Aliuminio vieta periodinėje lentelėje. Aliuminio charakteristika

1 skyrius. Aliuminio atradimo pavadinimas ir istorija.

2 skyrius bendrosios charakteristikos aliuminio, fizinės ir cheminės savybės.

3 skyrius. Liejinių iš aliuminio lydinių gavimas.

4 skirsnis Taikymas aliuminio.

Aliuminis- tai trečiosios grupės, D. I. Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos trečiojo periodo, pagrindinio pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 13. Jis žymimas simboliu Al. Priklauso lengvųjų metalų grupei. Dažniausiai metalo ir trečias pagal gausumą cheminis elementas žemės plutoje (po deguonies ir silicio).

Paprasta medžiaga aliuminis (CAS numeris: 7429-90-5) – lengvas, paramagnetinis metalo sidabro-baltos spalvos, lengvai formuojamas, liejamas, apdirbamas. Aliuminis pasižymi dideliu šilumos ir elektros laidumu, atsparumu korozijai, nes greitai susidaro stiprios oksido plėvelės, apsaugančios paviršių nuo tolesnės sąveikos.

Pramonės laimėjimai bet kurioje išsivysčiusioje visuomenėje visada siejami su konstrukcinių medžiagų ir lydinių technologijos pasiekimais. Prekybos prekių perdirbimo kokybė ir gamybos produktyvumas yra svarbiausi valstybės išsivystymo lygio rodikliai.

Naudotos medžiagos modernūs dizainai, be to, aukštas stiprumo charakteristikos turėtų turėti savybių, tokių kaip padidėjęs atsparumas korozijai, atsparumas karščiui, šilumos ir elektros laidumas, atsparumas ugniai, kompleksą, taip pat gebėjimas išlaikyti šias savybes ilgo veikimo esant apkrovoms sąlygomis.

Mokslo raida ir gamybos procesai spalvotųjų metalų liejyklų gamybos srityje mūsų šalyje atitinka pažangius mokslo ir technologijų pažangos pasiekimus. Visų pirma, jų rezultatas buvo modernių šaltojo ir slėgio liejimo dirbtuvių sukūrimas Volgos automobilių gamykloje ir daugelyje kitų įmonių. Zavolžskio variklių gamykloje sėkmingai veikia didelės liejimo mašinos, kurių formų fiksavimo jėga siekia 35 MN, kurios gamina aliuminio lydinio cilindrų blokus automobiliui „Volga“.

Altajaus variklių gamykloje įsisavinta automatizuota liejinių gamybos įpurškimo būdu linija. Sovietų Socialistinių Respublikų Sąjungoje (), pirmą kartą pasaulyje, sukurta ir įsisavinta procesas nuolatinis luitų liejimas iš aliuminio lydinių elektromagnetinėje formoje. Šis metodas žymiai pagerina luitų kokybę ir sumažina atliekų kiekį drožlių pavidalu juos tekinant.

Aliuminio atradimo pavadinimas ir istorija

Lotyniškas aliuminis kilęs iš lotyniško žodžio alumen, reiškiančio alūną (aliuminis ir kalio sulfatas (K) KAl(SO4)2 12H2O), kuris ilgą laiką buvo naudojamas odos apdirbimui ir kaip sutraukianti priemonė. Al, cheminis elementas III grupė periodinė sistema, atominis skaičius 13, atominė masė 26, 98154. Dėl didelio cheminio aktyvumo gryno aliuminio atradimas ir išskyrimas tęsėsi beveik 100 metų. Išvada, kad „“ (ugniai atspari medžiaga, šiuolaikiniais terminais – aliuminio oksidas) gali būti gaunama iš alūno, buvo padaryta dar 1754 m. vokiečių chemikas A. Markgrafas. Vėliau paaiškėjo, kad tą pačią „žemę“ galima išskirti iš molio, ji buvo pavadinta aliuminio oksidu. Metalinį aliuminį jam pavyko gauti tik 1825 m. Danų fizikas H. K. Oerstedas. Aliuminio chloridą AlCl3, kurį galima gauti iš aliuminio oksido, jis apdorojo kalio amalgama (kalio (K) ir gyvsidabrio (Hg) lydiniu) ir, distiliavęs gyvsidabrį (Hg), išskyrė pilkus aliuminio miltelius.

Tik po ketvirčio amžiaus šis metodas buvo šiek tiek modernizuotas. Prancūzų chemikas A. E. St. Clair Deville 1854 m. pasiūlė aliuminio gamybai naudoti metalinį natrį (Na) ir gavo pirmuosius naujo metalo luitus. Aliuminio kaina tada buvo labai didelė, iš jo buvo gaminami papuošalai.

Pramoninį aliuminio gamybos metodą elektrolizės būdu sudėtingų mišinių, įskaitant oksidą, aliuminio fluoridą ir kitas medžiagas, lydalo, 1886 m. savarankiškai sukūrė P. Eru () ir C. Hall (JAV). Aliuminio gamyba yra susijusi su aukšta kaina elektros, todėl plačiu mastu ji realizuota tik XX a. IN Sovietų socialistinių respublikų sąjunga (CCCP) pirmasis pramoninis aliuminis buvo gautas 1932 metų gegužės 14 dieną Volchovo aliuminio gamykloje, pastatytoje šalia Volchovo hidroelektrinės.

Aliuminis, kurio grynumas viršija 99,99%, pirmą kartą buvo gautas elektrolizės būdu 1920 m. 1925 m dirbti Edwardsas paskelbė šiek tiek informacijos apie tokio aliuminio fizines ir mechanines savybes. 1938 metais Taylor, Wheeler, Smith ir Edwards paskelbė straipsnį, kuriame pateikiamos kai kurios 99,996% grynumo aliuminio, taip pat gauto Prancūzijoje elektrolizės būdu, savybių. Pirmasis aliuminio savybių monografijos leidimas buvo išleistas 1967 m.

Vėlesniais metais dėl gana lengvo paruošimo ir patrauklių savybių daugelis darbai apie aliuminio savybes. Grynas aliuminis buvo plačiai pritaikytas daugiausia elektronikoje – nuo ​​elektrolitinių kondensatorių iki elektroninės inžinerijos viršūnės – mikroprocesorių; krioelektronikoje, kriomagnetikoje.

Naujesni gryno aliuminio gavimo būdai yra zoninis gryninimo metodas, kristalizacija iš amalgamų (aliuminio lydinių su gyvsidabriu) ir išskyrimas iš šarminių tirpalų. Aliuminio grynumo laipsnis reguliuojamas elektros varžos verte žemos temperatūros.

Bendrosios aliuminio charakteristikos

Natūralus aliuminis susideda iš vieno nuklido 27Al. Išorinio elektronų sluoksnio konfigūracija yra 3s2p1. Beveik visuose junginiuose aliuminio oksidacijos laipsnis yra +3 (III valentas). Neutralaus aliuminio atomo spindulys lygus 0,143 nm, Al3+ jono spindulys – 0,057 nm. Neutralaus aliuminio atomo nuoseklios jonizacijos energijos yra atitinkamai 5, 984, 18, 828, 28, 44 ir 120 eV. Pagal Paulingo skalę aliuminio elektronegatyvumas yra 1,5.

Aliuminis yra minkštas, lengvas, sidabriškai baltas, kurio kristalinė gardelė yra į veidą orientuota kubinė, parametras a = 0,40403 nm. Gryno metalo lydymosi temperatūra 660°C, virimo temperatūra apie 2450°C, tankis 2, 6989 g/cm3. Aliuminio linijinio plėtimosi temperatūros koeficientas yra apie 2,5·10-5 K-1.

Cheminis aliuminis yra gana aktyvus metalas. Ore jo paviršius akimirksniu pasidengia tankia Al2O3 oksido plėvele, kuri neleidžia toliau deguoniui (O) patekti į metalą ir baigiasi reakcija, o tai lemia aukštas aliuminio antikorozines savybes. Apsauginė paviršiaus plėvelė ant aliuminio taip pat susidaro, jei jis dedamas į koncentruotą azoto rūgštį.

Aliuminis aktyviai reaguoja su kitomis rūgštimis:

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

3Н2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.

Įdomu tai, kad aliuminio ir jodo (I) miltelių reakcija prasideda kambario temperatūroje, jei į pradinį mišinį įlašinami keli lašai vandens, kuris šiuo atveju atlieka katalizatoriaus vaidmenį:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

Aliuminio sąveika su siera (S), kai kaitinama, sukelia aliuminio sulfido susidarymą:

2Al + 3S = Al2S3,

kurį lengvai skaido vanduo:

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

Aliuminis tiesiogiai su vandeniliu (H) nesąveikauja, tačiau netiesiogiai, pavyzdžiui, naudojant organinius aliuminio junginius, galima susintetinti kietą polimerinį aliuminio hidridą (AlH3)x – stipriausią reduktorių.

Miltelių pavidalu aliuminis gali būti sudegintas ore ir susidaro balti ugniai atsparūs aliuminio oksido Al2O3 milteliai.

Didelis Al2O3 sukibimo stiprumas lemia aukštą jo susidarymo iš paprastų medžiagų šilumą ir aliuminio gebėjimą redukuoti daugelį metalų iš jų oksidų, pavyzdžiui:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe ir lygus

3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.

Šis metalų gavimo būdas vadinamas aliuminotermija.

Buvimas gamtoje

Pagal paplitimą žemės plutoje aliuminis užima pirmą vietą tarp metalų ir trečią tarp visų elementų (po deguonies (O) ir silicio (Si)), jis sudaro apie 8,8% žemės plutos masės. Aliuminis yra įtrauktas į daugybę mineralų, daugiausia aliumosilikatų ir uolienų. Aliuminio junginiuose yra granitų, bazaltų, molių, lauko špatų ir kt. Tačiau čia yra paradoksas: jų yra daug mineralai o uolienos, kuriose yra aliuminio, boksito, pagrindinės žaliavos pramoninei aliuminio gamybai, telkiniai yra gana reti. Rusijos Federacijoje yra boksito telkinių Sibire ir Urale. Alunitai ir nefelinai taip pat turi pramoninę reikšmę. Kaip mikroelementas aliuminio yra augalų ir gyvūnų audiniuose. Yra organizmų – koncentratorių, kurie kaupia aliuminį savo organuose – kai kurios klubinės samanos, moliuskai.

Pramoninė gamyba: pagal pramoninės gamybos indeksą boksitai pirmiausia yra chemiškai apdorojami, pašalinant iš jų silicio (Si), geležies (Fe) oksidų ir kitų elementų priemaišas. Tokio apdorojimo metu gaunamas grynas aliuminio oksidas Al2O3 – pagrindinis metalo gamyboje elektrolizės būdu. Tačiau dėl to, kad Al2O3 lydymosi temperatūra yra labai aukšta (daugiau nei 2000°C), jo lydalo elektrolizei panaudoti negalima.

Mokslininkai ir inžinieriai rado išeitį toliau. Kriolitas Na3AlF6 pirmiausia išlydomas elektrolizės vonioje (lydymosi temperatūra šiek tiek žemesnė nei 1000°C). Kriolito galima gauti, pavyzdžiui, perdirbant nefelinus iš Kolos pusiasalio. Be to, į šį lydalą įdedama šiek tiek Al2O3 (iki 10 % masės) ir kai kurių kitų medžiagų, pagerinančių sąlygas vėlesniam procesas. Šio lydalo elektrolizės metu aliuminio oksidas suyra, kriolitas lieka lydaloje, o ant katodo susidaro išlydytas aliuminis:

2Al2O3 = 4Al + 3O2.

Aliuminio lydiniai

Dauguma metalo elementų yra legiruoti su aliuminiu, tačiau tik keli iš jų atlieka pagrindinių legiravimo komponentų vaidmenį pramoniniuose aliuminio lydiniuose. Tačiau nemaža dalis elementų naudojami kaip priedai lydinių savybėms pagerinti. Plačiausiai naudojami:

Berilio pridedama siekiant sumažinti oksidaciją aukštesnėje temperatūroje. Nedideli berilio priedai (0,01 - 0,05%) naudojami aliuminio lydiniuose, siekiant pagerinti vidaus degimo variklio dalių (stūmoklių ir cilindrų galvučių) gamybos sklandumą.

Boras įvedamas elektros laidumui padidinti ir kaip rafinavimo priedas. Boras įterpiamas į aliuminio lydinius, naudojamus branduolinėje energetikoje (išskyrus reaktorių dalis), nes jis sugeria neutronus, užkertant kelią spinduliuotės plitimui. Boro įvedama vidutiniškai 0,095 – 0,1 proc.

Bismutas. Siekiant pagerinti apdirbamumą, į aliuminio lydinius dedama žemos lydymosi temperatūros metalų, tokių kaip bismutas, kadmis. Šie elementai sudaro minkštas lydžias fazes, kurios prisideda prie drožlių lūžimo ir pjaustytuvo sutepimo.

Į lydinius, iš kurių toliau gaminami sunaudojamieji anodai, galio dedama 0,01–0,1%.

Geležis. Nedideliais kiekiais (>0,04%) įvedama gaminant laidus, siekiant padidinti stiprumą ir pagerinti valkšnumo charakteristikas. Taip pat geležies sumažina prilipimą prie formų sienelių liejant į formą.

Indis. Pridėjus 0,05–0,2 %, aliuminio lydiniai sustiprinami senėjimo metu, ypač esant mažam vario kiekiui. Indžio priedai naudojami aliuminio ir kadmio guolių lydiniuose.

Siekiant padidinti lydinių stiprumą ir pagerinti korozijos savybes, įvedama maždaug 0,3 % kadmio.

Kalcis suteikia plastiškumo. Su 5% kalcio kiekiu lydinys turi superplastiškumo efektą.

Silicis yra dažniausiai naudojamas priedas liejyklų lydiniuose. 0,5 - 4% sumažina polinkį į įtrūkimus. Silicio ir magnio derinys leidžia termiškai užsandarinti lydinį.

Magnis. Magnio pridėjimas žymiai padidina stiprumą, nesumažinant plastiškumo, pagerina suvirinamumą ir padidina lydinio atsparumą korozijai.

Varis stiprina lydinius, maksimalus sukietėjimas pasiekiamas, kai turinys cuprum 4-6%. Lydiniai su varu naudojami vidaus degimo variklių stūmoklių gamyboje, kokybiškos liejamos dalys orlaiviams.

Skardos pagerina pjovimo našumą.

Titanas. Pagrindinė titano užduotis lydiniuose yra grūdelių rafinavimas liejiniuose ir luituose, o tai labai padidina stiprumą ir savybių vienodumą visame tūryje.

Nors aliuminis laikomas vienu iš mažiausiai tauriųjų pramoninių metalų, jis yra gana stabilus daugelyje oksiduojančių aplinkų. Tokio elgesio priežastis yra ištisinė oksido plėvelė ant aliuminio paviršiaus, kuri, veikiama deguonies, vandens ir kitų oksiduojančių medžiagų, valomose vietose iš karto susiformuoja.

Daugeliu atvejų lydymas vyksta ore. Jeigu sąveika su oru apsiriboja tirpale netirpių junginių susidarymu paviršiuje ir susidariusi šių junginių plėvelė gerokai sulėtina tolesnę sąveiką, tai dažniausiai nesiimama priemonių tokiai sąveikai slopinti. Lydymas šiuo atveju atliekamas tiesiogiai liečiant lydalą su atmosfera. Tai daroma ruošiant daugumą aliuminio, cinko, alavo ir švino lydinių.

Erdvę, kurioje vyksta lydinių lydymas, riboja ugniai atsparus pamušalas, galintis atlaikyti 1500–1800 ˚С temperatūrą. Visuose lydymosi procesuose dalyvauja dujinė fazė, kuri susidaro degant kurui, sąveikaujant su aplinka ir lydymo agregato pamušalu ir kt.

Dauguma aliuminio lydinių pasižymi dideliu atsparumu korozijai natūralioje atmosferoje, jūros vandenyje, daugelio druskų ir cheminių medžiagų tirpaluose bei daugelyje maisto produktų. Aliuminio lydinio konstrukcijos dažnai naudojamos jūros vandenyje. Jūrų plūdurai, gelbėjimo valtys, laivai, baržos statomi iš aliuminio lydinių nuo 1930 metų.Šiuo metu aliuminio lydinio laivų korpusų ilgis siekia 61 m. Yra patirtis aliuminio požeminiuose vamzdynuose, aliuminio lydiniai yra labai atsparūs grunto korozijai. 1951 metais Aliaskoje buvo nutiestas 2,9 km ilgio dujotiekis. Po 30 eksploatavimo metų jokių nuotėkių ar rimtų korozijos pažeidimų nerasta.

Aliuminis viduje didelis tūris naudojamas statybose susiduriančios plokštės, durys, langų rėmai, elektros laidai. Aliuminio lydiniai ilgą laiką nėra stipriai korozuojami, kai liečiasi su betonu, skiediniu, tinku, ypač jei konstrukcijos nėra dažnai šlapios. Kai šlapias dažnai, jei aliuminio paviršius prekybos daiktai nebuvo toliau apdorotas, gali patamsėti, iki pajuodavimo pramoniniuose miestuose, kurių ore yra daug oksiduojančių medžiagų. Siekiant to išvengti, gaminami specialūs lydiniai, išgauti blizgančius paviršius briliantinio anodavimo būdu – ant metalinio paviršiaus padengiant oksido plėvelę. Tokiu atveju paviršiui galima suteikti įvairių spalvų ir atspalvių. Pavyzdžiui, aliuminio lydiniai su siliciu leidžia gauti įvairių atspalvių – nuo ​​pilkos iki juodos. Aliuminio lydiniai su chromu yra auksinės spalvos.

Pramoninis aliuminis gaminamas dviejų tipų lydinių pavidalu – liejimas, kurio dalys gaminamos liejant, ir deformacinis – lydiniai, gaminami deformuojamų pusgaminių – lakštų, folijos, plokščių, profilių, vielos pavidalu. Liejinius iš aliuminio lydinių gauna visi galimi būdai liejimas. Dažniausiai pasitaiko esant slėgiui, vėsiose formose ir smėlio molio formose. Gaminant mažus politinės partijos taikomos liejimas gipso kombinuotose formose ir liejimas investavimo modeliams. Iš liejinių lydinių gaminami elektros variklių rotoriai, liejamos orlaivių detalės ir kt. Kalti lydiniai naudojami automobilių gamyboje vidaus apdailai, buferiams, kėbulo plokštėms ir interjero detalėms; statybose kaip apdailos medžiaga; lėktuvuose ir kt.

IN industrija taip pat naudojami aliuminio milteliai. Naudojamas metalurgijoje industrija: aliuminotermijoje, kaip legiravimo priedai, pusgaminiams gaminti presuojant ir sukepinant. Šiuo metodu gaunamos labai patvarios dalys (krumpliaračiai, įvorės ir kt.). Milteliai taip pat naudojami chemijoje aliuminio junginiams gauti ir kaip katalizatorius(pavyzdžiui, etileno ir acetono gamyboje). Atsižvelgiant į didelį aliuminio reaktyvumą, ypač miltelių pavidalu, jis naudojamas sprogmenims ir kietajam raketų raketiniam kurui, nes jis gali greitai užsidegti.

Atsižvelgiant į didelį aliuminio atsparumą oksidacijai, milteliai naudojami kaip pigmentas dažymo įrangos dangose, stogams, popieriui spausdinti, blizgiems automobilių plokščių paviršiams. Be to, aliuminio sluoksnis yra padengtas plienu ir ketaus prekybos prekė kad būtų išvengta jų korozijos.

Pagal pritaikymą aliuminis ir jo lydiniai nusileidžia tik geležies (Fe) ir jos lydiniams. Plačiai paplitęs aliuminio naudojimas įvairiose technologijos srityse ir kasdieniame gyvenime yra susijęs su jo fizinių, mechaninių ir cheminių savybių deriniu: mažu tankiu, atsparumu korozijai atmosferos ore, dideliu šilumos ir elektros laidumu, plastiškumu ir santykinai dideliu stiprumu. Aliuminis lengvai apdirbamas įvairiais būdais – kalimo, štampavimo, valcavimo ir t.t.. Vielos gamybai naudojamas grynas aliuminis (aliuminio elektrinis laidumas sudaro 65,5% vario elektrinio laidumo, tačiau aliuminis yra daugiau nei tris kartus lengvesnis už vario laidumą, t. todėl elektrotechnikoje dažnai pakeičiamas aliuminis) ir kaip pakavimo medžiaga naudojama folija. Didžioji dalis lydyto aliuminio išleidžiama įvairiems lydiniams gauti. Apsauginės ir dekoratyvinės dangos lengvai padengiamos aliuminio lydinių paviršiumi.

Aliuminio lydinių savybių įvairovė atsiranda dėl to, kad į aliuminį įterpiami įvairūs priedai, kurie su juo sudaro kietus tirpalus arba intermetalinius junginius. Didžioji dalis aliuminio naudojama lengviesiems lydiniams gaminti - duraliuminis (94% aliuminio, 4% vario (Cu), 0,5% magnio (Mg), mangano (Mn), (Fe) ir silicio (Si)), silumino (85- 90% - aliuminio, 10-14% silicio (Si), 0,1% natrio (Na)) ir kt.Metalurgijoje aliuminis naudojamas ne tik kaip lydinių pagrindas, bet ir kaip vienas iš plačiai naudojamų legiruojamųjų priedų lydiniuose. remiantis vario (Cu), magnio (Mg), geležies (Fe), >nikelio (Ni) ir kt.

Aliuminio lydiniai plačiai naudojami kasdieniame gyvenime, statybose ir architektūroje, automobilių pramonėje, laivų statyboje, aviacijoje ir kosmoso technologijose. Visų pirma, pirmasis dirbtinis Žemės palydovas buvo pagamintas iš aliuminio lydinio. Aliuminio ir cirkonio (Zr) lydinys plačiai naudojamas statant branduolinį reaktorių. Aliuminis naudojamas sprogmenų gamyboje.

Tvarkant aliuminį kasdieniame gyvenime reikia nepamiršti, kad aliuminio induose galima šildyti ir laikyti tik neutralius (rūgštingumo) skysčius (pavyzdžiui, verdantį vandenį). Jei, pavyzdžiui, rūgščiųjų kopūstų sriuba verdama aliuminio induose, tai aliuminis pereina į maistą ir įgauna nemalonų „metalinį“ skonį. Kadangi oksido plėvelę labai lengva sugadinti kasdieniame gyvenime, vis tiek nepageidautina naudoti aliuminio indus.

Sidabro baltumo metalas, lengvas

tankis – 2,7 g/cm

Techninio aliuminio lydymosi temperatūra - 658 °C, didelio grynumo aliuminiui - 660 °C

savitoji lydymosi šiluma – 390 kJ/kg

virimo temperatūra - 2500 ° C

savitoji garavimo šiluma - 10,53 MJ / kg

Lieto aliuminio tempiamasis stipris - 10-12 kg / mm², deformuojamas - 18-25 kg / mm², lydinių - 38-42 kg / mm²

Brinelio kietumas – 24…32 kgf/mm²

didelis plastiškumas: techniniams - 35%, švariems - 50%, susukti į ploną lakštą ir lygią foliją

Youngo modulis – 70 GPa

Aliuminis pasižymi dideliu elektros laidumu (0,0265 μOhm m) ir šilumos laidumu (203,5 W/(m K)), 65% vario elektrinio laidumo ir turi didelį šviesos atspindį.

Silpnas paramagnetas.

Temperatūros tiesinio plėtimosi koeficientas 24,58 10−6 K−1 (20…200 °C).

Temperatūros koeficientas elektrinė varža 2,7 10−8K−1.

Aliuminis sudaro lydinius su beveik visais metalais. Labiausiai žinomi lydiniai su vario ir magnio (duraliuminio) ir silicio (silumino).

Natūralų aliuminį beveik visas sudaro vienintelis stabilus izotopas 27Al, su 26Al pėdsakais – radioaktyvus izotopas su laikotarpį pusinės eliminacijos laikas – 720 tūkstančių metų, susidaręs atmosferoje kosminių spindulių protonais bombarduojant argono branduolius.

Pagal paplitimą žemės plutoje Žemė užima 1 vietą tarp metalų ir 3 vietą tarp elementų, nusileisdama tik deguoniui ir siliciui. aliuminio kiekis žemės plutoje duomenisįvairių tyrinėtojų yra nuo 7,45 iki 8,14% žemės plutos masės.

Gamtoje aliuminis dėl didelio cheminio aktyvumo pasitaiko beveik vien tik junginių pavidalu. Kai kurie iš jų:

Boksitai - Al2O3 H2O (su SiO2, Fe2O3, CaCO3 priemaišomis)

Alunitai – (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3

Aliuminio oksidas (kaolinų mišiniai su smėliu SiO2, kalkakmeniu CaCO3, magnezitu MgCO3)

Korundas (safyras, rubinas, švitras) - Al2O3

Kaolinitas - Al2O3 2SiO2 2H2O

Berilas (smaragdas, akvamarinas) - 3BeO Al2O3 6SiO2

Chrizoberilas (aleksandritas) - BeAl2O4.

Tačiau tam tikromis specifinėmis redukcinėmis sąlygomis gali susidaryti natūralus aliuminis.

IN natūralūs vandenys aliuminio yra mažai toksiškų cheminių junginių, pavyzdžiui, aliuminio fluorido, pavidalu. Katijono arba anijono tipas visų pirma priklauso nuo vandeninės terpės rūgštingumo. Aliuminio koncentracijos paviršiniuose vandens telkiniuose Rusijos Federacija svyruoja nuo 0,001 iki 10 mg/l, jūros vandenyje 0,01 mg/l.

Aliuminis (aliuminis) yra

Liejinių iš aliuminio lydinių gavimas

Pagrindinis iššūkis, su kuriuo susiduria mūsų liejykla Šalis, susideda iš reikšmingo bendro liejinių kokybės pagerėjimo, kuris turėtų pasireikšti mažėjančiu sienelių storiu, apdirbimo priedų ir užtvarų sistemų sumažėjimu, išlaikant tinkamas prekybos prekių eksploatacines savybes. Galutinis šio darbo rezultatas turėtų būti patenkinti išaugusius mechanikos inžinerijos poreikius su reikiamu lietinių ruošinių skaičiumi, ženkliai nepadidinant bendros liejinių piniginės emisijos pagal svorį.

Smėlio liejimas

Iš minėtų liejimo į vienkartines formas būdų plačiausiai naudojamas liejinių iš aliuminio lydinių gamyboje yra liejimas į šlapio smėlio formas. Taip yra dėl mažo lydinių tankio, nedidelės metalo jėgos poveikio formoms ir žemos liejimo temperatūros (680-800C).

Smėlio formoms gaminti naudojami liejimo ir šerdies mišiniai, paruošti iš kvarcinio ir molio smėlio (GOST 2138-74), liejimo molio (GOST 3226-76), rišiklių ir pagalbinių medžiagų.

Užtvarų sistemos tipas parenkamas atsižvelgiant į liejinio matmenis, konfigūracijos sudėtingumą ir vietą formoje. Sudėtingos konfigūracijos ir mažo aukščio liejinių formų liejimas paprastai atliekamas naudojant apatines vartų sistemas. At didelis aukštis liejiniams ir plonoms sienoms, pageidautina naudoti vertikaliai išpjautas arba kombinuotas vartų sistemas. Mažų dydžių liejinių liejimo formas galima išpilti per viršutines užtvarų sistemas. Tokiu atveju metalinio šašo, patenkančio į formos ertmę, aukštis neturi viršyti 80 mm.

Siekiant sumažinti lydymosi greitį prie įėjimo į formos ertmę ir geriau atskirti joje pakibusias oksido plėveles ir šlako intarpus, į užtvarų sistemas įvedamos papildomos hidraulinės varžos - įrengiami tinkleliai (metaliniai arba stiklo pluošto) arba pilami per granuliuotą. filtrai.

Sruogos (tiektuvai), kaip taisyklė, yra atnešamos į plonas liejinių dalis (sieneles), išsklaidytas aplink perimetrą, atsižvelgiant į jų vėlesnio atskyrimo patogumą apdorojimo metu. Metalo tiekimas į masyvius mazgus yra nepriimtinas, nes dėl to juose susidaro susitraukimo ertmės, padidėja nelygumai ir liejinių paviršiaus susitraukimo „gedimai“. Skerspjūvio kanalai dažniausiai yra stačiakampio formos, kurių plati kraštinė yra 15-20 mm, o siaura - 5-7 mm.

Lydiniams su siauru kristalizacijos intervalu (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO liejinių šiluminiuose mazguose gali susidaryti koncentruotos susitraukimo ertmės. Norint ištraukti šiuos lukštus iš liejinių, plačiai naudojamas didžiulio pelno įrengimas. Plonasieniams (4-5 mm) ir mažiems liejiniams pelno masė yra 2-3 kartus didesnė už liejinių masę, storasienių - iki 1,5 karto. Aukštis atvyko pasirenkama priklausomai nuo liejimo aukščio. Kai aukštis mažesnis nei 150 mm, aukštis atvyko H-adj. imti lygų liejimo aukščiui Notl. Aukštesniems liejiniams Nprib / Notl santykis imamas lygus 0,3 0,5.

Didžiausias pritaikymas liejant aliuminio lydinius yra viršutinė dalis atviras pelnas apvali arba ovali dalis; šoninis pelnas daugeliu atvejų yra uždarytas. Siekiant pagerinti darbo efektyvumą pelno jie apšiltinti, pripildyti karšto metalo, papildyti. Šildymas paprastai atliekamas lipduku ant lakštinio asbesto formos paviršiaus, po to džiovinamas dujų liepsna. Lydiniai su plačiu kristalizacijos diapazonu (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) yra linkę susidaryti išsklaidytam susitraukimo poringumui. Susitraukiančių porų impregnavimas su pelno neveiksmingas. Todėl gaminant liejinius iš išvardytų lydinių, nerekomenduojama naudoti didžiulio pelno įrengimo. Norint gauti aukštos kokybės liejinius, atliekamas kryptinis kietėjimas, plačiai naudojant šaldytuvus, pagamintus iš ketaus ir aliuminio lydinių. Optimalios krypties kristalizacijos sąlygos sukuriamos vertikalių plyšių vartų sistema. Siekiant išvengti dujų išsiskyrimo kristalizacijos metu ir išvengti dujų susitraukimo poringumo susidarymo storasieniuose liejiniuose, plačiai taikoma kristalizacija esant 0,4–0,5 MPa slėgiui. Tam liejimo formos prieš pilant dedamos į autoklavus, jos užpildomos metalu ir liejiniai kristalizuojami oro slėgyje. Didelio dydžio (iki 2-3 m aukščio) plonasienių liejinių gamybai naudojamas liejimo būdas su nuosekliai nukreiptu kietėjimu. Metodo esmė yra nuoseklus liejinio kristalizavimas iš apačios į viršų. Tam liejimo forma uždedama ant hidraulinio keltuvo stalo ir jos viduje nuleidžiami 12–20 mm skersmens metaliniai vamzdžiai, įkaitinti iki 500–700°C, atliekantys stovų funkciją. Vamzdžiai yra stačiai pritvirtinti užtvaros kaušelyje, o juose esančios skylės uždaromos kamščiais. Užpildžius gaubtelį lydalo, kamščiai pakeliami, o lydinys per vamzdžius teka į sklendės šulinius, sujungtus su formos ertme išpjovomis (tiektuvais). Kai lydalo lygis šuliniuose pakyla 20-30 mm virš apatinio vamzdžių galo, įjungiamas hidraulinio stalo nuleidimo mechanizmas. Nuleidimo greitis parenkamas taip, kad formos užpildymas būtų atliekamas po užtvindytu lygiu, o karštas metalas nuolat tekėtų į viršutines formos dalis. Tai užtikrina kryptingą kietėjimą ir leidžia gauti sudėtingus liejinius be susitraukimo defektų.

Smėlio formų užpildymas metalu atliekamas iš kaušų, išklotų ugniai atsparia medžiaga. Prieš užpildant metalu, šviežiai iškloti samčiai išdžiovinami ir kaitinami 780–800°C temperatūroje, kad pašalintų drėgmę. Lydalo temperatūra prieš pilant palaikoma 720-780 °C. Formos plonasieniams liejiniams pildomos iki 730-750°C įkaitintais lydalais, o storasieniams liejiniams iki 700-720°C.

Liejimas į gipso formas

Liejimas į gipso formas naudojamas tais atvejais, kai liejiniams keliami didesni reikalavimai tikslumui, paviršiaus švarai ir smulkiausių reljefo detalių atkūrimui. Lyginant su smėlio formomis, gipso formos pasižymi didesniu stiprumu, matmenų tikslumu, geresniu atsparumu aukštai temperatūrai, leidžia gauti sudėtingos konfigūracijos liejinius, kurių sienelės storis 1,5 mm pagal 5-6 tikslumo klasę. Formos gaminamos pagal vašku arba metalu (žalvariu,) chromuotus modelius. Modelių plokštės pagamintos iš aliuminio lydinių. Siekiant palengvinti modelių išėmimą iš formų, jų paviršius padengiamas plonu žibalo-stearino tepalo sluoksniu.

Mažos ir vidutinės formos sudėtingiems plonasieniams liejiniams gaminamos iš mišinio, kurį sudaro 80% gipso, 20% kvarco smėlis arba asbesto ir 60-70 % vandens (sauso mišinio masės). Mišinio sudėtis vidutinėms ir didelėms formoms: 30% gipso, 60% smėlis, 10% asbesto, 40-50% vandens. Norint sulėtinti stingimą, į mišinį įpilama 1-2 % gesintų kalkių. Reikiamas formų stiprumas pasiekiamas hidratuojant bevandenį arba pusiau vandeninį gipsą. Siekiant sumažinti stiprumą ir padidinti dujų pralaidumą, neapdorotos gipso formos yra hidrotermiškai apdorojamos - jos 6-10 valandų laikomos autoklave, kai vandens garų slėgis yra 0,13-0,14 MPa, o po to parą ore. Po to formos laipsniškai džiovinamos 350–500 °C temperatūroje.

Gipso formų ypatybė yra mažas šilumos laidumas. Dėl šios aplinkybės sunku gauti tankius liejinius iš aliuminio lydinių, kurių kristalizacija yra plati. Todėl pagrindinis uždavinys kuriant pelningą gipso formų sistemą yra užkirsti kelią susitraukimo ertmių susidarymui, laisvumui, oksidų plėvelėms, karštiems įtrūkimams ir plonų sienelių neužpildymui. Tai pasiekiama naudojant besiplečiančias atitvarų sistemas, kurios užtikrina mažą lydalo judėjimo greitį pelėsių ertmėje, nukreiptą terminių mazgų kietėjimą link stovų šaldytuvų pagalba ir didinant atsparumą pelėsiams, didinant kvarcinio smėlio kiekį mišinyje. Plonasieniai liejiniai pilami į iki 100–200°C įkaitintas formas vakuuminiu siurbimo būdu, todėl galima užpildyti iki 0,2 mm storio ertmes. Storasieniai (daugiau nei 10 mm) liejiniai gaunami liejant formas autoklavuose. Metalo kristalizacija šiuo atveju atliekama esant 0,4–0,5 MPa slėgiui.

Lukštų liejimas

Liejimą į lukšto formas tikslinga naudoti serijinėje ir didelės apimties ribotų matmenų liejinių su padidintu paviršiaus apdaila, didesniu matmenų tikslumu ir mažesniu apdirbimu, nei liejant į smėlio formas, gamyboje.

Korpuso formos gaminamos naudojant karšto (250–300 °C) metalo (plieno,) įrankius bunkeriniu būdu. Modelinė įranga atliekama pagal 4-5 tikslumo klases su liejimo nuolydžiais nuo 0,5 iki 1,5%. Korpusai gaminami dviejų sluoksnių: pirmasis sluoksnis yra iš mišinio su 6-10% termoreaktingos dervos, antrasis iš mišinio su 2% dervos. Norint geriau pašalinti apvalkalą, modelio plokštę prieš užpildydami liejimo smėlis padengti plonu atpalaiduojančios emulsijos sluoksniu (5% silikono skystis Nr. 5; 3% skalbimo muilas; 92% vanduo).

Korpuso formoms gaminti naudojamas smulkiagrūdis kvarcinis smėlis, kuriame yra ne mažiau kaip 96% silicio dioksido. Pusformų sujungimas atliekamas klijuojant ant specialių kaiščių presų. Klijų sudėtis: 40% MF17 derva; 60% maršalitas ir 1,5% aliuminio chloridas (kietėjimas). Surinktų formų pildymas atliekamas konteineriuose. Liejant į apvalkalo formas, naudojamos tos pačios užtvarų sistemos ir temperatūros sąlygos kaip liejant smėlį.

Mažas metalo kristalizacijos greitis apvalkalo formose ir mažesnės kryptingos kristalizacijos kūrimo galimybės lemia žemesnių savybių liejinių gamybą nei liejant neapdoroto smėlio formomis.

Investicijų liejimas

Investicinis liejimas naudojamas gaminant padidinto tikslumo (3-5 klasė) ir paviršiaus apdailos (4-6 šiurkštumo klasė) liejinius, kuriems šis būdas yra vienintelis įmanomas arba optimalus.

Modeliai dažniausiai gaminami iš pastos pavidalo parafino stearino (1:1) kompozicijų, presuojant į metalines formas (lietas ir surenkamas) ant stacionarių ar karuselinių įrenginių. Gaminant sudėtingus liejinius, kurių matmenys yra didesni nei 200 mm, siekiant išvengti modelių deformacijos, į modelio masės sudėtį įvedamos medžiagos, kurios padidina jų minkštėjimo (lydymosi) temperatūrą.

Kaip ugniai atspari danga keraminių formų gamyboje naudojama hidrolizuoto etilo silikato (30–40%) ir kvarco miltelių (70–60%) suspensija. Modelinių blokelių barstymas atliekamas degintu smėliu 1KO16A arba 1K025A. Kiekvienas dangos sluoksnis džiovinamas ore 10-12 valandų arba atmosferoje, kurioje yra amoniako garų. Reikiamas keraminės formos stiprumas pasiekiamas esant 4–6 mm storio apvalkalui (4–6 ugniai atsparios dangos sluoksniai). Siekiant užtikrinti sklandų formos užpildymą, naudojamos besiplečiančios tvoros sistemos su metalo tiekimu į storas dalis ir masyvius mazgus. Liejiniai dažniausiai tiekiami iš masyvaus stovo per sustorėjusias sruogas (šėryklas). Sudėtingiems liejiniams leidžiama naudoti didžiulį pelną viršutinių masyvių blokų maitinimui, privalomai užpildant juos iš stovo.

Aliuminis (aliuminis) yra

Modeliai lydomi iš formelių karštame (85–90°C) vandenyje, parūgštintame druskos rūgštimi (0,5–1 cm3 vienam litrui vandens), kad stearinas nesumuiluotų. Išlydžius modelius, keraminės formos džiovinamos 150–170°C temperatūroje 1–2 valandas, supilamos į konteinerius, užpildomos sausu užpildu ir 5–8 valandas kaitinamos 600–700°C temperatūroje. Pildymas atliekamas šaltose ir šildomose formose. Formų kaitinimo temperatūrą (50-300 °C) lemia liejinio sienelių storis. Formų užpildymas metalu atliekamas įprastu būdu, taip pat naudojant vakuuminę arba išcentrinę jėgą. Dauguma aliuminio lydinių prieš pilant pašildomi iki 720-750°C.

Liejimas slėgiu

Chill liejimas yra pagrindinis serijinės ir masinės aliuminio lydinių liejinių gamybos būdas, leidžiantis gauti 4-6 tikslumo klasių liejinius, kurių paviršiaus šiurkštumas Rz = 50-20 ir minimalus sienelės storis 3-4 mm. . Liejant į vėsinimo formą, kartu su defektais, atsirandančiais dėl didelio lydalo greičio formos ertmėje ir kryptinio kietėjimo reikalavimų nesilaikymo (dujų poringumas, oksidinės plėvelės, susitraukimo laisvumas), pagrindiniai atliekų ir liejinių tipai yra šie: apatiniai užpildai ir įtrūkimai. Įtrūkimų atsiradimą sukelia sunkus susitraukimas. Įtrūkimai ypač dažnai atsiranda liejiniuose, pagamintuose iš plataus kristalizacijos intervalo lydinių, kurie turi didelį linijinį susitraukimą (1,25–1,35%). Šių defektų susidarymo prevencija pasiekiama įvairiais technologiniais metodais.

Tiekiant metalą į storas dalis, reikėtų numatyti tiekimo taško padavimą įrengiant tiekimo viršūnę (pelnas). Visi atitvarų sistemų elementai yra išilgai šaldymo formos jungties. Rekomenduojami tokie vartų kanalų skerspjūvio plotų santykiai: mažiems liejiniams EFst: EFsl: EFpit = 1:2:3; dideliems liejiniams EFst: EFsl: EFpit = 1: 3: 6.

Siekiant sumažinti lydalo patekimo į formos ertmę greitį, naudojami lenkti stovai, stiklo pluošto ar metalo tinkleliai ir granuliuoti filtrai. Liejinių iš aliuminio lydinių kokybė priklauso nuo lydalo kilimo formos ertmėje greičio. Šis greitis turėtų būti pakankamas, kad būtų užtikrintas plonų liejinių dalių užpildymas padidinto šilumos pašalinimo sąlygomis ir tuo pačiu metu nebūtų perpildymo dėl nepilno oro ir dujų išleidimo per ventiliacijos kanalus ir stovus, lydalo sūkuriavimo ir tekėjimo. perėjimas nuo siaurų atkarpų prie plačių. Metalo kilimo greitis formos ertmėje liejant į formą yra šiek tiek didesnis nei liejant į smėlio formas. Mažiausias leistinas kėlimo greitis apskaičiuojamas pagal A. A. Lebedevo ir N. M. Galdino formules (žr. 5.1 skyrių „Smėlio liejimas“).

Norint gauti tankius liejinius, kaip ir liejant smėlį, kryptingas kietėjimas sukuriamas tinkamai išdėstant liejinį formoje ir kontroliuojant šilumos išsklaidymą. Paprastai masyvūs (stori) liejiniai yra viršutinėje formos dalyje. Tai leidžia kompensuoti jų kiekio sumažėjimą grūdinimo metu tiesiai iš virš jų sumontuoto pelno. Šilumos šalinimo intensyvumo reguliavimas, siekiant sukurti kryptingą kietėjimą, atliekamas aušinant arba izoliuojant įvairias formos dalis. Siekiant lokaliai padidinti šilumos pašalinimą, plačiai naudojami įdėklai iš šilumai laidžios taurės, jie padidina formos aušinimo paviršių dėl pelekų, atliekamas vietinis formų aušinimas suslėgtu oru arba vandeniu. Šilumos šalinimo intensyvumui sumažinti, formos darbinis paviršius padengiamas 0,1–0,5 mm storio dažų sluoksniu. Šiuo tikslu 1-1,5 mm storio dažų sluoksnis padengiamas sruogų kanalų paviršiumi ir pelnu. Metalo aušinimo sulėtėjimą stovuose galima pasiekti ir lokaliai pastorinus formos sieneles, naudojant įvairias mažai šilumai laidžias dangas bei apšiltinus stovus asbesto lipduku. Formos darbinio paviršiaus dažymas pagerina liejinių išvaizdą, padeda pašalinti dujų kišenes jų paviršiuje ir padidina formų ilgaamžiškumą. Prieš dažant, formos įkaitinamos iki 100-120 °C. Nepageidautina per aukšta kaitinimo temperatūra, nes tai sumažina liejinių kietėjimo greitį ir trukmę. terminas pelėsių servisas. Šildymas sumažina temperatūrų skirtumą tarp liejimo ir formos bei formos išsiplėtimą dėl jos kaitinimo liejant metalu. Dėl to liejinyje sumažėja tempimo įtempiai, sukelia išvaizdąįtrūkimai. Tačiau vien pelėsiai pašildyti neužtenka, kad būtų pašalinta įtrūkimo galimybė. Būtina laiku išimti liejinį iš formos. Liejinys turi būti pašalintas iš formos iki to momento, kai jo temperatūra prilygsta formos temperatūrai, o susitraukimo įtempiai pasiekia didžiausią reikšmę. Paprastai liejinys nuimamas tuo metu, kai jis yra pakankamai tvirtas, kad jį būtų galima perkelti be sunaikinimo (450–500 ° C). Iki to laiko vartų sistema dar neįgavo pakankamai tvirtumo ir yra sunaikinta dėl lengvų smūgių. Liejinio laikymo formoje laikas nustatomas pagal kietėjimo greitį ir priklauso nuo metalo temperatūros, formos temperatūros ir pylimo greičio.

Siekiant pašalinti metalo prilipimą, pailginti tarnavimo laiką ir palengvinti ištraukimą, metaliniai strypai darbo metu sutepami. Labiausiai paplitęs tepalas yra vandens-grafito suspensija (3-5% grafito).

Formų dalys, kurios atlieka liejinių išorinius kontūrus, yra pilkos spalvos ketaus. Formų sienelių storis priskiriamas priklausomai nuo liejinių sienelių storio pagal GOST 16237-70 rekomendacijas. Vidinės ertmės liejiniuose daromos naudojant metalo (plieno) ir smėlio strypus. Smėlio strypai naudojami sudėtingoms ertmėms, kurių negalima padaryti metaliniais strypais, dekoruoti. Siekiant palengvinti liejinių ištraukimą iš formų, išoriniai liejinių paviršiai turi turėti nuolydį nuo 30 "iki 3° į pertvarą. Liejinių, pagamintų iš metalinių strypų, vidinių paviršių nuolydis turi būti ne mažesnis kaip 6°. Aštrus Liejiniuose neleidžiami perėjimai iš storų į plonus pjūvius.Kreivio spindulys turi būti ne mažesnis kaip 3 mm.Smulkiems liejiniams daugiau nei 8 mm, vidutiniams 10 mm, dideliems liejiniams 12 mm skersmens skylės daromos strypais Optimalus skylės gylio ir skersmens santykis yra 0,7-1.

Oras ir dujos iš formos ertmės pašalinami vėdinimo kanalais, esančiais atskyrimo plokštumoje, ir kamščių, įtaisytų sienose prie gilių ertmių, pagalba.

Šiuolaikinėse liejyklose liejimo formos montuojamos ant vienos arba kelių stočių pusiau automatinių liejimo staklių, kuriose automatizuotas formos uždarymas ir atidarymas, šerdžių įdėjimas ir išėmimas, liejimo išmetimas ir išėmimas iš formos. Taip pat numatytas automatinis pelėsių šildymo temperatūros valdymas. Formų pildymas mašinose atliekamas naudojant dozatorius.

Siekiant pagerinti plonų formų ertmių užpildymą ir pašalinti orą bei dujas, išsiskiriančias sunaikinant rišiklius, formos yra evakuojamos, pilamos žemu slėgiu arba naudojant išcentrinę jėgą.

Suspaudimo liejimas

Suspaudžiamasis liejimas yra liejimo slėginis tipas.Jis skirtas gaminti didelių gabaritų liejinius (2500x1400 mm) plokščių tipo, kurių sienelių storis 2-3 mm. Tam naudojamos metalinės pusformos, kurios montuojamos specializuotose liejimo-spaudimo staklėse su vienpusiu arba dvipusiu pusformų suartėjimu. Išskirtinis bruožasŠis liejimo būdas yra priverstinis formos ertmės užpildymas plačiu lydalo srautu, kai pusformos artėja viena prie kitos. Liejimo formoje nėra įprastos užtvarų sistemos elementų. DuomenysŠiuo metodu gaminami liejiniai iš AL2, AL4, AL9, AL34 lydinių, kurių kristalizacijos diapazonas yra siauras.

Lydalo aušinimo greitis valdomas ant formos ertmės darbinio paviršiaus padengiant įvairaus storio (0,05–1 mm) šilumą izoliuojančią dangą. Lydinių perkaitimas prieš pilant neturi viršyti 15-20°C virš skysčio temperatūros. Pusinių formų konvergencijos trukmė 5-3 s.

Žemo slėgio liejimas

Žemo slėgio liejimas yra dar viena liejimo forma. Jis buvo naudojamas gaminant didelio dydžio plonasienius liejinius iš aliuminio lydinių su siauru kristalizacijos intervalu (AL2, AL4, AL9, AL34). Kaip ir liejant formomis, liejinių išoriniai paviršiai gaminami metaline forma, o vidinės ertmės – su metalinėmis arba smėlio šerdimis.

Strypų gamybai naudojamas mišinys, sudarytas iš 55% kvarcinio smėlio 1K016A; 13,5% ryškaus smėlio P01; 27% kvarco milteliai; 0,8% pektino klijų; 3,2% dervos M ir 0,5% žibalo. Toks mišinys nesudaro mechaninio nudegimo. Formos užpildomos metalu spaudžiant išdžiovintą suslėgtą orą (18–80 kPa), tiekiamo į lydalo paviršių tiglyje, įkaitintame iki 720–750°C. Veikiant šiam slėgiui, lydalas iš tiglio išstumiamas į metalinę vielą, o iš jos į užtvarų sistemą ir toliau į formos ertmę. Žemo slėgio liejimo privalumas yra galimybė automatiškai valdyti metalo kilimo greitį formos ertmėje, todėl galima gauti geresnės kokybės plonasienius liejinius nei gravitacijos liejimas.

Lydinių kristalizacija formoje vykdoma esant 10–30 kPa slėgiui, kol susidaro vientisa metalo pluta, o susidarius plutai – 50–80 kPa.

Tankesni aliuminio lydinio liejiniai gaminami liejant žemu slėgiu su priešslėgiu. Formos ertmės užpildymas liejant su priešslėgiu vyksta dėl slėgio skirtumo tiglyje ir formoje (10–60 kPa). Metalo kristalizacija formoje atliekama esant 0,4-0,5 MPa slėgiui. Taip išvengiama metale ištirpusio vandenilio išsiskyrimo ir dujų porų susidarymo. Padidėjęs slėgis prisideda prie geresnės masyvių liejimo mazgų mitybos. Kitais atžvilgiais liejimo priešslėgiu technologija niekuo nesiskiria nuo žemo slėgio liejimo technologijos.

Atgalinio slėgio liejimas sėkmingai sujungia žemo slėgio liejimo ir slėgio kristalizacijos pranašumus.

Įpurškimo formavimas

Liejimas iš aliuminio lydinių AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34, 1-3 tikslumo klasių sudėtingos konfigūracijos liejiniai, kurių sienelių storis 1 mm ir daugiau, liejamos skylės su skersmuo iki 1,2 mm, liejamas išorinis ir vidinis sriegis, kurio minimalus žingsnis yra 1 mm, o skersmuo – 6 mm. Tokių liejinių paviršiaus švarumas atitinka 5-8 šiurkštumo klases. Tokie liejiniai gaminami staklėmis su šaltomis horizontaliomis arba vertikaliomis presavimo kameromis, kurių specifinis presavimo slėgis yra 30–70 MPa. Pirmenybė teikiama mašinoms su horizontalia rulonų kamera.

Liejinių matmenis ir svorį riboja Įpurškimo mašinų galimybės: presavimo kameros tūris, specifinis spaudimo slėgis (p) ir fiksavimo jėga (0). Liejinio, vartų kanalų ir presavimo kameros iškyšos plotas (F) ant kilnojamos formos plokštės neturi viršyti verčių, nustatytų pagal formulę F = 0,85 0/r.

Optimalios lauko paviršių nuolydžio vertės yra 45°; vidiniam 1°. Mažiausias kreivio spindulys yra 0,5–1 mm. Didesnės nei 2,5 mm skersmens skylės daromos liejant. Liejiniai iš aliuminio lydinių, kaip taisyklė, apdirbami tik išilgai sėdimųjų paviršių. Apdorojimo pašalpa priskiriama atsižvelgiant į liejinio matmenis ir svyruoja nuo 0,3 iki 1 mm.

Formoms gaminti naudojamos įvairios medžiagos. Formų dalys, besiliečiančios su skystu metalu, pagamintos iš plieno ZKh2V8, 4Kh8V2, 4KhV2S; plienų 35, 45, 50, kaiščiai, įvorės ir kreipiamosios kolonos - iš U8A plieno.

Metalo tiekimas į formų ertmę atliekamas naudojant išorines ir vidines užtvarų sistemas. Tiektuvai atnešami į liejimo dalis, kurios yra apdirbamos. Jų storis priskiriamas priklausomai nuo liejimo sienelės storio tiekimo vietoje ir nurodytos formos užpildymo pobūdžio. Šią priklausomybę lemia tiektuvo storio ir liejinio sienelės storio santykis. Sklandžiai, be turbulencijos ir oro užsikimšimo, formų užpildymas vyksta, jei santykis yra artimas vienam. Liejiniams, kurių sienelių storis iki 2 mm. tiektuvai yra 0,8 mm storio; kurių sienelės storis 3 mm. tiektuvų storis 1,2 mm; kurių sienelės storis 4-6 mm-2 mm.

Pirmajai lydalo daliai, praturtintai oro inkliuzais, gauti šalia pelėsio ertmės įrengiami specialūs plovimo rezervuarai, kurių tūris gali siekti 20–40% liejimo tūrio. Poveržlės su formos ertme sujungtos kanalais, kurių storis lygus tiektuvų storiui. Oro ir dujų pašalinimas iš formų ertmės atliekamas per specialius vėdinimo kanalus ir tarpus tarp strypų (stūmikų) ir formos matricos. Vėdinimo kanalai daromi padalintoje plokštumoje ant fiksuotos formos dalies, taip pat išilgai judančių strypų ir ežektorių. Vėdinimo kanalų gylis liejant aliuminio lydinius yra 0,05-0,15 mm, o plotis 10-30 mm, siekiant pagerinti ventiliaciją, poveržlių su plonais kanalais (0,2-0,5 mm) ertmė prijungiama prie atmosfera.

Pagrindiniai liejinių, gautų liejimo būdu, trūkumai yra oro (dujų) požievės poringumas dėl oro įstrigimo esant dideliam metalo patekimo į formos ertmę greičiui ir susitraukimo poringumas (arba apvalkalų) šiluminiuose mazguose. Šių defektų susidarymui didelės įtakos turi liejimo technologijos parametrai, presavimo greitis, presavimo slėgis, formos terminis režimas.

Presavimo greitis lemia formos užpildymo režimą. Kuo didesnis presavimo greitis, tuo greičiau lydalas juda per užtvarinius kanalus, tuo didesnis lydalo patekimo į formos ertmę greitis. Didelis presavimo greitis padeda geriau užpildyti plonas ir pailgas ertmes. Tuo pačiu metu jie yra metalo oro gaudymo ir subrutalinio poringumo priežastis. Liejant aliuminio lydinius, dideli presavimo greičiai naudojami tik gaminant sudėtingus plonasienius liejinius. Presavimo slėgis turi didelę įtaką liejinių kokybei. Jam didėjant, didėja liejinių tankis.

Presavimo slėgio vertę paprastai riboja mašinos fiksavimo jėgos vertė, kuri turi viršyti metalo judamojoje matricoje daromą slėgį (pF). Todėl didelio susidomėjimo sulaukia vietinis išankstinis storasienių liejinių presavimas, žinomas kaip Ašigai procesas. Mažas metalo patekimo į formos ertmę greitis per didelio profilio tiektuvus ir efektyvus išankstinis kristalizuojančio lydalo presavimas dvigubo stūmoklio pagalba leidžia išgauti tankius liejinius.

Liejinių kokybei didelę įtaką daro ir lydinio bei formos temperatūra. Gaminant paprastos konfigūracijos storasienius liejinius, lydalas pilamas 20–30 °C žemesnėje už likvidumo temperatūrą. Plonasieniams liejiniams reikia naudoti lydalą, perkaitintą virš skysčio temperatūros 10–15°C. Siekiant sumažinti susitraukimo įtempių dydį ir išvengti įtrūkimų susidarymo liejiniuose, formos prieš liejant įkaitinamos. Rekomenduojamos šios šildymo temperatūros:

Liejimo sienelės storis, mm 1—2 2—3 3—5 5—8

Šildymo temperatūra

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

Šiluminio režimo stabilumą užtikrina šildymo (elektros) arba vėsinimo (vandens) formos.

Siekiant apsaugoti formų darbinį paviršių nuo prilipimo ir erozinio lydalo poveikio, sumažinti trintį ištraukiant šerdis ir palengvinti liejinių ištraukimą, formos sutepamos. Tam naudojami riebaliniai (aliejus su grafito arba aliuminio milteliais) arba vandeniniai (druskos tirpalai, vandeniniai preparatai koloidinio grafito pagrindu) tepalai.

Liejinių iš aliuminio lydinių tankis labai padidėja liejant vakuuminėmis formomis. Norėdami tai padaryti, forma įdedama į sandarų korpusą, kuriame sukuriamas reikiamas vakuumas. Gerų rezultatų galima pasiekti naudojant „deguonies procesą“. Norėdami tai padaryti, oras formos ertmėje pakeičiamas deguonimi. Esant dideliam metalo patekimo į formos ertmę greičiui, dėl kurio lydalas sulaiko deguonį, liejiniuose nesusidaro subrutalinis poringumas, nes visas sulaikytas deguonis išleidžiamas smulkių aliuminio oksidų susidarymui, kurie nepastebimos įtakos. liejinių mechanines savybes. Tokie liejiniai gali būti termiškai apdoroti.

Atsižvelgiant į techninių specifikacijų reikalavimus, aliuminio lydinio liejiniai gali būti taikomi įvairių tipų kontrolė: Rentgeno, gama ar ultragarso, skirto vidinių defektų aptikimui; ženklinimai matmenų nuokrypiams nustatyti; liuminescencinis paviršiaus įtrūkimams aptikti; hidro arba pneumokontrolė sandarumui įvertinti. Nurodomas išvardintų kontrolės tipų dažnis specifikacijas arba nustato gamyklos vyriausiojo metalurgo skyrius. Nustatyti defektai, jei tai leidžia techninės specifikacijos, pašalinami suvirinant arba impregnuojant. Argono lankinis suvirinimas naudojamas apatinių užpildų, apvalkalų, įtrūkimų laisvumui suvirinti. Prieš suvirinant, sugedusi vieta nupjaunama taip, kad įdubimų sienelės būtų 30–42° nuolydžio. Liejiniai yra vietiškai arba bendrai kaitinami iki 300-350C. Vietinis šildymas vykdomas deguonies-acetileno liepsna, bendras kaitinimas – kamerinėse krosnyse. Suvirinimas atliekamas su tais pačiais lydiniais, iš kurių gaminami liejiniai, naudojant nesunaudojamą volframo elektrodą, kurio skersmuo 2–6 mm. išlaidas argono 5-12 l/min. Suvirinimo srovės stipris paprastai yra 25-40 A 1 mm elektrodo skersmens.

Akytumas liejiniuose pašalinamas impregnuojant bakelitiniu laku, asfalto laku, džiovinimo alyva arba skystu stiklu. Impregnavimas atliekamas specialiuose katiluose, esant 490–590 kPa slėgiui, iš anksto išlaikant liejinius retesnėje atmosferoje (1,3–6,5 kPa). Impregnavimo skysčio temperatūra palaikoma 100°C. Po impregnavimo liejiniai džiovinami 65-200°C temperatūroje, kurio metu impregnavimo skystis sukietėja ir kartojama kontrolė.

Aliuminis (aliuminis) yra

Aliuminio pritaikymas

Plačiai naudojama kaip konstrukcinė medžiaga. Pagrindiniai aliuminio privalumai šiuo pajėgumu yra lengvumas, plastiškumas štampavimui, atsparumas korozijai (oro sąlygomis aliuminis akimirksniu pasidengia stipria Al2O3 plėvele, kuri neleidžia jam toliau oksiduotis), didelis šilumos laidumas, jo junginių netoksiškumas. Visų pirma dėl šių savybių aliuminis ypač išpopuliarėjo gaminant indus, aliuminio foliją Maisto pramone ir pakavimui.

Pagrindinis aliuminio, kaip konstrukcinės medžiagos, trūkumas yra mažas stiprumas, todėl, norint jį sustiprinti, dažniausiai legiruojamas nedideliu kiekiu vario ir magnio (lydinys vadinamas duraliuminiu).

Aliuminio elektrinis laidumas yra tik 1,7 karto mažesnis nei vario, o aliuminio kilogramas yra maždaug 4 kartus pigesnis, tačiau dėl 3,3 karto mažesnio tankio, norint gauti vienodą varžą, jam reikia maždaug 2 kartus mažesnio svorio. Todėl jis plačiai naudojamas elektrotechnikoje gaminant laidus, jų ekranavimą ir net mikroelektronikoje gaminant laidininkus lustuose. Mažesnis aliuminio elektrinis laidumas (37 1/omų), palyginti su vario (63 1/omo), kompensuojamas padidinus aliuminio laidininkų skerspjūvį. Aliuminio, kaip elektrinės medžiagos, trūkumas yra stipri oksido plėvelė, kuri apsunkina litavimą.

Dėl savybių komplekso plačiai naudojamas šiluminėje įrangoje.

Aliuminis ir jo lydiniai išlaiko stiprumą esant itin žemai temperatūrai. Dėl šios priežasties jis plačiai naudojamas kriogeninėje technologijoje.

Dėl didelio atspindžio, mažos kainos ir lengvo nusodinimo aliuminis yra ideali medžiaga veidrodžiams gaminti.

Gaminant statybines medžiagas kaip dujas formuojantį agentą.

Aliuminizavimas suteikia plieno ir kitų lydinių, tokių kaip stūmoklinių variklių vožtuvai, turbinų mentės, alyvos platformos, šilumos mainų įranga, atsparumą korozijai ir nuosėdoms, taip pat pakeičia cinkavimą.

Aliuminio sulfidas naudojamas vandenilio sulfidui gaminti.

Vykdomi tyrimai, siekiant sukurti putų aliuminį kaip ypač tvirtą ir lengvą medžiagą.

Kaip termito komponentas, mišiniai aliuminiotermijai

Aliuminis naudojamas retiesiems metalams išgauti iš jų oksidų ar halogenidų.

aliuminis yra svarbus komponentas daug lydinių. Pavyzdžiui, aliuminio bronzose pagrindiniai komponentai yra varis ir aliuminis. Magnio lydiniuose aliuminis dažniausiai naudojamas kaip priedas. Spiralėms elektriniuose šildytuvuose gaminti naudojamas Fechral (Fe, Cr, Al) (kartu su kitais lydiniais).

aliuminio kava" height="449" src="/pictures/investments/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="(!LANG:21. Klasikinis italų aliuminio kavos gamintojas" width="376" />!}

Kai aliuminis buvo labai brangus, iš jo buvo gaminami įvairūs juvelyriniai dirbiniai. Taigi, Napoleonas III užsakė aliuminio sagas, o 1889 metais Dmitrijui Ivanovičiui Mendelejevui buvo įteiktos svarstyklės su dubenėliais iš aukso ir aliuminio. Mada jiems iškart praėjo, kai atsirado naujos jos gamybos technologijos (patobulinimai), kurios daug kartų sumažino savikainą. Dabar aliuminis kartais naudojamas papuošalų gamyboje.

Japonijoje aliuminis naudojamas tradicinių papuošalų gamyboje, pakeičiant .

Aliuminis ir jo junginiai naudojami kaip didelio efektyvumo raketinis kuras dvisraigiuose raketiniuose kuruose ir kaip kietojo kuro raketinis kuras. Šie aliuminio junginiai yra labiausiai svarbūs kaip raketų kuras:

Aliuminio milteliai kaip kuras kietajame raketiniame kure. Jis taip pat naudojamas miltelių ir suspensijų pavidalu angliavandeniliuose.

aliuminio hidridas.

aliuminio boranas.

Trimetilaliuminis.

Trietilo aliuminis.

Tripropilaliuminis.

Trietilo aliuminis (dažniausiai kartu su trietilboru) taip pat naudojamas cheminiam uždegimui (t. y. kaip startinis kuras) raketų varikliuose, nes deguonies dujose užsidega savaime.

Jis turi nedidelį toksinį poveikį, tačiau daugelis vandenyje tirpių neorganinių aliuminio junginių ilgą laiką išlieka ištirpę ir per geriamąjį vandenį gali turėti žalingą poveikį žmonėms ir šiltakraujams gyvūnams. Labiausiai toksiški yra chloridai, nitratai, acetatai, sulfatai ir kt. Žmonėms tokios aliuminio junginių dozės (mg/kg kūno svorio) turi toksinį poveikį nurijus:

aliuminio acetatas - 0,2-0,4;

aliuminio hidroksidas - 3,7-7,3;

aliuminio alūnas - 2,9.

Visų pirma, jis veikia nervų sistemą (kaupiasi nerviniame audinyje, sukelia rimtus centrinės nervų sistemos veiklos sutrikimus). Tačiau neurotoksinės aliuminio savybės pradėtos tirti nuo septintojo dešimtmečio vidurio, nes metalui kauptis žmogaus organizme trukdo jo išsiskyrimo mechanizmas. Įprastomis sąlygomis su šlapimu gali išsiskirti iki 15 mg elemento per dieną. Atitinkamai, didžiausias neigiamas poveikis pastebimas žmonėms, kurių inkstų išskyrimo funkcija sutrikusi.

Kai kurių biologinių tyrimų duomenimis, aliuminio patekimas į žmogaus organizmą buvo laikomas Alzheimerio ligos išsivystymo veiksniu, tačiau vėliau šie tyrimai sulaukė kritikos, o išvada apie vieno ryšį su kitu buvo paneigta.

Aliuminio chemines savybes lemia didelis jo afinitetas deguoniui (in mineralai aliuminio yra deguonies oktaedrai ir tetraedrai, pastovus valentingumas (3), blogas daugumos natūralių junginių tirpumas. IN endogeniniai procesai kietėjant magmai ir formuojantis magminėms uolienoms, aliuminis patenka į lauko špatų, žėručio ir kitų mineralų – aliumosilikatų – kristalinę gardelę. Biosferoje aliuminis yra silpnas migruojantis, jo mažai organizmuose ir hidrosferoje. Drėgname klimate, kur pūvančios gausios augmenijos liekanos sudaro daug organinių rūgščių, aliuminis migruoja dirvožemiuose ir vandenyse organinių mineralinių koloidinių junginių pavidalu; aliuminis yra adsorbuojamas koloidų ir nusodinamas apatinėje dirvožemio dalyje. Aliuminio ryšys su siliciu dalinai nutrūksta ir vietomis tropikuose susidaro mineralų - aliuminio hidroksidų - boehmito, diasporos, hidrargilito. Didžioji dalis aliuminio yra aliumosilikatų – kaolinito, beidelito ir kitų molio mineralų – dalis. Silpnas mobilumas lemia aliuminio likutinį kaupimąsi drėgnų tropikų atmosferos poveikio plutoje. Dėl to susidaro eluviniai boksitai. Ankstesnėse geologinėse epochose boksitai taip pat kaupėsi ežeruose ir tropinių regionų jūrų pakrantės zonoje (pavyzdžiui, Kazachstano nuosėdiniai boksitai). Stepėse ir dykumose, kur mažai gyvųjų medžiagų, o vandenys neutralūs ir šarminiai, aliuminis beveik nemigruoja. Aliuminio migracija intensyviausia vulkaninėse vietovėse, kur stebimi labai rūgštūs upių ir požeminiai vandenys, kuriuose gausu aliuminio. Rūgščių vandenų išstūmimo į šarminį jūrinį (upių ir kt. žiotyse) vietose aliuminis nusėda, susidarant boksito nuosėdoms.

Aliuminis yra gyvūnų ir augalų audinių dalis; žinduolių organuose rasta nuo 10-3 iki 10-5% aliuminio (vienoje žalioje medžiagoje). Aliuminis kaupiasi kepenyse, kasoje ir skydliaukėje. IN vaistažolių produktai aliuminio kiekis svyruoja nuo 4 mg 1 kg sausosios medžiagos (bulvės) iki 46 mg (geltonosios ropės), gyvūninės kilmės produktuose - nuo 4 mg (medaus) iki 72 mg 1 kg sausosios medžiagos (). Kasdieniame žmogaus racione aliuminio kiekis siekia 35-40 mg. Žinomi organizmai yra aliuminio koncentratoriai, pvz., samanos (Lycopodiaceae), kurių pelenuose yra iki 5,3% aliuminio, moliuskai (Helix ir Lithorina), kurių pelenuose 0,2-0,8% aliuminio. Su fosfatais sudarydamas netirpius junginius, aliuminis sutrikdo augalų (fosfatų pasisavinimas per šaknis) ir gyvūnų mitybą (fosfatų pasisavinimas žarnyne).

Pagrindinis pirkėjas yra aviacija. Labiausiai apkrauti orlaivio elementai (odelė, galios sutvirtinimo komplektas) pagaminti iš duraliuminio. Ir jie paėmė šį lydinį į kosmosą. Jis netgi nusileido Mėnulyje ir grįžo į Žemę. O biuro dizainerių sukurtos stotys „Luna“, „Venera“, „Mars“, kurios ilgus metus vadovavo Georgijus Nikolajevičius Babakinas (1914–1971), jie neapsiėjo be aliuminio lydinių.

Aliuminio-mangano ir aliuminio-magnio sistemos lydiniai (AMts ir AMg) yra pagrindinė greitaeigių „raketų“ ir „meteorų“ – povandeninių sparnų – korpusų medžiaga.

Tačiau aliuminio lydiniai naudojami ne tik kosmose, aviacijoje, jūrų ir upių transporte. Aliuminis užima tvirtą vietą sausumos transporte. Šie duomenys byloja apie plačiai paplitusį aliuminio naudojimą automobilių pramonėje. 1948 metais vienam sunaudota 3,2 kg aliuminio, 1958 metais - 23,6, 1968 metais - 71,4, o šiandien šis skaičius viršija 100 kg. Atsirado aliuminis ir geležinkelių transportas. O „Russkaya Troika“ superekspressas yra daugiau nei 50% pagamintas iš aliuminio lydinių.

Aliuminis vis dažniau naudojamas statybose. Naujuose pastatuose dažnai naudojamos tvirtos ir lengvos sijos, lubos, kolonos, turėklai, tvoros, vėdinimo sistemų elementai iš aliuminio lydinių. IN pastaraisiais metais aliuminio lydiniai pateko į daugelio statybą visuomeniniai pastatai, sporto kompleksai. Yra bandymų naudoti aliuminį kaip stogo dangos medžiaga. Toks stogas nebijo anglies dvideginio, sieros junginių, azoto junginių ir kitų kenksmingų priemaišų, kurios labai sustiprina atmosferinę stogo dangos koroziją.

Kaip liejimo lydiniai naudojami siluminai - aliuminio ir silicio sistemos lydiniai. Tokie lydiniai pasižymi geru sklandumu, suteikia nedidelį susitraukimą ir atskyrimą (nevienodumą) liejiniuose, todėl liejant galima gauti sudėtingiausios konfigūracijos dalis, pavyzdžiui, variklio korpusus, siurblių sparnuotės, prietaisų korpusus, vidaus degimo variklių blokus, stūmoklius. , stūmoklinių variklių cilindrų galvutės ir apvalkalai.

Kovok už nuosmukį kaina aliuminio lydiniai taip pat sulaukė sėkmės. Pavyzdžiui, silumas yra 2 kartus pigesnis nei aliuminis. Dažniausiai, atvirkščiai, lydiniai yra brangesni (lydiniui gauti reikia gauti gryną pagrindą, o paskui legiruojant – lydinį). Sovietų metalurgai Dnepropetrovsko aliuminio gamykloje 1976 metais įvaldė siluminų lydymą tiesiai iš aliumosilikatų.

Aliuminis jau seniai žinomas elektros inžinerijoje. Tačiau iki šiol aliuminio apimtys apsiribojo elektros linijomis ir retais atvejais maitinimo kabeliais. Kabelių pramonėje dominavo vario ir vadovauti. Laidieji kabelio konstrukcijos elementai buvo pagaminti iš vario, o metalinis apvalkalas vadovauti arba švino lydinių. Daugelį dešimtmečių (pirmą kartą švino apvalkalai, skirti apsaugoti kabelių gyslas, buvo pasiūlyti 1851 m.) buvo vienintelė metalinė kabelių apvalkalų medžiaga. Jis puikiai atlieka šį vaidmenį, bet ne be trūkumų - didelio tankio, mažo stiprumo ir trūkumo; tai tik pagrindiniai, privertę žmogų ieškoti kitų metalų, galinčių tinkamai pakeisti šviną.

Jie pasirodė aliuminiai. Jo tarnybos pradžia šiame vaidmenyje galima laikyti 1939 m., o darbas prasidėjo 1928 m. Tačiau rimtas posūkis aliuminio panaudojime kabelių technologijoje įvyko 1948 m., kai buvo sukurta ir įsisavinta aliuminio apvalkalų gamybos technologija.

Varis taip pat daugelį dešimtmečių buvo vienintelis metalas srovės laidininkų gamybai. Medžiagų, galinčių pakeisti varį, tyrimai parodė, kad aliuminis turėtų ir gali būti toks metalas. Taigi, vietoj dviejų metalų, iš esmės skirtingos paskirties, aliuminis pateko į kabelių technologiją.

Šis pakeitimas turi daug privalumų. Pirma, galimybė naudoti aliuminio apvalkalą kaip nulinį laidininką leidžia žymiai sutaupyti metalo ir sumažinti svorį. Antra, didesnis stiprumas. Trečia, palengvinti montavimą, sumažinti transportavimo išlaidas, sumažinti kabelio kainą ir kt.

Aliuminio laidai taip pat naudojami oro linijoms. Tačiau prireikė daug pastangų ir laiko, kad būtų sukurtas lygiavertis pakaitalas. Buvo sukurta daug variantų ir jie naudojami atsižvelgiant į konkrečią situaciją. [Pagaminta aliuminio laidai padidintas stiprumas ir padidintas atsparumas valkšnumui, kuris pasiekiamas legiruojant magniu iki 0,5%, siliciu iki 0,5%, geležimi iki 0,45%, kietėjant ir senstant. Naudojami plieniniai-aliuminio laidai, ypač dideliems tarpatramiams, reikalingiems įvairių kliūčių sankirtoje su elektros linijomis, įgyvendinti. Pavyzdžiui, kertant upes yra daugiau nei 1500 m tarpatramių.

Aliuminis perdavimo technologijoje elektros dideliais atstumais jie naudojami ne tik kaip laidi medžiaga. Prieš pusantro dešimtmečio aliuminio lydiniai pradėti naudoti jėgos perdavimo bokštų gamybai. Pirmą kartą jie buvo pastatyti pas mus Šalis Kaukaze. Jie yra apie 2,5 karto lengvesni už plieną ir nereikalauja apsaugos nuo korozijos. Taigi tas pats metalas elektrotechnikoje ir elektros perdavimo technologijoje pakeitė geležį, varį ir šviną.

Taip ar beveik taip buvo ir kitose technologijų srityse. Cisternos, vamzdynai ir kiti surinkimo įrenginiai, pagaminti iš aliuminio lydinių, puikiai pasitvirtino naftos, dujų ir chemijos pramonėje. Jie išstūmė daugybę korozijai atsparių metalų ir medžiagų, pavyzdžiui, geležies ir anglies lydinio talpyklas, kurios viduje buvo emaliuotos agresyviems skysčiams laikyti (dėl šios brangios konstrukcijos emalio sluoksnio įtrūkimo gali atsirasti nuostolių ar net avarija).

Pasaulyje folijos gamybai kasmet išleidžiama per 1 mln. tonų aliuminio. Folijos storis, priklausomai nuo jos paskirties, yra 0,004-0,15 mm. Jo taikymas yra labai įvairus. Jis naudojamas įvairių maisto ir pramonės gaminių – šokolado, saldainių, vaistų, kosmetikos, fotografijos gaminių ir kt.

Folija taip pat naudojama kaip konstrukcinė medžiaga. Yra grupė dujomis užpildytų plastikų – korio plastikų – akytųjų medžiagų su reguliariai pasikartojančių taisyklingos geometrinės formos ląstelių sistema, kurių sienelės pagamintos iš aliuminio folijos.

Brockhauso ir Efrono enciklopedija

ALUMINIUMAS- (molio) chemija. zn. AL; adresu. in. = 27,12; plaka in. = 2,6; lyd.p. apie 700°. Sidabriškai baltas, minkštas, skambus metalas; kartu su silicio rūgštimi yra pagrindinė molio, lauko špato, žėručio sudedamoji dalis; randama visuose dirvožemiuose. Eina į…… Rusų kalbos svetimžodžių žodynas

ALUMINIUMAS- (simbolis Al), sidabro baltumo metalas, periodinės lentelės trečiosios grupės elementas. Pirmą kartą gryna forma jis buvo gautas 1827 m. Labiausiai paplitęs metalas žievėje pasaulis; pagrindinis jo šaltinis yra boksito rūda. Procesas…… Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

ALUMINIUMAS- ALIUMINIS, Aliuminis (cheminis ženklas A1, masė 27,1), labiausiai paplitęs metalas žemės paviršiuje ir, po O ir silicio, svarbiausias žemės plutos komponentas. A. gamtoje, daugiausia silicio rūgšties druskų (silikatų) pavidalu; ... ... Didžioji medicinos enciklopedija

Aliuminis- yra melsvai baltas metalas, pasižymintis ypatingu lengvumu. Jis yra labai lankstus ir gali būti lengvai valcuojamas, tempiamas, kaliamas, štampuojamas, liejamas ir pan. Kaip ir kiti minkštieji metalai, aliuminis taip pat puikiai tinka ... ... Oficiali terminija

Aliuminis- (aliuminis), Al, periodinės sistemos III grupės cheminis elementas, atominis skaičius 13, atominė masė 26,98154; lengvo metalo, mp660 °С. Žemės plutoje yra 8,8% masės. Aliuminis ir jo lydiniai naudojami kaip konstrukcinės medžiagos ... ... Iliustruotas enciklopedinis žodynas

ALUMINIUMAS- ALUMINIUMAS, aliuminis vyriškas., chem. šarminių metalų molis, aliuminio oksido pagrindas, molis; taip pat rūdžių, geležies pagrindas; ir yari vario. Aliuminio patinas. į alūną panašus fosilija, vandeninis aliuminio oksido sulfatas. Alunito vyras. fosilija, labai arti ...... Žodynas Dalia

aliuminio- (sidabrinis, šviesus, sparnuotas) metalas Rusų sinonimų žodynas. aliuminio n., sinonimų skaičius: 8 molis (2) … Sinonimų žodynas

ALUMINIUMAS- (lot. Aliuminis iš aliuminio alūno), Al, periodinės sistemos III grupės cheminis elementas, atominis skaičius 13, atominė masė 26,98154. Sidabriškai baltas metalas, lengvas (2,7 g/cm³), plastiškas, didelio elektros laidumo, mp 660 .C.… … Didysis enciklopedinis žodynas

Aliuminis- Al (iš lot. alumen alūno pavadinimas, senovėje vartotas kaip dažymas ir rauginimas * a. aliuminis; n. aliuminis; f. aliuminis; ir. aluminio), chem. III grupės elementas periodinis. Mendelejevo sistemos, adresu. n. 13, val. m. 26,9815 ... Geologijos enciklopedija

ALUMINIUMAS- ALIUMINIS, aliuminis, pl. ne, vyras. (iš lot. alumen alum). Sidabriškai baltas kalus lengvas metalas. Ušakovo aiškinamasis žodynas. D.N. Ušakovas. 1935 1940... Ušakovo aiškinamasis žodynas

Savybės 13 Al.

Atominė masė	26,98	Clarke, at.% (paplitimas gamtoje)	5,5
Elektroninė konfigūracija*		Sumavimo būsena (na.).	kietas
	0,143	Spalva	sidabro baltumo
	0,057		695
Jonizacijos energija	5,98		2447
Santykinis elektronegatyvumas	1,5	Tankis	2,698
Galimos oksidacijos būsenos	1, +2,+3	Standartinis elektrodo potencialas	1,69

* Rodoma išorinė konfigūracija elektroniniai lygiai elemento atomas. Likusių elektroninių lygių konfigūracija sutampa su inertinių dujų konfigūracija, kuri baigia ankstesnį laikotarpį ir yra nurodyta skliausteliuose.

Aliuminis- pagrindinis periodinės sistemos III grupės pagrindinio pogrupio metalų atstovas. Jo analogų savybės - galis, Indija Ir talis - daugeliu atžvilgių primena aliuminio savybes, nes visi šie elementai turi tą pačią išorinio lygio elektroninę konfigūraciją ns 2 np 1 ir todėl jų visų oksidacijos būsena yra 3+.

fizines savybes. Aliuminis yra sidabriškai baltas metalas su didelis šilumos ir elektros laidumas. Metalo paviršius padengtas plona, ​​bet labai stipria aliuminio oksido Al 2 Oz plėvele.

Cheminės savybės. Aliuminis yra labai aktyvus, jei nėra apsauginės Al 2 Oz plėvelės. Ši plėvelė neleidžia aliuminiui sąveikauti su vandeniu. Jei nuimsite apsauginę plėvelę cheminėmis priemonėmis(pavyzdžiui, su šarmo tirpalu), tada metalas pradeda energingai sąveikauti su vandeniu, išskirdamas vandenilį:

Aliuminis drožlių arba miltelių pavidalu ryškiai dega ore, išskirdamas daug energijos:

Ši aliuminio savybė plačiai naudojama įvairiems metalams gauti iš jų oksidų redukuojant aliuminiu. Metodas vadinamas aliuminotermija . Aliuminiotermija gali pagaminti tik tuos metalus, kuriuose oksidų susidarymo šiluma yra mažesnė už Al 2 Oz susidarymo šilumą, pavyzdžiui:

Kaitinamas aliuminis reaguoja su halogenais siera, azotu ir anglimi, sudarydamas atitinkamai halogenidai:

Aliuminio sulfidas ir aliuminio karbidas visiškai hidrolizuojasi, susidarant aliuminio hidroksidui ir atitinkamai vandenilio sulfidui bei metanui.

Aliuminis lengvai tirpsta bet kokios koncentracijos druskos rūgštyje:

Koncentruotos sieros ir azoto rūgštys šaltyje aliuminio neveikia (pasyvuoja). At šildymas aliuminis gali redukuoti šias rūgštis be vandenilio išsiskyrimo:

IN praskiestas sieros rūgštis ištirpina aliuminį, išskirdama vandenilį:

IN praskiestas azoto rūgštis reakcija vyksta, kai išsiskiria azoto oksidas (II):

Aliuminis ištirpsta šarmų ir šarminių metalų karbonatų tirpaluose, kad susidarytų tetrahidroksoaliuminatai:

Aliuminio oksidas. Al 2 O 3 turi 9 kristalines modifikacijas. Dažniausiai a yra modifikacija. Jis yra chemiškai inertiškiausias, jo pagrindu auginami įvairių akmenų monokristalai, skirti naudoti juvelyrikos pramonėje ir technologijoje.

Laboratorijoje aliuminio oksidas gaunamas deginant aliuminio miltelius deguonimi arba kalcinuojant jo hidroksidą:

aliuminio oksidas, esantis amfoterinis gali reaguoti ne tik su rūgštimis, bet ir su šarmais, taip pat susiliejus su šarminių metalų karbonatais, tuo pačiu suteikiant metaaliuminatai:

ir su rūgštinėmis druskomis:

aliuminio hidroksidas- balta želatininė medžiaga, praktiškai netirpi vandenyje, turinti amfoterinis savybių. Aliuminio hidroksidas gali būti gaunamas aliuminio druskas apdorojant šarmais arba amonio hidroksidu. Pirmuoju atveju reikia vengti šarmų pertekliaus, nes kitaip aliuminio hidroksidas ištirps ir susidarys kompleksas. tetrahidroksoaliuminatai[Al(OH)4 ]":

Tiesą sakant, paskutinėje reakcijoje tetrahidroksodikvaaliuminato jonai` , tačiau reakcijoms rašyti dažniausiai naudojama supaprastinta forma [Al(OH) 4 ]`. Esant silpnam rūgštėjimui, tetrahidroksoaliuminatai sunaikinami:

aliuminio druskos. Beveik visas aliuminio druskas galima gauti iš aliuminio hidroksido. Beveik visos aliuminio ir stipriųjų rūgščių druskos gerai tirpsta vandenyje ir yra labai hidrolizuotos.

Aliuminio halogenidai gerai tirpsta vandenyje ir savo struktūroje yra dimerai:

2AlCl 3 × Al 2 Cl 6

Aliuminio sulfatai, kaip ir visos jo druskos, lengvai hidrolizuojami:

Kalio-aliuminio alūnas taip pat žinomas: KAl(SO4)2H12H2O.

aliuminio acetatas Al(CH 3 COO) 3 medicinoje naudojamas kaip losjonas.

Aliumosilikatai. Gamtoje aliuminis būna junginių su deguonimi ir siliciu pavidalu – aliumosilikatai. Jų bendra formulė yra tokia: (Na, K) 2 Al 2 Si 2 O 8- nefelinas.

Be to, natūralūs aliuminio junginiai yra: Al2O3- korundas, aliuminio oksidas; ir junginiai su bendromis formulėmis Al 2 O 3 H nH 2 O Ir Al(OH) 3H nH 2 O- boksitai.

Kvitas. Aliuminis gaunamas elektrolizės būdu iš Al 2 O 3 lydalo.

Aliuminis

Aliuminis- Mendelejevo periodinės sistemos III grupės cheminis elementas (atominis skaičius 13, atominė masė 26,98154). Daugumoje junginių aliuminis yra trivalentis, tačiau aukštoje temperatūroje jis taip pat gali turėti +1 oksidacijos laipsnį. Iš šio metalo junginių svarbiausias yra Al 2 O 3 oksidas.

Aliuminis- sidabro baltumo metalas, lengvas (tankis 2,7 g / cm 3), plastiškas, geras elektros ir šilumos laidininkas, lydymosi temperatūra 660 ° C. Jis lengvai ištraukiamas į vielą ir susukamas į plonus lakštus. Aliuminis yra chemiškai aktyvus (ore jis padengtas apsaugine oksido plėvele – aliuminio oksidu.) Patikimai apsaugo metalą nuo tolesnio oksidacijos. Bet jei aliuminio milteliai ar aliuminio folija yra stipriai kaitinami, metalas dega akinančia liepsna, virsdamas aliuminio oksidu. Aliuminis tirpsta net praskiestose druskos ir sieros rūgštyse, ypač kaitinamas. Tačiau labai atskiestoje ir koncentruotoje šaltoje azoto rūgštyje aliuminis netirpsta. Aliuminį veikiant šarminiams vandeniniams tirpalams, oksido sluoksnis ištirpsta ir susidaro aliuminatai - druskos, kurių sudėtyje yra aliuminio anijono sudėtyje:

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

Aliuminis, neturintis apsauginės plėvelės, sąveikauja su vandeniu, išstumdamas iš jo vandenilį:

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

Gautas aliuminio hidroksidas reaguoja su šarmo pertekliumi, sudarydamas hidroksoaliuminatą:

Al (OH) 3 + NaOH \u003d Na.

Bendra aliuminio ištirpimo vandeniniame šarmo tirpale lygtis yra tokia:

2Al + 2NaOH + 6H2O \u003d 2Na + 3H2.

Aliuminis aktyviai sąveikauja su halogenais. Aliuminio hidroksidas Al(OH) 3 yra balta, permatoma, želatinos pavidalo medžiaga.

Žemės plutoje yra 8,8% aliuminio. Tai trečias pagal gausumą elementas gamtoje po deguonies ir silicio ir pirmasis tarp metalų. Tai molio, lauko špatų, žėručio dalis. Yra žinomi keli šimtai Al mineralų (aliumosilikatai, boksitai, alunitai ir kt.). Svarbiausiame aliuminio boksito minerale yra 28-60% aliuminio oksido-aliuminio oksido Al 2 O 3 .

Gryno pavidalo aliuminį pirmą kartą 1825 m. gavo danų fizikas H. Oerstedas, nors tai yra labiausiai paplitęs metalas gamtoje.

Aliuminio gamyba vykdoma aliuminio oksido Al 2 O 3 elektrolizės būdu NaAlF 4 kriolito lydaloje 950 °C temperatūroje.

Aliuminis naudojamas aviacijoje, statybose, daugiausia aliuminio lydinių su kitais metalais pavidalu, elektrotechnikoje (vario pakaitalas gaminant kabelius ir kt.), maisto pramonėje (folija), metalurgijoje (lydinio priedas), aliuminotermijoje ir kt. .

Aliuminio tankis, savitasis svoris ir kitos charakteristikos.

Tankis - 2,7*10 3 kg/m 3 ;
Specifinė gravitacija - 2,7 G/ cm 3;
Savitoji šiluma esant 20°C - 0,21 kal/deg;
Lydymosi temperatūra - 658,7 °C;
Lydymosi savitoji šiluminė talpa - 76,8 cal/deg;
Virimo temperatūra - 2000°C;
Santykinis tūrio pokytis lydymosi metu (ΔV/V) - 6,6%;
Tiesinio plėtimosi koeficientas(apie 20°C) : - 22,9 * 10 6 (1 / laipsnis);
Aliuminio šilumos laidumo koeficientas - 180 kcal / m * valanda * kruša;

Aliuminio tamprumo moduliai ir Puasono koeficientas

Aliuminio šviesos atspindys

Lentelėje pateikti skaičiai rodo, kiek procentų šviesos, krintančios statmenai paviršiui, atsispindi nuo jo.

ALUMINIO OKSIDAS Al 2 O 3

Aliuminio oksidas Al 2 O 3, dar vadinamas aliuminio oksidu, natūraliai randamas kristalinės formos, sudarydamas mineralinį korundą. Korundas turi labai didelį kietumą. Jos skaidrūs kristalai, nuspalvinti raudona arba mėlyna spalva, yra brangakmeniai- rubinas ir safyras. Šiuo metu rubinai gaunami dirbtiniu būdu, sulydant su aliuminio oksidu elektrinėje krosnyje. Jie naudojami ne tiek papuošalams, kiek techniniams tikslams, pavyzdžiui, gaminant detales tiksliiesiems instrumentams, akmenims laikrodžiuose ir pan. Rubino kristalai, kuriuose yra nedidelė Cr 2 O 3 priemaiša, naudojami kaip kvantiniai generatoriai – lazeriai, sukuriantys kryptingą monochromatinės spinduliuotės spindulį.

Kaip abrazyvinės medžiagos naudojamas korundas ir jo smulkiagrūdė atmaina, kurioje yra daug priemaišų – švitrinės medžiagos.

ALUMINIO GAMYBA

Pagrindinė žaliava, skirta aliuminio gamyba yra boksitai, kuriuose yra 32–60 % aliuminio oksido Al 2 O 3 . Svarbiausios aliuminio rūdos taip pat yra alunitas ir nefelinas. Rusija turi didelių aliuminio rūdos atsargų. Be boksitų, kurių dideli telkiniai yra Urale ir Baškirijoje, turtingas aliuminio šaltinis yra Kolos pusiasalyje išgaunamas nefelinas. Daug aliuminio randama ir Sibiro telkiniuose.

Aliuminis gaunamas iš aliuminio oksido Al 2 O 3 elektrolitiniu būdu. Tam naudojamas aliuminio oksidas turi būti pakankamai grynas, nes priemaišos iš lydyto aliuminio pašalinamos labai sunkiai. Išgrynintas Al 2 O 3 gaunamas apdorojant natūralų boksitą.

Pagrindinė aliuminio gamybos pradinė medžiaga yra aliuminio oksidas. Ji nelaidi elektros ir turi labai aukštą lydymosi temperatūrą (apie 2050 °C), todėl reikalauja per daug energijos.

Būtina sumažinti aliuminio oksido lydymosi temperatūrą bent iki 1000 o C. Šį metodą lygiagrečiai rado prancūzas P. Eru ir amerikietis C. Hallas. Jie nustatė, kad aliuminio oksidas gerai tirpsta išlydytame kriolite, AlF 3 sudėties minerale. 3NaF. Gaminant aliuminį, šis lydalas yra elektrolizuojamas tik apie 950 ° C temperatūroje. Kriolito atsargos gamtoje yra nežymios, todėl buvo sukurtas sintetinis kriolitas, kuris ženkliai sumažino aliuminio gamybos savikainą.

Hidrolizė yra veikiama išlydyto kriolito Na 3 ir aliuminio oksido mišinio. Mišinys, kuriame yra apie 10 masės procentų Al 2 O 3, lydosi 960 °C temperatūroje ir jo elektrinis laidumas, tankis ir klampumas yra palankiausi procesui. Siekiant dar labiau pagerinti šias charakteristikas, į mišinio sudėtį dedama priedų AlF 3, CaF 2 ir MgF 2. Tai leidžia elektrolizei 950 °C temperatūroje.

Aliuminio lydymui skirtas elektrolizatorius yra geležies korpusas, iš vidaus išklotas ugniai atspariomis plytomis. Jo apačia (apačioje), surinkta iš suspaustos anglies blokų, tarnauja kaip katodas. Anodai (vienas ar daugiau) yra viršuje: tai aliuminio rėmai, užpildyti anglies briketais. Šiuolaikinėse gamyklose elektrolizatoriai montuojami nuosekliai; kiekviena serija susideda iš 150 ar daugiau langelių.

Elektrolizės metu katode išsiskiria aliuminis, o anode – deguonis. Aliuminis, kurio tankis didesnis nei pradinis lydalas, surenkamas elektrolizatoriaus apačioje, iš kur periodiškai iškraunamas. Kai metalas išsiskiria, į lydalą pridedama naujų aliuminio oksido dalių. Elektrolizės metu išsiskiriantis deguonis sąveikauja su anodo anglimi, kuri perdega ir susidaro CO ir CO 2 .

Pirmoji aliuminio gamykla Rusijoje buvo pastatyta 1932 metais Volchove.

ALIUMINIO LYDINIAI

Lydiniai, kurie padidina aliuminio stiprumą ir kitas savybes, gaunami į jį įdedant legiruojančių priedų, tokių kaip varis, silicis, magnis, cinkas, manganas.

Duraliuminis(duraliuminis, duraliuminis, nuo Vokietijos miesto, kuriame buvo pradėta pramoninė lydinio gamyba, pavadinimo). Aliuminio lydinys (bazė) su variu (Cu: 2,2-5,2%), magniu (Mg: 0,2-2,7%) manganu (Mn: 0,2-1%). Jis kietėja ir sensta, dažnai plakiruotas aliuminiu. Yra konstrukcinė medžiaga aviacijos ir transporto inžinerijai.

Siluminas- lengvi aliuminio lydiniai (bazė) su siliciu (Si: 4-13%), kartais iki 23% ir kai kuriais kitais elementais: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Jie gamina sudėtingos konfigūracijos dalis, daugiausia automobilių ir orlaivių pramonėje.

magnalija- aliuminio lydiniai (bazė) su magniu (Mg: 1-13%) ir kitais elementais, pasižyminčiais dideliu atsparumu korozijai, geru suvirinamumu, dideliu lankstumu. Jie gamina forminius liejinius (liejimo magnalus), lakštus, vielą, kniedes ir kt. (deformuojanti magnalija).

Pagrindiniai visų aliuminio lydinių pranašumai yra mažas tankis (2,5-2,8 g / cm 3), didelis stiprumas (vienetui svorio), patenkinamas atsparumas atmosferinei korozijai, palyginti maža kaina ir gamybos bei perdirbimo paprastumas.

Aliuminio lydiniai naudojami raketų technikoje, orlaivių, automobilių, laivų ir prietaisų gamyboje, indų, sporto prekių, baldų, reklamos ir kitose pramonės šakose.

Pagal taikymo sritį aliuminio lydiniai užima antrą vietą po plieno ir ketaus.

Aliuminis yra vienas iš labiausiai paplitusių priedų vario, magnio, titano, nikelio, cinko ir geležies lydiniuose.

Aliuminis taip pat naudojamas aliuminavimas (aliuminavimas)- plieno ar ketaus gaminių paviršiaus prisotinimas aliuminiu, siekiant apsaugoti pagrindinę medžiagą nuo oksidacijos stipriai kaitinant, t.y. padidinti atsparumą karščiui (iki 1100 °C) ir atsparumą atmosferinei korozijai.

ALUMINIO SAVYBĖS

Turinys:

Aliuminio markės

Fizinės savybės

Korozinės savybės

Mechaninės savybės

Technologinės savybės

Taikymas

aliuminio klasės.

Aliuminis pasižymi dideliu elektros ir šilumos laidumu, atsparumu korozijai, lankstumu ir atsparumu šalčiui. Svarbiausia aliuminio savybė – mažas tankis (apie 2,70 g/cc) Aliuminio lydymosi temperatūra apie 660 C.

Aliuminio fizikinės ir cheminės, mechaninės ir technologinės savybės labai priklauso nuo priemaišų rūšies ir kiekio, kurios pablogina daugumą gryno metalo savybių.Pagrindinės natūralios aliuminio priemaišos yra geležis ir silicis. Pavyzdžiui, geležis yra nepriklausoma Fe-Al fazė, sumažina elektros laidumą ir atsparumą korozijai, pablogina plastiškumą, bet šiek tiek padidina aliuminio stiprumą.

Priklausomai nuo gryninimo laipsnio, pirminis aliuminis skirstomas į aukšto ir techninio grynumo aliuminį (GOST 11069-2001). Techninis aliuminis taip pat apima klases, pažymėtas AD, AD1, AD0, AD00 (GOST 4784-97). Visų rūšių techninis aliuminis gaunamas kriolito-aliuminio oksido lydalų elektrolizės būdu. Didelio grynumo aliuminis gaunamas papildomai išvalius techninį aliuminį. Didelio ir didelio grynumo aliuminio savybių ypatybės aptariamos knygose

1) Aliuminio ir jo lydinių metalo mokslas. Red. I. N. Fridlyanderis. M. 1971 m.2) Metalų mechaninės ir technologinės savybės. A.V. Bobylevas. M. 1980 m.

Žemiau esančioje lentelėje pateikiama daugumos aliuminio rūšių santrauka. Taip pat nurodomas pagrindinių jo natūralių priemaišų – silicio ir geležies – kiekis.

prekės ženklas	Al, %	Si, %	Fe, %	Programos
Aukšto grynumo aliuminis
A995	99.995	0.0015	0.0015	Cheminė įranga Folija kondensatorių plokštėms Specialūs tikslai
A98	99.98	0.006	0.006
A95	99.95	0.02	0.025
Techninės klasės aliuminis
A8 AD000	99.8	0.10 0.15	0.12 0.15	Vielos strypas gamybai kabelių ir laidų gaminiai (iš A7E ir A5E). Žaliavos aliuminio lydinių gamybai Folija Valcuoti gaminiai (stypai, juostos, lakštai, viela, vamzdžiai)
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 PRAGARAS	99.0	0.95 Iš viso iki 1,0 proc

Pagrindinis praktinis skirtumas tarp komercinio ir labai išgryninto aliuminio yra susijęs su tam tikrų terpių atsparumo korozijai skirtumais. Natūralu, kad kuo aukštesnis aliuminio gryninimo laipsnis, tuo jis brangesnis.

Specialiems tikslams naudojamas didelio grynumo aliuminis. Aliuminio lydinių, kabelių ir vielos gaminių bei valcuotų gaminių gamybai naudojamas techninis aliuminis. Toliau kalbėsime apie techninį aliuminį.

Elektrinis laidumas.

Svarbiausia aliuminio savybė – didelis elektros laidumas, kuriuo jis nusileidžia tik sidabrui, variui ir auksui. Didelio elektros laidumo ir mažo tankio derinys leidžia aliuminiui konkuruoti su variu kabelių ir vielos gaminių srityje.

Aliuminio elektrinį laidumą, be geležies ir silicio, stipriai veikia chromas, manganas ir titanas. Todėl aliuminyje, skirtame srovės laidininkų gamybai, reguliuojamas dar kelių priemaišų kiekis. Taigi A5E klasės aliuminyje, kuriame leistinas geležies kiekis yra 0,35%, o silicyje - 0,12%, priemaišų Cr + V + Ti + Mn suma neturėtų viršyti tik 0,01%.

Elektros laidumas priklauso nuo medžiagos būklės. Ilgalaikis atkaitinimas 350 C temperatūroje pagerina laidumą, o šaltas grūdinimas pablogina laidumą.

Elektrinės varžos vertė esant 20 C temperatūrai yraOhm*mm2/m arba µOhm*m :

0,0277 - atkaitinta aliuminio viela A7E

0,0280 - atkaitinta aliuminio viela A5E

0,0290 - po presavimo, be terminio apdorojimo iš AD0 aliuminio

Taigi aliuminio laidininkų savitoji elektrinė varža yra maždaug 1,5 karto didesnė už varinių laidininkų elektrinę varžą. Atitinkamai, aliuminio elektrinis laidumas (varžinės vertės atvirkštinis dydis) yra 60–65% vario elektrinio laidumo. Aliuminio elektrinis laidumas didėja mažėjant priemaišų kiekiui.

Aliuminio elektrinės varžos temperatūros koeficientas (0,004) yra maždaug toks pat kaip vario.

Šilumos laidumas

Aliuminio šilumos laidumas 20 C temperatūroje yra maždaug 0,50 cal/cm*s*C ir didėja didėjant metalo grynumui. Pagal šilumos laidumą aliuminis nusileidžia tik sidabrui ir variui (apie 0,90), tris kartus didesnis už švelnaus plieno šilumos laidumą. Ši savybė lemia aliuminio naudojimą aušinimo radiatoriuose ir šilumokaičiuose.

Kitos fizinės savybės.

Aliuminis turi labai aukštą specifinė šiluma (maždaug 0,22 cal / g * C). Tai daug daugiau nei daugumos metalų (variui – 0,09). Savitoji sintezės šiluma taip pat yra labai didelis (apie 93 cal/g). Palyginimui, vario ir geležies ši vertė yra maždaug 41–49 cal / g.

Atspindėjimas aliuminis labai priklauso nuo jo grynumo. Aliuminio folijos, kurios grynumas yra 99,2%, baltos šviesos atspindys yra 75%, o folijos, kurioje aliuminio kiekis yra 99,5%, atspindžio koeficientas jau yra 84%.

Aliuminio korozijos savybės.

Pats aliuminis yra labai reaktyvus metalas. Tai susiję su jo naudojimu aliuminiotermijoje ir sprogmenų gamyboje. Tačiau ore aliuminis yra padengtas plona (apie mikrono) aliuminio oksido plėvele. Dėl didelio stiprumo ir cheminio inertiškumo jis apsaugo aliuminį nuo tolesnio oksidacijos ir lemia jo aukštas antikorozines savybes daugelyje aplinkų.

Didelio grynumo aliuminio oksido plėvelė yra ištisinė, neakyta ir labai stipriai sukimba su aliuminiu. Todėl didelio ir ypatingo grynumo aliuminis yra labai atsparus neorganinių rūgščių, šarmų, jūros vandens ir oro poveikiui. Oksidinės plėvelės sukibimas su aliuminiu tose vietose, kur yra priemaišų, labai pablogėja ir šios vietos tampa pažeidžiamos korozijai. Todėl techninio grynumo aliuminis turi mažesnį atsparumą. Pavyzdžiui, palyginti su silpna druskos rūgštimi, rafinuoto ir techninio aliuminio atsparumas skiriasi 10 kartų.

Aliuminis (ir jo lydiniai) dažniausiai pasižymi taškine korozija. Todėl aliuminio ir jo lydinių stabilumą daugelyje terpių lemia ne bandinių masės pokytis ir ne korozijos įsiskverbimo greitis, o mechaninių savybių pasikeitimas.

Geležies kiekis turi pagrindinę įtaką komercinio aliuminio korozinėms savybėms. Taigi korozijos greitis 5% HCl tirpale skirtingoms klasėms yra (in):

prekės ženklas	TurinysAl	Fe turinys	Korozijos greitis
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

Geležies buvimas taip pat sumažina aliuminio atsparumą šarmams, tačiau neturi įtakos atsparumui sieros ir azoto rūgštims. Apskritai techninio aliuminio atsparumas korozijai, priklausomai nuo grynumo, blogėja tokia tvarka: A8 ir AD000, A7 ir AD00, A6, A5 ir AD0, AD1, A0 ir AD.

Esant aukštesnei nei 100 C temperatūrai, aliuminis sąveikauja su chloru. Aliuminis nesąveikauja su vandeniliu, bet gerai jį tirpdo, todėl yra pagrindinis aliuminyje esančių dujų komponentas. Bloga įtaka aliuminį veikia vandens garai, kurie disocijuoja 500 C temperatūroje, žemesnėje temperatūroje garų poveikis yra nereikšmingas.

Aliuminis yra stabilus toliau nurodytose aplinkose:

pramoninė atmosfera

Natūralus gėlas vanduo iki 180 C temperatūros. Korozijos greitis didėja aeruojant,

kaustinės sodos, druskos rūgšties ir sodos priemaišos.

Jūros vanduo

Koncentruota azoto rūgštis

Rūgštinės natrio, magnio, amonio, hiposulfito druskos.

Silpni (iki 10%) sieros rūgšties tirpalai,

100% sieros rūgštis

Silpni fosforo (iki 1%), chromo (iki 10%) tirpalai

Boro rūgštis bet kokia koncentracija

Actas, citrina, vynas. obuolių rūgštis, rūgščios vaisių sultys, vynas

Amoniako tirpalas

Aliuminis tokioje aplinkoje yra nestabilus:

Praskieskite azoto rūgštį

Vandenilio chlorido rūgštis

Praskiesta sieros rūgštis

Vandenilio fluorido ir vandenilio bromo rūgštis

Oksalo, skruzdžių rūgštis

Šarminių šarmų tirpalai

Vanduo, kuriame yra gyvsidabrio druskų, vario, chlorido jonų, kurie ardo oksido plėvelę.

kontaktinė korozija

Sąlytyje su daugeliu techninių metalų ir lydinių aliuminis tarnauja kaip anodas ir padidės jo korozija.

Mechaninės savybės

Tamprumo modulis E \u003d 7000-7100 kgf / mm 2 techniniam aliuminiui esant 20 C. Didėjant aliuminio grynumui, jo vertė mažėja (6700 A99).

Šlyties modulis G \u003d 2700 kgf / mm 2.

Toliau pateikiami pagrindiniai techninio aliuminio mechaninių savybių parametrai:

Parametras	Vienetas rev.	deformuota	Atkaitintas
Derlumo stiprumas? 0.2	kgf/mm 2	8 - 12	4 - 8
Tempimo stiprumas? in	kgf/mm 2	13 - 16
Pailgėjimas pertraukos metu?		5 – 10	30 – 40
Santykinis susitraukimas pertraukos metu		50 - 60	70 - 90
Šlyties stiprumas	kgf/mm 2
Kietumas	HB	30 - 35

Pateikti skaičiai yra labai orientaciniai:

1) Atkaitinto ir lietaus aliuminio atveju šios vertės priklauso nuo techninės aliuminio klasės. Kuo daugiau priemaišų, tuo didesnis stiprumas, kietumas ir mažesnis plastiškumas. Pvz., Lieto aliuminio kietumas yra: A0 - 25HB, A5 - 20HB ir didelio grynumo aliuminio A995 - 15HB. Šių atvejų tempiamasis stipris yra: 8,5; 7,5 ir 5 kgf / mm 2, o pailgėjimas 20; atitinkamai 30 ir 45 proc.

2) Deformuoto aliuminio mechaninės savybės priklauso nuo deformacijos laipsnio, valcuoto gaminio tipo ir jo matmenų. Pavyzdžiui, vielos atsparumas tempimui yra ne mažesnis kaip 15–16 kgf / mm 2, o vamzdžių - 8–11 kgf / mm 2.

Tačiau bet kuriuo atveju techninis aliuminis yra minkštas ir trapus metalas. Maža takumo riba (net ir sunkiai apdorotam plienui neviršija 12 kgf/mm 2) riboja aliuminio naudojimą pagal leistinas apkrovas.

Aliuminio valkšnumo stipris yra mažas: 20 C temperatūroje jis yra 5 kgf/mm 2, o 200 C – 0,7 kgf/mm 2 . Palyginimui: vario atveju šie skaičiai yra atitinkamai 7 ir 5 kgf / mm 2.

Žema lydymosi temperatūra ir rekristalizacijos pradžios temperatūra (techniniam aliuminiui apie 150 C), žema valkšnumo riba riboja aliuminio veikimo temperatūrų diapazoną iš aukštų temperatūrų pusės.

Aliuminio plastiškumas nepablogėja esant žemai temperatūrai, iki helio. Temperatūrai nukritus nuo +20 C iki -269 C, techninio aliuminio tempiamasis stipris padidėja 4 kartus, o didelio grynumo aliuminiui – 7 kartus. Tamprumo riba šiuo atveju padidėja 1,5 karto.

Aliuminio atsparumas šalčiui leidžia jį naudoti kriogeniniuose įrenginiuose ir konstrukcijose.

Technologinės savybės.

Didelis aliuminio lankstumas leidžia gaminti foliją (iki 0,004 mm storio), giliai tempiamus gaminius ir panaudoti kniedėms.

Techninio grynumo aliuminis pasižymi trapumu aukštoje temperatūroje.

Apdirbamumas yra labai mažas.

Rekristalizacinio atkaitinimo temperatūra 350-400 C, grūdinimo – 150 C.

Suvirinamumas.

Aliuminio suvirinimo sunkumai kyla dėl 1) stiprios inertinės oksido plėvelės, 2) didelio šilumos laidumo.

Nepaisant to, aliuminis laikomas labai suvirinamu metalu. Suvirinimo siūlė turi netauriojo metalo stiprumą (atkaitintą) ir tas pačias korozijos savybes. Norėdami gauti daugiau informacijos apie aliuminio suvirinimą, žr., pvz.www. suvirinimo vieta.com.ua.

Taikymas.

Dėl mažo stiprumo aliuminis naudojamas tik neapkrautiems konstrukciniams elementams, kai svarbus didelis elektros ar šilumos laidumas, atsparumas korozijai, plastiškumas ar suvirinamumas. Dalys sujungiamos suvirinant arba kniedėmis. Techninis aliuminis naudojamas tiek liejimui, tiek valcuotų gaminių gamybai.

Įmonės sandėlyje visada yra lakštų, vielos ir padangų iš techninio aliuminio.

(žr. atitinkamus svetainės puslapius). Pagal užsakymą pristatomos kiaulės A5-A7.

Viena iš patogiausių medžiagų apdirbant yra metalai. Jie taip pat turi savo lyderius. Pavyzdžiui, pagrindinės aliuminio savybės žmonėms žinomos nuo seno. Jie taip tinka naudoti kasdieniame gyvenime, kad šis metalas tapo labai populiarus. Kas yra tokie patys kaip paprasta medžiaga ir kaip atomą, mes apsvarstysime šiame straipsnyje.

Aliuminio atradimo istorija

Aptariamo metalo junginys žmonėms buvo žinomas nuo neatmenamų laikų – jis buvo naudojamas kaip priemonė, galinti išbrinkti ir surišti mišinio komponentus, to reikėjo ir apsirengiant. odos gaminiai. Gryno aliuminio oksido egzistavimas tapo žinomas XVIII amžiuje, jo antroje pusėje. Tačiau jis nebuvo gautas.

Pirmą kartą mokslininkui H. K. Oerstedui pavyko izoliuoti metalą nuo jo chlorido. Būtent jis apdorojo druską kalio amalgama ir iš mišinio išskyrė pilkus miltelius, kurie buvo gryna aliuminio forma.

Tuo pačiu metu paaiškėjo, kad aliuminio cheminės savybės pasireiškia dideliu jo aktyvumu, stipriu redukciniu gebėjimu. Todėl niekas kitas su juo ilgą laiką nedirbo.

Tačiau 1854 m. prancūzas Deville sugebėjo gauti metalo luitus lydalo elektrolizės būdu. Šis metodas yra aktualus ir šiandien. Ypač masinė vertingų medžiagų gamyba prasidėjo XX a., kai buvo išspręstos didelių elektros energijos kiekių gavimo įmonėse problemos.

Iki šiol šis metalas yra vienas populiariausių ir naudojamų statybų ir namų ūkio pramonėje.

Bendrosios aliuminio atomo charakteristikos

Jei nagrinėjamą elementą charakterizuojame pagal jo vietą periodinėje sistemoje, galima išskirti keletą taškų.

1. Eilinis skaičius – 13.
2. Jis yra trečiajame mažajame periode, trečioje grupėje, pagrindiniame pogrupyje.
3. Atominė masė - 26,98.
4. Valentinių elektronų skaičius yra 3.
5. Išorinio sluoksnio konfigūracija išreiškiama formule 3s 2 3p 1 .
6. Elemento pavadinimas yra aliuminis.
7. stipriai išreikštas.
8. Gamtoje izotopų nėra, ji egzistuoja tik viena forma, su masės skaičius 27.
9. Cheminis simbolis yra AL, formulėse skaitomas kaip „aliuminis“.
10. Oksidacijos būsena yra viena, lygi +3.

Aliuminio chemines savybes visiškai patvirtina jo atomo elektroninė struktūra, nes turint didelį atominis spindulys ir mažas elektronų afinitetas, jis gali veikti kaip stiprus reduktorius, kaip ir visi aktyvūs metalai.

Aliuminis kaip paprasta medžiaga: fizinės savybės

Jei kalbame apie aliuminį, kaip apie paprastą medžiagą, tai yra sidabriškai baltas blizgus metalas. Ore jis greitai oksiduojasi ir pasidengia tankia oksido plėvele. Tas pats atsitinka veikiant koncentruotoms rūgštims.

Dėl tokios savybės gaminiai iš šio metalo yra atsparūs korozijai, o tai, žinoma, yra labai patogu žmonėms. Todėl būtent aliuminis taip plačiai pritaikomas statybose. Taip pat įdomus tuo, kad šis metalas yra labai lengvas, tačiau patvarus ir minkštas. Tokių savybių derinys prieinamas ne kiekvienai medžiagai.

Yra keletas pagrindinių fizines savybes kurios būdingos aliuminiui.

1. Didelis kaliojo ir plastiškumo laipsnis. Iš šio metalo gaminama lengva, tvirta ir labai plona folija, taip pat susukama į vielą.
2. Lydymosi temperatūra - 660 0 С.
3. Virimo temperatūra - 2450 0 С.
4. Tankis - 2,7 g / cm3.
5. Kristalinė ląstelė tūrinis į veidą orientuotas, metalinis.
6. Jungties tipas - metalinis.

Aliuminio fizinės ir cheminės savybės lemia jo panaudojimo ir naudojimo sritis. Jei kalbėsime apie kasdienius aspektus, tai jau mūsų aukščiau aptartos savybės vaidina didelį vaidmenį. Aliuminis, kaip lengvas, patvarus ir antikorozinis metalas, naudojamas orlaivių ir laivų statyboje. Todėl šias savybes labai svarbu žinoti.

Aliuminio cheminės savybės

Chemijos požiūriu aptariamas metalas yra stiprus reduktorius, galintis turėti didelį cheminį aktyvumą, nes yra gryna medžiaga. Svarbiausia yra pašalinti oksido plėvelę. Tokiu atveju aktyvumas smarkiai padidėja.

Aliuminio, kaip paprastos medžiagos, chemines savybes lemia jo gebėjimas reaguoti su:

• rūgštys;
• šarmai;
• halogenai;
• pilka.

Įprastomis sąlygomis jis nesąveikauja su vandeniu. Tuo pačiu metu iš halogenų, nekaitinant, jis reaguoja tik su jodu. Kitoms reakcijoms reikalinga temperatūra.

Galima pateikti pavyzdžių, iliustruojančių aliuminio chemines savybes. Sąveikos reakcijų lygtys su:

• rūgštys- AL + HCL \u003d AlCL 3 + H 2;
• šarmų- 2Al + 6H2O + 2NaOH \u003d Na + 3H2;
• halogenai- AL + Hal = ALHal 3;
• pilka- 2AL + 3S = AL 2 S 3 .

Apskritai, svarbiausia nagrinėjamos medžiagos savybė yra didelis jos gebėjimas atkurti kitus elementus iš jų junginių.

Atkūrimo gebėjimas

Aliuminio redukuojančios savybės gerai atsekamos sąveikos su kitų metalų oksidais reakcijose. Jis lengvai išskiria juos iš medžiagos sudėties ir leidžia jiems egzistuoti paprasta forma. Pavyzdžiui: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

Metalurgijoje yra visa technika tokiomis reakcijomis pagrįstoms medžiagoms gauti. Tai vadinama aliuminotermija. Todėl chemijos pramonėje šis elementas naudojamas specialiai kitų metalų gamybai.

Paplitimas gamtoje

Pagal paplitimą tarp kitų metalinių elementų aliuminis užima pirmąją vietą. Jo kiekis žemės plutoje yra 8,8%. Palyginus su nemetalais, jo vieta bus trečia po deguonies ir silicio.

Dėl didelio cheminio aktyvumo jis randamas ne gryna forma, o tik įvairių junginių sudėtyje. Taigi, pavyzdžiui, yra daug rūdų, mineralų, uolienų, įskaitant aliuminį. Tačiau jis kasamas tik iš boksito, kurio kiekis gamtoje nėra per didelis.

Dažniausios medžiagos, kurių sudėtyje yra atitinkamo metalo, yra šios:

• lauko špatai;
• boksitas;
• granitai;
• silicio dioksidas;
• aliuminio silikatai;
• bazaltai ir kt.

Mažais kiekiais aliuminis būtinai yra gyvų organizmų ląstelių dalis. Kai kurios samanų rūšys ir jūrų gyvūnai gali kaupti šį elementą savo kūne visą savo gyvenimą.

Kvitas

Aliuminio fizikinės ir cheminės savybės leidžia jį gauti tik vienu būdu: elektrolizuojant atitinkamo oksido lydalą. Tačiau šis procesas yra technologiškai sudėtingas. AL 2 O 3 lydymosi temperatūra viršija 2000 0 C. Dėl šios priežasties jis negali būti tiesiogiai elektrolizuojamas. Todėl elkitės taip.

Produkto išeiga yra 99,7%. Tačiau galima gauti dar grynesnį metalą, kuris naudojamas techniniams tikslams.

Taikymas

Aliuminio mechaninės savybės nėra pakankamai geros, kad jį būtų galima naudoti gryna forma. Todėl dažniausiai naudojami šios medžiagos lydiniai. Jų yra daug, galime įvardyti pačius elementariausius.

1. Duraliuminis.
2. Aliuminis-manganas.
3. Aliuminis-magnis.
4. Aliuminis-varis.
5. Siluminai.
6. Avialas.

Pagrindinis jų skirtumas, žinoma, yra trečiųjų šalių priedai. Visi jie pagaminti aliuminio pagrindu. Dėl kitų metalų medžiaga tampa patvaresnė, atsparesnė korozijai, atspari dilimui ir lanksti apdirbant.

Yra kelios pagrindinės aliuminio naudojimo sritys tiek gryno pavidalo, tiek jo junginių (lydinių) pavidalu.

Kartu su geležimi ir jos lydiniais aliuminis yra svarbiausias metalas. Būtent šie du periodinės sistemos atstovai žmogaus rankose rado plačiausią pramoninį pritaikymą.

Aliuminio hidroksido savybės

Hidroksidas yra labiausiai paplitęs junginys, sudarantis aliuminį. Jo cheminės savybės yra tokios pat kaip ir paties metalo – jis yra amfoterinis. Tai reiškia, kad jis gali pasireikšti dvejopai, reaguodamas tiek su rūgštimis, tiek su šarmais.

Pats aliuminio hidroksidas yra baltos želatinos nuosėdos. Jį nesunku gauti aliuminio druskai reaguojant su šarmu arba.Reaguodamas su rūgštimis šis hidroksidas duoda įprastą atitinkamą druską ir vandenį. Jei reakcija vyksta su šarmu, susidaro aliuminio hidroksokompleksai, kuriuose jo koordinacinis skaičius yra 4. Pavyzdys: Na yra natrio tetrahidroksoaliuminatas.