Pozycja aluminium w układzie okresowym. Charakterystyka aluminium

Sekcja 1. Nazwa i historia odkrycia aluminium.

Sekcja 2 ogólna charakterystyka aluminium, fizyczne i chemiczne właściwości.

Sekcja 3. Otrzymywanie odlewów ze stopów aluminium.

Sekcja 4 Wniosek aluminium.

Aluminium- jest to element głównej podgrupy trzeciej grupy, trzeciego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych D. I. Mendelejewa, o liczbie atomowej 13. Jest oznaczony symbolem Al. Należy do grupy metali lekkich. Najpopularniejszy metal i trzeci co do wielkości pierwiastek chemiczny w skorupie ziemskiej (po tlenie i krzemie).

Prosta substancja aluminium (numer CAS: 7429-90-5) - lekka, paramagnetyczna metal kolor srebrno-biały, łatwy do formowania, odlewania, obrabiany maszynowo. Aluminium posiada wysoką przewodność cieplną i elektryczną, odporność na korozję dzięki szybkiemu tworzeniu się silnych warstw tlenków, które chronią powierzchnię przed dalszym oddziaływaniem.

Osiągnięcia przemysłu w każdym rozwiniętym społeczeństwie są niezmiennie związane z osiągnięciami technologii materiałów konstrukcyjnych i stopów. Jakość przetwórstwa i produktywność wytwarzania przedmiotów handlu są najważniejszymi wskaźnikami poziomu rozwoju państwa.

Materiały użyte w nowoczesne projekty, oprócz wysokiej charakterystyka wytrzymałościowa powinien mieć kompleks właściwości, takich jak zwiększona odporność na korozję, odporność cieplna, przewodnictwo cieplne i elektryczne, ogniotrwałość, a także zdolność do zachowania tych właściwości w warunkach długotrwałej pracy pod obciążeniami.

Rozwój naukowy i procesy produkcji w zakresie odlewniczej produkcji metali nieżelaznych w naszym kraju odpowiadają zaawansowanym osiągnięciom postępu naukowo-technicznego. Ich efektem było w szczególności utworzenie nowoczesnych warsztatów odlewania kokilowego i odlewania ciśnieniowego w Wołga Automobile Plant i szeregu innych przedsiębiorstw. Duże wtryskarki o sile zamykania formy 35 MN z powodzeniem pracują w Zavolzhsky Motor Plant, która produkuje bloki cylindrów ze stopu aluminium do samochodu Wołga.

W Ałtaj Motor Plant została opanowana zautomatyzowana linia do produkcji odlewów metodą wtrysku. W Związku Socjalistycznych Republik Radzieckich (), po raz pierwszy na świecie, opracowany i opanowany proces odlewanie ciągłe wlewków ze stopów aluminium w formie elektromagnetycznej. Metoda ta znacząco poprawia jakość wlewków oraz zmniejsza ilość odpadów w postaci wiórów podczas ich toczenia.

Nazwa i historia odkrycia aluminium

Łacińskie aluminium pochodzi od łacińskiego ałunu, oznaczającego ałun (siarczan glinu i potasu (K) KAl(SO4)2 12H2O), który od dawna jest używany w wyrobach skórzanych oraz jako środek ściągający. Al, pierwiastek chemiczny Grupa III układ okresowy, liczba atomowa 13, masa atomowa 26, 98154. Ze względu na dużą aktywność chemiczną, odkrycie i izolacja czystego aluminium trwała prawie 100 lat. Wniosek, że „” (substancja ogniotrwała, współcześnie - tlenek glinu) można uzyskać z ałunu, został wyciągnięty w 1754 roku. Niemiecki chemik A. Markgraf. Później okazało się, że tę samą „ziemię” można wyizolować z gliny i nazwano ją tlenkiem glinu. Dopiero w 1825 roku udało mu się uzyskać metaliczne aluminium. Duński fizyk H.K. Oersted. Potraktował chlorek glinu AlCl3, który można otrzymać z tlenku glinu, amalgamatem potasu (stop potasu (K) z rtęcią (Hg)) i po oddestylowaniu rtęci (Hg) wyizolował szary proszek aluminium.

Dopiero ćwierć wieku później metoda ta została nieco unowocześniona. Francuski chemik AE St. Clair Deville w 1854 zasugerował użycie metalicznego sodu (Na) do produkcji aluminium i uzyskał pierwsze wlewki nowego metalu. Koszt aluminium był wtedy bardzo wysoki i robiono z niego biżuterię.

Przemysłową metodę wytwarzania aluminium przez elektrolizę stopionego stopu złożonych mieszanin, w tym tlenku, fluorku glinu i innych substancji, opracowali niezależnie w 1886 r. P. Eru () i C. Hall (USA). Produkcja aluminium jest związana z wysoki koszt elektryczność, więc na dużą skalę zrealizowano ją dopiero w XX wieku. W Związek Socjalistycznych Republik Radzieckich (CCCP) pierwsze aluminium przemysłowe uzyskano 14 maja 1932 r. W fabryce aluminium Wołchow, zbudowanej obok elektrowni wodnej Wołchow.

Aluminium o czystości ponad 99,99% po raz pierwszy otrzymano metodą elektrolizy w 1920 roku. W 1925 roku praca Edwards opublikował pewne informacje na temat właściwości fizycznych i mechanicznych takiego aluminium. W 1938 Taylor, Wheeler, Smith i Edwards opublikowali artykuł, który podaje niektóre właściwości aluminium o czystości 99,996%, również otrzymanego we Francji metodą elektrolizy. Pierwsze wydanie monografii o właściwościach aluminium ukazało się w 1967 roku.

W kolejnych latach, ze względu na względną łatwość przygotowania i atrakcyjne właściwości, wiele Pracuje na właściwości aluminium. Czyste aluminium znalazło szerokie zastosowanie głównie w elektronice - od kondensatorów elektrolitycznych po szczyt inżynierii elektronicznej - mikroprocesory; w krioelektronice, kriomagnetyce.

Nowsze metody otrzymywania czystego aluminium to metoda oczyszczania strefowego, krystalizacja z amalgamatów (stopów aluminium z rtęcią) oraz izolacja z roztworów alkalicznych. Stopień czystości aluminium jest kontrolowany przez wartość rezystancji elektrycznej przy niskie temperatury.

Ogólna charakterystyka aluminium

Naturalne aluminium składa się z jednego nuklidu 27Al. Konfiguracja zewnętrznej warstwy elektronowej to 3s2p1. W prawie wszystkich związkach stopień utlenienia glinu wynosi +3 (wartościowość III). Promień neutralnego atomu glinu wynosi 0,143 nm, promień jonu Al3+ wynosi 0,057 nm. Kolejne energie jonizacji obojętnego atomu glinu wynoszą odpowiednio 5, 984, 18, 828, 28, 44 i 120 eV. W skali Paulinga elektroujemność aluminium wynosi 1,5.

Aluminium jest miękkie, lekkie, srebrzystobiałe, którego sieć krystaliczna jest sześcienna, parametr a = 0,4403 nm. Temperatura topnienia czystego metalu 660°C, temperatura wrzenia około 2450°C, gęstość 2,6989 g/cm3. Współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej aluminium wynosi około 2,5·10-5 K-1.

Aluminium chemiczne jest dość aktywnym metalem. W powietrzu jego powierzchnia jest natychmiast pokryta gęstym filmem tlenku Al2O3, co uniemożliwia dalszy dostęp tlenu (O) do metalu i prowadzi do zakończenia reakcji, co prowadzi do wysokich właściwości antykorozyjnych aluminium. Po umieszczeniu w stężonym kwasie azotowym tworzy się również ochronna powłoka powierzchniowa na aluminium.

Aluminium aktywnie reaguje z innymi kwasami:

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

3Н2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.

Co ciekawe, reakcja pomiędzy proszkami glinu i jodu (I) rozpoczyna się w temperaturze pokojowej, jeśli do wyjściowej mieszaniny doda się kilka kropel wody, która w tym przypadku pełni rolę katalizatora:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

Oddziaływanie aluminium z siarką (S) po podgrzaniu prowadzi do powstania siarczku glinu:

2Al + 3S = Al2S3,

który jest łatwo rozkładany przez wodę:

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

Glin nie oddziałuje bezpośrednio z wodorem (H), jednak pośrednio, np. przy użyciu związków glinoorganicznych, można zsyntetyzować stały polimeryczny wodorek glinu (AlH3)x – najsilniejszy czynnik redukujący.

W postaci proszku, aluminium może być spalane na powietrzu i powstaje biały ogniotrwały proszek tlenku glinu Al2O3.

Wysoka siła wiązania w Al2O3 determinuje wysokie ciepło jego powstawania z prostych substancji oraz zdolność aluminium do redukcji wielu metali z ich tlenków, na przykład:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe a nawet

3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.

Ta metoda pozyskiwania metali nazywana jest aluminotermią.

Będąc na łonie natury

Pod względem występowania w skorupie ziemskiej aluminium zajmuje pierwsze miejsce wśród metali i trzecie wśród wszystkich pierwiastków (po tlenie (O) i krzemie (Si)), stanowi około 8,8% masy skorupy ziemskiej. Glin wchodzi w skład ogromnej liczby minerałów, głównie glinokrzemianów i skał. Związki glinu zawierają granity, bazalty, gliny, skalenie itp. Ale oto paradoks: z ogromną liczbą minerały a skały zawierające aluminium, złoża boksytu, głównego surowca do przemysłowej produkcji aluminium, są dość rzadkie. W Federacji Rosyjskiej na Syberii i Uralu znajdują się złoża boksytu. Alunity i nefeliny mają również znaczenie przemysłowe. Aluminium jako pierwiastek śladowy występuje w tkankach roślin i zwierząt. Są organizmy - koncentratory, które gromadzą glin w swoich narządach - niektóre mchy widły, mięczaki.

Produkcja przemysłowa: na wskaźniku produkcji przemysłowej boksyty są najpierw poddawane obróbce chemicznej, usuwając z nich zanieczyszczenia tlenków krzemu (Si), żelaza (Fe) i innych pierwiastków. W wyniku takiej obróbki otrzymuje się czysty tlenek glinu Al2O3 - główny w produkcji metalu metodą elektrolizy. Jednak ze względu na fakt, że temperatura topnienia Al2O3 jest bardzo wysoka (powyżej 2000°C), nie jest możliwe użycie jego stopu do elektrolizy.

Naukowcy i inżynierowie znaleźli wyjście w następujący sposób. Kriolit Na3AlF6 jest najpierw topiony w kąpieli elektrolitycznej (temperatura topnienia nieco poniżej 1000°C). Kriolit można uzyskać np. poprzez przetwarzanie nefelinów z Półwyspu Kolskiego. Ponadto do tego stopu dodaje się trochę Al2O3 (do 10% masowych) i kilka innych substancji, poprawiając warunki późniejszego proces. Podczas elektrolizy tego stopu tlenek glinu rozkłada się, kriolit pozostaje w stopie, a stopione aluminium tworzy się na katodzie:

2Al2O3 = 4Al + 3O2.

Stopy aluminium

Większość elementów metalowych jest stopowana z aluminium, ale tylko nieliczne z nich pełnią rolę głównych składników stopowych w przemysłowych stopach aluminium. Jednak znaczna liczba pierwiastków jest wykorzystywana jako dodatki poprawiające właściwości stopów. Najbardziej powszechnie stosowany:

Beryl jest dodawany w celu zmniejszenia utleniania w podwyższonych temperaturach. Niewielkie dodatki berylu (0,01 - 0,05%) stosowane są w aluminiowych stopach odlewniczych w celu poprawy płynności w produkcji części silników spalinowych (tłoki i głowice cylindrów).

Bor jest wprowadzany w celu zwiększenia przewodności elektrycznej oraz jako dodatek uszlachetniający. Bor jest wprowadzany do stopów aluminium stosowanych w energetyce jądrowej (z wyjątkiem części reaktorów), ponieważ: pochłania neutrony, zapobiegając rozprzestrzenianiu się promieniowania. Bor wprowadza się średnio w ilości 0,095 - 0,1%.

Bizmut. Metale o niskiej temperaturze topnienia, takie jak bizmut, kadm, są dodawane do stopów aluminium w celu poprawy skrawalności. Elementy te tworzą miękkie topliwe fazy, które przyczyniają się do łamania wiórów i smarowania frezu.

Gal jest dodawany w ilości 0,01 - 0,1% do stopów, z których dalej wykonane są anody eksploatacyjne.

Żelazo. W niewielkich ilościach (>0,04%) jest wprowadzany podczas produkcji drutów w celu zwiększenia wytrzymałości i poprawy charakterystyki pełzania. Ta sama droga żelazo ogranicza przywieranie do ścianek form podczas odlewania do formy.

Ind. Dodatek 0,05 - 0,2% wzmacnia stopy aluminium podczas starzenia, zwłaszcza przy niskiej zawartości miedzi. Dodatki indowe są stosowane w stopach łożyskowych aluminiowo-kadmowych.

W celu zwiększenia wytrzymałości i poprawy właściwości korozyjnych stopów wprowadza się około 0,3% kadmu.

Wapń nadaje plastyczności. Przy zawartości wapnia 5% stop ma efekt superplastyczności.

Krzem jest najczęściej stosowanym dodatkiem w stopach odlewniczych. W ilości 0,5 - 4% zmniejsza skłonność do pękania. Połączenie krzemu i magnezu umożliwia zgrzewanie stopu.

Magnez. Dodatek magnezu znacząco zwiększa wytrzymałość bez zmniejszania ciągliwości, poprawia spawalność oraz zwiększa odporność stopu na korozję.

Miedź wzmacnia stopy, maksymalne utwardzenie uzyskuje się, gdy zawartość kuprum 4 - 6%. Stopy z zawartością miedzi wykorzystywane są do produkcji tłoków do silników spalinowych, wysokiej jakości odlewów do samolotów.

Cyna poprawia wydajność cięcia.

Tytan. Głównym zadaniem tytanu w stopach jest rozdrobnienie ziarna w odlewach i wlewkach, co znacznie zwiększa wytrzymałość i jednorodność właściwości w całej objętości.

Chociaż aluminium jest uważane za jeden z najmniej szlachetnych metali przemysłowych, jest dość stabilne w wielu środowiskach utleniających. Powodem tego zachowania jest obecność ciągłej warstwy tlenku na powierzchni aluminium, która natychmiast ponownie tworzy się na czyszczonych obszarach pod wpływem tlenu, wody i innych środków utleniających.

W większości przypadków topienie odbywa się na powietrzu. Jeżeli oddziaływanie z powietrzem ogranicza się do tworzenia na powierzchni związków nierozpuszczalnych w stopie, a powstały film tych związków znacznie spowalnia dalsze oddziaływanie, to zwykle nie podejmuje się żadnych działań w celu stłumienia takiego oddziaływania. Topienie w tym przypadku odbywa się przy bezpośrednim kontakcie stopu z atmosferą. Odbywa się to podczas przygotowywania większości stopów aluminium, cynku, cyny i ołowiu.

Przestrzeń, w której odbywa się topienie stopów, jest ograniczona wykładziną ogniotrwałą wytrzymującą temperatury 1500 - 1800 ˚С. We wszystkich procesach topienia bierze udział faza gazowa, która powstaje podczas spalania paliwa, oddziałując z otoczeniem i wyłożeniem jednostki topiącej itp.

Większość stopów aluminium ma wysoką odporność na korozję w atmosferze naturalnej, wodzie morskiej, roztworach wielu soli i chemikaliów oraz w większości artykułów spożywczych. Konstrukcje ze stopów aluminium są często używane w wodzie morskiej. Boje morskie, szalupy ratunkowe, statki, barki budowane są ze stopów aluminium od 1930 r. Obecnie długość kadłubów statków ze stopów aluminium sięga 61 m. Istnieje doświadczenie w aluminiowych rurociągach podziemnych, stopy aluminium są bardzo odporne na korozję gleby. W 1951 r. na Alasce zbudowano rurociąg o długości 2,9 km. Po 30 latach eksploatacji nie stwierdzono wycieków ani poważnych uszkodzeń spowodowanych korozją.

Aluminium w duża objętość używane w budownictwie panele licowe, drzwi, ramy okienne, kable elektryczne. Stopy aluminium przez długi czas nie podlegają silnej korozji w kontakcie z betonem, zaprawą, tynkiem, zwłaszcza jeśli konstrukcje nie są często mokre. Często mokry, jeśli powierzchnia aluminium przedmioty handlowe nie został poddany dalszej obróbce, może ciemnieć, aż do czernienia w miastach przemysłowych o dużej zawartości utleniaczy w powietrzu. Aby tego uniknąć, produkowane są specjalne stopy w celu uzyskania błyszczących powierzchni poprzez genialne anodowanie - nałożenie warstwy tlenku na powierzchnię metalu. W takim przypadku powierzchni można nadać różne kolory i odcienie. Na przykład stopy aluminium z krzemem pozwalają uzyskać szereg odcieni, od szarości po czerń. Stopy aluminium z chromem mają złoty kolor.

Aluminium przemysłowe produkowane jest w postaci dwóch rodzajów stopów - odlewania, którego części wykonuje się metodą odlewania i odkształcenia - stopów wytwarzanych w postaci odkształcalnych półproduktów - blach, folii, płyt, profili, drutu. Odlewy ze stopów aluminium są odbierane przez wszystkich możliwe sposoby odlew. Najczęściej występuje pod ciśnieniem, w formach chłodnych oraz w formach piaskowo-gliniastych. Kiedy robisz mały partie polityczne stosowany odlew w gipsowych formach łączonych i odlew dla modeli inwestycyjnych. Stopy odlewnicze są używane do wytwarzania wirników odlewanych do silników elektrycznych, części odlewanych do samolotów itp. Stopy kute są używane w produkcji motoryzacyjnej do wykończenia wnętrz, zderzaków, paneli nadwozia i detali wewnętrznych; w budownictwie jako materiał wykończeniowy; w samolotach itp.

W przemysł stosuje się również proszki aluminiowe. Stosowany w metalurgii przemysł: w aluminotermii, jako dodatki stopowe, do wytwarzania półproduktów przez prasowanie i spiekanie. Ta metoda daje bardzo trwałe części (koła zębate, tuleje itp.). Proszki są również wykorzystywane w chemii do otrzymywania związków glinu oraz jako katalizator(np. w produkcji etylenu i acetonu). Ze względu na wysoką reaktywność aluminium, zwłaszcza w postaci proszku, jest on stosowany w materiałach wybuchowych i stałych materiałach miotających do rakiet, wykorzystując swoją zdolność do szybkiego zapłonu.

Ze względu na wysoką odporność aluminium na utlenianie proszek stosowany jest jako pigment w powłokach do malowania urządzeń, dachów, papieru w druku, błyszczących powierzchni paneli samochodowych. Dodatkowo warstwa aluminium pokryta jest stalą i żeliwem przedmiot handlowy aby zapobiec ich korozji.

Pod względem zastosowania aluminium i jego stopy ustępują jedynie żelazu (Fe) i jego stopom. Powszechne zastosowanie aluminium w różnych dziedzinach techniki i życia codziennego wiąże się z połączeniem jego właściwości fizycznych, mechanicznych i chemicznych: niskiej gęstości, odporności na korozję w powietrzu atmosferycznym, wysokiej przewodności cieplnej i elektrycznej, ciągliwości i stosunkowo wysokiej wytrzymałości. Aluminium łatwo poddaje się obróbce na różne sposoby - kucie, tłoczenie, walcowanie itp. Do produkcji drutu używa się czystego aluminium (przewodność elektryczna aluminium wynosi 65,5% przewodności elektrycznej miedzi, ale aluminium jest ponad trzy razy lżejsze od miedzi, więc aluminium jest często zastępowane w elektrotechnice) i folię używaną jako materiał opakowaniowy. Główną część wytopionego aluminium przeznacza się na pozyskiwanie różnych stopów. Powłoki ochronne i dekoracyjne są łatwo nakładane na powierzchnię stopów aluminium.

Różnorodność właściwości stopów aluminium wynika z wprowadzenia do aluminium różnych dodatków, które tworzą z nim roztwory stałe lub związki międzymetaliczne. Większość aluminium jest wykorzystywana do produkcji stopów lekkich - duraluminium (94% aluminium, 4% miedzi (Cu), 0,5% magnezu (Mg), manganu (Mn), (Fe) i krzemu (Si)), siluminu (85- 90% - aluminium, 10-14% krzemu (Si), 0,1% sodu (Na)) itp. W metalurgii aluminium wykorzystywane jest nie tylko jako baza do stopów, ale także jako jeden z powszechnie stosowanych dodatków stopowych w stopach na bazie miedzi (Cu), magnezu (Mg), żelaza (Fe), >niklu (Ni) itp.

Stopy aluminium znajdują szerokie zastosowanie w życiu codziennym, w budownictwie i architekturze, w przemyśle motoryzacyjnym, stoczniowym, lotniczym i kosmicznym. W szczególności pierwszy sztuczny satelita Ziemi został wykonany ze stopu aluminium. Stop aluminium i cyrkonu (Zr) jest szeroko stosowany w budowie reaktorów jądrowych. Do produkcji materiałów wybuchowych wykorzystuje się aluminium.

Obchodząc się z aluminium w życiu codziennym, należy pamiętać, że tylko neutralne (w kwasowości) ciecze (na przykład przegotowana woda) mogą być podgrzewane i przechowywane w naczyniach aluminiowych. Jeśli na przykład kapuśniak gotuje się w naczyniach aluminiowych, to aluminium przechodzi do żywności i nabiera nieprzyjemnego „metalicznego” smaku. Ponieważ warstewkę tlenkową bardzo łatwo uszkodzić w życiu codziennym, stosowanie naczyń aluminiowych jest nadal niepożądane.

Srebrno-biały metal, lekki

gęstość — 2,7 g/cm

temperatura topnienia dla aluminium technicznego - 658 °C, dla aluminium o wysokiej czystości - 660 °C

ciepło właściwe topnienia — 390 kJ/kg

temperatura wrzenia - 2500 ° C

ciepło właściwe parowania - 10,53 MJ/kg

wytrzymałość na rozciąganie odlewu aluminiowego – 10-12 kg/mm², odkształcalnego – 18-25 kg/mm², stopów – 38-42 kg/mm²

Twardość Brinella — 24…32 kgf/mm²

wysoka plastyczność: na techniczną - 35%, na czystą - 50%, zwinięte w cienką blachę i równą folię

Moduł Younga - 70 GPa

Aluminium ma wysoką przewodność elektryczną (0,0265 μOhm·m) i przewodność cieplną (203,5 W/(m·K)), 65% przewodności elektrycznej miedzi i ma wysoki współczynnik odbicia światła.

Słaby paramagnes.

Współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej 24,58 10-6 K-1 (20…200 °C).

Współczynnik temperatury opór elektryczny 2,7 10-8K-1.

Aluminium tworzy stopy z prawie wszystkimi metalami. Najbardziej znane są stopy z miedzią i magnezem (duraluminium) oraz krzemem (silumin).

Naturalne aluminium składa się prawie w całości z jedynego stabilnego izotopu, 27Al, ze śladowymi ilościami 26Al, radioaktywnego izotopu z Kropka okres półtrwania wynoszący 720 tysięcy lat, powstały w atmosferze podczas bombardowania jąder argonu przez protony promieniowania kosmicznego.

Pod względem występowania w skorupie ziemskiej Ziemia zajmuje 1. miejsce wśród metali i 3. miejsce wśród pierwiastków, ustępując jedynie tlenowi i krzemowi. zawartość glinu w skorupie ziemskiej dane różnych badaczy stanowi od 7,45 do 8,14% masy skorupy ziemskiej.

W naturze aluminium, ze względu na wysoką aktywność chemiczną, występuje prawie wyłącznie w postaci związków. Niektórzy z nich:

Boksyty - Al2O3 H2O (z domieszkami SiO2, Fe2O3, CaCO3)

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

Tlenek glinu (mieszaniny kaolinów z piaskiem SiO2, wapień CaCO3, magnezyt MgCO3)

Korund (szafir, rubin, szmergiel) - Al2O3

Kaolinit - Al2O3 2SiO2 2H2O

Beryl (szmaragd, akwamaryn) - 3BeO Al2O3 6SiO2

Chryzoberyl (aleksandryt) - BeAl2O4.

Jednak w pewnych specyficznych warunkach redukujących możliwe jest tworzenie się natywnego glinu.

W wody naturalne aluminium jest zawarte w postaci niskotoksycznych związków chemicznych, na przykład fluorku glinu. Rodzaj kationu lub anionu zależy przede wszystkim od kwasowości środowiska wodnego. Stężenia glinu w wodach powierzchniowych Federacja Rosyjska waha się od 0,001 do 10 mg/l, w wodzie morskiej 0,01 mg/l.

Aluminium (aluminium) to

Otrzymywanie odlewów ze stopów aluminium

Główne wyzwanie stojące przed odlewnią w naszym kraj polega na znacznej ogólnej poprawie jakości odlewów, co powinno znaleźć wyraz w zmniejszeniu grubości ścianek, zmniejszeniu naddatków obróbkowych i systemów bramkowania przy zachowaniu właściwych właściwości użytkowych jednostek handlowych. Efektem końcowym tych prac powinno być zaspokojenie zwiększonych potrzeb inżynierii mechanicznej niezbędną liczbą kęsów odlewniczych bez znaczącego wzrostu całkowitej emisji pieniężnej odlewów wagowo.

Odlewanie piasku

Spośród powyższych metod odlewania do jednorazowych form, najszerzej stosowanym przy wytwarzaniu odlewów ze stopów aluminium jest odlewanie do form z mokrym piaskiem. Wynika to z niskiej gęstości stopów, małej siły oddziaływania metalu na formę oraz niskich temperatur odlewania (680-800C).

Do produkcji form piaskowych stosuje się mieszanki formierskie i rdzeniowe, przygotowane z piasków kwarcowych i gliniastych (GOST 2138-74), glin formierskich (GOST 3226-76), spoiw i materiałów pomocniczych.

Rodzaj systemu zalewowego dobiera się biorąc pod uwagę wymiary odlewu, złożoność jego konfiguracji oraz umiejscowienie w formie. Wylewanie form do odlewów o złożonej konfiguracji o małej wysokości odbywa się z reguły za pomocą dolnych systemów wlewowych. Na wysoki pułap odlewów i cienkich ścianek, preferowane jest stosowanie pionowych lub kombinowanych systemów bramkowania. Formy do odlewów o małych rozmiarach można wylewać przez górne systemy wlewowe. W takim przypadku wysokość metalowego strupa wpadającego do gniazda formy nie powinna przekraczać 80 mm.

Aby zmniejszyć prędkość wytopu na wejściu do wnęki formy i lepiej oddzielić zawieszone w niej filmy tlenków i wtrącenia żużla, do systemów wlewowych wprowadzane są dodatkowe opory hydrauliczne - zakładane lub przesypywane są siatki (metalowe lub z włókna szklanego) filtry.

Wlewki (podajniki) z reguły są doprowadzane do cienkich odcinków (ścianek) odlewów rozproszonych na obwodzie, biorąc pod uwagę wygodę ich późniejszego oddzielenia podczas przetwarzania. Niedopuszczalne jest dostarczanie metalu do jednostek masywnych, ponieważ powoduje to powstawanie w nich wnęk skurczowych, zwiększenie chropowatości i „awaria” skurczu na powierzchni odlewów. W przekroju poprzecznym kanały wlewowe mają najczęściej kształt prostokątny o szerokim boku 15-20 mm i wąskim boku 5-7 mm.

Stopy o wąskim przedziale krystalizacji (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) są podatne na powstawanie skoncentrowanych wnęk skurczowych w zespołach termicznych odlewów. Aby wyciągnąć te muszle z odlewów, szeroko stosuje się instalację ogromnych zysków. Dla odlewów cienkościennych (4-5 mm) i małych masa zysku to 2-3 krotność masy odlewów, dla odlewów grubościennych do 1,5 razy. Wysokość przybył dobierana w zależności od wysokości odlewu. Gdy wysokość jest mniejsza niż 150 mm, wysokość przybył Przym.H wziąć równą wysokość odlewu Notl. Dla wyższych odlewów przyjmuje się stosunek Nprib / Notl równy 0,3 0,5.

Największe zastosowanie w odlewaniu stopów aluminium to cholewka otwarte zyski przekrój okrągły lub owalny; zyski boczne w większości przypadków są zamykane. Aby poprawić wydajność pracy zyski są izolowane, wypełnione gorącym metalem, dopełnione. Ocieplenie odbywa się zwykle za pomocą naklejki na powierzchni arkusza azbestu, po czym następuje suszenie płomieniem gazowym. Stopy o szerokim zakresie krystalizacji (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) są podatne na powstawanie porowatości skurczowej rozproszonej. Impregnacja porów skurczowych za pomocą zyski nieskuteczny. Dlatego przy produkcji odlewów z wymienionych stopów nie zaleca się stosowania instalacji o ogromnych zyskach. Aby uzyskać wysokiej jakości odlewy, przeprowadza się kierunkowe krzepnięcie, szeroko wykorzystując do tego celu instalację lodówek wykonanych z żeliwa i stopów aluminium. Optymalne warunki do kierunkowej krystalizacji tworzy pionowy system bramek szczelinowych. Aby zapobiec wydzielaniu się gazu podczas krystalizacji i tworzeniu się porowatości skurczowej gazowej w odlewach grubościennych, szeroko stosuje się krystalizację pod ciśnieniem 0,4-0,5 MPa. W tym celu formy odlewnicze przed wylaniem umieszcza się w autoklawach, napełnia się je metalem i krystalizuje odlewy pod ciśnieniem powietrza. Do produkcji wielkogabarytowych (do 2-3 m wysokości) cienkościennych odlewów stosuje się metodę odlewania z kolejno ukierunkowanym krzepnięciem. Istotą metody jest sukcesywna krystalizacja odlewu od dołu do góry. W tym celu formę odlewniczą umieszcza się na stole podnośnika hydraulicznego, a do jej wnętrza opuszczane są metalowe rurki o średnicy 12–20 mm, rozgrzane do temperatury 500–700 °C, pełniące funkcję pionów. Rurki są trwale zamocowane w kielichach bramkujących, a otwory w nich zamykane są korkami. Po napełnieniu kubka zalewowego stopem, korki są podnoszone, a stop przepływa przez rurki do studzienek zalewowych połączonych z wnęką formy za pomocą szczelinowych wlewów (dozowników). Gdy poziom stopu w studniach wzrośnie o 20-30 mm powyżej dolnego końca rur, włącza się mechanizm opuszczania stołu hydraulicznego. Prędkość opuszczania jest tak dobrana, że ​​napełnianie formy odbywa się pod zalanym poziomem, a gorący metal w sposób ciągły wpływa do górnych części formy. Zapewnia to kierunkowe krzepnięcie i umożliwia uzyskanie skomplikowanych odlewów bez wad skurczowych.

Wypełnianie form piaskowych metalem odbywa się z kadzi wyłożonych materiałem ogniotrwałym. Przed napełnieniem metalem świeżo wyłożone kadzie są suszone i kalcynowane w temperaturze 780-800°C w celu usunięcia wilgoci. Temperatura wytopu przed wylaniem utrzymywana jest na poziomie 720-780°C. Formy do odlewów cienkościennych napełniane są wytopami ogrzanymi do temperatury 730-750°C, a dla odlewów grubościennych do 700-720°C.

Odlewanie w formach gipsowych

Odlewanie w formach gipsowych stosuje się w przypadkach, gdy odlewom stawiane są podwyższone wymagania w zakresie dokładności, czystości powierzchni oraz odwzorowania najdrobniejszych szczegółów reliefu. Formy gipsowe w porównaniu do form piaskowych charakteryzują się większą wytrzymałością, dokładnością wymiarową, lepszą odpornością na wysokie temperatury oraz pozwalają na otrzymanie odlewów o złożonej konfiguracji o grubości ścianki 1,5 mm w 5-6 klasie dokładności. Formy wykonujemy według modeli woskowych lub metalowych (mosiądz), chromowanych. Płyty modelowe wykonane są ze stopów aluminium. Aby ułatwić wyjmowanie modeli z form, ich powierzchnię pokryto cienką warstwą smaru naftowo-stearynowego.

Małe i średnie formy do skomplikowanych odlewów cienkościennych wykonane są z mieszanki składającej się z 80% gipsu, 20% kwarcu piasek lub azbest i 60-70% wody (wagowo suchej mieszanki). Skład mieszanki dla form średnich i dużych: 30% gips, 60% piasek, 10% azbest, 40-50% woda. Aby spowolnić wiązanie, do mieszanki dodaje się 1-2% wapna gaszonego. Niezbędną wytrzymałość form uzyskuje się poprzez uwodnienie gipsu bezwodnego lub półwodnego. W celu zmniejszenia wytrzymałości i zwiększenia przepuszczalności gazów surowe formy gipsowe poddaje się obróbce hydrotermicznej - przetrzymuje się je w autoklawie przez 6-10 godzin pod ciśnieniem pary wodnej 0,13-0,14 MPa, a następnie przez dobę na powietrzu. Następnie formy poddaje się stopniowemu suszeniu w 350-500°C.

Cechą form gipsowych jest ich niska przewodność cieplna. Ta okoliczność utrudnia uzyskanie gęstych odlewów ze stopów aluminium o szerokim zakresie krystalizacji. Dlatego głównym zadaniem w opracowaniu opłacalnego systemu wlewów do form gipsowych jest zapobieganie powstawaniu wnęk skurczowych, luzów, filmów tlenkowych, pęknięć na gorąco i niedopełniania cienkich ścianek. Osiąga się to poprzez zastosowanie rozprężnych systemów bramkowania, które zapewniają niską prędkość ruchu wytopów w gnieździe formy, ukierunkowane krzepnięcie zespołów termicznych w kierunku pionów za pomocą lodówek oraz zwiększenie podatności form poprzez zwiększenie zawartości piasku kwarcowego w mieszaninie. Odlewy cienkościenne wylewane są do form rozgrzanych do temperatury 100–200°C metodą próżniowego odsysania, co umożliwia wypełnienie wnęk o grubości do 0,2 mm. Odlewy grubościenne (powyżej 10 mm) uzyskuje się poprzez zalewanie form w autoklawach. Krystalizacja metalu w tym przypadku odbywa się pod ciśnieniem 0,4–0,5 MPa.

Odlewanie powłoki

Odlewanie do form skorupowych jest celowe do zastosowania w seryjnej i wielkoseryjnej produkcji odlewów o ograniczonych wymiarach z podwyższoną chropowatością powierzchni, większą dokładnością wymiarową i mniejszą obróbką niż przy odlewaniu do form piaskowych.

Formy skorupowe są wykonywane przy użyciu gorących (250–300 °C) narzędzi metalowych (stalowych) w sposób bunkrowy. Sprzęt modelowy jest wykonywany zgodnie z 4-5 klasami dokładności ze spadkami formowania od 0,5 do 1,5%. Skorupy wykonane są dwuwarstwowo: pierwsza warstwa jest z mieszanki z 6-10% żywicy termoutwardzalnej, druga z mieszanki z 2% żywicy. W celu lepszego usunięcia skorupy, płyta modelowa przed zasypaniem piasek formierski przykryj cienką warstwą emulsji uwalniającej (5% płyn silikonowy nr 5; 3% mydło do prania; 92% woda).

Do produkcji form skorupowych stosuje się drobnoziarniste piaski kwarcowe zawierające co najmniej 96% krzemionki. Półformy łączy się poprzez sklejenie na specjalnych prasach kołkowych. Skład kleju: 40% żywica MF17; 60% marszalit i 1,5% chlorek glinu (utwardzanie). Wypełnianie zmontowanych formularzy odbywa się w pojemnikach. Podczas odlewania do form skorupowych stosuje się te same systemy bramkowania i warunki temperaturowe jak w odlewaniu piaskowym.

Niska szybkość krystalizacji metalu w formach skorupowych oraz mniejsze możliwości tworzenia krystalizacji ukierunkowanej skutkują wytwarzaniem odlewów o niższych właściwościach niż przy odlewaniu w formach z piasku surowego.

Odlewanie inwestycyjne

Odlewy z wosku traconego stosuje się do wytwarzania odlewów o podwyższonej dokładności (klasa 3-5) i wykończeniu powierzchni (klasa chropowatości 4-6), dla których ta metoda jest jedyną możliwą lub optymalną.

Modele w większości przypadków są wykonywane z pastowatych kompozycji stearyny parafinowej (1: 1) poprzez wciskanie do form metalowych (odlewanych i prefabrykowanych) na instalacjach stacjonarnych lub karuzelowych. Przy wytwarzaniu skomplikowanych odlewów o wymiarach powyżej 200 mm, w celu uniknięcia deformacji modeli, do masy modelowej wprowadza się substancje zwiększające temperaturę ich mięknienia (topnienia).

Jako powłokę ogniotrwałą w produkcji form ceramicznych stosuje się zawiesinę hydrolizowanego krzemianu etylu (30-40%) i sproszkowanego kwarcu (70-60%). Posypywanie bloków modelowych odbywa się piaskiem kalcynowanym 1KO16A lub 1K025A. Każda warstwa powłoki jest suszona na powietrzu przez 10-12 godzin lub w atmosferze zawierającej pary amoniaku. Niezbędną wytrzymałość formy ceramicznej uzyskuje się przy grubości skorupy 4–6 mm (4–6 warstw powłoki ogniotrwałej). Aby zapewnić płynne wypełnienie formy, stosuje się rozprężne systemy bramkowania z doprowadzeniem metalu do grubych odcinków i masywnych węzłów. Odlewy podawane są zwykle z masywnego pionu przez zagęszczone wlewki (podajniki). W przypadku skomplikowanych odlewów dozwolone jest wykorzystanie ogromnych zysków do zasilania górnych masywnych jednostek z obowiązkowym wypełnieniem ich z pionu.

Aluminium (aluminium) to

Modele topi się z foremek w gorącej (85–90°C) wodzie zakwaszonej kwasem solnym (0,5–1 cm3 na litr wody), aby zapobiec zmydleniu stearyny. Po stopieniu modeli formy ceramiczne są suszone w temperaturze 150–170 °C przez 1–2 godziny, umieszczane w pojemnikach, wypełnione suchym wypełniaczem i kalcynowane w temperaturze 600–700 °C przez 5–8 godzin. Napełnianie odbywa się w zimnych i ogrzewanych formach. Temperatura nagrzewania (50-300 °C) form zależy od grubości ścianek odlewu. Wypełnianie form metalem odbywa się w zwykły sposób, jak również przy użyciu próżni lub siły odśrodkowej. Większość stopów aluminium jest podgrzewana do 720-750°C przed wylaniem.

Odlewanie ciśnieniowe

Odlewy kokilowe to główna metoda seryjnej i masowej produkcji odlewów ze stopów aluminium, która umożliwia uzyskanie odlewów w klasach dokładności 4-6 o chropowatości powierzchni Rz = 50-20 i minimalnej grubości ścianki 3-4 mm . Podczas odlewania do formy chłodzącej, wraz z wadami spowodowanymi dużymi prędkościami topienia w gnieździe formy oraz niezgodnością z wymogami krzepnięcia kierunkowego (porowatość gazowa, filmy tlenkowe, luźność skurczu) głównymi rodzajami odrzutów i odlewów są: niedopełnienia i pęknięcia. Pojawienie się pęknięć spowodowane jest trudnym skurczem. Pęknięcia występują szczególnie często w odlewach wykonanych ze stopów o szerokim przedziale krystalizacji, które charakteryzują się dużym skurczem liniowym (1,25-1,35%). Zapobieganie powstawaniu tych wad osiąga się różnymi metodami technologicznymi.

W przypadku dostarczania metalu do grubych odcinków należy przewidzieć możliwość zasilania punktu zaopatrzeniowego poprzez zainstalowanie lejka zaopatrującego (zysk). Wszystkie elementy systemów bramkowania znajdują się wzdłuż łącznika formy chłodzącej. Zalecane są następujące stosunki powierzchni przekroju poprzecznego kanałów bramkowych: dla małych odlewów EFst: EFsl: EFpit = 1: 2: 3; dla dużych odlewów EFst: EFsl: EFpit = 1: 3: 6.

Aby zmniejszyć szybkość wchodzenia stopionego materiału do wnęki formy, stosuje się zakrzywione piony, siatki z włókna szklanego lub metalu oraz filtry ziarniste. Jakość odlewów ze stopów aluminium zależy od szybkości narastania wytopu we wnęce formy. Prędkość ta powinna być wystarczająca, aby zagwarantować wypełnienie cienkich odcinków odlewów w warunkach wzmożonego odprowadzania ciepła, a jednocześnie nie powodować niedopełnienia z powodu niecałkowitego uwolnienia powietrza i gazów przez kanały wentylacyjne oraz zysków, wirowania i spływania wytopu podczas przejście od wąskich odcinków do szerokich. Szybkość wzrostu metalu we wnęce formy podczas odlewania do formy jest nieco wyższa niż podczas odlewania do form piaskowych. Minimalna dopuszczalna prędkość podnoszenia jest obliczana zgodnie ze wzorami A. A. Lebedev i N. M. Galdin (patrz rozdział 5.1, „Odlewanie piaskowe”).

W celu uzyskania gęstych odlewów, podobnie jak w odlewach piaskowych, uzyskuje się kierunkowe krzepnięcie poprzez odpowiednie pozycjonowanie odlewu w formie i kontrolę rozpraszania ciepła. Z reguły masywne (grube) jednostki odlewnicze znajdują się w górnej części formy. Pozwala to zrekompensować zmniejszenie ich objętości podczas utwardzania bezpośrednio z zysków zainstalowanych nad nimi. Regulacja intensywności odprowadzania ciepła w celu uzyskania kierunkowego krzepnięcia odbywa się poprzez chłodzenie lub izolowanie różnych odcinków formy. Aby lokalnie zwiększyć odprowadzanie ciepła, szeroko stosuje się wkładki z miedzi przewodzącej ciepło, zapewniają one zwiększenie powierzchni chłodzącej formy dzięki żeberkom, przeprowadza się lokalne chłodzenie form sprężonym powietrzem lub wodą. Aby zmniejszyć intensywność odprowadzania ciepła, na powierzchnię roboczą formy nakłada się warstwę farby o grubości 0,1–0,5 mm. W tym celu na powierzchnię kanałów wlewowych nakłada się warstwę farby o grubości 1-1,5 mm. Spowolnienie chłodzenia metalu w pionach można również osiągnąć poprzez miejscowe pogrubienie ścianek formy, zastosowanie różnych powłok o niskiej przewodności cieplnej oraz izolację pionów za pomocą naklejek azbestowych. Malowanie powierzchni roboczej formy poprawia wygląd odlewów, pomaga zlikwidować kieszenie gazowe na ich powierzchni oraz zwiększa trwałość form. Przed malowaniem formy są podgrzewane do 100-120 °C. Zbyt wysoka temperatura nagrzewania jest niepożądana, ponieważ zmniejsza szybkość krzepnięcia odlewów i czas trwania ostateczny termin serwis form. Ogrzewanie zmniejsza różnicę temperatur między odlewem a formą oraz rozszerzanie się formy z powodu jej ogrzewania przez metal odlewu. W efekcie zmniejszają się naprężenia rozciągające w odlewie, powodując wygląd pęknięcia. Jednak samo podgrzanie formy nie wystarczy, aby wyeliminować możliwość pękania. Konieczne jest terminowe usunięcie odlewu z formy. Odlew należy wyjąć z formy przed momentem, gdy jego temperatura zrówna się z temperaturą formy, a naprężenia skurczowe osiągną wartość maksymalną. Zwykle odlew jest zdejmowany w momencie, gdy jest na tyle mocny, że można go przesuwać bez zniszczenia (450-500 ° C). Do tego czasu system bramkowania nie osiągnął jeszcze wystarczającej wytrzymałości i jest niszczony przez lekkie uderzenia. Czas utrzymywania odlewu w formie zależy od szybkości krzepnięcia i zależy od temperatury metalu, temperatury formy i szybkości wylewania.

Aby wyeliminować przywieranie metalu, wydłużyć żywotność i ułatwić wyciąganie, metalowe pręty są smarowane podczas pracy. Najpopularniejszym smarem jest zawiesina wodno-grafitowa (3-5% grafitu).

Części form, które wykonują zewnętrzne obrysy odlewów wykonane są z szarego żeliwo. Grubość ścianki form przypisuje się w zależności od grubości ścianki odlewów zgodnie z zaleceniami GOST 16237-70. Wnęki wewnętrzne w odlewach wykonywane są z prętów metalowych (stalowych) i piaskowych. Pręty do piasku służą do ozdabiania skomplikowanych ubytków, których nie można wykonać za pomocą metalowych prętów. Aby ułatwić wyjmowanie odlewów z form, zewnętrzne powierzchnie odlewów muszą mieć nachylenie odlewania od 30 "do 3 ° w kierunku rozstania. Wewnętrzne powierzchnie odlewów wykonanych z metalowych prętów muszą mieć nachylenie co najmniej 6 °. Ostre w odlewach nie dopuszcza się przejść od grubych do cienkich odcinków Promień krzywizny musi wynosić co najmniej 3 mm Otwory o średnicy powyżej 8 mm dla małych odlewów, 10 mm dla średnich i 12 mm dla dużych odlewów wykonuje się za pomocą prętów Optymalny stosunek głębokości otworu do jego średnicy wynosi 0,7-1.

Powietrze i gazy usuwane są z gniazda formy za pomocą kanałów wentylacyjnych umieszczonych w płaszczyźnie podziału oraz korków umieszczonych w ścianach przy głębokich wnękach.

W nowoczesnych odlewniach formy montowane są na jednostanowiskowych lub wielostanowiskowych półautomatycznych maszynach odlewniczych, w których zamykanie i otwieranie formy, wkładanie i wyjmowanie rdzeni, wysuwanie i wyjmowanie odlewu z formy są zautomatyzowane. Zapewniona jest również automatyczna kontrola temperatury nagrzewania formy. Napełnianie form na maszynach odbywa się za pomocą dozowników.

Aby poprawić wypełnienie cienkich wnęk form oraz usunąć powietrze i gazy uwalniane podczas niszczenia spoiw, formy są opróżniane, wylewane pod niskim ciśnieniem lub z użyciem siły odśrodkowej.

Wyciskanie rzucania

Squeeze casting to forma odlewania ciśnieniowego przeznaczona do produkcji wielkogabarytowych odlewów panelowych (2500x1400 mm) o grubości ścianki 2-3 mm. W tym celu stosuje się półformy metalowe, które montuje się na specjalistycznych maszynach odlewniczo-prasujących z jednostronną lub dwustronną zbieżnością półform. Osobliwość Ta metoda odlewania polega na wymuszonym wypełnianiu wnęki formy szerokim przepływem stopu, gdy półformy zbliżają się do siebie. W formie odlewniczej nie ma elementów konwencjonalnego systemu bramkowania. Dane Metodą tą wykonuje się odlewy ze stopów AL2, AL4, AL9, AL34, które charakteryzują się wąskim zakresem krystalizacji.

Szybkość schładzania stopu jest kontrolowana przez nakładanie powłoki termoizolacyjnej o różnej grubości (0,05–1 mm) na powierzchnię roboczą gniazda formy. Przegrzanie stopów przed wylaniem nie powinno przekraczać 15-20°C powyżej temperatury likwidusu. Czas trwania zbieżności półform wynosi 5-3 s.

Odlewanie niskociśnieniowe

Odlewanie niskociśnieniowe to kolejna forma odlewania ciśnieniowego. Znajduje zastosowanie w produkcji wielkogabarytowych odlewów cienkościennych ze stopów aluminium o wąskim przedziale krystalizacji (AL2, AL4, AL9, AL34). Podobnie jak w przypadku odlewania w formach, zewnętrzne powierzchnie odlewów wykonuje się za pomocą metalowej formy, a wewnętrzne wnęki za pomocą rdzeni metalowych lub piaskowych.

Do produkcji prętów stosuje się mieszaninę składającą się z 55% piasku kwarcowego 1K016A; 13,5% pogrubiony piasek P01; 27% sproszkowanego kwarcu; 0,8% klej pektynowy; 3,2% żywicy M i 0,5% nafty. Taka mieszanka nie powoduje mechanicznego oparzenia. Formy napełniane są metalem pod ciśnieniem osuszonego sprężonego powietrza (18–80 kPa) dostarczanego na powierzchnię wytopu w tyglu ogrzanym do 720–750°C. Pod działaniem tego ciśnienia wytop jest wypychany z tygla do drutu metalowego, a stamtąd do systemu wlewowego i dalej do gniazda formy. Zaletą odlewania niskociśnieniowego jest możliwość automatycznej kontroli szybkości narastania metalu we wnęce formy, co umożliwia uzyskanie odlewów cienkościennych lepszej jakości niż odlewanie grawitacyjne.

Krystalizacja stopów w formie odbywa się pod ciśnieniem 10–30 kPa aż do powstania stałej metalowej skorupy i 50–80 kPa po utworzeniu skorupy.

Odlewy ze stopów aluminium o większej gęstości są wytwarzane metodą odlewania niskociśnieniowego z przeciwciśnieniem. Wypełnianie gniazda formy podczas odlewania z przeciwciśnieniem odbywa się dzięki różnicy ciśnień w tyglu iw formie (10–60 kPa). Krystalizacja metalu w formie odbywa się pod ciśnieniem 0,4-0,5 MPa. Zapobiega to uwalnianiu się wodoru rozpuszczonego w metalu i tworzeniu porów gazu. Zwiększone ciśnienie przyczynia się do lepszego odżywiania masywnych zespołów odlewniczych. Pod innymi względami technologia odlewania pod ciśnieniem wstecznym nie różni się od technologii odlewania pod niskim ciśnieniem.

Odlewanie wsteczne z powodzeniem łączy zalety odlewania niskociśnieniowego i krystalizacji ciśnieniowej.

Formowanie wtryskowe

Odlewy pod ciśnieniem ze stopów aluminium AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34, odlewy o złożonej konfiguracji I-III klas dokładności o grubości ścianki 1 mm i większej, otwory odlewane o średnica do 1,2 mm, odlewany gwint zewnętrzny i wewnętrzny o minimalnym skoku 1 mm i średnicy 6 mm. Czystość powierzchni takich odlewów odpowiada 5-8 klasom chropowatości. Produkcja takich odlewów odbywa się na maszynach z zimnymi poziomymi lub pionowymi komorami prasowania, przy określonym ciśnieniu prasowania 30-70 MPa. Preferowane są maszyny z poziomą komorą prasowania.

Wymiary i waga odlewów są ograniczone możliwościami Wtryskarek: objętością komory prasowania, jednostkowym ciśnieniem prasowania (p) oraz siłą blokowania (0). Powierzchnia rzutu (F) odlewu, kanałów zasuwowych i komory prasującej na ruchomą płytę formy nie powinna przekraczać wartości określonych wzorem F=0,85 0/r.

Optymalne wartości nachylenia dla powierzchni zewnętrznych to 45°; dla wewnętrznego 1°. Minimalny promień krzywizny to 0,5-1mm. Otwory o średnicy większej niż 2,5 mm wykonuje się metodą odlewania. Odlewy ze stopów aluminium są z reguły obrabiane tylko wzdłuż powierzchni siedzeń. Naddatek na obróbkę przypisywany jest z uwzględnieniem wymiarów odlewu i wynosi od 0,3 do 1 mm.

Do wykonania form używa się różnych materiałów. Części form mające kontakt z ciekłym metalem wykonane są ze stali ZKh2V8, 4Kh8V2, 4KhV2S; stale 35, 45, 50, sworznie, tuleje i kolumny prowadzące - ze stali U8A.

Dostarczanie metalu do wnęki form odbywa się za pomocą zewnętrznych i wewnętrznych systemów bramkowania. Podajniki doprowadzane są do części odlewu, które poddawane są obróbce. Ich grubość jest przypisywana w zależności od grubości ścianki odlewu w miejscu dostawy i danego charakteru wypełnienia formy. Zależność tę określa stosunek grubości podajnika do grubości ścianki odlewu. Gładkie, bez turbulencji i uwięzienia powietrza, wypełnianie form odbywa się przy stosunku bliskim jedności. Do odlewów o grubości ścianki do 2 mm. podajniki mają grubość 0,8 mm; o grubości ścianki 3mm. grubość podajników wynosi 1,2 mm; o grubości ścianki 4-6 mm-2 mm.

Aby otrzymać pierwszą porcję wytopu wzbogaconą wtrąceniami powietrza, w pobliżu wnęki formy znajdują się specjalne zbiorniki myjące, których objętość może osiągnąć 20-40% objętości odlewu. Podkładki połączone są z wnęką formy kanałami, których grubość jest równa grubości podajników. Usuwanie powietrza i gazu z gniazda formy odbywa się poprzez specjalne kanały wentylacyjne oraz szczeliny pomiędzy prętami (popychaczami) a matrycą formy. Kanały wentylacyjne wykonane są w dzielonej płaszczyźnie na części stałej formy, a także wzdłuż ruchomych prętów i wyrzutników. Głębokość kanałów wentylacyjnych przy odlewaniu stopów aluminium przyjmuje się na 0,05–0,15 mm, a szerokość 10–30 mm, w celu poprawy wentylacji wnęka podkładek jest połączona z atmosferą cienkimi kanałami (0,2– 0,5 mm).

Głównymi wadami odlewów otrzymywanych metodą wtrysku są porowatość podskorupowa powietrzna (gazowa) spowodowana uwięzieniem powietrza przy dużych prędkościach wlotu metalu do gniazda formy oraz porowatość skurczowa (lub skorupy) w węzłach cieplnych. Na powstawanie tych defektów duży wpływ mają parametry technologii odlewania, prędkość prasowania, ciśnienie prasowania oraz reżim termiczny formy.

Prędkość prasowania określa tryb napełniania formy. Im wyższa prędkość prasowania, tym szybciej stopiony materiał przemieszcza się przez kanały wlewowe, tym większa prędkość wlotu stopu do gniazda formy. Wysokie prędkości prasowania przyczyniają się do lepszego wypełnienia cienkich i wydłużonych ubytków. Jednocześnie są przyczyną wychwytywania powietrza przez metal i powstawania porowatości podskorupowej. Podczas odlewania stopów aluminium wysokie prędkości prasowania są stosowane tylko przy produkcji skomplikowanych odlewów cienkościennych. Ciśnienie prasowania ma duży wpływ na jakość odlewów. Wraz ze wzrostem zwiększa się gęstość odlewów.

Wartość nacisku docisku jest zwykle ograniczona wartością siły blokowania maszyny, która musi przekraczać nacisk wywierany przez metal na ruchomą matrycę (pF). W związku z tym duże zainteresowanie zyskuje lokalne wstępne tłoczenie odlewów grubościennych, znane jako proces Ashigai. Mała szybkość wchodzenia metalu do wnęki formy przez wielkoprzekrojowe podajniki oraz efektywne wstępne prasowanie krystalizującego wytopu za pomocą podwójnego nurnika umożliwia uzyskanie gęstych odlewów.

Na jakość odlewów istotny wpływ mają również temperatury stopu i formy. Przy wytwarzaniu odlewów grubościennych o prostej konfiguracji, wytop wylewany jest w temperaturze 20–30 °C poniżej temperatury likwidusu. Odlewy cienkościenne wymagają zastosowania wytopu przegrzanego powyżej temperatury likwidusu o 10–15°C. Aby zmniejszyć wielkość naprężeń skurczowych i zapobiec powstawaniu pęknięć w odlewach, formy są podgrzewane przed wylaniem. Zalecane są następujące temperatury ogrzewania:

Grubość ścianki odlewu, mm 1—2 2—3 3—5 5—8

Temperatura ogrzewania

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

Stabilność reżimu termicznego zapewniają formy grzejne (elektryczne) lub chłodzące (wodne).

W celu ochrony powierzchni roboczej form przed sklejaniem i erozją roztopionego materiału, w celu zmniejszenia tarcia podczas wyciągania rdzeni oraz ułatwienia wyciągania odlewów, formy są smarowane. W tym celu stosuje się smary tłuszczowe (olej z grafitem lub proszkiem aluminiowym) lub wodne (roztwory soli, wodne preparaty na bazie grafitu koloidalnego).

Gęstość odlewów ze stopów aluminium znacznie wzrasta podczas odlewania za pomocą form próżniowych. W tym celu formę umieszcza się w szczelnej obudowie, w której powstaje niezbędna próżnia. Dobre wyniki można uzyskać stosując „proces tlenowy”. W tym celu powietrze we wnęce formy zostaje zastąpione tlenem. Przy dużych szybkościach wlotu metalu do gniazda formy, które powodują wychwytywanie tlenu przez stopiony materiał, w odlewach nie tworzy się porowatość podskorupowa, ponieważ cały uwięziony tlen jest zużywany na tworzenie drobno zdyspergowanych tlenków glinu, które nie wpływają w zauważalny sposób właściwości mechaniczne odlewów. Takie odlewy można poddawać obróbce cieplnej.

W zależności od wymagań specyfikacji technicznych odlewy ze stopów aluminium mogą być poddawane: różne rodzaje kontrola: rentgenowska, gamma lub ultradźwiękowa do wykrywania wad wewnętrznych; oznaczenia do określania odchyleń wymiarowych; luminescencyjny do wykrywania pęknięć powierzchniowych; hydro- lub pneumokontrola do oceny szczelności. Określono częstotliwość wymienionych rodzajów kontroli specyfikacje lub określony przez dział głównego hutnika zakładu. Zidentyfikowane wady, jeśli pozwalają na to specyfikacje techniczne, usuwa się poprzez spawanie lub impregnację. Spawanie łukiem argonowym służy do spawania podsypek, skorup, luzów pęknięć. Uszkodzone miejsce przed spawaniem wycina się w taki sposób, aby ściany wgłębień miały nachylenie 30 - 42 °. Odlewy poddawane są nagrzewaniu miejscowemu lub ogólnemu do temperatury 300-350C. Ogrzewanie miejscowe odbywa się za pomocą płomienia tlenowo-acetylenowego, ogrzewanie ogólne odbywa się w piecach komorowych. Spawanie odbywa się tymi samymi stopami, z których wykonane są odlewy, za pomocą nietopliwej elektrody wolframowej o średnicy 2-6 mm przy koszt argon 5-12 l/min. Siła prądu spawania wynosi zwykle 25-40 A na 1 mm średnicy elektrody.

Porowatość w odlewach jest niwelowana poprzez impregnację lakierem bakelitowym, lakierem asfaltowym, olejem schnącym lub płynnym szkłem. Impregnacja odbywa się w specjalnych kotłach pod ciśnieniem 490-590 kPa ze wstępnym utrzymywaniem odlewów w rozrzedzonej atmosferze (1,3-6,5 kPa). Temperatura cieczy impregnującej jest utrzymywana na poziomie 100°C. Po impregnacji odlewy poddaje się suszeniu w temperaturze 65-200°C, podczas którego płyn impregnacyjny twardnieje i powtórnej kontroli.

Aluminium (aluminium) to

Zastosowanie aluminium

Szeroko stosowany jako materiał konstrukcyjny. Główne zalety aluminium w tej pojemności to lekkość, ciągliwość do tłoczenia, odporność na korozję (w powietrzu aluminium natychmiast pokrywa się mocną warstwą Al2O3, która zapobiega jego dalszemu utlenianiu), wysoka przewodność cieplna, nietoksyczność jego związków. W szczególności te właściwości sprawiły, że aluminium stało się niezwykle popularne w produkcji naczyń kuchennych, w tym folii aluminiowej Przemysł spożywczy i do pakowania.

Główną wadą aluminium jako materiału konstrukcyjnego jest jego niska wytrzymałość, dlatego w celu jego wzmocnienia zwykle dodaje się do niego niewielką ilość miedzi i magnezu (stop nazywa się duraluminium).

Przewodność elektryczna aluminium jest tylko 1,7 razy mniejsza niż miedzi, podczas gdy aluminium jest około 4 razy tańsze w przeliczeniu na kilogram, ale ze względu na 3,3 razy mniejszą gęstość, aby uzyskać równą rezystancję, potrzebuje około 2 razy mniej wagi. Dlatego jest szeroko stosowany w elektrotechnice do produkcji przewodów, ich ekranowania, a nawet w mikroelektronice do produkcji przewodników w chipach. Niższa przewodność elektryczna aluminium (37 1/om) w porównaniu do miedzi (63 1/om) jest kompensowana wzrostem przekroju przewodników aluminiowych. Wadą aluminium jako materiału elektrycznego jest obecność silnej warstwy tlenku, która utrudnia lutowanie.

Ze względu na kompleks właściwości znajduje szerokie zastosowanie w urządzeniach termicznych.

Aluminium i jego stopy zachowują wytrzymałość w bardzo niskich temperaturach. Z tego powodu jest szeroko stosowany w technologii kriogenicznej.

Wysoki współczynnik odbicia w połączeniu z niskim kosztem i łatwością osadzania sprawia, że ​​aluminium jest idealnym materiałem do produkcji luster.

W produkcji materiałów budowlanych jako środek gazotwórczy.

Aluminiowanie zapewnia odporność na korozję i zgorzelinę stali i innym stopom, takim jak zawory silników tłokowych, łopatki turbin, platformy wiertnicze, urządzenia do wymiany ciepła, a także zastępuje cynkowanie.

Siarczek glinu jest używany do produkcji siarkowodoru.

Trwają badania nad opracowaniem spienionego aluminium jako szczególnie mocnego i lekkiego materiału.

Jako składnik termitu, mieszanki do aluminotermii

Aluminium służy do odzyskiwania metali rzadkich z ich tlenków lub halogenków.

aluminium jest ważny składnik wiele stopów. Na przykład w brązach aluminiowych głównymi składnikami są miedź i aluminium. W stopach magnezu najczęściej jako dodatek stosuje się aluminium. Do produkcji spiral w grzejnikach elektrycznych stosuje się Fechral (Fe, Cr, Al) (wraz z innymi stopami).

kawa aluminiowa" height="449" src="/zdjęcia/inwestycje/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="(!LANG:21. Klasyczny włoski producent kawy aluminiowej" width="376" />!}

Kiedy aluminium było bardzo drogie, robiono z niego różne przedmioty handlu biżuterią. Tak więc Napoleon III zamówił aluminiowe guziki, aw 1889 r. Dmitrij Iwanowicz Mendelejew otrzymał łuski z miskami wykonanymi ze złota i aluminium. Moda na nie minęła natychmiast, gdy pojawiły się nowe technologie (opracowania) do ich produkcji, co wielokrotnie obniżało koszty. Teraz aluminium jest czasami używane do produkcji biżuterii.

W Japonii aluminium wykorzystywane jest do produkcji tradycyjnej biżuterii, zastępując .

Glin i jego związki są stosowane jako propelenty o wysokich parametrach użytkowych w propelentach dwupaliwowych oraz jako propelent w propelentach stałych. Następujące związki glinu cieszą się największym praktycznym zainteresowaniem jako paliwo rakietowe:

Sproszkowane aluminium jako paliwo w stałych paliwach rakietowych. Stosowany jest również w postaci proszku i zawiesin w węglowodorach.

wodorek glinu.

boran glinu.

Trimetyloglin.

Trietyloglin.

Tripropyloglin.

Trietyloglin (zwykle razem z trietyloborem) jest również używany do chemicznego zapłonu (tj. jako paliwo rozruchowe) w silnikach rakietowych, ponieważ zapala się samoczynnie w gazowym tlenie.

Ma niewielkie działanie toksyczne, ale wiele rozpuszczalnych w wodzie nieorganicznych związków glinu pozostaje w stanie rozpuszczonym przez długi czas i może mieć szkodliwy wpływ na ludzi i zwierzęta stałocieplne poprzez wodę pitną. Najbardziej toksyczne są chlorki, azotany, octany, siarczany itp. W przypadku ludzi następujące dawki związków glinu (mg/kg masy ciała) działają toksycznie po spożyciu:

octan glinu - 0,2-0,4;

wodorotlenek glinu - 3,7-7,3;

ałun aluminiowy - 2,9.

Przede wszystkim działa na układ nerwowy (gromadzi się w tkance nerwowej, prowadząc do poważnych zaburzeń czynności ośrodkowego układu nerwowego). Jednak neurotoksyczne właściwości aluminium zaczęto badać od połowy lat 60. XX wieku, ponieważ akumulacja metalu w ludzkim ciele jest utrudniona przez mechanizm jego wydalania. W normalnych warunkach do 15 mg danego pierwiastka dziennie może być wydalane z moczem. W związku z tym największy negatywny efekt obserwuje się u osób z zaburzeniami czynności wydalniczych nerek.

Według niektórych badań biologicznych przyjmowanie glinu przez organizm ludzki uważano za czynnik rozwoju choroby Alzheimera, ale badania te zostały później skrytykowane, a wniosek o powiązaniu jednego z drugim został obalony.

O właściwościach chemicznych aluminium decyduje jego wysokie powinowactwo do tlenu (in minerały glin wchodzi w skład oktaedrów i czworościanów tlenowych), stała wartościowość (3), słaba rozpuszczalność większości związków naturalnych. W procesy endogenne podczas krzepnięcia magmy i tworzenia skał magmowych aluminium wchodzi w sieć krystaliczną skaleni, łyszczyków i innych minerałów - glinokrzemianów. W biosferze aluminium jest słabym migrantem, brakuje go w organizmach i hydrosferze. W klimacie wilgotnym, gdzie rozkładające się pozostałości obfitej roślinności tworzą dużo kwasów organicznych, glin migruje w glebach i wodach w postaci organomineralnych związków koloidalnych; glin jest adsorbowany przez koloidy i wytrącany w dolnej części gleb. Połączenie glinu z krzemem jest częściowo zerwane iw niektórych miejscach w tropikach tworzą się minerały - wodorotlenki glinu - bemit, diaspor, hydrargillit. Większość glinu wchodzi w skład glinokrzemianów - kaolinitu, beidellitu i innych minerałów ilastych. Słaba mobilność determinuje szczątkową akumulację aluminium w wietrzejącej skorupie wilgotnych tropików. W rezultacie powstają eluwialne boksyty. W minionych epokach geologicznych boksyty gromadziły się również w jeziorach i strefie przybrzeżnej mórz regionów tropikalnych (na przykład boksyty osadowe Kazachstanu). Na stepach i pustyniach, gdzie jest mało żywej materii, a wody są obojętne i zasadowe, aluminium prawie nie migruje. Migracja glinu jest najsilniejsza na obszarach wulkanicznych, gdzie obserwuje się wysoce kwaśne wody rzeczne i podziemne bogate w glin. W miejscach wypierania wód kwaśnych o zasadowo – morskiej (przy ujściach rzek i innych) osadza się aluminium z powstawaniem osadów boksytowych.

Aluminium jest częścią tkanek zwierząt i roślin; w organach ssaków stwierdzono od 10-3 do 10-5% glinu (w przeliczeniu na surową substancję). Aluminium gromadzi się w wątrobie, trzustce i tarczycy. W produkty ziołowe zawartość glinu waha się od 4 mg na 1 kg s.m. (ziemniak) do 46 mg (rzepa żółta), w produktach zwierzęcych od 4 mg (miód) do 72 mg na 1 kg s.m. (). W codziennej diecie człowieka zawartość glinu sięga 35-40 mg. Znane organizmy to koncentratory glinu, na przykład mchy widłakowate (Lycopodiaceae), zawierające do 5,3% glinu w popiele, mięczaki (Helix i Lithorina), w których popiele 0,2-0,8% glinu. Tworząc nierozpuszczalne związki z fosforanami, glin zaburza odżywianie roślin (wchłanianie fosforanów przez korzenie) i zwierząt (wchłanianie fosforanów w jelitach).

Głównym nabywcą jest lotnictwo. Najbardziej obciążone elementy samolotu (poszycie, zestaw wzmacniający) wykonane są z duraluminium. I zabrali ten stop w kosmos. Wylądował nawet na Księżycu i wrócił na Ziemię. I stacje „Luna”, „Wenus”, „Mars”, stworzone przez projektantów biura, które długie lata kierowany przez Georgy Nikolaevich Babakin (1914-1971), nie mogli obejść się bez stopów aluminium.

Stopy układu aluminiowo-manganowego i aluminiowo-magnezowego (AMts i AMg) są głównym materiałem na kadłuby szybkich „rakiet” i „meteorów” – wodolotów.

Ale stopy aluminium znajdują zastosowanie nie tylko w kosmosie, lotnictwie, transporcie morskim i rzecznym. Aluminium zajmuje silną pozycję w transporcie lądowym. Poniższe dane mówią o powszechnym zastosowaniu aluminium w przemyśle motoryzacyjnym. W 1948 zużyto 3,2 kg aluminium, w 1958 - 23,6, w 1968 - 71,4, a dziś liczba ta przekracza 100 kg. Pojawiło się aluminium i transport kolejowy. A superekspres Russkaya Troika składa się w ponad 50% ze stopów aluminium.

Aluminium jest coraz częściej wykorzystywane w budownictwie. W nowych budynkach często stosuje się mocne i lekkie belki, stropy, słupy, balustrady, ogrodzenia, elementy systemów wentylacyjnych ze stopów aluminium. W ostatnie lata stopy aluminium weszły do ​​budowy wielu budynki publiczne, kompleksy sportowe. Są próby wykorzystania aluminium jako pokrycia dachowe. Taki dach nie boi się zanieczyszczeń dwutlenku węgla, związków siarki, związków azotu i innych szkodliwych zanieczyszczeń, które znacznie wzmagają korozję atmosferyczną żelaznego pokrycia dachowego.

Jako stopy odlewnicze stosuje się siluminy - stopy układu aluminiowo-krzemowego. Takie stopy mają dobrą płynność, dają niski skurcz i segregację (heterogeniczność) w odlewach, co umożliwia uzyskanie części o najbardziej złożonej konfiguracji przez odlewanie, np. obudowy silników, wirniki pomp, obudowy przyrządów, bloki silników spalinowych, tłoki , głowice i osłony silników tłokowych.

Walcz o upadek koszt Stopy aluminium również odniosły sukces. Na przykład silumin jest 2 razy tańszy niż aluminium. Zwykle wręcz przeciwnie, stopy są droższe (aby uzyskać stop, konieczne jest uzyskanie czystej zasady, a następnie stopowanie - stop). Radzieccy metalurdzy w Dniepropietrowskich Zakładach Aluminium w 1976 roku opanowali wytop siluminów bezpośrednio z glinokrzemianów.

Aluminium jest od dawna znane w elektrotechnice. Jednak do niedawna zakres aluminium ograniczał się do linii energetycznych i, w rzadkich przypadkach, kabli zasilających. Branża kablowa była zdominowana przez miedź i Ołów. Elementy przewodzące konstrukcji kabla zostały wykonane z miedzi, a metalowa osłona została wykonana Ołów lub stopy na bazie ołowiu. Przez wiele dziesięcioleci (po raz pierwszy w 1851 roku zaproponowano osłony ołowiane do ochrony rdzeni kabli) był jedynym metalowym materiałem na osłony kabli. Doskonale sprawdza się w tej roli, ale nie bez wad – wysoka gęstość, niska wytrzymałość i niedobór; to tylko te główne, które skłoniły człowieka do poszukiwania innych metali, które mogą odpowiednio zastąpić ołów.

Okazało się, że są z aluminium. Początek jego służby w tej roli można uznać za rok 1939, a prace rozpoczęto w 1928 roku. Jednak poważna zmiana w wykorzystaniu aluminium w technologii kablowej nastąpiła w 1948 roku, kiedy opracowano i opanowano technologię wytwarzania powłok aluminiowych.

Również miedź przez wiele dziesięcioleci była jedynym metalem do produkcji przewodników przewodzących prąd. Badania materiałów, które mogłyby zastąpić miedź, wykazały, że aluminium powinno i może być takim metalem. Tak więc zamiast dwóch metali, o zasadniczo różnych celach, do technologii kabli weszło aluminium.

Ta zamiana ma wiele zalet. Po pierwsze, możliwość zastosowania powłoki aluminiowej jako przewodu neutralnego to znaczna oszczędność metalu i redukcja wagi. Po drugie, wyższa wytrzymałość. Po trzecie, ułatwienie instalacji, zmniejszenie kosztów transportu, zmniejszenie kosztu kabla itp.

Druty aluminiowe są również używane w napowietrznych liniach energetycznych. Ale wykonanie ekwiwalentnego zamiennika zajęło dużo czasu i wysiłku. Opracowano wiele opcji, które są wykorzystywane w zależności od konkretnej sytuacji. [Wytworzony druty aluminiowe zwiększona wytrzymałość i zwiększona odporność na pełzanie, którą uzyskuje się poprzez stopowanie z magnezem do 0,5%, krzemem do 0,5%, żelazem do 0,45%, utwardzanie i starzenie. Druty stalowo-aluminiowe stosowane są zwłaszcza do realizacji dużych rozpiętości wymaganych na przecięciu różnych przeszkód z liniami energetycznymi. Na przykład podczas przekraczania rzek występują przęsła przekraczające 1500 m.

Aluminium w technologii transferowej Elektryczność na duże odległości są używane nie tylko jako materiał przewodzący. Półtorej dekady temu do produkcji słupów energetycznych zaczęto stosować stopy na bazie aluminium. Po raz pierwszy zostały zbudowane w naszym kraj na Kaukazie. Są około 2,5 razy lżejsze od stali i nie wymagają ochrony przed korozją. Tym samym ten sam metal zastąpił żelazo, miedź i ołów w elektrotechnice i technologii przesyłu energii elektrycznej.

I tak lub prawie tak było w innych dziedzinach techniki. Zbiorniki, rurociągi i inne zespoły montażowe ze stopów aluminium sprawdziły się w przemyśle naftowym, gazowym i chemicznym. Wyparli wiele metali i materiałów odpornych na korozję, takich jak emaliowane wewnątrz pojemniki ze stopów żelaza i węgla do przechowywania agresywnych cieczy (pęknięcie warstwy emalii tej drogiej konstrukcji może prowadzić do strat, a nawet wypadku).

Na świecie do produkcji folii zużywa się rocznie ponad 1 mln ton aluminium. Grubość folii w zależności od przeznaczenia zawiera się w przedziale 0,004-0,15 mm. Jego zastosowanie jest niezwykle zróżnicowane. Służy do pakowania różnych produktów spożywczych i przemysłowych - czekolady, słodyczy, leków, kosmetyków, produktów fotograficznych itp.

Folia jest również wykorzystywana jako materiał konstrukcyjny. Istnieje grupa tworzyw sztucznych wypełnionych gazem - plastry miodu - materiały komórkowe z systemem regularnie powtarzających się komórek o regularnym geometrycznym kształcie, których ścianki wykonane są z folii aluminiowej.

Encyklopedia Brockhaus i Efron

ALUMINIUM- (glina) chem. zł. GLIN; w. w. = 27,12; bije w. = 2,6; poseł. około 700 °. Srebrzystobiały, miękki, dźwięczny metal; jest w połączeniu z kwasem krzemowym głównym składnikiem glinek, skalenia, miki; znaleźć we wszystkich glebach. Idzie do…… Słownik wyrazów obcych języka rosyjskiego

ALUMINIUM- (symbol Al), srebrno-biały metal, element trzeciej grupy układu okresowego pierwiastków. Po raz pierwszy uzyskano go w czystej postaci w 1827 roku. Najpopularniejszy metal w korze Globus; jego głównym źródłem jest ruda boksytu. Proces… … Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny

ALUMINIUM- ALUMINIUM, Aluminium (znak chemiczny A1, przy masie 27,1), najpowszechniejszy metal na powierzchni ziemi i po O i krzemie najważniejszy składnik skorupy ziemskiej. A. występuje w naturze, głównie w postaci soli kwasu krzemowego (krzemianów);... ... Wielka encyklopedia medyczna

Aluminium- to niebiesko-biały metal, charakteryzujący się szczególną lekkością. Jest bardzo plastyczny i może być łatwo walcowany, ciągniony, kuty, tłoczony, odlewany itp. Podobnie jak inne miękkie metale, aluminium również bardzo dobrze nadaje się do ... ... Oficjalna terminologia

Aluminium- (Aluminium), Al, pierwiastek chemiczny III grupy układu okresowego, liczba atomowa 13, masa atomowa 26.98154; metal lekki, mp660 °С. Zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 8,8% wag. Aluminium i jego stopy są wykorzystywane jako materiały konstrukcyjne w ... ... Ilustrowany słownik encyklopedyczny

ALUMINIUM- ALUMINIUM, patryca alu., chem. glinki metali alkalicznych, podstawa z tlenku glinu, glinki; jak również podstawa rdzy, żelaza; i miedź yari. Mężczyzna z aluminium. przypominająca ałun skamielina, uwodniony siarczan glinu. Mąż Alunit. skamielina, bardzo blisko ... ... Słownik Dalia

aluminium- (srebrny, lekki, uskrzydlony) metalowy Słownik rosyjskich synonimów. glin n., liczba synonimów: 8 gliny (2) … Słownik synonimów

ALUMINIUM- (łac. Aluminium z ałunu glinowego), Al, pierwiastek chemiczny III grupy układu okresowego, liczba atomowa 13, masa atomowa 26.98154. Metal srebrzystobiały, lekki (2,7 g/cm³), ciągliwy, o wysokiej przewodności elektrycznej, t.t. 660 .C.… … Wielki słownik encyklopedyczny

Aluminium- Al (z łac. alumen nazwa ałunu, używanego w starożytności jako zaprawa do farbowania i garbowania * a. aluminium; n. aluminium; f. aluminium; i. aluminio), chem. pierwiastek III grupy okresowej. Systemy Mendelejewa, przy ul. n. 13, godz. m. 26.9815 ... Encyklopedia geologiczna

ALUMINIUM- ALUMINIUM, aluminium, pl. bez męża. (od łac. ałunu aluminium). Srebrzystobiały, ciągliwy metal lekki. Słownik wyjaśniający Uszakowa. D.N. Uszakow. 1935 1940 ... Słownik wyjaśniający Uszakowa

Właściwości 13 Al.

Masa atomowa	26,98	Clarke, at.% (powszechność w przyrodzie)	5,5
Elektroniczna Konfiguracja*		Stan agregacji (dobrze.).	solidny
	0,143	Kolor	srebrno-biały
	0,057		695
Energia jonizacji	5,98		2447
Względna elektroujemność	1,5	Gęstość	2,698
Możliwe stany utlenienia	1, +2,+3	Standardowy potencjał elektrody	1,69

*Pokazano konfigurację zewnętrzną niwelatory elektroniczne atom pierwiastka. Konfiguracja pozostałych poziomów elektronowych pokrywa się z konfiguracją dla gazu szlachetnego, która kończy poprzedni okres i jest wskazana w nawiasach.

Aluminium- główny przedstawiciel metali głównej podgrupy grupy III układu okresowego. Właściwości jego analogów - gal, indie oraz tal - pod wieloma względami przypominają właściwości aluminium, ponieważ wszystkie te elementy mają taką samą konfigurację elektroniczną poziomu zewnętrznego ns 2 np 1 i dlatego wszystkie wykazują stopień utlenienia 3+.

właściwości fizyczne. Aluminium to srebrzystobiały metal z wysoka przewodność cieplna i elektryczna. Metalowa powierzchnia pokryta jest cienką, ale bardzo mocną warstwą tlenku glinu Al 2 Oz.

Właściwości chemiczne. Aluminium jest bardzo aktywne, jeśli nie ma warstwy ochronnej Al 2 Oz. Folia ta zapobiega interakcji aluminium z wodą. Jeśli usuniesz folię ochronną za pomocą środków chemicznych(na przykład z roztworem alkalicznym), wówczas metal zaczyna energicznie oddziaływać z wodą z uwolnieniem wodoru:

Aluminium w postaci wiórów lub proszku pali się jasno w powietrzu, uwalniając dużą ilość energii:

Ta cecha aluminium jest szeroko stosowana do otrzymywania różnych metali z ich tlenków poprzez redukcję aluminium. Metoda nazywa się aluminotermia . Aluminothermy może wytwarzać tylko te metale, w których ciepło tworzenia tlenków jest mniejsze niż ciepło tworzenia Al 2 Oz, na przykład:

Po podgrzaniu aluminium reaguje z halogenami siarki, azotem i węglem, tworząc odpowiednio halogenki:

Siarczek glinu i węglik glinu ulegają całkowitej hydrolizie z utworzeniem wodorotlenku glinu i odpowiednio siarkowodoru i metanu.

Glin jest łatwo rozpuszczalny w kwasie solnym o dowolnym stężeniu:

Stężone kwasy siarkowy i azotowy na zimno nie działają na aluminium (pasywacja). Na ogrzewanie aluminium jest w stanie zredukować te kwasy bez wydzielania wodoru:

W rozcieńczony kwas siarkowy rozpuszcza aluminium z uwolnieniem wodoru:

W rozcieńczony kwas azotowy reakcja przebiega z uwolnieniem tlenku azotu (II):

Aluminium rozpuszcza się w roztworach zasad i węglanów metali alkalicznych, tworząc tetrahydroksygliniany:

Tlenek glinu. Al 2 O 3 ma 9 krystalicznych modyfikacji. Najczęstsze a to modyfikacja. Jest najbardziej obojętny chemicznie, na jego bazie hoduje się monokryształy różnych kamieni do wykorzystania w przemyśle i technologii jubilerskiej.

W laboratorium tlenek glinu otrzymuje się przez spalanie proszku aluminiowego w tlenie lub kalcynowanie jego wodorotlenku:

tlenek glinu, będący amfoteryczny może reagować nie tylko z kwasami, ale także z zasadami, a także w połączeniu z węglanami metali alkalicznych, dając jednocześnie metagliniany:

oraz z kwaśnymi solami:

wodorotlenek glinu- biała galaretowata substancja, praktycznie nierozpuszczalna w wodzie, posiadająca amfoteryczny nieruchomości. Wodorotlenek glinu można otrzymać przez traktowanie soli glinu alkaliami lub wodorotlenkiem amonu. W pierwszym przypadku należy unikać nadmiaru alkaliów, ponieważ w przeciwnym razie wodorotlenek glinu rozpuści się z utworzeniem kompleksu tetrahydroksygliniany[Al(OH) 4 ]" :

W rzeczywistości w ostatniej reakcji jony tetrahydroksodikwaglinianu` , jednak uproszczona forma [Al(OH) 4]` jest zwykle używana do zapisywania reakcji. Przy słabym zakwaszeniu tetrahydroksygliniany ulegają zniszczeniu:

sole glinu. Prawie wszystkie sole glinu można otrzymać z wodorotlenku glinu. Prawie wszystkie sole glinu i mocne kwasy są dobrze rozpuszczalne w wodzie i silnie zhydrolizowane.

Halogenki glinu są dobrze rozpuszczalne w wodzie i są w swojej strukturze dimerami:

2AlCl3 єAl2Cl6

Siarczany glinu, podobnie jak wszystkie jego sole, łatwo ulegają hydrolizie:

Znany jest również ałun potasowo-glinowy: KAl(SO4)2H12H2O.

octan glinu Al(CH 3 COO) 3 stosowany w medycynie jako balsam.

Glinokrzemiany. W naturze glin występuje w postaci związków z tlenem i krzemem – glinokrzemiany. Ich ogólna formuła to: (Na, K) 2 Al 2 Si 2 O 8-nefelin.

Ponadto naturalnymi związkami glinu są: Al2O3- korund, tlenek glinu; oraz związki o ogólnych wzorach Al 2 O 3 H nH 2 O oraz Al(OH) 3H nH 2O- boksyty.

Paragon fiskalny. Aluminium otrzymuje się przez elektrolizę stopionego Al 2 O 3 .

Aluminium

Aluminium- pierwiastek chemiczny grupy III układu okresowego Mendelejewa (liczba atomowa 13, masa atomowa 26.98154). W większości związków glin jest trójwartościowy, ale w wysokich temperaturach może również wykazywać stopień utlenienia +1. Spośród związków tego metalu najważniejszym jest tlenek Al 2 O 3 .

Aluminium- metal srebrno-biały, lekki (gęstość 2,7 g/cm3), ciągliwy, dobrze przewodzący prąd i ciepło, temperatura topnienia 660 °C. Jest łatwo wciągany w drut i zwijany w cienkie arkusze. Aluminium jest aktywne chemicznie (w powietrzu pokryte jest ochronną warstwą tlenku - tlenku glinu). Niezawodnie chroni metal przed dalszym utlenianiem. Ale jeśli proszek aluminiowy lub folia aluminiowa zostaną mocno podgrzane, metal płonie oślepiającym płomieniem, zamieniając się w tlenek glinu. Aluminium rozpuszcza się nawet w rozcieńczonych kwasach solnym i siarkowym, zwłaszcza po podgrzaniu. Ale w mocno rozcieńczonym i stężonym zimnym kwasie azotowym aluminium nie rozpuszcza się. Pod wpływem wodnych roztworów alkalicznych na aluminium rozpuszcza się warstwa tlenku i tworzą się gliniany - sole zawierające glin w składzie anionu:

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

Aluminium pozbawione warstwy ochronnej wchodzi w interakcję z wodą wypierając z niej wodór:

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

Powstały wodorotlenek glinu reaguje z nadmiarem alkaliów, tworząc hydroksyglinian:

Al (OH) 3 + NaOH \u003d Na.

Ogólne równanie rozpuszczania glinu w wodnym roztworze zasady ma następującą postać:

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

Aluminium aktywnie oddziałuje z halogenami. Wodorotlenek glinu Al(OH) 3 jest białą, półprzezroczystą, galaretowatą substancją.

Skorupa ziemska zawiera 8,8% aluminium. Jest trzecim, po tlenie i krzemie, pierwiastkiem występującym w przyrodzie, a pierwszym wśród metali. Wchodzi w skład glin, skaleni, miki. Znanych jest kilkaset minerałów Al (glinokrzemiany, boksyty, ałunity i inne). Najważniejszy minerał glinoboksytu zawiera 28-60% tlenku glinu - tlenku glinu Al 2 O 3 .

W czystej postaci aluminium zostało po raz pierwszy uzyskane przez duńskiego fizyka H. Oersteda w 1825 r., chociaż jest to najczęściej spotykany metal w przyrodzie.

Produkcja aluminium odbywa się poprzez elektrolizę tlenku glinu Al 2 O 3 w stopie kriolitu NaAlF 4 w temperaturze 950°C.

Aluminium znajduje zastosowanie w lotnictwie, budownictwie, głównie w postaci stopów aluminium z innymi metalami, elektrotechnice (zamiennik miedzi w produkcji kabli itp.), przemyśle spożywczym (folia), metalurgii (dodatki do stopów), aluminotermii itp. .

Gęstość aluminium, ciężar właściwy i inne cechy.

Gęstość - 2,7*10 3 kg/m² 3 ;
Środek ciężkości - 2,7 G/ cm3;
Ciepło właściwe w 20°C - 0,21 kcal/stopień;
Temperatura topnienia - 658,7°C;
Ciepło właściwe topnienia - 76,8 kal/st;
Temperatura wrzenia - 2000°C;
Względna zmiana objętości podczas topienia (ΔV/V) - 6,6%;
Współczynnik rozszerzalności liniowej(przy ok. 20°C) : - 22,9 * 10 6 (1 / stopień);
Współczynnik przewodzenia ciepła aluminium - 180 kcal / m * godzina * grad;

Moduły sprężystości aluminium i współczynnik Poissona

Odbicie światła przez aluminium

Liczby podane w tabeli pokazują, jaki procent światła padającego prostopadle do powierzchni jest od niej odbijany.

TLENEK GLINU Al 2 O 3

Tlenek glinu Al 2 O 3, zwany również tlenkiem glinu, występuje naturalnie w postaci krystalicznej, tworząc mineralny korund. Korund ma bardzo dużą twardość. Jego przezroczyste kryształy, zabarwione na czerwono lub niebiesko, są klejnoty- rubin i szafir. Obecnie rubiny pozyskiwane są sztucznie poprzez stapianie z tlenkiem glinu w piecu elektrycznym. Wykorzystywane są nie tyle do biżuterii, co do celów technicznych, na przykład do produkcji części do instrumentów precyzyjnych, kamieni w zegarkach itp. Kryształy rubinu zawierające niewielką domieszkę Cr 2 O 3 są wykorzystywane jako generatory kwantowe - lasery, które wytwarzają ukierunkowaną wiązkę promieniowania monochromatycznego.

Jako materiały ścierne stosuje się korund i jego drobnoziarnistą odmianę, zawierającą dużą ilość zanieczyszczeń - szmergiel.

PRODUKCJA Z ALUMINIUM

Główny surowiec do produkcja aluminium to boksyty zawierające 32-60% tlenku glinu Al 2 O 3 . Do najważniejszych rud aluminium należą również ałunit i nefelin. Rosja posiada znaczne zasoby rud aluminium. Oprócz boksytów, których duże złoża znajdują się na Uralu i Baszkirii, bogatym źródłem aluminium jest nefelin wydobywany na Półwyspie Kolskim. Dużo glinu znajduje się również w złożach Syberii.

Aluminium otrzymuje się z tlenku glinu Al 2 O 3 metodą elektrolityczną. Stosowany do tego tlenek glinu musi być wystarczająco czysty, ponieważ zanieczyszczenia są usuwane z wytopionego aluminium z dużym trudem. Oczyszczony Al 2 O 3 otrzymuje się w wyniku przetwarzania naturalnego boksytu.

Głównym materiałem wyjściowym do produkcji aluminium jest tlenek glinu. Nie przewodzi prądu i ma bardzo wysoką temperaturę topnienia (około 2050 °C), więc wymaga zbyt dużej ilości energii.

Konieczne jest obniżenie temperatury topnienia tlenku glinu do co najmniej 1000 o C. Metodę tę odkryli równolegle Francuz P. Eru i Amerykanin C. Hall. Odkryli, że tlenek glinu dobrze rozpuszcza się w stopionym kriolicie, minerału o składzie AlF3. 3NaF. Stop ten poddawany jest elektrolizie w temperaturze zaledwie około 950°C przy produkcji aluminium. Zasoby kriolitu w przyrodzie są nieznaczne, dlatego powstał syntetyczny kriolit, który znacznie obniżył koszty produkcji aluminium.

Hydrolizę poddaje się stopionej mieszaninie kriolitu Na 3 i tlenku glinu. Mieszanina zawierająca około 10 procent wagowych Al2O3 topi się w temperaturze 960°C i wykazuje najkorzystniejsze dla procesu przewodnictwo elektryczne, gęstość i lepkość. Aby jeszcze bardziej poprawić te właściwości, do składu mieszaniny wprowadza się dodatki AlF3, CaF2 i MgF2. Umożliwia to elektrolizę w temperaturze 950°C.

Elektrolizer do wytopu aluminium to żelazna obudowa wyłożona od wewnątrz cegłami ogniotrwałymi. Jej dno (pod spodem), złożone z bloków sprasowanego węgla, służy jako katoda. Anody (jedna lub więcej) znajdują się na górze: są to aluminiowe ramy wypełnione brykietami węglowymi. W nowoczesnych zakładach elektrolizery są instalowane szeregowo; każda seria składa się ze 150 lub więcej komórek.

Podczas elektrolizy aluminium jest uwalniane na katodzie, a tlen na anodzie. Aluminium, które ma większą gęstość niż pierwotny stop, jest gromadzone na dnie elektrolizera, skąd jest okresowo rozładowywane. W miarę uwalniania metalu do stopu dodawane są nowe porcje tlenku glinu. Tlen uwalniany podczas elektrolizy oddziałuje z węglem anody, który wypala się, tworząc CO i CO 2 .

Pierwsza fabryka aluminium w Rosji została zbudowana w 1932 roku w Wołchowie.

STOPY ALUMINIUM

Stopy, które zwiększają wytrzymałość i inne właściwości aluminium, uzyskuje się poprzez wprowadzenie do niego dodatków stopowych, takich jak miedź, krzem, magnez, cynk i mangan.

Duraluminium(duraluminium, duraluminium, od nazwy niemieckiego miasta, w którym rozpoczęto przemysłową produkcję stopu). Stop aluminium (baza) z miedzią (Cu: 2,2-5,2%), magnezem (Mg: 0,2-2,7%) manganem (Mn: 0,2-1%). Poddawany jest hartowaniu i starzeniu, często pokryty aluminium. jest materiał konstrukcyjny dla lotnictwa i inżynierii transportowej.

Alpaks- lekkie odlewane stopy aluminium (baza) z krzemem (Si: 4-13%), czasami do 23% oraz kilkoma innymi pierwiastkami: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Produkują części o złożonej konfiguracji, głównie w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym.

magnalia- stopy aluminium (baza) z magnezem (Mg: 1-13%) oraz inne pierwiastki o wysokiej odporności na korozję, dobrej spawalności, wysokiej ciągliwości. Wykonują odlewy kształtowe (magnals odlewnicze), blachy, druty, nity itp. (odkształcalne magnalia).

Głównymi zaletami wszystkich stopów aluminium są ich niska gęstość (2,5-2,8 g/cm3), wysoka wytrzymałość (na jednostkę masy), zadowalająca odporność na korozję atmosferyczną, stosunkowo niski koszt oraz łatwość produkcji i obróbki.

Stopy aluminium są stosowane w technologii rakietowej, w przemyśle lotniczym, samochodowym, okrętowym i oprzyrządowania, w produkcji naczyń, artykułów sportowych, mebli, reklamy i innych gałęziach przemysłu.

Pod względem zakresu zastosowania stopy aluminium zajmują drugie miejsce po stali i żeliwie.

Aluminium jest jednym z najczęstszych dodatków w stopach na bazie miedzi, magnezu, tytanu, niklu, cynku i żelaza.

Aluminium jest również używane do aluminizowanie (aluminiowanie)- nasycanie powierzchni wyrobów stalowych lub żeliwnych aluminium w celu ochrony podłoża przed utlenianiem podczas silnego nagrzewania tj. zwiększają odporność na ciepło (do 1100 °C) i odporność na korozję atmosferyczną.

WŁAŚCIWOŚCI ALUMINIUM

Zawartość:

Gatunki aluminium

Właściwości fizyczne

Właściwości korozyjne

Właściwości mechaniczne

Właściwości technologiczne

Podanie

gatunki aluminium.

Aluminium charakteryzuje się wysoką przewodnością elektryczną i cieplną, odpornością na korozję, ciągliwością i mrozoodpornością. Najważniejszą właściwością aluminium jest jego niska gęstość (około 2,70 g/cm3).Temperatura topnienia aluminium to około 660 C.

Właściwości fizykochemiczne, mechaniczne i technologiczne aluminium są bardzo zależne od rodzaju i ilości zanieczyszczeń, które pogarszają większość właściwości czystego metalu.Głównymi naturalnymi zanieczyszczeniami aluminium są żelazo i krzem. Na przykład żelazo występuje jako niezależna faza Fe-Al, zmniejsza przewodność elektryczną i odporność na korozję, pogarsza ciągliwość, ale nieznacznie zwiększa wytrzymałość aluminium.

W zależności od stopnia oczyszczenia aluminium pierwotne dzieli się na aluminium o wysokiej i technicznej czystości (GOST 11069-2001). Aluminium techniczne obejmuje również gatunki oznaczone AD, AD1, AD0, AD00 (GOST 4784-97). Aluminium techniczne wszystkich gatunków uzyskuje się przez elektrolizę stopów kriolit-tlenek glinu. Aluminium o wysokiej czystości uzyskuje się poprzez dodatkowe oczyszczanie aluminium technicznego. Cechy właściwości aluminium o wysokiej i wysokiej czystości są omówione w książkach

1) Metaloznawstwo aluminium i jego stopów. Wyd. IN Fridlyandera. 1971.2) Właściwości mechaniczne i technologiczne metali. A.V. Bobylev. M. 1980.

Poniższa tabela zawiera zestawienie większości gatunków aluminium. Wskazana jest również zawartość jego głównych naturalnych zanieczyszczeń - krzemu i żelaza.

Marka	Glin, %	Si,%	Fe, %	Aplikacje
Aluminium o wysokiej czystości
A995	99.995	0.0015	0.0015	Sprzęt chemiczny Folia na płyty kondensatorów Cele specjalne
A98	99.98	0.006	0.006
A95	99.95	0.02	0.025
Techniczne aluminium
A8 AD000	99.8	0.10 0.15	0.12 0.15	Walcówka do produkcji produkty kablowe i drutowe (od A7E i A5E). Surowce do produkcji stopów aluminium Folia Wyroby walcowane (pręty, taśmy, blachy, druty, rury)
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 PIEKŁO	99.0	0.95 Łącznie do 1,0%

Główna praktyczna różnica między aluminium handlowym a wysoko oczyszczonym jest związana z różnicami w odporności na korozję w niektórych mediach. Oczywiście im wyższy stopień oczyszczenia aluminium, tym jest ono droższe.

Aluminium o wysokiej czystości jest używane do specjalnych celów. Do produkcji stopów aluminium, wyrobów z kabli i drutu oraz wyrobów walcowanych stosuje się aluminium techniczne. Następnie porozmawiamy o aluminium technicznym.

Przewodnictwo elektryczne.

Najważniejszą właściwością aluminium jest jego wysoka przewodność elektryczna, w której ustępuje mu tylko srebro, miedź i złoto. Połączenie wysokiej przewodności elektrycznej z niską gęstością pozwala aluminium konkurować z miedzią w dziedzinie produktów kablowych i drutowych.

Na przewodnictwo elektryczne aluminium, oprócz żelaza i krzemu, duży wpływ mają chrom, mangan i tytan. Dlatego w aluminium przeznaczonym do produkcji przewodów prądowych reguluje się zawartość kilku kolejnych zanieczyszczeń. Tak więc w aluminium klasy A5E o dopuszczalnej zawartości żelaza 0,35% i krzemu 0,12% suma zanieczyszczeń Cr + V + Ti + Mn nie powinna przekraczać tylko 0,01%.

Przewodność elektryczna zależy od stanu materiału. Długotrwałe wyżarzanie w temperaturze 350 C poprawia przewodność, natomiast hartowanie na zimno pogarsza przewodność.

Wartość rezystywności elektrycznej w temperaturze 20 C wynosiOhm*mm 2 /m lub µOhm*m :

0,0277 - drut aluminiowy wyżarzony A7E

0,0280 - drut aluminiowy wyżarzony A5E

0,0290 - po prasowaniu, bez obróbki cieplnej z aluminium AD0

Zatem właściwa rezystancja elektryczna przewodów aluminiowych jest około 1,5 raza wyższa niż rezystancja elektryczna przewodów miedzianych. W związku z tym przewodność elektryczna (odwrotność rezystywności) aluminium wynosi 60-65% przewodności elektrycznej miedzi. Przewodność elektryczna aluminium wzrasta wraz ze spadkiem ilości zanieczyszczeń.

Współczynnik temperaturowy oporności elektrycznej aluminium (0,004) jest w przybliżeniu taki sam jak miedzi.

Przewodność cieplna

Przewodność cieplna aluminium w temperaturze 20 C wynosi około 0,50 cal/cm*s*C i wzrasta wraz ze wzrostem czystości metalu. Pod względem przewodności cieplnej aluminium ustępuje tylko srebru i miedzi (około 0,90), trzy razy wyższe niż przewodność cieplna stali miękkiej. Ta właściwość decyduje o zastosowaniu aluminium w chłodnicach i wymiennikach ciepła.

Inne właściwości fizyczne.

Aluminium ma bardzo wysoką ciepło właściwe (około 0,22 cal/g*C). To znacznie więcej niż w przypadku większości metali (0,09 dla miedzi). Ciepło właściwe topnienia jest również bardzo wysoka (ok. 93 cal/g). Dla porównania dla miedzi i żelaza wartość ta wynosi około 41-49 cal/g.

Odbicie aluminium w dużym stopniu zależy od jego czystości. Dla folii aluminiowej o czystości 99,2% współczynnik odbicia światła białego wynosi 75%, a dla folii o zawartości aluminium 99,5% współczynnik odbicia wynosi już 84%.

Właściwości korozyjne aluminium.

Samo aluminium jest metalem bardzo reaktywnym. Wiąże się to z jego zastosowaniem w aluminotermii oraz w produkcji materiałów wybuchowych. Jednak w powietrzu aluminium pokryte jest cienką (około mikrona) warstwą tlenku glinu. Dzięki dużej wytrzymałości i obojętności chemicznej zabezpiecza aluminium przed dalszym utlenianiem i decyduje o jego wysokich właściwościach antykorozyjnych w wielu środowiskach.

W aluminium o wysokiej czystości warstwa tlenku jest ciągła i nieporowata oraz ma bardzo silną przyczepność do aluminium. Dzięki temu aluminium o wysokiej i specjalnej czystości jest bardzo odporne na działanie kwasów nieorganicznych, zasad, wody morskiej i powietrza. Przyczepność warstewki tlenkowej do aluminium w miejscach, w których znajdują się zanieczyszczenia, znacznie się pogarsza i miejsca te stają się podatne na korozję. W związku z tym aluminium o czystości technicznej ma niższą odporność. Na przykład w stosunku do słabego kwasu solnego odporność aluminium rafinowanego i technicznego różni się 10 razy.

Aluminium (i jego stopy) zwykle wykazuje korozję wżerową. Dlatego też stabilność aluminium i jego stopów w wielu mediach jest determinowana nie zmianą masy próbek i nie szybkością penetracji korozji, ale zmianą właściwości mechanicznych.

Zawartość żelaza ma główny wpływ na właściwości korozyjne aluminium handlowego. Zatem szybkość korozji w 5% roztworze HCl dla różnych gatunków wynosi (in):

Marka	ZawartośćGlin	Zawartość Fe	Szybkość korozji
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

Obecność żelaza zmniejsza również odporność aluminium na zasady, ale nie wpływa na odporność na kwasy siarkowy i azotowy. Generalnie odporność korozyjna aluminium technicznego, w zależności od czystości, pogarsza się w kolejności: A8 i AD000, A7 i AD00, A6, A5 i AD0, AD1, A0 i AD.

W temperaturach powyżej 100C aluminium wchodzi w interakcje z chlorem. Aluminium nie oddziałuje z wodorem, ale dobrze go rozpuszcza, dlatego jest głównym składnikiem gazów obecnych w aluminium. Zły wpływ na aluminium oddziałuje para wodna, która dysocjuje w temperaturze 500 C, w niższych temperaturach działanie pary jest znikome.

Aluminium jest stabilne w następujących środowiskach:

atmosfera przemysłowa

Naturalna woda słodka do temperatury 180 C. Szybkość korozji wzrasta wraz z napowietrzaniem,

zanieczyszczenia sody kaustycznej, kwasu solnego i sody.

Woda morska

Stężony kwas azotowy

Sole kwaśne sodu, magnezu, amonu, podsiarczynu.

Słabe (do 10%) roztwory kwasu siarkowego,

100% kwas siarkowy

Słabe roztwory fosforu (do 1%), chromu (do 10%)

Kwas borowy w dowolnym stężeniu

Ocet, cytryna, wino. kwas jabłkowy, kwaśne soki owocowe, wino

Roztwór amoniaku

Aluminium jest niestabilne w takich środowiskach:

Rozcieńczony kwas azotowy

Kwas chlorowodorowy

Rozcieńczony kwas siarkowy

Kwas fluorowodorowy i bromowodorowy

Kwas szczawiowy, mrówkowy

Roztwory zasad żrących

Woda zawierająca sole rtęci, miedzi, jony chlorkowe, które niszczą warstewkę tlenkową.

korozja kontaktowa

W kontakcie z większością metali i stopów technicznych aluminium służy jako anoda, a jego korozja będzie wzrastać.

Właściwości mechaniczne

Moduł sprężystości mi \u003d 7000-7100 kgf / mm 2 dla technicznego aluminium w 20 C. Wraz ze wzrostem czystości aluminium jego wartość spada (6700 dla A99).

Moduł ścinania G \u003d 2700 kgf / mm 2.

Poniżej podano główne parametry właściwości mechanicznych aluminium technicznego:

Parametr	Jednostka obrót silnika.	zdeformowany	wyżarzony
Siła uzysku? 0.2	kgf/mm2	8 - 12	4 - 8
Wytrzymałość na rozciąganie? w	kgf/mm2	13 - 16
Wydłużenie przy zerwaniu?		5 – 10	30 – 40
Skurcz względny w przerwie		50 - 60	70 - 90
Wytrzymałość na ścinanie	kgf/mm2
Twardość	HB	30 - 35

Podane liczby są bardzo orientacyjne:

1) Dla aluminium wyżarzonego i odlewanego wartości te zależą od technicznego gatunku aluminium. Im więcej zanieczyszczeń, tym większa wytrzymałość i twardość oraz mniejsza ciągliwość. Np. twardość odlewanego aluminium wynosi: dla A0 - 25HB, dla A5 - 20HB, a dla aluminium o wysokiej czystości A995 - 15HB. Wytrzymałość na rozciąganie w tych przypadkach wynosi: 8,5; 7,5 i 5 kgf / mm 2 i wydłużenie 20; odpowiednio 30 i 45%.

2) W przypadku aluminium odkształconego właściwości mechaniczne zależą od stopnia odkształcenia, rodzaju walcowanego produktu i jego wymiarów. Na przykład wytrzymałość na rozciąganie wynosi co najmniej 15-16 kgf / mm2 dla drutu i 8 - 11 kgf / mm2 dla rur.

Jednak w każdym przypadku aluminium techniczne jest miękkim i kruchym metalem. Niska granica plastyczności (nawet dla stali ciężko obrobionej nie przekracza 12 kgf/mm2) ogranicza stosowanie aluminium w zakresie dopuszczalnych obciążeń.

Aluminium ma niską wytrzymałość na pełzanie: w 20 C wynosi 5 kgf/mm 2 , aw 200 C 0,7 kgf/mm 2 . Dla porównania: w przypadku miedzi liczby te wynoszą odpowiednio 7 i 5 kgf / mm2.

Niska temperatura topnienia oraz temperatura początku rekrystalizacji (dla aluminium technicznego wynosi ok. 150 C), dolna granica pełzania ogranicza zakres temperatur pracy aluminium od strony wysokich temperatur.

Ciągliwość aluminium nie pogarsza się w niskich temperaturach, aż do helu. Gdy temperatura spada z +20 C do -269 C, wytrzymałość na rozciąganie wzrasta 4-krotnie dla aluminium technicznego i 7-krotnie dla aluminium o wysokiej czystości. Granica elastyczności w tym przypadku zwiększa się o współczynnik 1,5.

Mrozoodporność aluminium umożliwia zastosowanie go w urządzeniach i konstrukcjach kriogenicznych.

Właściwości technologiczne.

Wysoka ciągliwość aluminium umożliwia produkcję folii (do 0,004 mm grubości), produktów głęboko tłoczonych oraz zastosowanie jej do nitów.

Aluminium czystości technicznej wykazuje kruchość w wysokich temperaturach.

Skrawalność jest bardzo niska.

Temperatura wyżarzania rekrystalizacyjnego 350-400 C, temperatura odpuszczania 150 C.

Spawalność.

Trudności w spawaniu aluminium wynikają z 1) obecności silnej warstwy obojętnego tlenku, 2) wysokiej przewodności cieplnej.

Niemniej jednak aluminium jest uważane za metal wysoce spawalny. Spoina ma wytrzymałość metalu podstawowego (wyżarzonego) i takie same właściwości korozyjne. Aby uzyskać szczegółowe informacje na temat spawania aluminium, zobacz na przykładwww. miejsce spawania.com.ua.

Podanie.

Ze względu na niską wytrzymałość aluminium stosuje się tylko na nieobciążone elementy konstrukcyjne, gdy ważna jest wysoka przewodność elektryczna lub cieplna, odporność na korozję, ciągliwość lub spawalność. Części są połączone spawaniem lub nitami. Aluminium techniczne wykorzystywane jest zarówno do odlewania, jak i do produkcji wyrobów walcowanych.

W magazynie przedsiębiorstwa zawsze znajdują się blachy, drut i opony wykonane z technicznego aluminium.

(patrz odpowiednie strony witryny). Na zamówienie dostarczane są świnie A5-A7.

Jednym z najwygodniejszych materiałów w obróbce są metale. Mają też własnych liderów. Na przykład podstawowe właściwości aluminium znane są ludziom od dawna. Są tak odpowiednie do użytku w życiu codziennym, że metal ten stał się bardzo popularny. Czym są takie same jak prosta substancja i jako atom rozważymy w tym artykule.

Historia odkrycia aluminium

Od niepamiętnych czasów związek tego metalu był znany człowiekowi - był używany jako środek zdolny do pęcznienia i wiązania składników mieszaniny, było to również konieczne podczas ubierania się wyroby skórzane. Istnienie czystego tlenku glinu stało się znane w XVIII wieku, w jego drugiej połowie. Jednak nie został odebrany.

Po raz pierwszy naukowcowi H.K. Oersted udało się odizolować metal od jego chlorku. To on potraktował sól amalgamatem potasowym i wyizolował z mieszaniny szary proszek, którym było aluminium w czystej postaci.

Jednocześnie stało się jasne, że właściwości chemiczne aluminium przejawiają się w jego wysokiej aktywności, silnej zdolności redukującej. Dlatego nikt inny nie pracował z nim przez długi czas.

Jednak w 1854 roku Francuz Deville zdołał uzyskać metalowe wlewki metodą elektrolizy stopionej. Ta metoda jest nadal aktualna. Szczególnie masowa produkcja cennego materiału rozpoczęła się w XX wieku, kiedy rozwiązano problemy pozyskania dużej ilości energii elektrycznej w przedsiębiorstwach.

Do tej pory metal ten jest jednym z najpopularniejszych i wykorzystywanych w branży budowlanej i gospodarstwa domowego.

Ogólna charakterystyka atomu aluminium

Jeśli scharakteryzujemy rozpatrywany pierwiastek według jego pozycji w układzie okresowym, to można wyróżnić kilka punktów.

1. Liczba porządkowa - 13.
2. Znajduje się w trzecim małym okresie, trzeciej grupie, głównej podgrupie.
3. Masa atomowa - 26,98.
4. Liczba elektronów walencyjnych wynosi 3.
5. Konfigurację warstwy zewnętrznej wyraża wzór 3s 2 3p 1 .
6. Nazwa elementu to aluminium.
7. mocno wyrażone.
8. Nie ma w naturze izotopów, istnieje tylko w jednej postaci, z Liczba masowa 27.
9. Symbol chemiczny to AL, odczytywany we wzorach jako „aluminium”.
10. Stopień utlenienia to jeden, równy +3.

Właściwości chemiczne aluminium są w pełni potwierdzone przez strukturę elektronową jego atomu, ponieważ posiadając dużą promień atomowy i niskie powinowactwo do elektronów, jest w stanie działać jako silny czynnik redukujący, jak wszystkie aktywne metale.

Aluminium jako prosta substancja: właściwości fizyczne

Jeśli mówimy o aluminium jako prostej substancji, to jest to srebrzystobiały błyszczący metal. W powietrzu szybko się utlenia i pokrywa się gęstym filmem tlenkowym. To samo dzieje się z działaniem stężonych kwasów.

Obecność takiej cechy sprawia, że ​​produkty wykonane z tego metalu są odporne na korozję, co oczywiście jest bardzo wygodne dla ludzi. Dlatego to właśnie aluminium znajduje tak szerokie zastosowanie w budownictwie. ciekawe, że metal ten jest bardzo lekki, a jednocześnie wytrzymały i miękki. Połączenie takich cech nie jest dostępne dla każdej substancji.

Istnieje kilka głównych właściwości fizyczne które są charakterystyczne dla aluminium.

1. Wysoki stopień ciągliwości i plastyczności. Z tego metalu wytwarzana jest lekka, mocna i bardzo cienka folia, która jest również zwijana w drut.
2. Temperatura topnienia - 660 0 С.
3. Temperatura wrzenia - 2450 0 С.
4. Gęstość - 2,7 g/cm3.
5. Kryształowa komórka wolumetryczny skoncentrowany na twarzy, metaliczny.
6. Rodzaj połączenia - metal.

Właściwości fizyczne i chemiczne aluminium determinują obszary jego zastosowania i zastosowania. Jeśli mówimy o codziennych aspektach, to cechy, które już rozważaliśmy powyżej, odgrywają dużą rolę. Aluminium jako lekki, trwały i antykorozyjny metal jest wykorzystywane w przemyśle lotniczym i stoczniowym. Dlatego bardzo ważne jest poznanie tych właściwości.

Właściwości chemiczne aluminium

Z chemicznego punktu widzenia metal, o którym mowa, jest silnym reduktorem, który może wykazywać wysoką aktywność chemiczną, będąc substancją czystą. Najważniejsze jest wyeliminowanie filmu tlenkowego. W tym przypadku aktywność gwałtownie wzrasta.

Właściwości chemiczne aluminium jako prostej substancji są determinowane przez jego zdolność do reagowania z:

• kwasy;
• zasady;
• halogeny;
• szary.

W normalnych warunkach nie wchodzi w interakcję z wodą. Jednocześnie z halogenów bez ogrzewania reaguje tylko z jodem. Inne reakcje wymagają temperatury.

W celu zilustrowania właściwości chemicznych aluminium można podać przykłady. Równania reakcji interakcji z:

• kwasy- AL + HCL \u003d AlCL 3 + H 2;
• alkalia- 2Al + 6H2O + 2NaOH \u003d Na + 3H2;
• halogeny- AL + Hal = AL Hal 3 ;
• szary- 2AL + 3S = AL 2 S 3 .

Ogólnie rzecz biorąc, najważniejszą właściwością rozważanej substancji jest jej wysoka zdolność do przywracania innych pierwiastków ze swoich związków.

Zdolność odzyskiwania

Właściwości redukujące aluminium są dobrze prześledzone w reakcjach interakcji z tlenkami innych metali. Z łatwością wydobywa je ze składu substancji i pozwala im zaistnieć w prosta forma. Na przykład: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

W metalurgii istnieje cała technika otrzymywania substancji w oparciu o takie reakcje. Nazywa się to aluminotermią. Dlatego w przemyśle chemicznym pierwiastek ten jest wykorzystywany specjalnie do produkcji innych metali.

Dystrybucja w przyrodzie

Pod względem przewagi wśród innych elementów metalowych na pierwszym miejscu plasuje się aluminium. Jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 8,8%. W porównaniu z niemetalami jego miejsce zajmie trzecie miejsce, po tlenie i krzemie.

Ze względu na wysoką aktywność chemiczną nie występuje w czystej postaci, a jedynie w składzie różnych związków. Na przykład istnieje wiele rud, minerałów, skał, w tym aluminium. Jest jednak wydobywany wyłącznie z boksytu, którego zawartość w przyrodzie nie jest zbyt wysoka.

Najczęstsze substancje zawierające ten metal to:

• skalenie;
• boksyt;
• granity;
• krzemionka;
• glinokrzemiany;
• bazalty i inne.

W niewielkiej ilości aluminium jest koniecznie częścią komórek żywych organizmów. Niektóre gatunki widłaków i organizmów morskich są w stanie gromadzić ten pierwiastek w swoim ciele przez całe życie.

Paragon fiskalny

Właściwości fizyczne i chemiczne aluminium pozwalają na jego otrzymanie tylko w jeden sposób: przez elektrolizę stopionego odpowiedniego tlenku. Proces ten jest jednak złożony technologicznie. Temperatura topnienia AL 2 O 3 przekracza 2000 0 C. Z tego powodu nie może być bezpośrednio poddawany elektrolizie. Dlatego postępuj w następujący sposób.

Wydajność produktu wynosi 99,7%. Możliwe jest jednak uzyskanie jeszcze czystszego metalu, który jest używany do celów technicznych.

Podanie

Właściwości mechaniczne aluminium nie są wystarczająco dobre, aby można je było stosować w czystej postaci. Dlatego najczęściej stosuje się stopy na bazie tej substancji. Jest ich wiele, możemy wymienić te najbardziej podstawowe.

1. Duraluminium.
2. Aluminium-mangan.
3. Aluminium-magnez.
4. Aluminium-miedź.
5. Silumina.
6. Lotka.

Ich główną różnicą są oczywiście dodatki innych firm. Wszystkie oparte są na aluminium. Inne metale sprawiają, że materiał jest trwalszy, odporny na korozję, odporny na zużycie i podatny na obróbkę.

Istnieje kilka głównych obszarów zastosowania aluminium zarówno w postaci czystej, jak i w postaci jego związków (stopów).

Wraz z żelazem i jego stopami aluminium jest najważniejszym metalem. To właśnie ci dwaj przedstawiciele układu okresowego znaleźli najszersze zastosowanie przemysłowe w rękach człowieka.

Właściwości wodorotlenku glinu

Wodorotlenek jest najczęstszym związkiem tworzącym glin. Jego właściwości chemiczne są takie same jak samego metalu - jest amfoteryczny. Oznacza to, że może przejawiać podwójną naturę, reagując zarówno z kwasami, jak i zasadami.

Sam wodorotlenek glinu jest białym galaretowatym osadem. Łatwo go otrzymać w reakcji soli glinu z zasadą lub. Podczas reakcji z kwasami wodorotlenek ten daje zwykłą odpowiednią sól i wodę. Jeśli reakcja przebiega z alkaliami, powstają hydroksokompleksy glinu, w których jego liczba koordynacyjna wynosi 4. Przykład: Na jest tetrahydroksyglinianem sodu.