Poziția aluminiului în tabelul periodic. Caracteristica aluminiului

Secțiunea 1. Denumirea și istoria descoperirii aluminiului.

Sectiunea 2 caracteristici generale aluminiu, proprietati fizice si chimice.

Secțiunea 3. Obținerea pieselor turnate din aliaje de aluminiu.

Secțiunea 4 Aplicație aluminiu.

Aluminiu- acesta este un element al subgrupului principal al celui de-al treilea grup, a treia perioadă a sistemului periodic de elemente chimice a lui D. I. Mendeleev, cu număr atomic 13. Este desemnat prin simbolul Al. Aparține grupului de metale ușoare. Cel mai comun metalși al treilea element chimic cel mai abundent din scoarța terestră (după oxigen și siliciu).

Substanță simplă aluminiu (număr CAS: 7429-90-5) - ușoară, paramagnetică metal culoare alb-argintie, usor de format, turnat, prelucrat. Aluminiul are o conductivitate termică și electrică ridicată, rezistență la coroziune datorită formării rapide a peliculelor puternice de oxid care protejează suprafața de interacțiuni ulterioare.

Realizările industriei în orice societate dezvoltată sunt invariabil asociate cu realizările tehnologiei materialelor structurale și aliajelor. Calitatea prelucrării și productivitatea articolelor de comerț fabricate sunt cei mai importanți indicatori ai nivelului de dezvoltare a statului.

Materialele folosite în desene moderne, pe lângă mare caracteristici de rezistență ar trebui să aibă un complex de proprietăți, cum ar fi rezistența crescută la coroziune, rezistența la căldură, conductivitatea termică și electrică, refractaritatea, precum și capacitatea de a menține aceste proprietăți în condiții de funcționare prelungită sub sarcini.

Evoluții științifice și Procese de producțieîn domeniul producției de turnătorie a metalelor neferoase din țara noastră corespund realizărilor avansate ale progresului științific și tehnologic. Rezultatul lor, în special, a fost crearea unor ateliere moderne de turnare în răcire și turnare sub presiune la uzina de automobile Volga și la o serie de alte întreprinderi. Mașinile mari de turnat prin injecție cu o forță de blocare a matriței de 35 MN funcționează cu succes la Uzina de motoare Zavolzhsky, care produc blocuri cilindrice din aliaj de aluminiu pentru mașina Volga.

La Uzina de Motore Altai, a fost stăpânită o linie automatizată pentru producția de piese turnate prin turnare prin injecție. În Uniunea Republicilor Sovietice Socialiste (), pentru prima dată în lume, s-a dezvoltat și stăpânit proces turnarea continuă a lingourilor din aliaje de aluminiu într-o matriță electromagnetică. Această metodă îmbunătățește semnificativ calitatea lingourilor și reduce cantitatea de deșeuri sub formă de așchii în timpul turnării acestora.

Numele și istoria descoperirii aluminiului

Aluminiu latin provine din latinescul alumen, adică alaun (sulfat de aluminiu și potasiu (K) KAl(SO4)2 12H2O), care a fost folosit de mult timp în îmbrăcămintea pielii și ca astringent. Al, element chimic Grupa III sistem periodic, număr atomic 13, masă atomică 26, 98154. Datorită activității chimice ridicate, descoperirea și izolarea aluminiului pur s-a întins pe o perioadă de aproape 100 de ani. Concluzia că „” (o substanță refractară, în termeni moderni - oxid de aluminiu) poate fi obținut din alaun a fost făcută încă din 1754. chimistul german A. Markgraf. Mai târziu s-a dovedit că același „pământ” poate fi izolat din lut și s-a numit alumină. Abia în 1825 a reușit să obțină aluminiu metalic. Fizicianul danez H. K. Oersted. A tratat clorură de aluminiu AlCl3, care putea fi obținută din alumină, cu amalgam de potasiu (un aliaj de potasiu (K) cu mercur (Hg)) și, după distilarea mercurului (Hg), a izolat o pulbere gri de aluminiu.

Doar un sfert de secol mai târziu, această metodă a fost ușor modernizată. Chimistul francez A. E. St. Clair Deville în 1854 a sugerat utilizarea sodiului metalic (Na) pentru a produce aluminiu și a obținut primele lingouri ale noului metal. Costul aluminiului era atunci foarte mare, iar din el se făceau bijuterii.

O metodă industrială de producere a aluminiului prin electroliza unei topituri de amestecuri complexe, inclusiv oxid, fluorură de aluminiu și alte substanțe, a fost dezvoltată independent în 1886 de P. Eru () și C. Hall (SUA). Producția de aluminiu este asociată cu cost ridicat electricitate, așa că a fost realizată pe scară largă abia în secolul al XX-lea. ÎN Uniunea Republicilor Sovietice Socialiste (CCCP) primul aluminiu industrial a fost obținut la 14 mai 1932 la uzina de aluminiu Volhov, construită lângă centrala hidroelectrică Volhov.

Aluminiul cu o puritate de peste 99,99% a fost obținut pentru prima dată prin electroliză în 1920. În 1925 în muncă Edwards a publicat câteva informații despre proprietățile fizice și mecanice ale unui astfel de aluminiu. În 1938 Taylor, Wheeler, Smith și Edwards au publicat un articol care oferă unele dintre proprietățile aluminiului cu o puritate de 99,996%, obținut și în Franța prin electroliză. Prima ediție a monografiei despre proprietățile aluminiului a fost publicată în 1967.

În anii următori, datorită ușurinței relative de pregătire și proprietăților atractive, multe lucrări asupra proprietăților aluminiului. Aluminiul pur și-a găsit o largă aplicație în special în electronică - de la condensatoare electrolitice până la vârful ingineriei electronice - microprocesoare; în crioelectronică, criomagnetică.

Metodele mai noi de obținere a aluminiului pur sunt metoda de purificare a zonei, cristalizarea din amalgame (aliaje de aluminiu cu mercur) și izolarea din soluții alcaline. Gradul de puritate al aluminiului este controlat de valoarea rezistenței electrice la temperaturi scăzute.

Caracteristicile generale ale aluminiului

Aluminiul natural constă dintr-un nuclid 27Al. Configurația stratului exterior de electroni este 3s2p1. În aproape toți compușii, starea de oxidare a aluminiului este +3 (valența III). Raza atomului neutru de aluminiu este de 0,143 nm, raza ionului Al3+ este de 0,057 nm. Energiile de ionizare secvențială ale unui atom neutru de aluminiu sunt 5, 984, 18, 828, 28, 44 și, respectiv, 120 eV. Pe scara Pauling, electronegativitatea aluminiului este 1,5.

Aluminiul este moale, ușor, alb-argintiu, a cărui rețea cristalină este cubică centrată pe față, parametrul a = 0,40403 nm. Punct de topire al metalului pur 660°C, punctul de fierbere aproximativ 2450°C, densitate 2, 6989 g/cm3. Coeficientul de temperatură al expansiunii liniare a aluminiului este de aproximativ 2,5·10-5 K-1.

Aluminiul chimic este un metal destul de activ. În aer, suprafața sa este acoperită instantaneu cu o peliculă densă de oxid de Al2O3, care împiedică accesul suplimentar al oxigenului (O) la metal și duce la terminarea reacției, ceea ce duce la proprietăți anticorozive ridicate ale aluminiului. O peliculă de suprafață de protecție pe aluminiu se formează și dacă este plasată în acid azotic concentrat.

Aluminiul reacţionează activ cu alţi acizi:

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

3Н2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.

Interesant este că reacția dintre pulberile de aluminiu și iod (I) începe la temperatura camerei dacă la amestecul inițial se adaugă câteva picături de apă, care în acest caz joacă rolul unui catalizator:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

Interacțiunea aluminiului cu sulful (S) atunci când este încălzit duce la formarea sulfurei de aluminiu:

2Al + 3S = Al2S3,

care se descompune ușor de apă:

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

Aluminiul nu interacționează direct cu hidrogenul (H), cu toate acestea, indirect, de exemplu, folosind compuși de organoaluminiu, este posibil să se sintetizeze hidrură de aluminiu polimerică solidă (AlH3)x - cel mai puternic agent reducător.

Sub formă de pulbere, aluminiul poate fi ars în aer și se formează o pulbere refractară albă de oxid de aluminiu Al2O3.

Rezistența ridicată a legăturii în Al2O3 determină căldura ridicată a formării sale din substanțe simple și capacitatea aluminiului de a reduce multe metale din oxizii lor, de exemplu:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe și chiar

3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.

Această metodă de obținere a metalelor se numește aluminotermie.

Fiind în natură

În ceea ce privește prevalența în scoarța terestră, aluminiul ocupă primul loc în rândul metalelor și al treilea între toate elementele (după oxigen (O) și siliciu (Si)), el reprezintă aproximativ 8,8% din masa scoarței terestre. Aluminiul este inclus într-un număr mare de minerale, în principal aluminosilicați și roci. Compușii de aluminiu conțin granite, bazalți, argile, feldspați etc. Dar aici este paradoxul: cu un număr foarte mare minerale iar rocile care conțin aluminiu, depozitele de bauxită, principala materie primă pentru producția industrială a aluminiului, sunt destul de rare. În Federația Rusă, există zăcăminte de bauxită în Siberia și Urali. Alunitele și nefelinele sunt, de asemenea, de importanță industrială. Ca oligoelement, aluminiul este prezent în țesuturile plantelor și animalelor. Există organisme - concentratoare care acumulează aluminiu în organele lor - niște mușchi de club, moluște.

Producția industrială: la indicele producției industriale, bauxitele sunt supuse mai întâi unei prelucrări chimice, eliminând din ele impuritățile de oxizi de siliciu (Si), fier (Fe) și alte elemente. În urma unei astfel de prelucrări, se obține oxid de aluminiu pur Al2O3 - principalul în producția de metal prin electroliză. Cu toate acestea, din cauza faptului că punctul de topire al Al2O3 este foarte mare (mai mult de 2000°C), nu este posibilă utilizarea topiturii sale pentru electroliză.

Oamenii de știință și inginerii au găsit o cale de ieșire în cele ce urmează. Criolitul Na3AlF6 este mai întâi topit într-o baie de electroliză (temperatura de topire ușor sub 1000°C). Criolitul poate fi obținut, de exemplu, prin prelucrarea nefelinelor din Peninsula Kola. În plus, la această topitură se adaugă puțin Al2O3 (până la 10% din masă) și alte substanțe, îmbunătățind condițiile pentru ulterioare. proces. În timpul electrolizei acestei topituri, oxidul de aluminiu se descompune, criolitul rămâne în topitură, iar pe catod se formează aluminiu topit:

2Al2O3 = 4Al + 3O2.

Aliaje de aluminiu

Majoritatea elementelor metalice sunt aliate cu aluminiu, dar doar câteva dintre ele joacă rolul principalelor componente de aliere în aliajele industriale de aluminiu. Cu toate acestea, un număr semnificativ de elemente sunt utilizate ca aditivi pentru a îmbunătăți proprietățile aliajelor. Cele mai utilizate pe scară largă:

Se adaugă beriliu pentru a reduce oxidarea la temperaturi ridicate. Mici adaosuri de beriliu (0,01 - 0,05%) sunt folosite în aliajele de turnare de aluminiu pentru a îmbunătăți fluiditatea în producția de piese ale motoarelor cu ardere internă (pistoane și chiulase).

Borul este introdus pentru a crește conductivitatea electrică și ca aditiv de rafinare. Borul este introdus în aliajele de aluminiu utilizate în inginerie nucleară (cu excepția pieselor de reactor), deoarece absoarbe neutronii, împiedicând răspândirea radiațiilor. Borul este introdus în medie în cantitate de 0,095 - 0,1%.

Bismut. Metalele cu punct de topire scăzut, cum ar fi bismutul, cadmiul sunt adăugate aliajelor de aluminiu pentru a îmbunătăți prelucrabilitatea. Aceste elemente formează faze moi fuzibile care contribuie la spargerea așchiilor și la lubrifierea tăietorului.

Galiul se adaugă în cantitate de 0,01 - 0,1% aliajelor din care sunt fabricați în continuare anozii consumabili.

Fier. În cantități mici (>0,04%) este introdus în timpul producției de fire pentru a crește rezistența și a îmbunătăți caracteristicile de fluaj. Același fel fier reduce lipirea de pereții matrițelor la turnarea într-o matriță.

Indiu. Adăugarea a 0,05 - 0,2% întărește aliajele de aluminiu în timpul îmbătrânirii, în special la conținut scăzut de cupru. Aditivii de indiu sunt utilizați în aliajele pentru rulmenți aluminiu-cadmiu.

Se introduce aproximativ 0,3% cadmiu pentru a crește rezistența și a îmbunătăți proprietățile de coroziune ale aliajelor.

Calciul dă plasticitate. Cu un conținut de calciu de 5%, aliajul are efect de superplasticitate.

Siliciul este cel mai utilizat aditiv în aliajele de turnătorie. În cantitate de 0,5 - 4% reduce tendința de crăpare. Combinația de siliciu și magneziu face posibilă etanșarea la căldură a aliajului.

Magneziu. Adăugarea de magneziu crește semnificativ rezistența fără a reduce ductilitatea, îmbunătățește sudarea și crește rezistența la coroziune a aliajului.

Cupru intareste aliajele, intarirea maxima se realizeaza cand continutul cuprum 4 - 6%. Aliajele cu cuprum sunt utilizate în producția de pistoane pentru motoarele cu ardere internă, piese turnate de înaltă calitate pentru avioane.

Staniuîmbunătățește performanța de tăiere.

Titan. Sarcina principală a titanului din aliaje este rafinarea cerealelor în piese turnate și lingouri, ceea ce crește foarte mult rezistența și uniformitatea proprietăților pe tot volumul.

Deși aluminiul este considerat unul dintre cele mai puțin nobile metale industriale, este destul de stabil în multe medii oxidante. Motivul acestui comportament este prezența unui film de oxid continuu pe suprafața aluminiului, care se reformează imediat pe zonele curățate atunci când este expus la oxigen, apă și alți agenți oxidanți.

În cele mai multe cazuri, topirea se realizează în aer. Dacă interacțiunea cu aerul este limitată la formarea de compuși insolubili în topitură de la suprafață și filmul rezultat al acestor compuși încetinește semnificativ interacțiunea ulterioară, atunci de obicei nu se iau măsuri pentru a suprima o astfel de interacțiune. Topirea în acest caz se realizează prin contact direct al topiturii cu atmosfera. Acest lucru se realizează la prepararea majorității aliajelor de aluminiu, zinc, staniu-plumb.

Spațiul în care are loc topirea aliajelor este limitat de o căptușeală refractară capabilă să reziste la temperaturi de 1500 - 1800 ˚С. În toate procesele de topire este implicată faza gazoasă, care se formează în timpul arderii combustibilului, interacționând cu mediul și căptușeala unității de topire etc.

Majoritatea aliajelor de aluminiu au rezistență ridicată la coroziune în atmosfera naturală, apa de mare, soluții de multe săruri și substanțe chimice și în majoritatea alimentelor. Structurile din aliaj de aluminiu sunt adesea folosite în apa de mare. Geamanduri maritime, bărci de salvare, nave, șlepuri au fost construite din aliaje de aluminiu din 1930. În prezent, lungimea carenelor de nave din aliaj de aluminiu ajunge la 61 m. Există experiență în conductele subterane din aluminiu, aliajele de aluminiu sunt foarte rezistente la coroziunea solului. În 1951, în Alaska a fost construită o conductă lungă de 2,9 km. După 30 de ani de funcționare, nu au fost găsite scurgeri sau daune grave din cauza coroziunii.

Aluminiu in volum mare folosit in constructii panouri frontale, usi, rame ferestre, cabluri electrice. Aliajele de aluminiu nu sunt supuse unei coroziuni severe mult timp in contact cu betonul, mortarul, tencuiala, mai ales daca structurile nu sunt frecvent umede. Când se udă frecvent, dacă suprafața aluminiului obiecte comerciale nu a fost prelucrat în continuare, se poate înnegri, până la înnegrire în orașele industriale cu un conținut ridicat de agenți oxidanți în aer. Pentru a evita acest lucru, se produc aliaje speciale pentru a obține suprafețe strălucitoare prin anodizare strălucitoare - aplicarea unei pelicule de oxid pe suprafața metalică. În acest caz, suprafața poate primi o varietate de culori și nuanțe. De exemplu, aliajele de aluminiu cu siliciu vă permit să obțineți o gamă de nuanțe, de la gri la negru. Aliajele de aluminiu cu crom au o culoare aurie.

Aluminiul industrial este produs sub formă de două tipuri de aliaje - turnare, din care piese sunt realizate prin turnare, și deformare - aliaje produse sub formă de semifabricate deformabile - table, folie, plăci, profile, sârmă. Piesele turnate din aliaje de aluminiu sunt primite de toți modalități posibile turnare. Este cel mai frecvent sub presiune, în forme de răcire și în forme de nisip-argilă. Când faceți mici partide politice aplicat turnareîn forme combinate de gips și turnare pentru modele de investiţii. Aliajele turnate sunt folosite pentru a face rotoare turnate pentru motoare electrice, piese turnate pentru avioane etc. Aliajele forjate sunt folosite în producția de automobile pentru ornamentele interioare, barele de protecție, panourile caroseriei și detaliile interioare; în construcții ca material de finisare; în aeronave etc.

ÎN industrie se mai folosesc pulberi de aluminiu. Folosit în metalurgie industrie: în aluminotermie, ca aditivi de aliere, pentru fabricarea semifabricatelor prin presare și sinterizare. Această metodă produce piese foarte durabile (dințate, bucșe etc.). Pulberile sunt folosite și în chimie pentru a obține compuși de aluminiu și ca catalizator(de exemplu, în producția de etilenă și acetonă). Având în vedere reactivitatea ridicată a aluminiului, în special sub formă de pulbere, acesta este utilizat în explozivi și propulsori solizi pentru rachete, folosindu-se de capacitatea sa de a se aprinde rapid.

Având în vedere rezistența ridicată a aluminiului la oxidare, pulberea este folosită ca pigment în acoperiri pentru echipamente de vopsit, acoperișuri, hârtie în tipărire, suprafețe lucioase ale panourilor auto. De asemenea, un strat de aluminiu este acoperit cu oțel și fontă articol comercial pentru a preveni coroziunea acestora.

În ceea ce privește aplicarea, aluminiul și aliajele sale sunt pe locul doi după fier (Fe) și aliajele sale. Utilizarea pe scară largă a aluminiului în diverse domenii ale tehnologiei și din viața de zi cu zi este asociată cu o combinație a proprietăților sale fizice, mecanice și chimice: densitate scăzută, rezistență la coroziune în aerul atmosferic, conductivitate termică și electrică ridicată, ductilitate și rezistență relativ ridicată. Aluminiul este ușor de prelucrat în diferite moduri - forjare, ștanțare, laminare etc. Aluminiul pur este folosit pentru a face sârmă (conductivitatea electrică a aluminiului este de 65,5% din conductibilitatea electrică a cuprumului, dar aluminiul este de peste trei ori mai ușor decât cuprumul, deci aluminiul este adesea înlocuit în electrotehnică) și folie folosită ca material de ambalare. Cea mai mare parte a aluminiului topit este cheltuită pentru obținerea diferitelor aliaje. Straturile de protecție și decorative sunt ușor de aplicat pe suprafața aliajelor de aluminiu.

Varietatea proprietăților aliajelor de aluminiu se datorează introducerii în aluminiu a diverșilor aditivi, care formează cu acesta soluții solide sau compuși intermetalici. Cea mai mare parte a aluminiului este folosită pentru a produce aliaje ușoare - duraluminiu (94% aluminiu, 4% cupru (Cu), 0,5% magneziu (Mg), mangan (Mn), (Fe) și siliciu (Si)), silumin (85-). 90% - aluminiu, 10-14% siliciu (Si), 0,1% sodiu (Na)) și altele.În metalurgie, aluminiul este folosit nu numai ca bază pentru aliaje, ci și ca unul dintre aditivii de aliaj utilizați pe scară largă în aliaje. pe baza de cupru (Cu), magneziu (Mg), fier (Fe), >nichel (Ni) etc.

Aliajele de aluminiu sunt utilizate pe scară largă în viața de zi cu zi, în construcții și arhitectură, în industria auto, în construcțiile navale, în aviație și în tehnologia spațială. În special, primul satelit artificial de pe Pământ a fost realizat din aliaj de aluminiu. Un aliaj de aluminiu și zirconiu (Zr) este utilizat pe scară largă în construcția reactorului nuclear. Aluminiul este folosit la fabricarea explozivilor.

Când manipulați aluminiul în viața de zi cu zi, trebuie să aveți în vedere că numai lichidele neutre (în aciditate) (de exemplu, apa fierbinte) pot fi încălzite și depozitate în vase de aluminiu. Dacă, de exemplu, supa de varză acru este fiartă în vase de aluminiu, atunci aluminiul trece în alimente și capătă un gust „metalic” neplăcut. Deoarece filmul de oxid este foarte ușor de deteriorat în viața de zi cu zi, utilizarea vaselor de gătit din aluminiu este încă nedorită.

Metal alb-argintiu, ușor

densitate — 2,7 g/cm

punct de topire pentru aluminiu tehnic - 658 °C, pentru aluminiu de înaltă puritate - 660 °C

căldură specifică de topire — 390 kJ/kg

punctul de fierbere - 2500 ° C

căldură specifică de evaporare - 10,53 MJ/kg

rezistența la tracțiune a aluminiului turnat - 10-12 kg / mm², deformabil - 18-25 kg / mm², aliaje - 38-42 kg / mm²

Duritate Brinell — 24…32 kgf/mm²

plasticitate ridicată: pentru tehnic - 35%, pentru curat - 50%, rulat într-o foaie subțire și chiar folie

Modulul Young - 70 GPa

Aluminiul are o conductivitate electrică ridicată (0,0265 μOhm m) și o conductivitate termică (203,5 W/(m K)), 65% din conductibilitatea electrică a cuprumului și are o reflectivitate ridicată a luminii.

Paramagnet slab.

Coeficient de temperatură de dilatare liniară 24,58 10−6 K−1 (20…200 °C).

Coeficient de temperatură rezistență electrică 2,7 10−8K−1.

Aluminiul formează aliaje cu aproape toate metalele. Cele mai cunoscute sunt aliajele cu cupru și magneziu (duralumin) și siliciu (siliciu).

Aluminiul natural constă aproape în întregime din singurul izotop stabil, 27Al, cu urme de 26Al, un izotop radioactiv cu perioadă un timp de înjumătățire de 720 de mii de ani, format în atmosferă în timpul bombardării nucleelor ​​de argon de către protonii razelor cosmice.

În ceea ce privește prevalența în scoarța terestră, Pământul ocupă locul 1 în rândul metalelor și locul 3 în rândul elementelor, al doilea doar după oxigen și siliciu. conținutul de aluminiu din scoarța terestră date diverși cercetători este de la 7,45 la 8,14% din masa scoarței terestre.

În natură, aluminiul, datorită activității sale chimice ridicate, apare aproape exclusiv sub formă de compuși. Unii dintre ei:

Bauxite - Al2O3 H2O (cu amestecuri de SiO2, Fe2O3, CaCO3)

Alunite - (Na,K)2S04Al2(SO4)34Al(OH)3

Alumină (amestecuri de caolini cu nisip SiO2, calcar CaCO3, magnezit MgCO3)

Corindon (safir, rubin, smirghel) - Al2O3

Caolinit - Al2O3 2SiO2 2H2O

Beril (smarald, acvamarin) - 3BeO Al2O3 6SiO2

Crisoberil (alexandrit) - BeAl2O4.

Cu toate acestea, în anumite condiții reducătoare specifice, este posibilă formarea de aluminiu nativ.

ÎN ape naturale aluminiul este conținut sub formă de compuși chimici cu toxicitate scăzută, de exemplu, fluorură de aluminiu. Tipul de cation sau anion depinde, în primul rând, de aciditatea mediului apos. Concentrațiile de aluminiu în corpurile de apă de suprafață Federația Rusă variază de la 0,001 la 10 mg/l, în apa de mare 0,01 mg/l.

Aluminiu (Aluminiu) este

Obținerea pieselor turnate din aliaje de aluminiu

Principala provocare cu care se confruntă turnătoria din noi țară, constă într-o îmbunătățire generală semnificativă a calității pieselor turnate, care ar trebui să-și găsească expresia într-o scădere a grosimii peretelui, o scădere a toleranțelor de prelucrare și a sistemelor de porți, păstrând în același timp proprietățile de funcționare corespunzătoare ale articolelor comerciale. Rezultatul final al acestei lucrări ar trebui să fie satisfacerea nevoilor crescute ale ingineriei mecanice cu numărul necesar de țagle turnate fără o creștere semnificativă a emisiilor monetare totale de piese turnate în greutate.

Turnare cu nisip

Dintre metodele de turnare de mai sus în matrițe de unică folosință, cea mai utilizată în fabricarea pieselor turnate din aliaje de aluminiu este turnarea în forme de nisip umed. Acest lucru se datorează densității scăzute a aliajelor, efectului de forță mică al metalului asupra matriței și temperaturilor scăzute de turnare (680-800C).

Pentru fabricarea matrițelor de nisip se folosesc amestecuri de turnare și miez, preparate din nisipuri de cuarț și argilă (GOST 2138-74), argile de turnare (GOST 3226-76), lianți și materiale auxiliare.

Tipul de sistem de închidere este ales ținând cont de dimensiunile turnării, de complexitatea configurației sale și de amplasarea în matriță. Turnarea matrițelor pentru turnări de configurație complexă de înălțime mică se efectuează, de regulă, cu ajutorul sistemelor de închidere inferioare. La altitudine inalta piese turnate și pereți subțiri, este de preferat să folosiți sisteme de blocare cu fante verticale sau combinate. Matrite pentru turnare de dimensiuni mici pot fi turnate prin sistemele superioare de gating. În acest caz, înălțimea crustei metalice care cade în cavitatea matriței nu trebuie să depășească 80 mm.

Pentru a reduce viteza topiturii la intrarea în cavitatea matriței și pentru a separa mai bine filmele de oxid și incluziunile de zgură suspendate în aceasta, în sistemele de închidere se introduc rezistențe hidraulice suplimentare - se instalează sau se toarnă prin granulare ochiuri (metalice sau fibră de sticlă). filtre.

Sprues (alimentatoarele), de regulă, sunt aduse în secțiuni subțiri (pereți) de piese turnate dispersate în jurul perimetrului, ținând cont de comoditatea separării lor ulterioare în timpul procesării. Furnizarea de metal a unităților masive este inacceptabilă, deoarece provoacă formarea de cavități de contracție în ele, rugozitate crescută și „eșecuri” de contracție pe suprafața pieselor turnate. În secțiune transversală, canalele de colectare au cel mai adesea o formă dreptunghiulară cu o latură largă de 15-20 mm și o latură îngustă de 5-7 mm.

Aliajele cu un interval îngust de cristalizare (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) sunt predispuse la formarea de cavități de contracție concentrate în unitățile termice ale turnărilor. Pentru a scoate aceste cochilii din piese turnate, instalarea de profituri masive este utilizată pe scară largă. Pentru piese turnate cu pereți subțiri (4-5 mm) și mici, masa profitului este de 2-3 ori masa pieselor turnate, pentru piese turnate cu pereți groși, de până la 1,5 ori. Înălţime sosit alese în funcție de înălțimea turnării. Când înălțimea este mai mică de 150 mm, înălțimea sosit H-adj. ia egal cu inaltimea de turnare Notl. Pentru piese turnate superioare, raportul Nprib / Notl este luat egal cu 0,3 0,5.

Cea mai mare aplicație în turnarea aliajelor de aluminiu sunt partea superioară profituri deschise secțiune rotundă sau ovală; profiturile laterale în cele mai multe cazuri sunt făcute închise. Pentru a îmbunătăți eficiența muncii profituri sunt izolate, umplute cu metal fierbinte, completate. Încălzirea se realizează de obicei printr-un autocolant pe suprafața formei de foi de azbest, urmată de uscare cu o flacără de gaz. Aliajele cu o gamă largă de cristalizare (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) sunt predispuse la formarea porozității de contracție împrăștiate. Impregnarea porilor de contracție cu profituri ineficient. Prin urmare, în fabricarea pieselor turnate din aliajele enumerate, nu se recomandă utilizarea instalării de profituri masive. Pentru a obține piese turnate de înaltă calitate, se efectuează solidificarea direcțională, folosind pe scară largă instalarea de frigidere din fontă și aliaje de aluminiu în acest scop. Condițiile optime pentru cristalizarea direcțională sunt create de un sistem de poartă verticală. Pentru a preveni degajarea gazului în timpul cristalizării și pentru a preveni formarea porozității de contracție a gazului în piese turnate cu pereți groși, cristalizarea la o presiune de 0,4–0,5 MPa este utilizată pe scară largă. Pentru a face acest lucru, matrițele de turnare sunt plasate în autoclave înainte de turnare, sunt umplute cu metal, iar piesele turnate sunt cristalizate sub presiune de aer. Pentru fabricarea pieselor turnate cu pereți subțiri de dimensiuni mari (până la 2-3 m înălțime), se utilizează o metodă de turnare cu solidificare direcționată succesiv. Esența metodei este cristalizarea succesivă a turnării de jos în sus. Pentru a face acest lucru, matrița de turnare este așezată pe masa unui lift hidraulic și tuburi metalice cu diametrul de 12–20 mm, încălzite la 500–700°C, sunt coborâte în interiorul acesteia, îndeplinind funcția de ridicători. Tuburile sunt fixate fix în cupa de deschidere, iar găurile din ele sunt închise cu dopuri. După ce paharul de deschidere este umplut cu topitură, dopurile sunt ridicate, iar aliajul curge prin tuburi în puțurile de închidere conectate la cavitatea matriței prin canale fante (alimentatoare). După ce nivelul topiturii din puțuri crește cu 20-30 mm deasupra capătului inferior al tuburilor, se pornește mecanismul de coborâre a mesei hidraulice. Viteza de coborâre este luată astfel încât umplerea matriței să fie efectuată sub nivelul inundat și metalul fierbinte curge continuu în părțile superioare ale matriței. Aceasta asigură solidificarea direcțională și face posibilă obținerea de piese turnate complexe fără defecte de contracție.

Umplerea matrițelor de nisip cu metal se realizează din oale căptușite cu material refractar. Înainte de a umple cu metal, oalele proaspăt căptușite sunt uscate și calcinate la 780–800°C pentru a îndepărta umezeala. Temperatura topiturii înainte de turnare se menține la nivelul de 720-780 °C. Formele pentru piese turnate cu pereți subțiri sunt umplute cu topituri încălzite la 730-750°C, iar pentru piese turnate cu pereți groși până la 700-720°C.

Turnare în forme de ipsos

Turnarea în matrițe de gips este utilizată în cazurile în care se impun cerințe sporite asupra piesei turnate în ceea ce privește acuratețea, curățenia suprafeței și reproducerea celor mai mici detalii ale reliefului. În comparație cu matrițele de nisip, matrițele din gips au o rezistență mai mare, precizie dimensională, o rezistență mai bună la temperaturi ridicate și fac posibilă obținerea de piese turnate de configurație complexă cu o grosime a peretelui de 1,5 mm conform clasei de precizie a 5-6-a. Formele sunt realizate după modele din ceară sau metal (alama,) cromate. Plăcile de model sunt realizate din aliaje de aluminiu. Pentru a facilita îndepărtarea modelelor din matrițe, suprafața acestora este acoperită cu un strat subțire de lubrifiant kerosen-stearin.

Formele mici și medii pentru turnări complexe cu pereți subțiri sunt realizate dintr-un amestec format din 80% gips, 20% cuarț nisip sau azbest și 60-70% apă (din greutatea amestecului uscat). Compoziția amestecului pentru forme medii și mari: 30% gips, 60% nisip, 10% azbest, 40-50% apă. Pentru a încetini setarea, se adaugă în amestec 1-2% var stins. Rezistența necesară a formelor se realizează prin hidratarea gipsului anhidru sau semiapos. Pentru a reduce rezistența și a crește permeabilitatea la gaz, matrițele de gips brut sunt supuse unui tratament hidrotermal - sunt ținute într-o autoclavă timp de 6-10 ore sub o presiune a vaporilor de apă de 0,13-0,14 MPa, apoi timp de o zi în aer. După aceea, formele sunt supuse uscării treptate la 350-500 °C.

O caracteristică a matrițelor de gips este conductivitatea lor termică scăzută. Această împrejurare face dificilă obținerea de piese turnate dense din aliaje de aluminiu cu o gamă largă de cristalizare. Prin urmare, principala sarcină în dezvoltarea unui sistem profitabil pentru sprue pentru matrițe de gips este de a preveni formarea de cavități de contracție, friabilitate, pelicule de oxid, fisuri fierbinți și umplerea insuficientă a pereților subțiri. Acest lucru se realizează prin utilizarea sistemelor de deschidere în expansiune care asigură o viteză scăzută de mișcare a topiturii în cavitatea matriței, solidificarea direcționată a unităților termice către coloane cu ajutorul frigiderelor și creșterea conformității matriței prin creșterea conținutului de nisip cuarțos din amestec. Piesele turnate cu pereți subțiri sunt turnate în matrițe încălzite la 100–200°C prin metoda de aspirație în vid, ceea ce face posibilă umplerea cavităților de până la 0,2 mm grosime. Piesele turnate cu pereți groși (mai mult de 10 mm) sunt obținute prin turnarea matrițelor în autoclave. Cristalizarea metalului în acest caz se realizează la o presiune de 0,4-0,5 MPa.

Turnarea cochiliei

Turnarea în matrițe de cochilie este adecvată pentru a fi utilizată în producția în serie și la scară largă de piese turnate de dimensiuni limitate, cu finisare crescută a suprafeței, precizie dimensională mai mare și prelucrare mai mică decât la turnarea în matrițe de nisip.

Formele de cochilie sunt realizate folosind scule din metal (oțel) fierbinți (250-300 °C) într-un mod bunker. Sculele de tipar se realizează conform claselor de precizie 4-5 cu pante de turnare de la 0,5 la 1,5%. Cojile sunt realizate în două straturi: primul strat este dintr-un amestec cu 6-10% rășină termorezistentă, al doilea dintr-un amestec cu 2% rășină. Pentru o mai bună îndepărtare a carcasei, modelul plăcii înainte de umplere nisip de turnare acoperiți cu un strat subțire de emulsie de degajare (5% fluid siliconic nr. 5; 3% săpun de rufe; 92% apă).

Pentru fabricarea matrițelor de coajă se folosesc nisipuri de cuarț cu granulație fină care conțin cel puțin 96% silice. Îmbinarea semiformelor se realizează prin lipire pe prese speciale cu pini. Compoziția adezivului: 40% rășină MF17; 60% marshalit și 1,5% clorură de aluminiu (întărire). Umplerea formularelor asamblate se realizează în containere. La turnarea în forme de coajă, se folosesc aceleași sisteme de blocare și conditii de temperatura ca la turnarea cu nisip.

Viteza scăzută de cristalizare a metalului în forme de coajă și posibilitățile mai mici de a crea cristalizare direcționată au ca rezultat producerea de piese turnate cu proprietăți mai mici decât la turnarea în forme de nisip brut.

Turnare de investiții

Turnarea prin investiție este utilizată pentru fabricarea de piese turnate cu precizie sporită (clasa a 3-a-5) și finisare a suprafeței (clasa 4-6-a rugozitate), pentru care această metodă este singura posibilă sau optimă.

Modelele în cele mai multe cazuri sunt realizate din compoziții de parafină stearina (1: 1) pastă prin presare în forme metalice (turnate și prefabricate) pe instalații staționare sau carusel. La fabricarea pieselor turnate complexe cu dimensiuni mai mari de 200 mm, pentru a evita deformarea modelelor, în compoziția masei modelului se introduc substanțe care cresc temperatura de înmuiere (topire) a acestora.

Ca înveliș refractar în fabricarea matrițelor ceramice, se utilizează o suspensie de silicat de etil hidrolizat (30–40%) și cuarț sub formă de pulbere (70–60%). Stropirea blocurilor model se face cu nisip calcinat 1KO16A sau 1K025A. Fiecare strat de acoperire este uscat în aer timp de 10-12 ore sau într-o atmosferă care conține vapori de amoniac. Rezistența necesară a matriței ceramice este obținută cu o grosime a carcasei de 4–6 mm (4–6 straturi de acoperire refractară). Pentru a asigura umplerea lină a matriței, se folosesc sisteme de deschidere expandabile cu alimentare cu metal în secțiuni groase și noduri masive. Piesele turnate sunt de obicei alimentate dintr-un colț masiv prin coloane îngroșate (alimentatoare). Pentru turnările complexe, este permisă folosirea profiturilor masive pentru a alimenta unitățile superioare masive cu umplerea obligatorie a acestora de la verticală.

Aluminiu (Aluminiu) este

Modelele sunt topite din matrițe în apă fierbinte (85–90°C) acidulată cu acid clorhidric (0,5–1 cm3 per litru de apă) pentru a preveni saponificarea stearinei. După topirea modelelor, matrițele ceramice se usucă la 150–170°C timp de 1–2 ore, se pun în recipiente, se umplu cu umplutură uscată și se calcinează la 600–700°C timp de 5–8 ore. Umplerea se realizează în forme reci și încălzite. Temperatura de încălzire (50-300 °C) a matrițelor este determinată de grosimea pereților turnării. Umplerea matrițelor cu metal se realizează în mod obișnuit, precum și folosind vid sau forță centrifugă. Majoritatea aliajelor de aluminiu sunt încălzite la 720-750°C înainte de turnare.

Turnare sub presiune

Turnarea la rece este principala metodă de producție în serie și în masă a pieselor turnate din aliaje de aluminiu, ceea ce face posibilă obținerea de piese turnate din clasele a 4-a-6-a de precizie cu o rugozitate a suprafeței Rz = 50-20 și o grosime minimă a peretelui de 3-4 mm. . La turnarea într-o matriță de răcire, împreună cu defectele cauzate de vitezele mari ale topiturii în cavitatea matriței și de nerespectarea cerințelor de solidificare direcțională (porozitatea gazului, peliculele de oxid, slăbirea de contracție), principalele tipuri de rebuturi și piese turnate sunt umpluturi si fisuri. Apariția fisurilor este cauzată de o contracție dificilă. Fisurile apar mai ales în piese turnate din aliaje cu un interval larg de cristalizare, care au o contracție liniară mare (1,25–1,35%). Prevenirea formării acestor defecte se realizează prin diferite metode tehnologice.

În cazul alimentării cu metal a secțiunilor groase, ar trebui să se prevadă alimentarea locului de alimentare prin instalarea unui șef de alimentare (profit). Toate elementele sistemelor de deschidere sunt amplasate de-a lungul conectorului matriței de răcire. Se recomandă următoarele rapoarte ale ariei de secțiune transversală ale canalelor de poartă: pentru piese turnate mici EFst: EFsl: EFpit = 1: 2: 3; pentru piese turnate mari EFst: EFsl: EFpit = 1: 3: 6.

Pentru a reduce rata de intrare a topiturii în cavitatea matriței, se folosesc coloane curbate, plase din fibră de sticlă sau metal și filtre granulare. Calitatea pieselor turnate din aliaje de aluminiu depinde de viteza de creștere a topiturii în cavitatea matriței. Această viteză ar trebui să fie suficientă pentru a garanta umplerea secțiunilor subțiri ale pieselor turnate în condiții de îndepărtare crescută a căldurii și, în același timp, să nu provoace umplere insuficientă din cauza eliberării incomplete de aer și gaze prin conductele de ventilație și coloane, turbionarea și curgerea topiturii în timpul trecerea de la secțiuni înguste la cele largi. Rata de ridicare a metalului în cavitatea matriței la turnarea într-o matriță este luată oarecum mai mare decât la turnarea în forme de nisip. Viteza minimă de ridicare admisă este calculată conform formulelor lui A. A. Lebedev și N. M. Galdin (a se vedea secțiunea 5.1, „Turnare cu nisip”).

Pentru a obține piese turnate dense, ca și în turnarea cu nisip, solidificarea direcțională este creată prin poziționarea corectă a turnării în matriță și controlul disipării căldurii. De regulă, unitățile de turnare masive (groase) sunt situate în partea superioară a matriței. Acest lucru face posibilă compensarea reducerii volumului lor în timpul întăririi direct din profiturile instalate deasupra lor. Reglarea intensității de îndepărtare a căldurii pentru a crea solidificare direcțională se realizează prin răcirea sau izolarea diferitelor secțiuni ale matriței. Pentru a crește local îndepărtarea căldurii, sunt utilizate pe scară largă inserții din cuprum conducător de căldură, ele asigură o creștere a suprafeței de răcire a matriței datorită aripioarelor, se efectuează răcirea locală a matrițelor cu aer comprimat sau apă. Pentru a reduce intensitatea îndepărtarii căldurii, pe suprafața de lucru a matriței se aplică un strat de vopsea cu o grosime de 0,1–0,5 mm. În acest scop, se aplică un strat de vopsea de 1-1,5 mm grosime pe suprafața canalelor de colectare și profit. Încetinirea răcirii metalului din coloane poate fi realizată și prin îngroșarea locală a pereților matriței, utilizarea diferitelor acoperiri conductoare de căldură scăzută și izolarea coloanelor cu un autocolant de azbest. Vopsirea suprafeței de lucru a matriței îmbunătățește aspectul pieselor turnate, ajută la eliminarea pungilor de gaz de pe suprafața acestora și crește durabilitatea matrițelor. Înainte de vopsire, matrițele sunt încălzite la 100-120 °C. O temperatură de încălzire excesiv de ridicată nu este de dorit, deoarece aceasta reduce viteza de solidificare a piesei turnate și durata. termen limita serviciu de mucegai. Încălzirea reduce diferența de temperatură dintre turnare și matriță și dilatarea matriței datorită încălzirii acesteia de către metalul turnat. Ca rezultat, tensiunile de tracțiune din turnare sunt reduse, provocând apariția fisuri. Cu toate acestea, numai încălzirea matriței nu este suficientă pentru a elimina posibilitatea de fisurare. Este necesar să îndepărtați în timp util turnarea din matriță. Turnarea trebuie scoasă din matriță înainte de momentul în care temperatura ei este egală cu temperatura matriței, iar tensiunile de contracție ating valoarea maximă. De obicei, turnarea este îndepărtată în momentul în care este suficient de puternică pentru a putea fi mutată fără distrugere (450-500 ° C). Până în acest moment, sistemul de blocare nu a dobândit încă o rezistență suficientă și este distrus de impacturi ușoare. Timpul de menținere al turnării în matriță este determinat de viteza de solidificare și depinde de temperatura metalului, temperatura matriței și viteza de turnare.

Pentru a elimina lipirea metalului, pentru a crește durata de viață și pentru a facilita extracția, tijele metalice sunt lubrifiate în timpul funcționării. Cel mai comun lubrifiant este o suspensie apă-grafit (3-5% grafit).

Părțile matrițelor care realizează contururile exterioare ale turnărilor sunt din gri fontă. Grosimea peretelui matrițelor este atribuită în funcție de grosimea peretelui pieselor turnate, în conformitate cu recomandările GOST 16237-70. Cavitățile interioare din piese turnate sunt realizate folosind tije de metal (oțel) și nisip. Tijele de nisip sunt folosite pentru a decora cavități complexe care nu pot fi realizate cu tije metalice. Pentru a facilita extragerea pieselor turnate din matrițe, suprafețele exterioare ale pieselor turnate trebuie să aibă o pantă de turnare de la 30" la 3° spre despărțire. Suprafețele interioare ale pieselor turnate realizate cu tije metalice trebuie să aibă o pantă de cel puțin 6°. tranzițiile de la secțiuni groase la secțiuni subțiri nu sunt permise în turnare.Raza de curbură trebuie să fie de cel puțin 3 mm.Găurile cu diametrul mai mare de 8 mm pentru piese turnate mici, 10 mm pentru piese turnate medii și 12 mm pentru turnări mari se fac cu tije. Raportul optim dintre adâncimea găurii și diametrul acesteia este de 0,7-1.

Aerul și gazele sunt îndepărtate din cavitatea matriței cu ajutorul conductelor de ventilație plasate în planul de despărțire și dopurilor plasate în pereți în apropierea cavităților adânci.

În turnătoriile moderne, matrițele sunt instalate pe mașini de turnare semiautomate cu o singură stație sau cu mai multe stații, în care se automatizează închiderea și deschiderea matriței, introducerea și îndepărtarea miezurilor, scoaterea și scoaterea turnării din matriță. De asemenea, este asigurat controlul automat al temperaturii de încălzire a matriței. Umplerea matrițelor pe mașini se realizează folosind dozatoare.

Pentru a îmbunătăți umplerea cavităților subțiri ale matriței și pentru a elimina aerul și gazele eliberate în timpul distrugerii lianților, matrițele sunt evacuate, turnate la presiune joasă sau folosind forța centrifugă.

Strângeți turnarea

Turnarea prin presare este un tip de turnare sub presiune, este destinata producerii de piese turnate tip panou de dimensiuni mari (2500x1400 mm) cu grosimea peretelui de 2-3 mm. In acest scop se folosesc semi- matrite metalice, care se monteaza pe masini specializate de turnare-stors cu convergenta uni sau bifata a semi-matritelor. Trăsătură distinctivă Această metodă de turnare este umplerea forțată a cavității matriței cu un flux larg de topire atunci când semi-multe se apropie una de cealaltă. Nu există elemente ale unui sistem de închidere convențional în matrița de turnare. Date Această metodă este utilizată pentru a face piese turnate din aliaje AL2, AL4, AL9, AL34, care au o gamă de cristalizare îngustă.

Viteza de răcire a topiturii este controlată prin aplicarea unui strat termoizolant de diferite grosimi (0,05–1 mm) pe suprafața de lucru a cavității matriței. Supraîncălzirea aliajelor înainte de turnare nu trebuie să depășească 15-20°C peste temperatura lichidus. Durata convergenței semiformelor este de 5-3 s.

Turnare la presiune joasă

Turnarea la presiune joasă este o altă formă de turnare sub presiune. A fost folosit la fabricarea pieselor turnate cu pereți subțiri de dimensiuni mari din aliaje de aluminiu cu un interval de cristalizare îngust (AL2, AL4, AL9, AL34). La fel ca și în cazul turnării cu matriță, suprafețele exterioare ale pieselor turnate sunt realizate cu o matriță metalică, iar cavitățile interioare sunt realizate cu miezuri de metal sau nisip.

Pentru fabricarea tijelor se folosește un amestec format din 55% nisip de cuarț 1K016A; 13,5% nisip îndrăzneț P01; 27% cuarț pulbere; 0,8% adeziv pectină; 3,2% rășină M și 0,5% kerosen. Un astfel de amestec nu formează o arsură mecanică. Formele sunt umplute cu metal prin presiunea aerului comprimat uscat (18–80 kPa) furnizat la suprafața topiturii într-un creuzet încălzit la 720–750°C. Sub acțiunea acestei presiuni, topitura este forțată să iasă din creuzet în firul metalic și din acesta în sistemul de deschidere și mai departe în cavitatea matriței. Avantajul turnării la presiune joasă este capacitatea de a controla automat rata de creștere a metalului în cavitatea matriței, ceea ce face posibilă obținerea de piese turnate cu pereți subțiri de o calitate mai bună decât turnarea gravitațională.

Cristalizarea aliajelor în matriță se efectuează la o presiune de 10–30 kPa până când se formează o crustă metalică solidă și 50–80 kPa după formarea unei cruste.

Piesele turnate din aliaj de aluminiu mai dense sunt produse prin turnare la presiune joasă cu contrapresiune. Umplerea cavității matriței în timpul turnării cu contrapresiune se realizează datorită diferenței de presiune în creuzet și în matriță (10–60 kPa). Cristalizarea metalului sub formă se efectuează la o presiune de 0,4-0,5 MPa. Acest lucru previne eliberarea hidrogenului dizolvat în metal și formarea porilor de gaz. Presiunea crescută contribuie la o nutriție mai bună a ansamblurilor de turnare masive. În alte privințe, tehnologia de turnare la presiune inversă nu este diferită de tehnologia de turnare la presiune joasă.

Turnarea sub presiune combină cu succes avantajele turnării la presiune joasă și cristalizării sub presiune.

Turnare prin injecție

Turnare sub presiune din aliaje de aluminiu AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34, piese turnate de configurație complexă din clasele 1-3 de precizie cu o grosime a peretelui de 1 mm și mai mult, găuri turnate cu un diametru de până la 1, 2 mm, filet exterior și interior turnat cu un pas minim de 1 mm și un diametru de 6 mm. Curățenia suprafeței unor astfel de piese turnate corespunde cu 5-8 clase de rugozitate. Producția de astfel de piese turnate se realizează pe mașini cu camere de presare orizontale sau verticale la rece, cu o presiune specifică de presare de 30–70 MPa. Se preferă utilajele cu cameră de balotat orizontală.

Dimensiunile și greutatea pieselor turnate sunt limitate de capacitățile Mașinilor de turnat prin injecție: volumul camerei de presare, presiunea specifică de presare (p) și forța de blocare (0). Zona de proiecție (F) a turnării, canalele de poartă și camera de presare pe placa de matriță mobilă nu trebuie să depășească valorile determinate de formula F = 0,85 0/r.

Valorile optime de pantă pentru suprafețele exterioare sunt de 45°; pentru 1° intern. Raza minimă de curbură este de 0,5-1 mm. Găurile mai mari de 2,5 mm în diametru sunt realizate prin turnare. Piesele turnate din aliaje de aluminiu, de regulă, sunt prelucrate numai de-a lungul suprafețelor de ședere. Alocația de prelucrare este atribuită ținând cont de dimensiunile turnării și variază de la 0,3 la 1 mm.

Pentru realizarea matrițelor se folosesc diverse materiale. Părțile matrițelor care vin în contact cu metalul lichid sunt fabricate din oțeluri ЗХ2В8, 4Х8В2, 4ХВ2С, plăcile de montare și suporturile matrițelor sunt realizate din oteluri 35, 45, 50, știfturi, bucșe și coloane de ghidare - din oțel U8A.

Alimentarea cu metal în cavitatea matrițelor se realizează folosind sisteme de închidere externe și interne. Alimentatoarele sunt aduse la piesele din turnare care sunt supuse prelucrarii. Grosimea acestora este atribuită în funcție de grosimea peretelui turnării la punctul de alimentare și de natura dată a umplerii matriței. Această dependență este determinată de raportul dintre grosimea alimentatorului și grosimea peretelui turnării. Lină, fără turbulențe și captare de aer, umplerea matrițelor are loc dacă raportul este apropiat de unu. Pentru piese turnate cu grosimea peretelui de până la 2 mm. alimentatoarele au o grosime de 0,8 mm; cu grosimea peretelui de 3 mm. grosimea alimentatoarelor este de 1,2 mm; cu grosimea peretelui de 4-6 mm-2 mm.

Pentru a primi prima porțiune de topitură îmbogățită cu incluziuni de aer, lângă cavitatea matriței sunt amplasate rezervoare speciale de spălare, al căror volum poate ajunge la 20-40% din volumul de turnare. Șaibele sunt conectate la cavitatea matriței prin canale, a căror grosime este egală cu grosimea alimentatoarelor. Îndepărtarea aerului și a gazului din cavitatea matrițelor se realizează prin canale speciale de ventilație și goluri între tije (împingătoare) și matricea matriței. Canalele de ventilație sunt realizate în planul despicat pe partea fixă ​​a matriței, precum și de-a lungul tijelor și ejectoarelor mobile. Adâncimea canalelor de ventilație la turnarea aliajelor de aluminiu se presupune a fi de 0,05-0,15 mm, iar lățimea este de 10-30 mm pentru a îmbunătăți ventilația, cavitatea șaibelor cu canale subțiri (0,2-0,5 mm) este conectată la atmosfera .

Principalele defecte ale pieselor turnate obținute prin turnare prin injecție sunt porozitatea subcrustală a aerului (gaz) datorită captării aerului la viteze mari de intrare a metalului în cavitatea matriței și porozitatea de contracție (sau învelișuri) în nodurile termice. Formarea acestor defecte este influențată în mare măsură de parametrii tehnologiei de turnare, viteza de presare, presiunea de presare și regimul termic al matriței.

Viteza de presare determină modul de umplere a matriței. Cu cât viteza de presare este mai mare, cu atât topitura se deplasează mai repede prin canalele de deschidere, cu atât viteza de intrare a topiturii în cavitatea matriței este mai mare. Vitezele mari de presare contribuie la umplerea mai bună a cavităților subțiri și alungite. În același timp, ele sunt cauza captării aerului de către metal și a formării porozității subcrustale. La turnarea aliajelor de aluminiu, viteze mari de presare sunt utilizate numai la fabricarea de piese turnate complexe cu pereți subțiri. Presiunea de presare are o mare influență asupra calității pieselor turnate. Pe măsură ce crește, densitatea pieselor turnate crește.

Valoarea presiunii de presare este de obicei limitată de valoarea forței de blocare a mașinii, care trebuie să depășească presiunea exercitată de metal asupra matricei mobile (pF). Prin urmare, prepresarea locală a pieselor turnate cu pereți groși, cunoscut sub numele de procedeul Ashigai, câștigă un mare interes. Viteza redusă de intrare a metalului în cavitatea matriței prin alimentatoare cu secțiune mare și prepresarea eficientă a topiturii de cristalizare cu ajutorul unui piston dublu fac posibilă obținerea de piese turnate dense.

Calitatea turnărilor este, de asemenea, semnificativ afectată de temperaturile aliajului și matriței. La fabricarea pieselor turnate cu pereți groși de o configurație simplă, topitura este turnată la o temperatură de 20-30 °C sub temperatura lichidus. Turnările cu pereți subțiri necesită utilizarea unei topituri supraîncălzite peste temperatura lichidus cu 10-15°C. Pentru a reduce amploarea tensiunilor de contracție și pentru a preveni formarea de fisuri în piese turnate, matrițele sunt încălzite înainte de turnare. Se recomandă următoarele temperaturi de încălzire:

Grosimea peretelui de turnare, mm 1—2 2—3 3—5 5—8

Temperatura de incalzire

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

Stabilitatea regimului termic este asigurată de matrițe de încălzire (electrice) sau de răcire (apă).

Pentru a proteja suprafața de lucru a matrițelor de efectele de lipire și eroziune ale topiturii, pentru a reduce frecarea în timpul extracției miezurilor și pentru a facilita extragerea pieselor turnate, matrițele sunt lubrifiate. In acest scop se folosesc lubrifianti grasi (ulei cu grafit sau pulbere de aluminiu) sau aposi (solutii sarate, preparate apoase pe baza de grafit coloidal).

Densitatea pieselor turnate din aliaje de aluminiu crește semnificativ la turnarea cu matrițe în vid. Pentru a face acest lucru, matrița este plasată într-o carcasă etanșă, în care se creează vidul necesar. Rezultate bune pot fi obținute folosind „procesul cu oxigen”. Pentru a face acest lucru, aerul din cavitatea matriței este înlocuit cu oxigen. La rate mari de intrare a metalului în cavitatea matriței, care provoacă captarea oxigenului de către topitură, porozitatea subcrustală nu se formează în piese turnate, deoarece tot oxigenul prins este cheltuit pentru formarea de oxizi de aluminiu fin dispersați care nu afectează în mod vizibil. proprietățile mecanice ale pieselor turnate. Astfel de piese turnate pot fi supuse unui tratament termic.

În funcție de cerințele specificațiilor tehnice, pot fi supuse piese turnate din aliaj de aluminiu tipuri variate control: cu raze X, cu raze gamma sau cu ultrasunete pentru detectarea defectelor interne; marcaje pentru determinarea abaterilor dimensionale; luminiscent pentru a detecta fisurile de suprafață; hidro- sau pneumocontrol pentru a evalua etanșeitatea. Este specificată frecvența tipurilor de control enumerate specificații sau determinat de departamentul metalurgistului sef al uzinei. Defectele identificate, dacă sunt permise de specificațiile tehnice, sunt eliminate prin sudare sau impregnare. Sudarea cu arc cu argon este utilizată pentru sudarea umpluturilor, a cochiliilor, a slăbirii fisurilor. Înainte de sudare, locul defect este tăiat în așa fel încât pereții nișurilor să aibă o pantă de 30 - 42 °. Piesele turnate sunt supuse încălzirii locale sau generale până la 300-350C. Încălzirea locală se realizează cu o flacără de oxiacetilenă, încălzirea generală se realizează în cuptoare cu cameră. Sudarea se realizează cu aceleași aliaje din care sunt realizate piesele turnate, folosind un electrod de wolfram neconsumabil cu diametrul de 2-6 mm la cheltuiala argon 5-12 l/min. Puterea curentului de sudare este de obicei de 25-40 A la 1 mm de diametrul electrodului.

Porozitatea în piese turnate se elimină prin impregnare cu lac de bachelită, lac asfaltic, ulei de uscare sau sticlă lichidă. Impregnarea se realizează în cazane speciale la o presiune de 490-590 kPa cu menținerea prealabilă a pieselor turnate în atmosferă rarefiată (1,3-6,5 kPa). Temperatura lichidului de impregnare se menține la 100°C. După impregnare, piesele turnate sunt supuse uscării la 65-200°C, timp în care lichidul de impregnare se întărește, și control repetat.

Aluminiu (Aluminiu) este

Aplicarea aluminiului

Utilizat pe scară largă ca material structural. Principalele avantaje ale aluminiului în această capacitate sunt ușurința, ductilitatea pentru ștanțare, rezistența la coroziune (în aer, aluminiul este acoperit instantaneu cu o peliculă puternică de Al2O3, care împiedică oxidarea ulterioară a acestuia), conductivitate termică ridicată, netoxicitatea compușilor săi. În special, aceste proprietăți au făcut ca aluminiul să fie extrem de popular în fabricarea vaselor de gătit, a foliei de aluminiu Industria alimentară si pentru ambalare.

Principalul dezavantaj al aluminiului ca material structural este rezistența sa scăzută, prin urmare, pentru a-l întări, este de obicei aliat cu o cantitate mică de cupru și magneziu (aliajul se numește duraluminiu).

Conductivitatea electrică a aluminiului este de numai 1,7 ori mai mică decât cea a cuprumului, în timp ce aluminiul este de aproximativ 4 ori mai ieftin pe kilogram, dar, datorită densității de 3,3 ori mai mici, pentru a obține o rezistență egală, are nevoie de aproximativ 2 ori mai puțină greutate. Prin urmare, este utilizat pe scară largă în inginerie electrică pentru fabricarea firelor, ecranarea acestora și chiar în microelectronică pentru fabricarea conductorilor în cipuri. Conductivitatea electrică mai mică a aluminiului (37 1/ohm) în comparație cu cuprum (63 1/ohm) este compensată de o creștere a secțiunii transversale a conductorilor de aluminiu. Dezavantajul aluminiului ca material electric este prezența unei pelicule puternice de oxid care îngreunează lipirea.

Datorită complexului de proprietăți, este utilizat pe scară largă în echipamentele termice.

Aluminiul și aliajele sale își păstrează rezistența la temperaturi foarte scăzute. Din acest motiv, este utilizat pe scară largă în tehnologia criogenică.

Reflexivitatea ridicată combinată cu costul scăzut și ușurința de depunere fac din aluminiu un material ideal pentru fabricarea oglinzilor.

În producția de materiale de construcție ca agent de formare a gazelor.

Aluminizarea conferă rezistență la coroziune și la calcar oțelului și altor aliaje, cum ar fi supapele de motor cu piston, paletele turbinei, platformele petroliere, echipamentele de schimb de căldură și, de asemenea, înlocuiește galvanizarea.

Sulfura de aluminiu este folosită pentru a produce hidrogen sulfurat.

Cercetările sunt în desfășurare pentru a dezvolta aluminiul spumat ca material deosebit de puternic și ușor.

Ca component al termitei, amestecuri pentru aluminotermie

Aluminiul este folosit pentru a recupera metalele rare din oxizii sau halogenurile lor.

aluminiul este componentă importantă multe aliaje. De exemplu, în bronzurile de aluminiu, componentele principale sunt cuprul și aluminiul. În aliajele de magneziu, aluminiul este cel mai des folosit ca aditiv. Pentru fabricarea spiralelor în încălzitoarele electrice se utilizează Fechral (Fe, Cr, Al) (împreună cu alte aliaje).

cafea din aluminiu" height="449" src="/pictures/investments/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="(!LANG:21. Producător italian clasic de cafea din aluminiu" width="376" />!}

Când aluminiul era foarte scump, se făceau din el o varietate de articole de bijuterii. Așadar, Napoleon al III-lea a comandat nasturi de aluminiu, iar în 1889 lui Dmitri Ivanovici Mendeleev i s-au prezentat cântare cu boluri din aur și aluminiu. Moda pentru ei a trecut imediat când au apărut noi tehnologii (dezvoltări) pentru producția sa, care au redus costul de mai multe ori. Acum, aluminiul este uneori folosit la fabricarea de bijuterii.

În Japonia, aluminiul este folosit la fabricarea bijuteriilor tradiționale, înlocuind .

Aluminiul și compușii săi sunt utilizați ca propulsor de înaltă performanță în propulsoarele bipropulsante și ca propulsor în propulsoarele solide. Următorii compuși de aluminiu sunt de cel mai mare interes practic ca combustibil pentru rachete:

Aluminiu sub formă de pulbere ca combustibil în combustibilii solizi pentru rachete. Se mai foloseste si sub forma de pulbere si suspensii in hidrocarburi.

hidrură de aluminiu.

boran de aluminiu.

trimetilaluminiu.

Trietilaluminiu.

Tripropilaluminiu.

Trietilaluminiul (de obicei, împreună cu trietilbor) este, de asemenea, utilizat pentru aprinderea chimică (adică, ca combustibil de pornire) în motoarele de rachetă, deoarece se aprinde spontan în oxigenul gazos.

Are un efect ușor toxic, dar mulți compuși anorganici de aluminiu solubili în apă rămân în stare dizolvată mult timp și pot avea un efect dăunător asupra oamenilor și animalelor cu sânge cald prin apă potabilă. Cele mai toxice sunt clorurile, nitrații, acetații, sulfații etc. Pentru om, următoarele doze de compuși ai aluminiului (mg/kg greutate corporală) au efect toxic la ingerare:

acetat de aluminiu - 0,2-0,4;

hidroxid de aluminiu - 3,7-7,3;

aluminiu alaun - 2,9.

În primul rând, acționează asupra sistemului nervos (se acumulează în țesutul nervos, ducând la tulburări severe ale funcției sistemului nervos central). Cu toate acestea, proprietatea neurotoxică a aluminiului a fost studiată încă de la mijlocul anilor 1960, deoarece acumularea metalului în corpul uman este împiedicată de mecanismul excreției acestuia. În condiții normale, până la 15 mg dintr-un element pe zi pot fi excretate în urină. În consecință, cel mai mare efect negativ se observă la persoanele cu funcție excretorie renală afectată.

Potrivit unor studii biologice, aportul de aluminiu în corpul uman a fost considerat un factor în dezvoltarea bolii Alzheimer, dar aceste studii au fost ulterior criticate și concluzia despre legătura dintre unul și celălalt a fost infirmată.

Caracteristicile chimice ale aluminiului sunt determinate de afinitatea sa mare pentru oxigen (in minerale aluminiul este inclus în octaedre și tetraedre de oxigen), valență constantă (3), solubilitate slabă a majorității compușilor naturali. ÎN procese endogeneîn timpul solidificării magmei și al formării rocilor magmatice, aluminiul intră în rețeaua cristalină a feldspaților, micii și a altor minerale - aluminosilicați. În biosferă, aluminiul este un migrant slab; este rar în organisme și hidrosferă. Într-un climat umed, în care resturile în descompunere ale vegetației abundente formează o mulțime de acizi organici, aluminiul migrează în soluri și ape sub formă de compuși coloidali organominerale; aluminiul este adsorbit de coloizi și precipitat în partea inferioară a solurilor. Legătura aluminiului cu siliciul este parțial ruptă și în unele locuri la tropice se formează minerale - hidroxizi de aluminiu - boehmită, diasporă, hidrargilită. Cea mai mare parte a aluminiului face parte din aluminosilicați - caolinit, beidelit și alte minerale argiloase. Mobilitatea slabă determină acumularea reziduală de aluminiu în crusta de intemperii a tropicelor umede. Ca urmare, se formează bauxite eluviale. În epocile geologice trecute, bauxitele s-au acumulat și în lacuri și în zona de coastă a mărilor din regiunile tropicale (de exemplu, bauxite sedimentare din Kazahstan). În stepe și deșerturi, unde există puțină materie vie, iar apele sunt neutre și alcaline, aluminiul aproape că nu migrează. Migrația aluminiului este cea mai viguroasă în zonele vulcanice, unde se observă râuri foarte acide și ape subterane bogate în aluminiu. În locurile de deplasare a apelor acide cu alcalino - marine (la gurile râurilor și altele), aluminiul se depune cu formarea de depozite de bauxită.

Aluminiul face parte din țesuturile animalelor și plantelor; în organele mamiferelor s-a găsit de la 10-3 la 10-5% aluminiu (pe substanță brută). Aluminiul se acumulează în ficat, pancreas și glandele tiroide. ÎN produse din plante conținutul de aluminiu variază de la 4 mg la 1 kg de substanță uscată (cartof) la 46 mg (napi galbene), în produsele de origine animală - de la 4 mg (miere) la 72 mg la 1 kg de substanță uscată (). În dieta umană zilnică, conținutul de aluminiu ajunge la 35-40 mg. Organismele cunoscute sunt concentratoarele de aluminiu, de exemplu, mușchi de club (Lycopodiaceae), care conțin până la 5,3% aluminiu în cenușă, moluște (Helix și Lithorina), în cenușă din care 0,2-0,8% aluminiu. Formând compuși insolubili cu fosfații, aluminiul perturbă alimentația plantelor (absorbția fosfaților de către rădăcini) și a animalelor (absorbția fosfaților în intestine).

Principalul cumpărător este aviația. Elementele cele mai puternic încărcate ale aeronavei (pielea, set de armare) sunt realizate din duraluminiu. Și au dus acest aliaj în spațiu. A aterizat chiar pe Lună și s-a întors pe Pământ. Și stațiile „Luna”, „Venus”, „Marte”, create de designerii biroului, care ani lungi conduși de Georgy Nikolaevich Babakin (1914-1971), nu se puteau lipsi de aliaje de aluminiu.

Aliajele sistemului aluminiu-mangan și aluminiu-magneziu (AMts și AMg) sunt principalul material pentru corpurile "rachetelor" și "meteorilor" de mare viteză - hidrofoile.

Dar aliajele de aluminiu sunt folosite nu numai în spațiu, aviație, transport maritim și fluvial. Aluminiul ocupă o poziție puternică în transportul terestru. Următoarele date vorbesc despre utilizarea pe scară largă a aluminiului în industria auto. În 1948 s-au folosit 3,2 kg de aluminiu pentru fiecare, în 1958 - 23,6, în 1968 - 71,4, iar astăzi această cifră depășește 100 kg. A apărut aluminiul şi transport feroviar. Iar Russkaya Troika superexpress este fabricat în proporție de peste 50% din aliaje de aluminiu.

Aluminiul este folosit din ce în ce mai mult în construcții. În clădirile noi se folosesc adesea grinzi puternice și ușoare, tavane, coloane, balustrade, garduri, elemente ale sistemelor de ventilație din aliaje pe bază de aluminiu. ÎN anul trecut aliajele de aluminiu au intrat în construcția multora clădiri publice, complexe sportive. Există încercări de a folosi aluminiu ca material de acoperiș. Un astfel de acoperiș nu se teme de impuritățile de dioxid de carbon, compușii de sulf, compușii de azot și alte impurități dăunătoare, care sporesc foarte mult coroziunea atmosferică a fierului de acoperiș.

Ca aliaje de turnare, se folosesc silumini - aliaje ale sistemului aluminiu-siliciu. Astfel de aliaje au o fluiditate bună, dau contracție scăzută și segregare (eterogenitate) în piese turnate, ceea ce face posibilă obținerea unor piese din cea mai complexă configurație prin turnare, de exemplu, carcase de motor, rotoare de pompe, carcase de instrumente, blocuri de motoare cu ardere internă, pistoane. , chiulasa si mantale motoare cu piston.

Luptă pentru declin cost aliajele de aluminiu au avut, de asemenea, succes. De exemplu, siluminul este de 2 ori mai ieftin decât aluminiul. De obicei, dimpotrivă, aliajele sunt mai scumpe (pentru a obține un aliaj, este necesar să se obțină o bază pură, iar apoi prin aliere - un aliaj). Metalurgiștii sovietici de la Uzina de Aluminiu Dnepropetrovsk în 1976 au stăpânit topirea siluminilor direct din aluminosilicați.

Aluminiul este cunoscut de mult în inginerie electrică. Cu toate acestea, până de curând, domeniul de aplicare al aluminiului a fost limitat la liniile electrice și, în cazuri rare, la cablurile de alimentare. Industria cablurilor era dominată de cupru și conduce. Elementele conductoare ale structurii cablurilor au fost realizate din cupru, iar mantaua metalica din conduce sau aliaje pe bază de plumb. Timp de multe decenii (pentru prima dată, în 1851, învelișurile de plumb pentru protejarea miezurilor de cablu au fost propuse) a fost singurul material metalic pentru învelișurile de cablu. El este excelent în acest rol, dar nu fără defecte - densitate mare, rezistență scăzută și deficit; acestea sunt doar cele principale care au făcut o persoană să caute alte metale care pot înlocui în mod adecvat plumbul.

S-au dovedit a fi din aluminiu. Începutul serviciului său în acest rol poate fi considerat 1939, iar lucrările au început în 1928. Cu toate acestea, o schimbare serioasă în utilizarea aluminiului în tehnologia cablurilor a avut loc în 1948, când a fost dezvoltată și stăpânită tehnologia de fabricare a tecilor de aluminiu.

De asemenea, cuprul a fost timp de multe decenii singurul metal pentru fabricarea conductoarelor de curent. Studiile materialelor care ar putea înlocui cuprul au arătat că aluminiul ar trebui și poate fi un astfel de metal. Așadar, în loc de două metale, în esențial scopuri diferite, aluminiul a intrat în tehnologia cablurilor.

Această înlocuire are o serie de avantaje. În primul rând, posibilitatea de a utiliza o carcasă de aluminiu ca conductor neutru reprezintă o economie semnificativă de metal și reducerea greutății. În al doilea rând, rezistență mai mare. În al treilea rând, facilitarea instalării, reducerea costurilor de transport, reducerea costului cablului etc.

Firele de aluminiu sunt, de asemenea, folosite pentru liniile electrice aeriene. Dar a fost nevoie de mult efort și timp pentru a face o înlocuire echivalentă. Au fost dezvoltate multe opțiuni și sunt utilizate în funcție de situația specifică. [Produs fire de aluminiu rezistență crescută și rezistență crescută la fluaj, care se realizează prin aliarea cu magneziu până la 0,5%, siliciu până la 0,5%, fier până la 0,45%, întărire și îmbătrânire. Se folosesc fire de oțel-aluminiu, în special pentru efectuarea unor deschideri mari necesare la intersecția diferitelor obstacole cu liniile electrice. Există deschideri de peste 1500 m, de exemplu, la traversarea râurilor.

Aluminiu în tehnologie de transfer electricitate pe distanțe lungi, ele sunt folosite nu numai ca material conductor. În urmă cu un deceniu și jumătate, aliajele pe bază de aluminiu au început să fie folosite pentru fabricarea turnurilor de transmisie a puterii. Au fost construite pentru prima dată la noi țarăîn Caucaz. Sunt de aproximativ 2,5 ori mai ușoare decât oțelul și nu necesită protecție împotriva coroziunii. Astfel, același metal a înlocuit fierul, cuprul și plumbul în inginerie electrică și tehnologia de transmitere a energiei electrice.

Și așa sau aproape așa a fost și în alte domenii ale tehnologiei. Rezervoarele, conductele și alte unități de asamblare din aliaje de aluminiu s-au dovedit bine în industria petrolului, gazelor și chimiei. Au înlocuit multe metale și materiale rezistente la coroziune, cum ar fi recipientele din aliaj fier-carbon emailate în interior pentru a stoca lichide agresive (o fisură în stratul de email al acestui design scump ar putea duce la pierderi sau chiar la un accident).

Peste 1 milion de tone de aluminiu sunt cheltuite anual în lume pentru producția de folie. Grosimea foliei, în funcție de scopul acesteia, este în intervalul 0,004-0,15 mm. Aplicația sa este extrem de variată. Este folosit pentru ambalarea diverselor produse alimentare si industriale - ciocolata, dulciuri, medicamente, cosmetice, produse fotografice etc.

Folia este, de asemenea, folosită ca material structural. Există un grup de materiale plastice umplute cu gaz - materiale plastice tip fagure - materiale celulare cu un sistem de celule care se repetă în mod regulat de formă geometrică regulată, ai căror pereți sunt fabricați din folie de aluminiu.

Enciclopedia lui Brockhaus și Efron

ALUMINIU- (argilă) chimic. zn. AL; la. în. = 27,12; bate în. = 2,6; p.p. aproximativ 700°. Metal alb argintiu, moale, sonor; este în combinație cu acidul silicic componenta principală a argilelor, feldspatului, micii; întâlnită în toate solurile. Se duce la…… Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

ALUMINIU- (simbol Al), un metal alb-argintiu, un element din grupa a treia a tabelului periodic. A fost obținut pentru prima dată în formă pură în 1827. Cel mai comun metal din scoarță globul; sursa sa principală este minereul de bauxită. Proces…… Dicționar enciclopedic științific și tehnic

ALUMINIU- ALUMINIU, Aluminiu (semn chimic A1, la. greutate 27,1), cel mai des întâlnit metal de la suprafața pământului și, după O și siliciu, cel mai important component al scoarței terestre. A. apare în natură, în principal sub formă de săruri de acid silicic (silicați); ... ... Marea Enciclopedie Medicală

Aluminiu- este un metal alb-albăstrui, caracterizat printr-o ușurință deosebită. Este foarte ductil și poate fi ușor rulat, trasat, forjat, ștanțat și turnat etc. Ca și alte metale moi, aluminiul se pretează foarte bine la ...... Terminologie oficială

Aluminiu- (Aluminiu), Al, un element chimic din grupa III a sistemului periodic, număr atomic 13, masă atomică 26,98154; metal ușor, mp660 °С. Conținutul din scoarța terestră este de 8,8% din greutate. Aluminiul și aliajele sale sunt utilizate ca materiale structurale în ... ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

ALUMINIU- ALUMINIU, aluminiu tată., chim. argile metalice alcaline, bază de alumină, argile; precum și baza de rugină, fier; și cupru yari. Mascul aluminit. o fosilă asemănătoare alaunului, sulfat de alumină hidratată. Alunit sotul. fosilă, foarte aproape de ...... Dicţionar Dalia

aluminiu- (argintiu, ușor, înaripat) metal Dicționar de sinonime rusești. aluminiu n., număr de sinonime: 8 argile (2) … Dicţionar de sinonime

ALUMINIU- (lat. Aluminiu din alaun alaun), Al, un element chimic din grupa III a sistemului periodic, număr atomic 13, masă atomică 26,98154. Metal alb argintiu, ușor (2,7 g/cm³), ductil, cu conductivitate electrică ridicată, p.t. 660 .C.… … Dicţionar enciclopedic mare

Aluminiu- Al (din lat. alumen denumirea de alaun, folosit în antichitate ca mordant în vopsire și tăbăcire * a. aluminiu; n. Aluminiu; f. aluminiu; și. aluminio), chim. grupa III element periodic. Sistemele Mendeleev, la. n. 13, la. m. 26,9815 ... Enciclopedia Geologică

ALUMINIU- ALUMINIU, aluminiu, pl. fără soț. (din lat. alamen alaun). Metal ușor maleabil alb argintiu. Dicționar explicativ al lui Ushakov. D.N. Uşakov. 1935 1940... Dicționar explicativ al lui Ushakov

Proprietăți 13 Al.

Masă atomică	26,98	Clarke, la.% (prevalența în natură)	5,5
configuratie electronica*		Starea de agregare (bine.).	solid
	0,143	Culoare	alb argintiu
	0,057		695
Energie de ionizare	5,98		2447
Electronegativitate relativă	1,5	Densitate	2,698
Posibile stări de oxidare	1, +2,+3	Potențial electrod standard	1,69

*Afișată configurația externă nivele electronice element atom. Configurația nivelurilor electronice rămase coincide cu cea pentru gazul nobil care completează perioada anterioară și este indicată între paranteze.

Aluminiu- reprezentantul principal al metalelor din subgrupa principală a grupei III a sistemului periodic. Proprietățile analogilor săi - galiu, IndiaȘi taliu -în multe privințe seamănă cu proprietățile aluminiului, deoarece toate aceste elemente au aceeași configurație electronică a nivelului exterior ns 2 np 1și prin urmare toate prezintă o stare de oxidare de 3+.

proprietăți fizice. Aluminiul este un metal alb argintiu cu conductivitate termică și electrică ridicată. Suprafața metalică este acoperită cu o peliculă subțire, dar foarte puternică, de oxid de aluminiu Al 2 Oz.

Proprietăți chimice. Aluminiul este foarte activ dacă nu există o peliculă protectoare de Al 2 Oz. Acest film previne interacțiunea aluminiului cu apa. Dacă îndepărtați folia de protecție prin mijloace chimice(de exemplu, cu o soluție alcalină), atunci metalul începe să interacționeze puternic cu apa cu eliberarea de hidrogen:

Aluminiul sub formă de așchii sau pulbere arde puternic în aer, eliberând o cantitate mare de energie:

Această caracteristică a aluminiului este utilizată pe scară largă pentru a obține diferite metale din oxizii lor prin reducerea cu aluminiu. Metoda este numită aluminotermie . Aluminotermia poate produce numai acele metale în care căldura de formare a oxizilor este mai mică decât căldura de formare a Al 2 Oz, de exemplu:

Când este încălzit, aluminiul reacţionează cu halogenii sulf, azot şi carbon, formând, respectiv, halogenuri:

Sulfura de aluminiu și carbura de aluminiu sunt complet hidrolizate cu formarea de hidroxid de aluminiu și, în consecință, hidrogen sulfurat și metan.

Aluminiul este ușor solubil în acid clorhidric de orice concentrație:

Acizii sulfuric și azotic concentrați la rece nu acționează asupra aluminiului (pasiv). La Incalzi aluminiul este capabil să reducă acești acizi fără degajare de hidrogen:

ÎN diluat acidul sulfuric dizolvă aluminiul cu eliberarea de hidrogen:

ÎN diluat acid azotic reacția are loc cu eliberarea de oxid nitric (II):

Aluminiul se dizolvă în soluții de alcalii și carbonați de metale alcaline pentru a se forma tetrahidroxoaluminați:

Oxid de aluminiu. Al2O3 are 9 modificări cristaline. Cel mai frecvent a este o modificare. Este cel mai inert din punct de vedere chimic; pe baza sa, sunt cultivate monocristale din diverse pietre pentru a fi utilizate în industria și tehnologia bijuteriilor.

În laborator, oxidul de aluminiu se obține prin arderea pulberii de aluminiu în oxigen sau prin calcinarea hidroxidului acesteia:

oxid de aluminiu, fiind amfoter poate reacționa nu numai cu acizi, ci și cu alcalii, precum și atunci când este fuzionat cu carbonați de metale alcaline, dând în același timp metaaluminati:

și cu săruri acide:

hidroxid de aluminiu- substanță gelatinoasă albă, practic insolubilă în apă, posedând amfoter proprietăți. Hidroxidul de aluminiu poate fi obținut prin tratarea sărurilor de aluminiu cu alcalii sau hidroxid de amoniu. În primul caz, trebuie evitat un exces de alcali, deoarece altfel hidroxidul de aluminiu se va dizolva odată cu formarea de complex. tetrahidroxoaluminati[Al(OH)4]`:

De fapt, în ultima reacție, ioni de tetrahidroxodiquaaluminat` , cu toate acestea, forma simplificată [Al(OH) 4 ]` este de obicei folosită pentru a scrie reacții. Cu o acidificare slabă, tetrahidroxoaluminații sunt distruși:

săruri de aluminiu. Aproape toate sărurile de aluminiu pot fi obținute din hidroxid de aluminiu. Aproape toate sărurile de aluminiu și acizii tari sunt foarte solubile în apă și sunt puternic hidrolizați.

Halogenurile de aluminiu sunt foarte solubile în apă și sunt dimeri în structura lor:

2AlCl 3 є Al 2 Cl 6

Sulfții de aluminiu sunt ușor de hidrolizat, ca toate sărurile sale:

Alaunul de potasiu-aluminiu este cunoscut și: KA1(S04) 2H12H2O.

acetat de aluminiu Al(CH3COO)3 folosit în medicină ca loțiune.

Aluminosilicați.În natură, aluminiul apare sub formă de compuși cu oxigen și siliciu - aluminosilicați. Formula lor generală este: (Na, K)2Al2Si2O8-nefelina.

De asemenea, compușii naturali de aluminiu sunt: Al2O3- corindon, alumină; şi compuşi cu formule generale Al2O3H nH2OȘi Al(OH)3H nH20- bauxite.

chitanta. Aluminiul este obţinut prin electroliza topiturii de Al 2 O 3.

Aluminiu

Aluminiu- un element chimic din grupa III a sistemului periodic al lui Mendeleev (număr atomic 13, masă atomică 26,98154). În majoritatea compușilor, aluminiul este trivalent, dar la temperaturi ridicate poate prezenta și o stare de oxidare de +1. Dintre compușii acestui metal, cel mai important este oxidul de Al2O3.

Aluminiu- metal alb-argintiu, ușor (densitate 2,7 g/cm 3), ductil, bun conductor de electricitate și căldură, punct de topire 660 ° C. Se trage ușor în sârmă și se rulează în foi subțiri. Aluminiul este activ din punct de vedere chimic (în aer este acoperit cu o peliculă de oxid de protecție - oxid de aluminiu.) Protejează fiabil metalul de oxidarea ulterioară. Dar dacă pulberea de aluminiu sau folia de aluminiu este încălzită puternic, metalul arde cu o flacără orbitoare, transformându-se în oxid de aluminiu. Aluminiul se dizolvă chiar și în acizi clorhidric și sulfuric diluați, mai ales atunci când este încălzit. Dar în acid azotic rece foarte diluat și concentrat, aluminiul nu se dizolvă. Sub acțiunea soluțiilor apoase alcaline asupra aluminiului, stratul de oxid se dizolvă și se formează aluminați - săruri care conțin aluminiu în compoziția anionului:

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

Aluminiul, lipsit de peliculă de protecție, interacționează cu apa, înlocuind hidrogenul din aceasta:

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

Hidroxidul de aluminiu rezultat reacţionează cu un exces de alcali, formând hidroxoaluminat:

Al (OH) 3 + NaOH \u003d Na.

Ecuația generală pentru dizolvarea aluminiului într-o soluție apoasă de alcali are următoarea formă:

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

Aluminiul interacționează activ cu halogenii. Hidroxidul de aluminiu Al(OH) 3 este o substanță albă, translucidă, gelatinoasă.

Scoarța terestră conține 8,8% aluminiu. Este al treilea element cel mai abundent din natură, după oxigen și siliciu, și primul dintre metale. Face parte din argile, feldspați, mica. Sunt cunoscute câteva sute de minerale Al (aluminosilicați, bauxite, alunite și altele). Cel mai important mineral de aluminiu-bauxita contine 28-60% alumina-oxid de aluminiu Al 2 O 3 .

În forma sa pură, aluminiul a fost obținut pentru prima dată de fizicianul danez H. Oersted în 1825, deși este cel mai comun metal din natură.

Producția de aluminiu se realizează prin electroliza aluminei Al 2 O 3 în topitură de criolit NaAlF 4 la o temperatură de 950 °C.

Aluminiul este utilizat în aviație, construcții, în principal sub formă de aliaje de aluminiu cu alte metale, electrotehnică (înlocuitor al cuprului la fabricarea cablurilor etc.), industria alimentară (folie), metalurgie (aditiv aliaj), aluminotermie etc. .

Densitatea aluminiului, greutatea specifică și alte caracteristici.

densitate - 2,7*10 3 kg/m 3 ;
Gravitație specifică - 2,7 G/ cm 3;
Căldura specifică la 20°C - 0,21 cal/grad;
Temperatură de topire - 658,7°C;
Capacitate termică specifică de topire - 76,8 cal/grad;
Temperatura de fierbere - 2000°C;
Modificarea volumului relativ în timpul topirii (ΔV/V) - 6,6%;
Coeficientul de dilatare liniar(la aproximativ 20°C) : - 22,9 * 10 6 (1 / grad);
Coeficientul de conductivitate termică a aluminiului - 180 kcal / m * oră * grindină;

Modulele de elasticitate a aluminiului și raportul lui Poisson

Reflectarea luminii prin aluminiu

Cifrele date în tabel arată ce procent de lumină incidentă perpendicular pe suprafață este reflectată de aceasta.

OXID DE ALUMINIU Al 2 O 3

Oxid de aluminiu Al 2 O 3, numită și alumină, se găsește în mod natural sub formă cristalină, formând corindonul mineral. Corindonul are o duritate foarte mare. Cristalele sale transparente, colorate în roșu sau albastru, sunt pietre prețioase- rubin și safir. În prezent, rubinele sunt obținute artificial prin fuziunea cu alumină într-un cuptor electric. Sunt folosite nu atât pentru bijuterii, cât în ​​scopuri tehnice, de exemplu, pentru fabricarea de piese pentru instrumente de precizie, pietre în ceasuri etc. Cristalele de rubin care conțin o mică impuritate de Cr 2 O 3 sunt folosite ca generatoare cuantice - lasere care creează un fascicul direcționat de radiație monocromatică.

Corindonul și varietatea sa cu granulație fină, care conține o cantitate mare de impurități - șmirghel, sunt folosite ca materiale abrazive.

PRODUCEREA ALUMINIU

Principala materie primă pentru producția de aluminiu sunt bauxite care conţin 32-60% alumină Al 2 O 3 . Cele mai importante minereuri de aluminiu includ și alunita și nefelina. Rusia are rezerve semnificative de minereuri de aluminiu. Pe lângă bauxite, din care depozite mari sunt situate în Urali și Bașkiria, o sursă bogată de aluminiu este nefelina extrasă în Peninsula Kola. O mulțime de aluminiu se găsește și în zăcămintele din Siberia.

Aluminiul se obţine din oxidul de aluminiu Al 2 O 3 prin metoda electrolitică. Oxidul de aluminiu utilizat pentru aceasta trebuie să fie suficient de pur, deoarece impuritățile sunt îndepărtate cu mare dificultate din aluminiul topit. Al 2 O 3 purificat este obţinut prin prelucrarea bauxitei naturale.

Principala materie primă pentru producția de aluminiu este oxidul de aluminiu. Nu conduce electricitatea și are un punct de topire foarte ridicat (aproximativ 2050 °C), deci necesită prea multă energie.

Este necesar să se reducă punctul de topire al oxidului de aluminiu la cel puțin 1000 o C. Această metodă a fost găsită în paralel de francezul P. Eru și americanul C. Hall. Ei au descoperit că alumina se dizolvă bine în criolitul topit, un mineral cu compoziția AlF 3. 3NaF. Această topitură este supusă electrolizei la o temperatură de numai aproximativ 950 ° C în producția de aluminiu. Rezervele de criolit din natură sunt nesemnificative, așa că a fost creat criolit sintetic, care a redus semnificativ costul producției de aluminiu.

Hidroliza este supusă unui amestec topit de criolit Na3 și oxid de aluminiu. Un amestec care conține aproximativ 10 procente în greutate Al2O3 se topește la 960 °C și are conductivitatea electrică, densitatea și vâscozitatea cele mai favorabile procesului. Pentru a îmbunătăți în continuare aceste caracteristici, în compoziția amestecului sunt introduși aditivi AlF3, CaF2 și MgF2. Acest lucru face posibilă electroliza la 950 °C.

Electrolizorul pentru topirea aluminiului este o carcasă de fier căptușită cu cărămizi refractare din interior. Fundul său (dedesubt), asamblat din blocuri de cărbune comprimat, servește drept catod. Anozii (unul sau mai mulți) sunt amplasați deasupra: acestea sunt cadre de aluminiu umplute cu brichete de cărbune. În instalațiile moderne, electrolizoarele sunt instalate în serie; fiecare serie este formată din 150 sau mai multe celule.

În timpul electrolizei, aluminiul este eliberat la catod, iar oxigenul este eliberat la anod. Aluminiul, care are o densitate mai mare decât topitura originală, este colectat la fundul electrolizorului, de unde este evacuat periodic. Pe măsură ce metalul este eliberat, noi porțiuni de oxid de aluminiu sunt adăugate la topitură. Oxigenul eliberat în timpul electrolizei interacționează cu carbonul anodului, care se arde, formând CO și CO 2 .

Prima fabrică de aluminiu din Rusia a fost construită în 1932 la Volhov.

ALIEJE DE ALUMINIU

Aliaje, care măresc rezistența și alte proprietăți ale aluminiului, sunt obținute prin introducerea de aditivi de aliaj în el, cum ar fi cuprul, siliciul, magneziul, zincul și manganul.

Duraluminiu(duralumin, duraluminiu, de la numele orașului german unde a început producția industrială a aliajului). Aliaj de aluminiu (bază) cu cupru (Cu: 2,2-5,2%), magneziu (Mg: 0,2-2,7%) mangan (Mn: 0,2-1%). Este supus întăririi și îmbătrânirii, adesea îmbrăcat cu aluminiu. Este un material structural pentru ingineria aviației și transporturilor.

Silumin- aliaje ușoare de aluminiu turnat (bază) cu siliciu (Si: 4-13%), uneori până la 23% și alte elemente: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Acestea produc piese de configurație complexă, în principal în industria auto și aeronautică.

magnalia- aliaje de aluminiu (baza) cu magneziu (Mg: 1-13%) si alte elemente cu rezistenta mare la coroziune, sudabilitate buna, ductilitate ridicata. Ei realizează piese turnate modelate (casting magnals), table, sârmă, nituri etc. (magnalia deformabilă).

Principalele avantaje ale tuturor aliajelor de aluminiu sunt densitatea lor scăzută (2,5-2,8 g / cm 3), rezistența ridicată (pe unitate de greutate), rezistența satisfăcătoare la coroziune atmosferică, costul relativ scăzut și ușurința de producție și procesare.

Aliajele de aluminiu sunt utilizate în tehnologia rachetelor, în fabricarea aeronavelor, auto, navelor și instrumentelor, în producția de ustensile, articole sportive, mobilier, publicitate și alte industrii.

În ceea ce privește amploarea aplicării, aliajele de aluminiu ocupă locul al doilea după oțel și fontă.

Aluminiul este unul dintre cei mai comuni aditivi în aliajele pe bază de cupru, magneziu, titan, nichel, zinc și fier.

Aluminiul este, de asemenea, folosit pentru aluminizare (aluminizare)- saturarea suprafeței produselor din oțel sau fontă cu aluminiu pentru a proteja materialul de bază de oxidare în timpul încălzirii puternice, de ex. crește rezistența la căldură (până la 1100 °C) și rezistența la coroziune atmosferică.

PROPRIETATI ALE ALUMINULUI

Conţinut:

Clase de aluminiu

Proprietăți fizice

Proprietăți de coroziune

Proprietăți mecanice

Proprietăți tehnologice

Aplicație

clase de aluminiu.

Aluminiul se caracterizează prin conductivitate electrică și termică ridicată, rezistență la coroziune, ductilitate și rezistență la îngheț. Cea mai importantă proprietate a aluminiului este densitatea sa scăzută (aproximativ 2,70 g/cc) Punctul de topire al aluminiului este de aproximativ 660 C.

Proprietățile fizico-chimice, mecanice și tehnologice ale aluminiului sunt foarte dependente de tipul și cantitatea de impurități, care înrăutățesc majoritatea proprietăților metalului pur Principalele impurități naturale din aluminiu sunt fierul și siliciul. Fierul, de exemplu, este prezent ca o fază Fe-Al independentă, reduce conductivitatea electrică și rezistența la coroziune, înrăutățește ductilitatea, dar crește ușor rezistența aluminiului.

În funcție de gradul de purificare, aluminiul primar este împărțit în aluminiu de înaltă puritate și tehnică (GOST 11069-2001). Aluminiul tehnic include și clasele marcate AD, AD1, AD0, AD00 (GOST 4784-97). Aluminiul tehnic de toate gradele este obținut prin electroliza topiturii criolit-alumină. Aluminiul de înaltă puritate se obține prin purificarea suplimentară a aluminiului tehnic. Caracteristicile proprietăților aluminiului de înaltă și înaltă puritate sunt discutate în cărți

1) Știința metalelor a aluminiului și a aliajelor sale. Ed. I.N. Fridlyander. M. 1971.2) Proprietățile mecanice și tehnologice ale metalelor. A.V. Bobylev. M. 1980.

Tabelul de mai jos oferă un rezumat al majorității claselor de aluminiu. Este indicat și conținutul principalelor sale impurități naturale - siliciu și fier.

marca	Al, %	Si, %	Fe, %	Aplicații
Aluminiu de înaltă puritate
A995	99.995	0.0015	0.0015	Echipamente chimice Folie pentru plăci de condensatoare Scopuri speciale
A98	99.98	0.006	0.006
A95	99.95	0.02	0.025
Aluminiu de calitate tehnica
A8 AD000	99.8	0.10 0.15	0.12 0.15	Sârmă pentru producție produse de cablu și sârmă (de la A7E și A5E). Materii prime pentru producerea aliajelor de aluminiu Folie Produse laminate (tije, benzi, foi, sarma, tevi)
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 IAD	99.0	0.95 Până la 1,0% în total

Principala diferență practică dintre aluminiul comercial și cel înalt purificat este legată de diferențele de rezistență la coroziune față de anumite medii. Desigur, cu cât gradul de purificare al aluminiului este mai mare, cu atât este mai scump.

Aluminiul de înaltă puritate este utilizat în scopuri speciale. Pentru producția de aliaje de aluminiu, produse din cablu și sârmă și produse laminate, se utilizează aluminiu tehnic. În continuare, vom vorbi despre aluminiu tehnic.

Conductivitate electrică.

Cea mai importantă proprietate a aluminiului este conductivitatea sa electrică ridicată, în care este al doilea după argint, cupru și aur. Combinația dintre conductivitate electrică ridicată și densitate scăzută permite aluminiului să concureze cu cuprul în domeniul produselor de cablu și sârmă.

Conductivitatea electrică a aluminiului, pe lângă fier și siliciu, este puternic afectată de crom, mangan și titan. Prin urmare, în aluminiul destinat fabricării conductoarelor de curent, conținutul mai multor impurități este reglementat. Deci, în aluminiul de calitate A5E cu un conținut admisibil de fier de 0,35% și siliciu de 0,12%, suma impurităților Cr + V + Ti + Mn nu trebuie să depășească doar 0,01%.

Conductivitatea electrică depinde de starea materialului. Recoacere pe termen lung la 350 C îmbunătățește conductivitatea, în timp ce întărirea la rece înrăutățește conductivitatea.

Valoarea rezistivității electrice la o temperatură de 20 C esteOhm*mm 2 /m sau µOhm*m :

0,0277 - sârmă de aluminiu recoaptă A7E

0,0280 - sârmă de aluminiu recoaptă A5E

0,0290 - după presare, fără tratament termic din aluminiu AD0

Astfel, rezistența electrică specifică a conductorilor de aluminiu este de aproximativ 1,5 ori mai mare decât rezistența electrică a conductorilor de cupru. În consecință, conductivitatea electrică (reciproca rezistivității) aluminiului este de 60-65% din conductibilitatea electrică a cuprului. Conductivitatea electrică a aluminiului crește odată cu scăderea cantității de impurități.

Coeficientul de temperatură al rezistenței electrice a aluminiului (0,004) este aproximativ același cu cel al cuprului.

Conductivitate termică

Conductivitatea termică a aluminiului la 20 C este de aproximativ 0,50 cal/cm*s*C și crește odată cu creșterea purității metalului. În ceea ce privește conductivitatea termică, aluminiul este al doilea după argint și cupru (aproximativ 0,90), de trei ori mai mare decât conductivitatea termică a oțelului moale. Această proprietate determină utilizarea aluminiului în radiatoarele de răcire și schimbătoarele de căldură.

Alte proprietăți fizice.

Aluminiul are un foarte mare căldura specifică (aproximativ 0,22 cal / g * C). Aceasta este mult mai mare decât pentru majoritatea metalelor (0,09 pentru cupru). Căldura specifică de fuziune este de asemenea foarte mare (aproximativ 93 cal/g). Pentru comparație, pentru cupru și fier, această valoare este de aproximativ 41-49 cal / g.

Reflectivitatea aluminiul este foarte dependent de puritatea sa. Pentru folia de aluminiu cu o puritate de 99,2%, reflectanța luminii albe este de 75%, iar pentru folia cu un conținut de aluminiu de 99,5%, reflectanța este deja de 84%.

Proprietățile de coroziune ale aluminiului.

Aluminiul în sine este un metal foarte reactiv. Acest lucru este legat de utilizarea sa în aluminotermie și în producția de explozibili. Cu toate acestea, în aer, aluminiul este acoperit cu o peliculă subțire (aproximativ un micron) de oxid de aluminiu. Cu rezistență ridicată și inerție chimică, protejează aluminiul de oxidarea ulterioară și determină proprietățile sale anticorozive ridicate în multe medii.

În aluminiul de înaltă puritate, pelicula de oxid este continuă și neporoasă și are o aderență foarte puternică la aluminiu. Prin urmare, aluminiul de înaltă și deosebită puritate este foarte rezistent la acțiunea acizilor anorganici, alcalinelor, apei de mare și aerului. Aderența filmului de oxid la aluminiu în locurile în care se află impuritățile se deteriorează semnificativ și aceste locuri devin vulnerabile la coroziune. Prin urmare, aluminiul de puritate tehnică are o rezistență mai mică. De exemplu, în raport cu acidul clorhidric slab, rezistența aluminiului rafinat și tehnic diferă de 10 ori.

Aluminiul (și aliajele sale) prezintă de obicei coroziune prin pitting. Prin urmare, stabilitatea aluminiului și aliajelor sale în multe medii este determinată nu de o modificare a greutății probelor și nu de viteza de penetrare a coroziunii, ci de o modificare a proprietăților mecanice.

Conținutul de fier are principala influență asupra proprietăților de coroziune ale aluminiului comercial. Astfel, rata de coroziune într-o soluție de HCl 5% pentru diferite grade este (in):

marca	ConţinutAl	Conținut Fe	Viteza de coroziune
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

Prezența fierului reduce și rezistența aluminiului la alcalii, dar nu afectează rezistența la acizii sulfuric și azotic. În general, rezistența la coroziune a aluminiului tehnic, în funcție de puritate, se deteriorează în această ordine: A8 și AD000, A7 și AD00, A6, A5 și AD0, AD1, A0 și AD.

La temperaturi peste 100C, aluminiul interacționează cu clorul. Aluminiul nu interactioneaza cu hidrogenul, dar il dizolva bine, deci este componenta principala a gazelor prezente in aluminiu. Influenta negativa aluminiul este afectat de vaporii de apă, care se disociază la 500 C; la temperaturi mai scăzute, efectul aburului este neglijabil.

Aluminiul este stabil în următoarele medii:

atmosfera industriala

Apă dulce naturală până la temperaturi de 180 C. Viteza de coroziune crește odată cu aerarea,

impurități de sodă caustică, acid clorhidric și sodă.

Apa de mare

Acid azotic concentrat

Săruri acide de sodiu, magneziu, amoniu, hiposulfit.

Soluții slabe (până la 10%) de acid sulfuric,

100% acid sulfuric

Soluții slabe de fosforic (până la 1%), cromic (până la 10%)

Acid boric în orice concentrație

Oțet, lămâie, vin. acid malic, sucuri de fructe acide, vin

Soluție de amoniac

Aluminiul este instabil în astfel de medii:

Acid azotic diluat

Acid clorhidric

Acid sulfuric diluat

Acid fluorhidric și bromhidric

Acid oxalic, formic

Soluții de alcalii caustici

Apă care conține săruri de mercur, cupru, ioni de clorură care distrug pelicula de oxid.

coroziunea de contact

În contact cu majoritatea metalelor și aliajelor tehnice, aluminiul servește ca anod și coroziunea sa va crește.

Proprietăți mecanice

Modul elastic E \u003d 7000-7100 kgf / mm 2 pentru aluminiu tehnic la 20 C. Odată cu creșterea purității aluminiului, valoarea acestuia scade (6700 pentru A99).

Modulul de forfecare G \u003d 2700 kgf / mm 2.

Principalii parametri ai proprietăților mecanice ale aluminiului tehnic sunt prezentați mai jos:

Parametru	Unitate rev.	deformat	Recoacit
Rezistenta la curgere? 0.2	kgf/mm 2	8 - 12	4 - 8
Rezistență la tracțiune? în	kgf/mm 2	13 - 16
Alungire la rupere?		5 – 10	30 – 40
Contracție relativă la pauză		50 - 60	70 - 90
Rezistența la forfecare	kgf/mm 2
Duritate	HB	30 - 35

Cifrele date sunt foarte orientative:

1) Pentru aluminiul recoapt și turnat, aceste valori depind de calitatea tehnică a aluminiului. Cu cât sunt mai multe impurități, cu atât rezistența și duritatea sunt mai mari și ductilitatea este mai mică. De exemplu, duritatea aluminiului turnat este: pentru A0 - 25HB, pentru A5 - 20HB și pentru aluminiu de înaltă puritate A995 - 15HB. Rezistența la tracțiune pentru aceste cazuri este: 8,5; 7,5 și 5 kgf/mm 2, și alungire 20; 30 și, respectiv, 45%.

2) Pentru aluminiul deformat, proprietățile mecanice depind de gradul de deformare, tipul de produs laminat și dimensiunile acestuia. De exemplu, rezistența la tracțiune este de cel puțin 15-16 kgf / mm 2 pentru sârmă și 8 - 11 kgf / mm 2 pentru țevi.

Cu toate acestea, în orice caz, aluminiul tehnic este un metal moale și fragil. Limita de curgere scăzută (chiar și pentru oțelul lucrat din greu nu depășește 12 kgf/mm2) limitează utilizarea aluminiului în ceea ce privește sarcinile admisibile.

Aluminiul are o rezistență scăzută la fluaj: la 20 C este de 5 kgf/mm 2 , iar la 200 C este de 0,7 kgf/mm 2 . Pentru comparație: pentru cupru, aceste cifre sunt de 7 și, respectiv, 5 kgf / mm 2.

Temperatura scăzută de topire și temperatura de început de recristalizare (pentru aluminiul tehnic este de aproximativ 150 C), limita scăzută de fluaj limitează intervalul de temperatură al funcționării aluminiului din partea temperaturilor ridicate.

Ductilitatea aluminiului nu se deteriorează la temperaturi scăzute, până la heliu. Când temperatura scade de la +20 C la -269 C, rezistența la tracțiune crește de 4 ori pentru aluminiul tehnic și de 7 ori pentru aluminiul de înaltă puritate. Limita elastică în acest caz crește cu un factor de 1,5.

Rezistența la îngheț a aluminiului face posibilă utilizarea acestuia în dispozitive și structuri criogenice.

Proprietăți tehnologice.

Ductilitatea ridicată a aluminiului face posibilă producerea de folii (până la 0,004 mm grosime), produse ambute adânc și utilizarea acesteia pentru nituri.

Aluminiul de puritate tehnică prezintă fragilitate la temperaturi ridicate.

Prelucrabilitatea este foarte scăzută.

Temperatura de recoacere de recristalizare este de 350-400 C, temperatura de revenire este de 150 C.

Sudabilitate.

Dificultățile în sudarea aluminiului se datorează 1) prezenței unei pelicule puternice de oxid inert, 2) conductivității termice ridicate.

Cu toate acestea, aluminiul este considerat un metal foarte sudabil. Sudura are rezistența metalului de bază (recoacet) și aceleași proprietăți la coroziune. Pentru detalii despre sudarea aluminiului, vezi, de exemplu,www. loc de sudare.com.ua.

Aplicație.

Datorita rezistentei sale scazute, aluminiul este folosit doar pentru elementele structurale neincarcate, cand conductivitatea electrica sau termica ridicata, rezistenta la coroziune, ductilitatea sau sudabilitatea sunt importante. Piesele sunt legate prin sudare sau nituri. Aluminiul tehnic este folosit atât pentru turnare, cât și pentru producția de produse laminate.

În depozitul întreprinderii există întotdeauna table, sârmă și anvelope din aluminiu tehnic.

(vezi paginile relevante ale site-ului). La comanda se livrează porcii A5-A7.

Unul dintre cele mai convenabile materiale în prelucrare sunt metalele. Au și propriii lor lideri. De exemplu, proprietățile de bază ale aluminiului sunt cunoscute oamenilor de mult timp. Sunt atât de potrivite pentru utilizare în viața de zi cu zi încât acest metal a devenit foarte popular. Care sunt la fel ca o substanță simplăși ca atom, vom lua în considerare în acest articol.

Istoria descoperirii aluminiului

Din timpuri imemoriale, compusul metalului în cauză a fost cunoscut omului - A fost folosit ca un mijloc capabil să umfle și să lege componentele amestecului împreună, acest lucru a fost necesar și la îmbrăcare. bunuri din piele. Existența oxidului de aluminiu pur a devenit cunoscută în secolul al XVIII-lea, în a doua jumătate a acestuia. Cu toate acestea, nu a fost primit.

Pentru prima dată, omul de știință H.K. Oersted a reușit să izoleze metalul de clorura acestuia. El a tratat sarea cu amalgam de potasiu și a izolat o pulbere cenușie din amestec, care era aluminiu în formă pură.

Apoi a devenit clar că proprietățile chimice ale aluminiului se manifestă în activitatea sa ridicată, capacitatea de reducere puternică. Prin urmare, nimeni altcineva nu a lucrat cu el mult timp.

Cu toate acestea, în 1854, francezul Deville a reușit să obțină lingouri de metal prin electroliza topiturii. Această metodă este valabilă și astăzi. În special producția de masă de material valoros a început în secolul al XX-lea, când au fost rezolvate problemele obținerii unei cantități mari de energie electrică la întreprinderi.

Până în prezent, acest metal este unul dintre cele mai populare și utilizate în industria construcțiilor și în gospodărie.

Caracteristicile generale ale atomului de aluminiu

Dacă caracterizăm elementul luat în considerare prin poziția sa în sistemul periodic, atunci se pot distinge mai multe puncte.

1. Numărul ordinal - 13.
2. Este situat în a treia perioadă mică, a treia grupă, subgrupul principal.
3. Masa atomică - 26,98.
4. Numărul de electroni de valență este 3.
5. Configurația stratului exterior este exprimată prin formula 3s 2 3p 1 .
6. Numele elementului este aluminiu.
7. puternic exprimat.
8. Nu există izotopi în natură, există doar într-o singură formă, cu numar de masa 27.
9. Simbolul chimic este AL, citit ca „aluminiu” în formule.
10. Starea de oxidare este una, egală cu +3.

Proprietățile chimice ale aluminiului sunt pe deplin confirmate de structura electronică a atomului său, deoarece are un mare raza atomicăși afinitate electronică scăzută, este capabil să acționeze ca un agent reducător puternic, ca toate metalele active.

Aluminiul ca substanță simplă: proprietăți fizice

Dacă vorbim despre aluminiu, ca o substanță simplă, atunci este un metal strălucitor alb-argintiu. În aer, se oxidează rapid și se acoperă cu o peliculă densă de oxid. Același lucru se întâmplă și cu acțiunea acizilor concentrați.

Prezența unei astfel de caracteristici face ca produsele din acest metal să fie rezistente la coroziune, ceea ce, desigur, este foarte convenabil pentru oameni. Prin urmare, aluminiul este cel care își găsește o aplicare atât de largă în construcții. De asemenea, interesant prin faptul că acest metal este foarte ușor, în timp ce durabil și moale. Combinația de astfel de caracteristici nu este disponibilă pentru fiecare substanță.

Există mai multe principale proprietăți fizice care sunt caracteristice aluminiului.

1. Grad ridicat de maleabilitate și plasticitate. Din acest metal se realizează o folie ușoară, puternică și foarte subțire, de asemenea se rulează într-un fir.
2. Punct de topire - 660 0 С.
3. Punct de fierbere - 2450 0 С.
4. Densitate - 2,7 g/cm 3.
5. Celulă de cristal volumetric centrat pe față, metalic.
6. Tip conexiune - metal.

Proprietățile fizice și chimice ale aluminiului determină domeniile de aplicare și utilizare a acestuia. Dacă vorbim despre aspecte cotidiene, atunci un rol important joacă caracteristicile deja luate în considerare de noi mai sus. Ca metal ușor, durabil și anticoroziv, aluminiul este utilizat în avioane și construcții navale. Prin urmare, aceste proprietăți sunt foarte importante de cunoscut.

Proprietățile chimice ale aluminiului

Din punct de vedere al chimiei, metalul în cauză este un agent reducător puternic care este capabil să manifeste activitate chimică ridicată, fiind o substanță pură. Principalul lucru este să eliminați filmul de oxid. În acest caz, activitatea crește brusc.

Proprietățile chimice ale aluminiului ca substanță simplă sunt determinate de capacitatea sa de a reacționa cu:

• acizi;
• alcaline;
• halogeni;
• gri.

Nu interacționează cu apa în condiții normale. Totodata, din halogeni, fara incalzire, reactioneaza doar cu iod. Alte reacții necesită temperatură.

Pot fi date exemple pentru a ilustra proprietățile chimice ale aluminiului. Ecuații pentru reacțiile de interacțiune cu:

• acizi- AL + HCL \u003d AlCL 3 + H 2;
• alcalii- 2Al + 6H2O + 2NaOH \u003d Na + 3H2;
• halogeni- AL + Hal = ALHal 3 ;
• gri- 2AL + 3S = AL 2 S 3 .

În general, cea mai importantă proprietate a substanței luate în considerare este capacitatea sa ridicată de a restabili alte elemente din compușii lor.

Capacitate de recuperare

Proprietățile reducătoare ale aluminiului sunt bine urmărite în reacțiile de interacțiune cu oxizii altor metale. Le extrage cu ușurință din compoziția substanței și le permite să existe în formă simplă. De exemplu: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

În metalurgie există o întreagă tehnică de obținere a substanțelor pe baza unor astfel de reacții. Se numește aluminotermie. Prin urmare, în industria chimică, acest element este utilizat special pentru producerea altor metale.

Distribuția în natură

În ceea ce privește prevalența printre alte elemente metalice, aluminiul se află pe primul loc. Conținutul său în scoarța terestră este de 8,8%. În comparație cu nemetale, locul său va fi al treilea, după oxigen și siliciu.

Datorită activității sale chimice ridicate, nu se găsește în forma sa pură, ci doar în compoziția diferiților compuși. Deci, de exemplu, există multe minereuri, minerale, roci, care includ aluminiu. Cu toate acestea, este extras numai din bauxită, al cărei conținut în natură nu este prea mare.

Cele mai comune substanțe care conțin metalul în cauză sunt:

• feldspați;
• bauxită;
• granite;
• silice;
• aluminosilicați;
• bazalt si altele.

Într-o cantitate mică, aluminiul face în mod necesar parte din celulele organismelor vii. Unele specii de mușchi și vieți marine sunt capabile să acumuleze acest element în corpul lor de-a lungul vieții.

chitanta

Proprietățile fizice și chimice ale aluminiului fac posibilă obținerea acestuia într-un singur mod: prin electroliza unei topituri a oxidului corespunzător. Cu toate acestea, acest proces este complex din punct de vedere tehnologic. Punctul de topire al AL 2 O 3 depăşeşte 2000 0 C. Din această cauză, acesta nu poate fi supus direct electrolizei. Prin urmare, procedați după cum urmează.

Randamentul produsului este de 99,7%. Cu toate acestea, este posibil să se obțină un metal și mai pur, care este folosit în scopuri tehnice.

Aplicație

Proprietățile mecanice ale aluminiului nu sunt suficient de bune pentru a fi utilizat în forma sa pură. Prin urmare, aliajele pe bază de această substanță sunt cele mai des folosite. Sunt multe dintre ele, le putem numi pe cele mai elementare.

1. Duraluminiu.
2. Aluminiu-mangan.
3. Aluminiu-magneziu.
4. Aluminiu-cupru.
5. Silumini.
6. Avial.

Principala lor diferență este, desigur, aditivii de la terți. Toate sunt pe bază de aluminiu. Alte metale fac materialul mai durabil, rezistent la coroziune, rezistent la uzură și flexibil în procesare.

Există mai multe domenii principale de aplicare a aluminiului atât sub formă pură, cât și sub formă de compuși (aliaje) săi.

Împreună cu fierul și aliajele acestuia, aluminiul este cel mai important metal. Acești doi reprezentanți ai sistemului periodic au găsit cea mai extinsă aplicație industrială în mâinile omului.

Proprietățile hidroxidului de aluminiu

Hidroxidul este cel mai comun compus care formează aluminiu. Proprietățile sale chimice sunt aceleași cu cele ale metalului în sine - este amfoter. Aceasta înseamnă că este capabil să manifeste o natură duală, reacționând atât cu acizii, cât și cu alcalii.

Hidroxidul de aluminiu în sine este un precipitat gelatinos alb. Este ușor de obținut prin reacția unei sări de aluminiu cu un alcali sau.La reacția cu acizii, acest hidroxid dă sarea și apa corespunzătoare obișnuite. Dacă reacția continuă cu alcalii, se formează hidroxocomplexuri de aluminiu, în care numărul de coordonare este 4. Exemplu: Na este tetrahidroxoaluminat de sodiu.