con soluzioni alcaline. Innanzitutto, il film di ossido protettivo viene sciolto:

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

Poi avvengono le reazioni:

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

NaOH + Al (OH) 3 \u003d Na,

o in totale:

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

e di conseguenza, si formano alluminati: Na - alluminato di sodio (Na) (tetraidrossialluminato di sodio), K - alluminato di potassio (K) (tetraidrossialluminato di potassio) o altri Poiché l'atomo di alluminio in questi composti è caratterizzato da un numero di coordinazione di 6 , non 4 , quindi le formule effettive di questi composti tetraidrossilici sono le seguenti:

Na e K.

Quando riscaldato, l'alluminio reagisce con gli alogeni:

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

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3 .

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 + 3I 2 = 2AlI 3 .

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

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

che viene facilmente decomposto dall'acqua:

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

L'alluminio non interagisce direttamente con l'idrogeno (H), tuttavia, indirettamente, ad esempio, utilizzando composti organici di alluminio, è possibile sintetizzare un idruro di alluminio polimerico solido (AlH 3) 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 Al 2 O 3.

L'elevata forza di adesione in Al 2 O 3 determina l'alto calore della sua formazione da sostanze semplici e la capacità dell'alluminio di ridurre molti metalli dai loro ossidi, ad esempio:

3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe e pari

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

Questo metodo per ottenere metalli è chiamato alluminotermia.

L'ossido anfotero Al 2 O 3 corrisponde all'idrossido anfotero, un composto polimerico amorfo che non ha una composizione costante. La composizione dell'idrossido di alluminio può essere trasmessa dalla formula xAl 2 O 3 yH 2 O, quando si studia chimica a scuola, la formula dell'idrossido di alluminio è spesso indicata come Al (OH) 3.

In laboratorio, l'idrossido di alluminio può essere ottenuto sotto forma di precipitato gelatinoso mediante reazioni di scambio:

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

o aggiungendo soda a una soluzione di sale di alluminio:

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

e anche aggiungendo una soluzione di ammoniaca a una soluzione di sale di alluminio:

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

Nome e storia del ritrovamento: alluminio latino deriva dal latino alumen, che significa allume (solfato di alluminio e potassio (K) KAl (SO 4) 2 12H 2 O), che sono stati a lungo utilizzati nella concia e come astringente. A causa dell'elevata attività chimica, la scoperta e l'isolamento dell'alluminio puro si trascinarono per quasi 100 anni. La conclusione che la "terra" (una sostanza refrattaria, in termini moderni - ossido di alluminio) può essere ottenuta dall'allume fu fatta nel 1754 dal chimico tedesco A. Marggraf. Più tardi si scoprì che la stessa "terra" poteva essere isolata dall'argilla e veniva chiamata allumina. Fu solo nel 1825 che il fisico danese H. K. Oersted poté ottenere l'alluminio metallico. Trattò il cloruro di alluminio AlCl 3 , 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 (Francia) e C. Hall (USA). La produzione di alluminio è associata alto flusso elettricità, quindi è stato realizzato su larga scala solo nel 20° secolo. In Unione Sovietica, il primo alluminio industriale fu ottenuto il 14 maggio 1932 presso l'impianto di alluminio di Volkhov, costruito accanto alla centrale idroelettrica di Volkhov.

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 alle caratteristiche di elevata resistenza, deve avere un insieme di proprietà come una maggiore resistenza alla corrosione, resistenza al calore, conducibilità termica ed elettrica, refrattarietà, nonché la capacità di mantenere queste proprietà in condizioni lungo lavoro sotto carichi.

Gli sviluppi scientifici e i processi di produzione nel campo della produzione di fonderia di metalli non ferrosi nel nostro paese corrispondono ai risultati avanzati 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, un elemento chimico del gruppo III del sistema periodico, numero atomico 13, massa atomica 26, 98154. A causa dell'elevata attività chimica, la scoperta e l'isolamento dell'alluminio puro si trascinarono 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 ad un alto costo dell'energia elettrica, per cui è stata realizzata su larga scala solo nel 20° 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 opera 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 alle 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. A 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.

L'alluminio è ampiamente utilizzato nelle costruzioni sotto forma di pannelli di rivestimento, porte, infissi, cavi elettrici. Le leghe di alluminio non sono soggette a forte corrosione per lungo tempo a contatto con il calcestruzzo, mortaio, 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. Le fusioni di leghe di alluminio sono ottenute con tutti i possibili metodi di fusione. È più comune sotto pressione, in stampi a freddo e in stampi argillosi. Nella fabbricazione di piccoli partiti politici, viene utilizzato colata in gesso forme combinate e colata per i modelli di investimento. Le leghe fuse vengono utilizzate per realizzare rotori fusi di motori elettrici, parti fuse di aeromobili, ecc. Le leghe lavorate sono utilizzate nella produzione automobilistica per decorazione d'interni, 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 nei rivestimenti 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 Terra. 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 pentole in alluminio 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).

Il coefficiente di temperatura della resistenza elettrica è 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 da un 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.

Nelle acque naturali, l'alluminio si trova sotto forma di composti chimici a bassa tossicità, come il 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 di strato sottile 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, friabilità, film di ossido, crepe calde e sottoriempimento 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 è ricoperta da un sottile strato di emulsione di separazione (5% fluido siliconico n. 5; 3% sapone da bucato; 92% di 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 cola in stampi a conchiglia, vengono utilizzati gli stessi sistemi di iniezione e le stesse condizioni di temperatura di quando si cola in stampi 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 fusione a cera persa viene utilizzata per la produzione di getti di maggiore precisione (gradi 3–5) e finitura superficiale (gradi di rugosità 4–6), 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 per 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 le bretelle, 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 termine 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 tondini 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. Una caratteristica distintiva di questo metodo di colata è il riempimento forzato della cavità dello stampo con un ampio flusso di fusione quando le metà dello stampo si avvicinano l'una all'altra. 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. Gli stampi vengono riempiti di metallo mediante 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. Alta pressione sanguigna contribuisce a una migliore nutrizione delle unità di colata massicce. 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, esterno fuso e filettatura interna con passo minimo di 1 mm e 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 funzione dello spessore della parete del getto nel punto di fornitura e della 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 fusione 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 stampati ad iniezione sono la porosità sottocrostale dell'aria (gas), causata dall'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. La bassa velocità di ingresso del metallo nella cavità dello stampo attraverso alimentatori di grande sezione e l'efficace pre-pressatura 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, nei getti non si forma porosità sottocrostale, 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, 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.

In produzione materiali da costruzione come agente generatore di 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 un componente importante di 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 usati come carburante per razzi ad alte prestazioni in bicomponente combustibili per razzi e come componente del carburante nei propellenti per razzi 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.

Principalmente agisce su 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 entra in ottaedri e tetraedri di ossigeno), valenza costante (3), scarsa solubilità della maggior parte composti naturali. Nei processi endogeni durante la solidificazione del magma e la formazione di rocce ignee, entra l'alluminio reticolo cristallino 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 di mazza (Lycopodiaceae), contenenti fino al 5,3% di alluminio nella cenere, i molluschi (Helix e Lithorina), nelle cui ceneri 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 anche nel 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. Negli ultimi anni 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 altri. impurità nocive, aumentando 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 fusione, ad esempio carter motore, giranti di pompe, casse 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 piombo. Gli elementi conduttivi della struttura del cavo erano in cuprum e la guaina metallica piombo 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. [Si producono fili di alluminio di 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, soprattutto per la realizzazione 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 nell'industria petrolifera, del gas e chimica. Hanno soppiantato molti metalli e materiali resistenti alla corrosione, come 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 cellule regolari che si ripetono regolarmente. forma geometrica, le cui pareti sono in 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 esplicativo di Dahl

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

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, peggiorando 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 molto chimicamente metallo attivo. 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. Il vapore acqueo, che si dissocia a 500 C, ha un effetto dannoso sull'alluminio; a temperature più basse, l'effetto del vapore è insignificante.

L'alluminio è stabile nei seguenti ambienti:

atmosfera industriale

Naturale acqua dolce fino a temperature di 180 C. La velocità 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.