Vsak kemični element je mogoče obravnavati z vidika treh znanosti: fizike, kemije in biologije. In v tem članku bomo poskušali čim bolj natančno opisati aluminij. To je kemični element, ki je po periodnem sistemu v tretji skupini in tretji period. Aluminij je kovina, ki ima srednjo kemično aktivnost. Tudi v njegovih spojinah je mogoče opaziti amfoterne lastnosti. Atomska masa aluminija je šestindvajset gramov na mol.

Fizikalne lastnosti aluminija

V normalnih pogojih je trdna. Formula za aluminij je zelo preprosta. Sestavljen je iz atomov (ne združujejo se v molekule), ki so zgrajeni s pomočjo kristalne mreže v neprekinjeno snov. Barva aluminija - srebrno bela. Poleg tega ima kovinski lesk, tako kot vse druge snovi te skupine. Barva aluminija, ki se uporablja v industriji, se lahko razlikuje zaradi prisotnosti nečistoč v zlitini. Je dokaj lahka kovina.

Njegova gostota je 2,7 g / cm3, torej je približno trikrat lažja od železa. Pri tem lahko popusti le magneziju, ki je celo lažji od zadevne kovine. Trdota aluminija je precej nizka. V njem je slabši od večine kovin. Trdota aluminija je le dve, zato se zlitinam na osnovi te kovine za krepitev dodajo trše.

Taljenje aluminija poteka pri temperaturi le 660 stopinj Celzija. In zavre, ko se segreje na temperaturo dva tisoč štiristo dvainpetdeset stopinj Celzija. Je zelo duktilna in topljiva kovina. Na tem fizična lastnost aluminij ni dokončan. Prav tako bi rad omenil, da ima ta kovina najboljšo električno prevodnost za bakrom in srebrom.

Razširjenost v naravi

Aluminij, katerega tehnične lastnosti smo pravkar pregledali, je v okolju precej pogost. Opazimo ga lahko v sestavi številnih mineralov. Element aluminij je četrti najpogostejši element v naravi. Je notri zemeljsko skorjo je skoraj devet odstotkov. Glavni minerali, v katerih so prisotni njegovi atomi, so boksit, korund, kriolit. Prva je kamnina, ki jo sestavljajo oksidi železa, silicija in obravnavane kovine, v strukturi pa so prisotne tudi molekule vode. Ima heterogeno barvo: drobci sive, rdečkasto rjave in drugih barv, ki so odvisne od prisotnosti različnih nečistoč. Od trideset do šestdeset odstotkov te pasme je aluminij, katerega fotografijo si lahko ogledate zgoraj. Poleg tega je korund v naravi zelo pogost mineral.

To je aluminijev oksid. Njegova kemična formula je Al2O3. Lahko je rdeča, rumena, modra ali rjava. Njegova trdota po Mohsovi lestvici je devet enot. Med sorte korunda so znani safirji in rubini, levkozafirji, pa tudi padparadscha (rumeni safir).

Kriolit je mineral, ki ima bolj zapleteno kemično formulo. Sestavljen je iz aluminijevih in natrijevih fluoridov – AlF3.3NaF. Izgleda kot brezbarven ali sivkast kamen z nizko trdoto - le tri na Mohsovi lestvici. V sodobnem svetu se sintetizira umetno v laboratoriju. Uporablja se v metalurgiji.

Aluminij se v naravi nahaja tudi v sestavi gline, katere glavne sestavine so silicijevi oksidi in obravnavana kovina, povezana z molekulami vode. Poleg tega lahko ta kemični element opazimo v sestavi nefelinov, katerih kemična formula je naslednja: KNa34.

Potrdilo o prejemu

Karakterizacija aluminija vključuje upoštevanje metod za njegovo sintezo. Obstaja več metod. Proizvodnja aluminija po prvi metodi poteka v treh fazah. Zadnji od teh je postopek elektrolize na katodi in ogljikovi anodi. Za izvedbo takega postopka je potreben aluminijev oksid, pa tudi pomožne snovi, kot sta kriolit (formula - Na3AlF6) in kalcijev fluorid (CaF2). Da bi prišlo do procesa razgradnje aluminijevega oksida, raztopljenega v vodi, ga je treba skupaj s staljenim kriolitom in kalcijevim fluoridom segreti na temperaturo najmanj devetsto petdeset stopinj Celzija in nato na tok osemdeset tisoč amperov in napetost pet do osem voltov. Tako se bo zaradi tega procesa na katodi usedel aluminij, na anodi pa se bodo zbrale molekule kisika, ki pa oksidirajo anodo in jo spremenijo v ogljikov dioksid. Pred izvedbo tega postopka se boksit, v obliki katerega se pridobiva aluminijev oksid, predhodno očisti nečistoč in gre tudi skozi proces njegove dehidracije.

Proizvodnja aluminija na zgoraj opisani način je v metalurgiji zelo pogosta. Obstaja tudi metoda, ki jo je leta 1827 izumil F. Wehler. Leži v tem, da je aluminij mogoče pridobivati ​​s kemično reakcijo med njegovim kloridom in kalijem. Takšen postopek je mogoče izvesti le z ustvarjanjem posebnih pogojev v obliki zelo visoke temperature in vakuuma. Torej, iz enega mola klorida in enakega volumna kalija lahko dobimo en mol aluminija in tri mole kot stranski produkt. To reakcijo lahko zapišemo kot naslednjo enačbo: АІСІ3 + 3К = АІ + 3КІ. Ta metoda v metalurgiji ni pridobila velike priljubljenosti.

Značilnosti aluminija v kemijskem smislu

Kot že omenjeno, je to preprosta snov, ki je sestavljena iz atomov, ki niso združeni v molekule. Podobne strukture tvorijo skoraj vse kovine. Aluminij ima precej visoko kemično aktivnost in močne redukcijske lastnosti. Kemična karakterizacija aluminija se bo začela z opisom njegovih reakcij z drugimi preprostimi snovmi, nato pa bodo opisane interakcije s kompleksnimi anorganskimi spojinami.

Aluminij in preproste snovi

Ti vključujejo najprej kisik - najpogostejšo spojino na planetu. Iz njega sestavlja 21 odstotkov Zemljine atmosfere. Reakcije določene snovi s katero koli drugo imenujemo oksidacija ali izgorevanje. Običajno se pojavi pri visokih temperaturah. Toda v primeru aluminija je v normalnih pogojih možna oksidacija - tako nastane oksidni film. Če je ta kovina zdrobljena, bo zgorela, hkrati pa sproščala veliko količino energije v obliki toplote. Za izvedbo reakcije med aluminijem in kisikom so te komponente potrebne v molskem razmerju 4:3, kar ima za posledico dva dela oksida.

Ta kemična interakcija je izražena z naslednjo enačbo: 4АІ + 3О2 = 2АІО3. Možne so tudi reakcije aluminija s halogeni, ki vključujejo fluor, jod, brom in klor. Imena teh procesov izhajajo iz imen ustreznih halogenov: fluoriranje, jodiranje, bromiranje in kloriranje. To so tipične reakcije adicije.

Na primer, dajemo interakcijo aluminija s klorom. Takšen proces se lahko pojavi le na mrazu.

Torej, če vzamemo dva mola aluminija in tri mole klora, dobimo kot rezultat dva mola klorida zadevne kovine. Enačba za to reakcijo je naslednja: 2АІ + 3СІ = 2АІСІ3. Na enak način je mogoče pridobiti aluminijev fluorid, njegov bromid in jodid.

Z žveplom zadevna snov reagira le pri segrevanju. Za izvedbo interakcije med tema dvema spojinama jih morate vzeti v molskih razmerjih dva do tri in nastane en del aluminijevega sulfida. Reakcijska enačba ima naslednjo obliko: 2Al + 3S = Al2S3.

Poleg tega pri visokih temperaturah aluminij sodeluje z ogljikom, pri čemer tvori karbid, in z dušikom, ki tvori nitrid. Kot primer lahko navedemo naslednje enačbe kemijskih reakcij: 4AI + 3C = AI4C3; 2Al + N2 = 2AlN.

Interakcija s kompleksnimi snovmi

Sem spadajo voda, soli, kisline, baze, oksidi. Z vsemi temi kemičnimi spojinami aluminij reagira na različne načine. Oglejmo si podrobneje vsak primer.

Reakcija z vodo

Aluminij pri segrevanju komunicira z najpogostejšo kompleksno snovjo na Zemlji. To se zgodi le v primeru predhodne odstranitve oksidnega filma. Kot rezultat interakcije, amfoterni hidroksid in vodik se sprosti v zrak. Če vzamemo dva dela aluminija in šest delov vode, dobimo hidroksid in vodik v molskem razmerju dva do tri. Enačba te reakcije je zapisana takole: 2АІ + 6Н2О = 2АІ (ОН) 3 + 3Н2.

Interakcija s kislinami, bazami in oksidi

Tako kot druge aktivne kovine lahko tudi aluminij vstopi v substitucijsko reakcijo. Pri tem lahko izpodrine vodik iz kisline ali kation bolj pasivne kovine iz svoje soli. Kot posledica takšnih interakcij nastane aluminijeva sol, sprošča pa se tudi vodik (v primeru kisline) ali pa se obori čista kovina (tista, ki je manj aktivna od obravnavane). V drugem primeru se pokažejo obnovitvene lastnosti, ki so bile omenjene zgoraj. Primer je interakcija aluminija, s katero nastane aluminijev klorid in vodik se sprošča v zrak. Ta vrsta reakcije je izražena z naslednjo enačbo: 2AI + 6HCI = 2AICI3 + 3H2.

Primer interakcije aluminija s soljo je njegova reakcija s. Če vzamemo ti dve komponenti, bomo na koncu dobili čisti baker, ki se bo oboril. S kislinami, kot sta žveplova in dušikova, aluminij reagira na svojstven način. Na primer, ko dodamo aluminij razredčeni raztopini nitratne kisline v molskem razmerju osem proti trideset, osem delov nitrata zadevne kovine, nastanejo trije deli dušikovega oksida in petnajst delov vode. Enačba za to reakcijo je zapisana takole: 8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O. Ta proces se pojavi le v prisotnosti visoke temperature.

Če zmešamo aluminij in šibko raztopino sulfatne kisline v molskih razmerjih dva proti tri, dobimo sulfat obravnavane kovine in vodik v razmerju ena proti tri. To pomeni, da bo prišlo do običajne substitucijske reakcije, kot je to v primeru drugih kislin. Zaradi jasnosti predstavljamo enačbo: 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2. Vendar pa je s koncentrirano raztopino iste kisline vse bolj zapleteno. Tu, tako kot v primeru nitrata, nastane stranski produkt, vendar ne v obliki oksida, temveč v obliki žvepla in vode. Če vzamemo dve komponenti, ki jih potrebujemo, v molskem razmerju dva proti štiri, potem dobimo en del soli zadevne kovine in žvepla ter štiri vode. To kemično interakcijo lahko izrazimo z naslednjo enačbo: 2Al + 4H2SO4 = Al2(SO4)3 + S + 4H2O.

Poleg tega lahko aluminij reagira z alkalnimi raztopinami. Za izvedbo takšne kemične interakcije morate vzeti dva mola zadevne kovine, enako količino ali kalija, pa tudi šest molov vode. Posledično nastanejo snovi, kot sta natrijev ali kalijev tetrahidroksoaluminat, pa tudi vodik, ki se sprošča kot plin z ostrega vonja v molskih razmerjih dva do tri. To kemijsko reakcijo lahko predstavimo kot naslednjo enačbo: 2AI + 2KOH + 6H2O = 2K[AI(OH)4] + 3H2.

In zadnja stvar, ki jo je treba upoštevati, so vzorci interakcije aluminija z nekaterimi oksidi. Najpogostejši in uporabljen primer je Beketova reakcija. Tako kot mnogi drugi, o katerih smo razpravljali zgoraj, se pojavlja le pri visokih temperaturah. Torej, za njegovo izvedbo je potrebno vzeti dva mola aluminija in en mol železovega oksida. Kot rezultat interakcije teh dveh snovi dobimo aluminijev oksid in prosto železo v količini enega oziroma dveh molov.

Uporaba zadevne kovine v industriji

Upoštevajte, da je uporaba aluminija zelo pogost pojav. Najprej ga potrebuje letalska industrija. Poleg tega se uporabljajo tudi zlitine na osnovi zadevne kovine. Lahko rečemo, da je povprečno letalo 50% aluminijevih zlitin, njegov motor pa 25%. Prav tako se uporaba aluminija izvaja v procesu izdelave žic in kablov zaradi odlične električne prevodnosti. Poleg tega se ta kovina in njene zlitine pogosto uporabljajo v avtomobilski industriji. Iz teh materialov so izdelana karoserija avtomobilov, avtobusov, trolejbusov, nekaterih tramvajev, pa tudi navadnih in električnih vlakov.

Uporablja se tudi za manjše namene, na primer za izdelavo embalaže za živila in druge izdelke, jedi. Za izdelavo srebrne barve je potreben prah zadevne kovine. Takšna barva je potrebna za zaščito železa pred korozijo. Lahko rečemo, da je aluminij druga najpogosteje uporabljena kovina v industriji za železom. Njegove spojine in sam se pogosto uporabljajo v kemični industriji. To je posledica posebnih kemičnih lastnosti aluminija, vključno z njegovimi redukcijskimi lastnostmi in amfoterno naravo njegovih spojin. Hidroksid obravnavanega kemičnega elementa je potreben za čiščenje vode. Poleg tega se v medicini uporablja pri proizvodnji cepiv. Najdemo ga tudi v nekaterih plastičnih in drugih materialih.

Vloga v naravi

Kot smo že omenili, se aluminij nahaja v velikih količinah v zemeljski skorji. Še posebej je pomemben za žive organizme. Aluminij sodeluje pri uravnavanju rastnih procesov, tvori vezivna tkiva, kot so kostna, ligamentna in druga. Zahvaljujoč temu mikroelementu se procesi regeneracije telesnih tkiv izvajajo hitreje. Za njegovo pomanjkanje so značilni naslednji simptomi: motnje v razvoju in rasti pri otrocih, pri odraslih - kronična utrujenost, zmanjšana zmogljivost, motena koordinacija gibov, upočasnjena regeneracija tkiva, oslabelost mišic, zlasti v okončinah. Ta pojav se lahko pojavi, če zaužijete premalo živil, ki vsebujejo ta element v sledovih.

Pogostejša težava pa je presežek aluminija v telesu. V tem primeru se pogosto opazijo naslednji simptomi: živčnost, depresija, motnje spanja, izguba spomina, odpornost na stres, mehčanje mišično-skeletnega sistema, kar lahko vodi do pogostih zlomov in zvinov. Ob dolgotrajnem presežku aluminija v telesu se pogosto pojavijo težave pri delu skoraj vsakega organskega sistema.

Do tega pojava lahko privedejo številni razlogi. Prvič, znanstveniki so že dolgo dokazali, da posode iz zadevne kovine niso primerne za kuhanje hrane v njej, saj pri visokih temperaturah del aluminija pride v hrano in posledično porabite veliko več tega mikroelementov, kot jih telo potrebuje.

Drugi razlog je redna uporaba kozmetike, ki vsebuje zadevno kovino ali njene soli. Pred uporabo katerega koli izdelka morate natančno prebrati njegovo sestavo. Kozmetika ni izjema.

Tretji razlog je dolgotrajno jemanje zdravil, ki vsebujejo veliko aluminija. Pa tudi nepravilna uporaba vitaminov in prehranskih dopolnil, ki vključujejo ta mikroelement.

Zdaj pa ugotovimo, kateri izdelki vsebujejo aluminij, da bi uredili svojo prehrano in pravilno organizirali jedilnik. Najprej so to korenje, topljeni siri, pšenica, alum, krompir. Od sadja se priporočajo avokado in breskve. Poleg tega belo zelje, riž, veliko zdravilna zelišča. Tudi kationi zadevne kovine so lahko vsebovani v pitni vodi. Da bi se izognili povečani ali zmanjšani vsebnosti aluminija v telesu (vendar, tako kot kateri koli drug element v sledovih), morate skrbno spremljati svojo prehrano in jo poskušati čim bolj uravnoteženo.

Ta lahka kovina s srebrno belim odtenkom najdemo skoraj povsod v sodobnem življenju. Fizikalne in kemijske lastnosti aluminija omogočajo široko uporabo v industriji. Najbolj znana nahajališča so v Afriki, Južni Ameriki, v regiji Karibov. V Rusiji se rudniki boksita nahajajo na Uralu. Vodilne svetovne proizvodnje aluminija so Kitajska, Rusija, Kanada in ZDA.

Al rudarjenje

V naravi se ta srebrna kovina zaradi visoke kemične aktivnosti nahaja le v obliki spojin. Najbolj znane geološke kamnine, ki vsebujejo aluminij, so boksit, aluminijev oksid, korund in feldspar. Boksit in aluminijev oksid sta industrijskega pomena, nahajališča teh rud pa omogočajo pridobivanje aluminija v čisti obliki.

Lastnosti

Fizične lastnosti aluminij olajša vlečenje surovcev iz te kovine v žico in zvijanje v tanke plošče. Ta kovina ni trpežna, za povečanje tega kazalnika med taljenjem je legirana z različnimi dodatki: baker, silicij, magnezij, mangan, cink. Za industrijske namene je pomembna še ena fizična lastnost aluminija - to je njegova sposobnost hitre oksidacije na zraku. Površina aluminijastega izdelka vivo običajno prekrita s tankim oksidnim filmom, ki učinkovito ščiti kovino in preprečuje njeno korozijo. Ko se ta film uniči, se srebrna kovina hitro oksidira, medtem ko se njena temperatura opazno dvigne.

Notranja struktura aluminija

Fizikalne in kemijske lastnosti aluminija so v veliki meri odvisne od njegove notranje strukture. Kristalna rešetka tega elementa je nekakšna obrazno osredotočena kocka.

Ta vrsta rešetke je lastna številnim kovinam, kot so baker, brom, srebro, zlato, kobalt in druge. Zaradi visoke toplotne prevodnosti in sposobnosti prevodnosti elektrike je ta kovina ena najbolj iskanih na svetu. Preostale fizikalne lastnosti aluminija, katerih tabela je predstavljena spodaj, v celoti razkrivajo njegove lastnosti in kažejo obseg njihove uporabe.

Legiranje aluminija

Fizikalne lastnosti bakra in aluminija so takšne, da se ob dodajanju določene količine bakra aluminijevi zlitini njena kristalna mreža upogne, moč same zlitine pa se poveča. Legiranje lahkih zlitin temelji na tej lastnosti Al, da poveča njihovo trdnost in odpornost na agresivna okolja.

Razlaga procesa utrjevanja je v obnašanju atomov bakra v kristalni mreži aluminija. Delci Cu ponavadi izpadejo iz kristalne mreže Al in so združeni v njena posebna področja.

Kjer atomi bakra tvorijo grozde, nastane kristalna mreža mešanega tipa CuAl 2, v kateri so delci srebrove kovine hkrati del splošne aluminijeve kristalne mreže in sestave mešane mreže CuAl 2. Sile notranjih vezi v popačena rešetka je veliko večja kot pri običajni. To pomeni, da je moč novonastale snovi veliko večja.

Kemijske lastnosti

Znana je interakcija aluminija z razredčeno žveplovo in klorovodikovo kislino. Ko se segreje, se ta kovina v njih zlahka raztopi. Hladno koncentrirana ali zelo razredčena dušikova kislina tega elementa ne raztopi. Vodne raztopine alkalij aktivno vplivajo na snov, med reakcijo tvorijo aluminate - soli, ki vsebujejo aluminijeve ione. Na primer:

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

Nastala spojina se imenuje natrijev tetrahidroksoaluminat.

Tanek film na površini aluminijastih izdelkov ščiti to kovino ne le pred zrakom, ampak tudi pred vodo. Če je ta tanka pregrada odstranjena, bo element silovito sodeloval z vodo in iz nje sproščal vodik.

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

Nastala snov se imenuje aluminijev hidroksid.

AL (OH) 3 reagira z alkalijo in tvori kristale hidroksoaluminata:

Al(OH)2 +NaOH=2Na

Če to kemična enačba dodamo prejšnjemu, dobimo formulo za raztapljanje elementa v alkalni raztopini.

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

Žganje aluminija

Fizikalne lastnosti aluminija omogočajo, da reagira s kisikom. Če prah te kovinske ali aluminijaste folije segrejemo, se razplamti in zažge s slepečim belim plamenom. Na koncu reakcije nastane aluminijev oksid Al 2 O 3.

Aluminijev oksid

Nastali aluminijev oksid ima geološko ime aluminijev oksid. V naravnih razmerah se pojavlja v obliki korunda - trdnih prozornih kristalov. Korund ima visoko trdoto, njegov indikator je na lestvici trdnih snovi 9. Sam korund je brezbarven, vendar ga različne nečistoče lahko obarvajo rdeče in modro, zato se izkaže draguljev, ki se v nakitu imenujejo rubini in safirji.

Fizikalne lastnosti aluminijevega oksida omogočajo gojenje teh dragih kamnov v umetnih pogojih. Tehnološki dragulji se ne uporabljajo samo za nakit, uporabljajo se v preciznih instrumentih, za izdelavo ur in drugih stvari. Umetni rubinski kristali se pogosto uporabljajo tudi v laserskih napravah.

Drobnozrnata sorta korunda s velika količina nečistoče, ki se odlagajo na posebno površino, je vsem znano kot smirko. Fizikalne lastnosti aluminijevega oksida pojasnjujejo visoke abrazivne lastnosti korunda, pa tudi njegovo trdoto in odpornost proti trenju.

aluminijev hidroksid

Al 2 (OH) 3 je tipičen amfoterni hidroksid. V kombinaciji s kislino ta snov tvori sol, ki vsebuje pozitivno nabite aluminijeve ione, v alkalijah pa tvori aluminate. Amfoternost snovi se kaže v tem, da se lahko obnaša tako kot kislina kot kot alkalija. Ta spojina lahko obstaja v žele in trdni obliki.

Praktično se ne raztopi v vodi, ampak reagira z večino aktivnih kislin in alkalij. Fizikalne lastnosti aluminijevega hidroksida se uporabljajo v medicini, je priljubljeno in varno sredstvo za zmanjšanje kislosti v telesu, uporablja se za gastritis, duodenitis, razjede. V industriji se Al 2 (OH) 3 uporablja kot adsorbent, odlično čisti vodo in obarja v njej raztopljene škodljive elemente.

Industrijska uporaba

Aluminij so odkrili leta 1825. Sprva je bila ta kovina cenjena nad zlatom in srebrom. To je bilo posledica težav pri pridobivanju iz rude. Fizikalne lastnosti aluminija in njegova sposobnost, da hitro tvori zaščitno folijo na površini, so otežile preučevanje tega elementa. Šele ob koncu 19. stoletja se je priročen način taljenje čistega elementa, primernega za industrijsko uporabo.

Lahkotnost in odpornost proti koroziji sta edinstveni fizikalni lastnosti aluminija. Zlitine te srebrne kovine se uporabljajo v raketni tehnologiji, pri izdelavi avtomobilov, ladij, letal in instrumentov, pri proizvodnji jedilnega pribora in posode.

Kot čista kovina se Al uporablja pri izdelavi delov za kemično opremo, električnih žic in kondenzatorjev. Fizikalne lastnosti aluminija so takšne, da njegova električna prevodnost ni tako visoka kot pri bakru, vendar se ta pomanjkljivost kompenzira z lahkotnostjo zadevne kovine, ki omogoča debelejše aluminijaste žice. Torej, z enako električno prevodnostjo aluminijasta žica tehta polovico manj kot bakrena žica.

Enako pomembna je uporaba Al v procesu aluminiziranja. To je ime reakcije nasičenosti površine izdelka iz litega železa ali jekla z aluminijem, da se osnovna kovina pri segrevanju zaščiti pred korozijo.

Trenutno so raziskane zaloge aluminijevih rud precej primerljive s potrebami ljudi v tej srebrni kovini. Fizične lastnosti aluminija lahko svojim raziskovalcem prinesejo veliko več presenečenj, obseg te kovine pa je veliko širši, kot bi si lahko predstavljali.

Naravni aluminij je sestavljen iz enega nuklida 27Al. Konfiguracija zunanje elektronske plasti je 3s2p1. V skoraj vseh spojinah je oksidacijsko stanje aluminija +3 (valenca III).

Polmer nevtralnega atoma aluminija je 0,143 nm, polmer iona Al3+ je 0,057 nm. Zaporedne energije ionizacije nevtralnega atoma aluminija so 5,984, 18,828, 28,44 in 120 eV. Po Paulingovi lestvici je elektronegativnost aluminija 1,5.

Preprosta snov aluminij je mehka, lahka, srebrno bela kovina.

Lastnosti

Aluminij je tipična kovina, kristalna mreža je kubična s središčem na obraz, parameter a = 0,40403 nm. Tališče čiste kovine je 660°C, vrelišče je približno 2450°C, gostota je 2,6989 g/cm3. Temperaturni koeficient linearne ekspanzije aluminija je približno 2,5·10-5 K-1 Standardni elektrodni potencial Al 3+/Al je 1,663 V.

Kemično je aluminij precej aktivna kovina. Na zraku je njegova površina takoj prekrita z gostim filmom Al 2 O 3 oksida, ki preprečuje nadaljnji dostop kisika (O) do kovine in vodi do prekinitve reakcije, kar vodi do visokih protikorozijskih lastnosti aluminija. . Zaščitni površinski film na aluminiju nastane tudi, če ga damo v koncentrirano dušikovo kislino.

Aluminij aktivno reagira z drugimi kislinami:

6HCl + 2Al \u003d 2AlCl 3 + 3H 2,

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

Aluminij reagira z alkalnimi raztopinami. Najprej se raztopi zaščitni oksidni film:

Al 2 O 3 + 2 NaOH + 3H 2 O = 2Na.

Nato se pojavijo reakcije:

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

NaOH + Al (OH) 3 \u003d Na,

ali skupaj:

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

in posledično nastanejo aluminati: Na - natrijev aluminat (Na) (natrijev tetrahidroksoaluminat), K - kalijev aluminat (K) (kalijev tetrahidroksoaluminat) ali drugi Ker je atom aluminija v teh spojinah označen s koordinacijskim številom 6 , ne 4 , potem so dejanske formule teh tetrahidrokso spojin naslednje:

Na in K.

Pri segrevanju aluminij reagira s halogeni:

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

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3 .

Zanimivo je, da se reakcija med prahom aluminija in joda (I) začne pri sobni temperaturi, če v prvo zmes dodamo nekaj kapljic vode, ki v tem primeru igra vlogo katalizatorja:

2Al + 3I 2 = 2AlI 3 .

Interakcija aluminija z žveplom (S) pri segrevanju vodi do tvorbe aluminijevega sulfida:

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

ki se zlahka razgradi z vodo:

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

Aluminij ne komunicira neposredno z vodikom (H), vendar je posredno, na primer z uporabo organoaluminijevih spojin, mogoče sintetizirati trdni polimerni aluminijev hidrid (AlH 3) x - najmočnejše redukcijsko sredstvo.

V obliki prahu lahko aluminij sežgemo na zraku in nastane bel ognjevzdržni prah aluminijevega oksida Al 2 O 3.

Visoka trdnost vezi v Al 2 O 3 določa visoko toploto njegove tvorbe preproste snovi in sposobnost aluminija, da reducira številne kovine iz njihovih oksidov, na primer:

3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe in celo

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

Ta način pridobivanja kovin se imenuje aluminotermijo.

Amfoterni oksid Al 2 O 3 ustreza amfoternemu hidroksidu - amorfni polimerni spojini, ki nima konstantne sestave. Sestavo aluminijevega hidroksida lahko izrazimo s formulo xAl 2 O 3 yH 2 O, pri študiju kemije v šoli je formula aluminijevega hidroksida najpogosteje označena kot Al (OH) 3.

V laboratoriju lahko aluminijev hidroksid dobimo v obliki želatinaste oborine z izmenjavo reakcij:

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

ali z dodajanjem sode v raztopino aluminijeve soli:

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

in tudi z dodajanjem raztopine amoniaka v raztopino aluminijeve soli:

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

Ime in zgodovina odkritja: Latinski aluminij izvira iz latinskega alumen, kar pomeni galun (aluminijev in kalijev sulfat (K) KAl (SO 4) 2 12H 2 O), ki se že dolgo uporabljata pri predelavi usnja in kot adstringent. Zaradi visoke kemične aktivnosti se je odkrivanje in izolacija čistega aluminija vleklo skoraj 100 let. Ugotovitev, da je mogoče iz alumov pridobiti "zemljo" (ognjevzdržno snov, v sodobnem smislu - aluminijev oksid) je že leta 1754 naredil nemški kemik A. Marggraf. Kasneje se je izkazalo, da je isto "zemljo" mogoče izolirati iz gline in se je imenovala glinica. Šele leta 1825 je danski fizik H. K. Oersted lahko pridobil kovinski aluminij. Aluminijev klorid AlCl 3 , ki ga je bilo mogoče pridobiti iz glinice, je obdelal s kalijevim amalgamom (zlitina kalija (K) z živim srebrom (Hg)) in po destilaciji živega srebra (Hg) izoliral siv aluminijev prah.

Le četrt stoletja pozneje je bila ta metoda nekoliko posodobljena. Francoski kemik A. E. St. Clair Deville je leta 1854 predlagal uporabo kovinskega natrija (Na) za proizvodnjo aluminija in pridobil prve ingote nove kovine. Stroški aluminija so bili takrat zelo visoki, iz njega so izdelovali nakit.

Industrijsko metodo za proizvodnjo aluminija z elektrolizo taline kompleksnih zmesi, vključno z oksidom, aluminijevim fluoridom in drugimi snovmi, sta leta 1886 neodvisno razvila P. Eru (Francija) in C. Hall (ZDA). Proizvodnja aluminija je povezana z visok pretok elektrike, zato se je v velikem obsegu uresničila šele v 20. stoletju. V Sovjetski zvezi so prvi industrijski aluminij pridobili 14. maja 1932 v tovarni aluminija v Volhovu, zgrajeni ob Volhovski hidroelektrarni.

Oddelek 1. Ime in zgodovina odkritja aluminija.

Oddelek 2. Splošne značilnosti aluminij, fizikalne in kemijske lastnosti.

Oddelek 3. Pridobivanje ulitkov iz aluminijevih zlitin.

Oddelek 4 Uporaba aluminij.

aluminij- to je element glavne podskupine tretje skupine, tretjega obdobja periodnega sistema kemičnih elementov D. I. Mendelejeva, z atomsko številko 13. Označen je s simbolom Al. Spada v skupino lahkih kovin. Najpogostejši kovinski in tretji najpogostejši kemični element v zemeljski skorji (za kisikom in silicijem).

Enostavna snov aluminij (CAS številka: 7429-90-5) - lahek, paramagneten kovinski srebrno bele barve, enostavno oblikovati, uliti, strojno obdelati. Aluminij ima visoko toplotno in električno prevodnost, odpornost proti koroziji zaradi hitre tvorbe močnih oksidnih filmov, ki ščitijo površino pred nadaljnjo interakcijo.

Dosežki industrije v kateri koli razviti družbi so vedno povezani z dosežki tehnologije konstrukcijskih materialov in zlitin. Kakovost predelave in produktivnost proizvodnih predmetov trgovine sta najpomembnejša kazalca stopnje razvoja države.

Materiali, uporabljeni v sodobni dizajni Poleg lastnosti visoke trdnosti mora imeti niz lastnosti, kot so povečana odpornost proti koroziji, toplotna odpornost, toplotna in električna prevodnost, ognjevzdržnost, pa tudi sposobnost ohranjanja teh lastnosti v pogojih. dolgo delo pod obremenitvami.

Znanstveni razvoj in proizvodni procesi na področju livarske proizvodnje barvnih kovin pri nas ustrezajo naprednim dosežkom znanstvenega in tehnološkega napredka. Njihov rezultat je bil zlasti ustanovitev sodobnih delavnic za litje in tlačno litje v Volški avtomobilski tovarni in številnih drugih podjetjih. V Zavolški motorni tovarni uspešno delujejo veliki stroji za brizganje s silo zaklepanja kalupa 35 MN, ki proizvajajo bloke cilindrov iz aluminijeve zlitine za avtomobil Volga.

V Altajskem motornem obratu so obvladali avtomatizirano linijo za proizvodnjo ulitkov z brizganjem. V Zvezi sovjetskih socialističnih republik (), se je prvič na svetu razvilo in obvladalo proces kontinuirano vlivanje ingotov iz aluminijevih zlitin v elektromagnetni kalup. Ta metoda bistveno izboljša kakovost ingotov in zmanjša količino odpadkov v obliki sekancev pri njihovem struženju.

Ime in zgodovina odkritja aluminija

Latinski aluminij izvira iz latinskega alumen, kar pomeni galun (aluminijev in kalijev sulfat (K) KAl(SO4)2 12H2O), ki se že dolgo uporablja pri predelavi usnja in kot adstringent. Al, kemični element III. skupine periodnega sistema, atomska številka 13, atomska masa 26, 98154. Zaradi visoke kemijske aktivnosti se je odkritje in izolacija čistega aluminija vleklo skoraj 100 let. Ugotovitev, da je "" (ognjevzdržna snov, v sodobnem smislu - aluminijev oksid) mogoče pridobiti iz galuna, je bil narejen že leta 1754. Nemški kemik A. Markgraf. Kasneje se je izkazalo, da je isto "zemljo" mogoče izolirati iz gline in se je imenovala glinica. Šele leta 1825 mu je uspelo pridobiti kovinski aluminij. Danski fizik H. K. Oersted. Aluminijev klorid AlCl3, ki ga je bilo mogoče pridobiti iz glinice, je obdelal s kalijevim amalgamom (zlitina kalija (K) z živim srebrom (Hg)) in po destilaciji živega srebra (Hg) izoliral siv aluminijev prah.

Le četrt stoletja pozneje je bila ta metoda nekoliko posodobljena. Francoski kemik A. E. St. Clair Deville je leta 1854 predlagal uporabo kovinskega natrija (Na) za proizvodnjo aluminija in pridobil prve ingote nove kovine. Stroški aluminija so bili takrat zelo visoki, iz njega so izdelovali nakit.

Industrijsko metodo za proizvodnjo aluminija z elektrolizo taline kompleksnih zmesi, vključno z oksidom, aluminijevim fluoridom in drugimi snovmi, sta leta 1886 neodvisno razvila P. Eru () in C. Hall (ZDA). Proizvodnja aluminija je povezana z visokimi stroški električne energije, zato so jo v velikem obsegu realizirali šele v 20. stoletju. AT Zveza sovjetskih socialističnih republik (CCCP) prvi industrijski aluminij je bil pridobljen 14. maja 1932 v tovarni aluminija v Volhovu, zgrajeni ob Volhovski hidroelektrarni.

Aluminij s čistoto več kot 99,99 % je bil prvič pridobljen z elektrolizo leta 1920. Leta 1925 v delo Edwards je objavil nekaj informacij o fizikalnih in mehanskih lastnostih takšnega aluminija. Leta 1938 Taylor, Wheeler, Smith in Edwards so objavili članek, ki podaja nekatere lastnosti aluminija 99,996 % čistosti, pridobljenega tudi v Franciji z elektrolizo. Prva izdaja monografije o lastnostih aluminija je izšla leta 1967.

V naslednjih letih, zaradi relativne enostavnosti priprave in privlačnih lastnosti, veliko deluje o lastnostih aluminija. Čisti aluminij je našel široko uporabo predvsem v elektroniki – od elektrolitskih kondenzatorjev do vrhunca elektronske tehnike – mikroprocesorjev; v krioelektroniki, kriomagnetiki.

Novejše metode za pridobivanje čistega aluminija so conska metoda čiščenja, kristalizacija iz amalgamov (zlitine aluminija z živim srebrom) in izolacija iz alkalnih raztopin. Stopnjo čistosti aluminija nadzorujemo z vrednostjo električnega upora pri nizkih temperaturah.

Splošne značilnosti aluminija

Naravni aluminij je sestavljen iz enega nuklida 27Al. Konfiguracija zunanje elektronske plasti je 3s2p1. V skoraj vseh spojinah je oksidacijsko stanje aluminija +3 (valenca III). Polmer nevtralnega atoma aluminija je 0,143 nm, polmer iona Al3+ je 0,057 nm. Zaporedne energije ionizacije nevtralnega atoma aluminija so 5, 984, 18, 828, 28, 44 oziroma 120 eV. Po Paulingovi lestvici je elektronegativnost aluminija 1,5.

Aluminij je mehak, lahek, srebrno bel, katerega kristalna rešetka je ploskocentrirana kubična, parameter a = 0,40403 nm. Tališče čiste kovine 660°C, vrelišče približno 2450°C, gostota 2, 6989 g/cm3. Temperaturni koeficient linearne ekspanzije aluminija je približno 2,5·10-5 K-1.

Kemični aluminij je precej aktivna kovina. Na zraku je njegova površina v trenutku prekrita z gostim filmom oksida Al2O3, ki preprečuje nadaljnji dostop kisika (O) do kovine in vodi do prenehanja reakcije, kar vodi do visokih protikorozijskih lastnosti aluminija. Zaščitni površinski film na aluminiju nastane tudi, če ga damo v koncentrirano dušikovo kislino.

Aluminij aktivno reagira z drugimi kislinami:

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

3N2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.

Zanimivo je, da se reakcija med prahom aluminija in joda (I) začne pri sobni temperaturi, če v prvo zmes dodamo nekaj kapljic vode, ki v tem primeru igra vlogo katalizatorja:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

Interakcija aluminija z žveplom (S) pri segrevanju vodi do tvorbe aluminijevega sulfida:

2Al + 3S = Al2S3,

ki se zlahka razgradi z vodo:

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

Aluminij ne komunicira neposredno z vodikom (H), vendar je posredno, na primer z uporabo organoaluminijevih spojin, mogoče sintetizirati trdni polimerni aluminijev hidrid (AlH3)x - najmočnejše redukcijsko sredstvo.

V obliki prahu lahko aluminij sežgemo na zraku in nastane bel ognjevzdržni prah aluminijevega oksida Al2O3.

Visoka trdnost vezi v Al2O3 določa visoko toploto njegove tvorbe iz preprostih snovi in ​​sposobnost aluminija, da reducira številne kovine iz njihovih oksidov, na primer:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe in celo

3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.

Ta način pridobivanja kovin se imenuje aluminotermija.

Biti v naravi

Po razširjenosti v zemeljski skorji je aluminij na prvem mestu med kovinami in na tretjem mestu med vsemi elementi (za kisikom (O) in silicijem (Si)), predstavlja približno 8,8 % mase zemeljske skorje. Aluminij je vključen v ogromno mineralov, predvsem aluminosilikatov in kamnin. Aluminijeve spojine vsebujejo granite, bazalte, gline, feldspare itd. Toda tukaj je paradoks: z ogromnim številom minerali in kamnine, ki vsebujejo aluminij, nahajališča boksita, glavne surovine za industrijsko proizvodnjo aluminija, so precej redka. AT Ruska federacija v Sibiriji in na Uralu so nahajališča boksita. Industrijski pomen so tudi aluniti in nefelini. Kot element v sledovih je aluminij prisoten v tkivih rastlin in živali. Obstajajo organizmi - koncentratorji, ki kopičijo aluminij v svojih organih - nekateri klubski mahovi, mehkužci.

Industrijska proizvodnja: pri indeksu industrijske proizvodnje se boksiti najprej podvržejo kemični obdelavi, pri čemer se iz njih odstranijo nečistoče oksidov silicija (Si), železa (Fe) in drugih elementov. Kot rezultat takšne obdelave dobimo čisti aluminijev oksid Al2O3 - glavni pri proizvodnji kovine z elektrolizo. Ker pa je tališče Al2O3 zelo visoko (več kot 2000°C), njegove taline ni mogoče uporabiti za elektrolizo.

Znanstveniki in inženirji so našli izhod v naslednjem. Kriolit Na3AlF6 najprej talimo v kopeli za elektrolizo (temperatura taline malo pod 1000°C). Kriolit je mogoče pridobiti na primer s predelavo nefelinov s polotoka Kola. Nadalje se tej talini doda malo Al2O3 (do 10 mas. %) in nekatere druge snovi, ki izboljšajo pogoje za kasnejše proces. Med elektrolizo te taline se aluminijev oksid razgradi, kriolit ostane v talini in na katodi nastane staljen aluminij:

2Al2O3 = 4Al + 3O2.

Aluminijeve zlitine

Večina kovinskih elementov je legiranih z aluminijem, le nekaj pa jih igra vlogo glavnih legirnih komponent v industrijskih aluminijevih zlitinah. Vendar pa se veliko število elementov uporablja kot dodatki za izboljšanje lastnosti zlitin. Najpogosteje uporabljeni:

Za zmanjšanje oksidacije pri povišanih temperaturah se doda berilij. Majhni dodatki berilija (0,01 - 0,05 %) se uporabljajo v aluminijevih litih zlitinah za izboljšanje pretočnosti pri izdelavi delov motorja z notranjim zgorevanjem (bati in glave cilindra).

Bor se uvaja za povečanje električne prevodnosti in kot dodatek za rafiniranje. Bor se uvaja v aluminijeve zlitine, ki se uporabljajo v jedrski energetiki (razen v dele reaktorja), ker absorbira nevtrone in preprečuje širjenje sevanja. Bor se vnese v povprečju v količini 0,095 - 0,1%.

bizmut. Kovine z nizkim tališčem, kot so bizmut, kadmij, se dodajajo aluminijevim zlitinam za izboljšanje obdelovalnosti. Ti elementi tvorijo mehke taljive faze, ki prispevajo k lomljenju odrezkov in mazanju rezila.

Zlitinam, iz katerih so nadalje izdelane potrošne anode, dodamo galij v količini 0,01 - 0,1%.

železo. V majhnih količinah (>0,04 %) se uvaja med proizvodnjo žic za povečanje trdnosti in izboljšanje lastnosti lezenja. Enak način železo zmanjša lepljenje sten kalupov pri vlivanju v kalup.

Indija. Dodatek 0,05 - 0,2 % krepi aluminijeve zlitine med staranjem, zlasti pri nizki vsebnosti bakra. Indijevi dodatki se uporabljajo v zlitinah, ki vsebujejo aluminij-kadmij.

Za povečanje trdnosti in izboljšanje korozijskih lastnosti zlitin se uvede približno 0,3 % kadmija.

Kalcij daje plastičnost. Z 5-odstotno vsebnostjo kalcija ima zlitina učinek superplastičnosti.

Silicij je najpogosteje uporabljen dodatek v livarskih zlitinah. V količini 0,5 - 4% zmanjša nagnjenost k razpokanju. Kombinacija silicija in magnezija omogoča toplotno tesnjenje zlitine.

magnezija. Dodatek magnezija znatno poveča trdnost brez zmanjšanja duktilnosti, izboljša varivost in poveča korozijsko odpornost zlitine.

baker krepi zlitine, maksimalno utrjevanje se doseže, ko vsebina cuprum 4 - 6 %. Zlitine s bakrom se uporabljajo pri proizvodnji batov za motorje z notranjim zgorevanjem, visokokakovostnih litih delov za letala.

Kositer izboljša učinkovitost rezanja.

titan. Glavna naloga titana v zlitinah je rafiniranje zrn v ulitkih in ingotih, kar močno poveča trdnost in enakomernost lastnosti po celotnem volumnu.

Čeprav aluminij velja za eno najmanj žlahtnih industrijskih kovin, je precej stabilen v številnih oksidacijskih okoljih. Razlog za to vedenje je prisotnost neprekinjenega oksidnega filma na površini aluminija, ki se takoj ponovno oblikuje na očiščenih površinah, ko je izpostavljen kisiku, vodi in drugim oksidantom.

V večini primerov se taljenje izvaja na zraku. Če je interakcija z zrakom omejena na tvorbo spojin, netopnih v talini na površini, in nastali film teh spojin bistveno upočasni nadaljnjo interakcijo, potem se običajno ne sprejmejo nobeni ukrepi za zatiranje takšne interakcije. Taljenje v tem primeru poteka z neposrednim stikom taline z atmosfero. To se naredi pri pripravi večine zlitin aluminija, cinka, kositra in svinca.

Prostor, v katerem poteka taljenje zlitin, je omejen z ognjevzdržno oblogo, ki lahko prenese temperature 1500 - 1800 ˚С. Pri vseh talilnih procesih je vključena plinska faza, ki nastane med zgorevanjem goriva, interakcijo z okoljem in oblogo talilne enote itd.

Večina aluminijevih zlitin ima visoko korozijsko odpornost v naravnem ozračju, morski vodi, raztopinah številnih soli in kemikalij ter v večini živil. Strukture iz aluminijeve zlitine se pogosto uporabljajo v morski vodi. Morske boje, rešilne čolne, ladje, barže so bile zgrajene iz aluminijevih zlitin od leta 1930. Trenutno dolžina trupov ladij iz aluminijeve zlitine doseže 61 m. Obstajajo izkušnje z aluminijastimi podzemnimi cevovodi, aluminijeve zlitine so zelo odporne proti koroziji tal. Leta 1951 je bil na Aljaski zgrajen 2,9 km dolg cevovod. Po 30 letih delovanja ni bilo ugotovljenih nobenih puščanj ali resnih poškodb zaradi korozije.

Aluminij se pogosto uporablja v gradbeništvu v obliki obloge plošč, vrat, okenski okvirji, električni kabli. Aluminijeve zlitine v stiku z betonom dolgo časa niso izpostavljene močni koroziji, malta, omet, še posebej, če konstrukcije niso pogosto mokre. Ko je pogosto mokro, če je površina aluminija trgovskih predmetov ni bil dodatno obdelan, lahko potemni, do počrnitve v industrijskih mestih z visoko vsebnostjo oksidantov v zraku. Da bi se temu izognili, se proizvajajo posebne zlitine za pridobivanje sijočih površin z briljantnim eloksiranjem – nanosom oksidnega filma na kovinsko površino. V tem primeru je površini mogoče dati različne barve in odtenke. Na primer, zlitine aluminija s silicijem vam omogočajo, da dobite vrsto odtenkov, od sive do črne. Aluminijeve zlitine s kromom imajo zlato barvo.

Industrijski aluminij se proizvaja v obliki dveh vrst zlitin - litje, katerih deli so izdelani z litjem, in deformacijske - zlitine, proizvedene v obliki deformabilnih polizdelkov - pločevine, folije, plošče, profili, žica. Ulitke iz aluminijevih zlitin pridobivamo z vsemi možnimi metodami ulivanja. Najpogosteje je pod pritiskom, v hladilnih kalupih in v peščeno-glinenih kalupih. Pri izdelavi malih političnih strank se uporablja litje v mavčnih kombiniranih oblikah in litje za naložbene modele. Lite zlitine se uporabljajo za izdelavo litih rotorjev elektromotorjev, litih delov letal itd. Kovane zlitine se uporabljajo v avtomobilski proizvodnji za notranja dekoracija, odbijači, karoserije in notranji deli; v gradbeništvu kot zaključni material; v letalih itd.

AT industrijo uporablja se tudi aluminijev prah. Uporablja se v metalurgiji industrijo: v aluminotermiji, kot legirni dodatki, za proizvodnjo polizdelkov s stiskanjem in sintranjem. Ta metoda proizvaja zelo trpežne dele (zobniki, puše itd.). Praški se uporabljajo tudi v kemiji za pridobivanje aluminijevih spojin in kot katalizator(na primer pri proizvodnji etilena in acetona). Glede na visoko reaktivnost aluminija, zlasti v obliki prahu, se uporablja v eksplozivih in trdih pogonskih sredstvih za rakete, pri čemer uporablja svojo sposobnost hitrega vžiga.

Zaradi visoke odpornosti aluminija na oksidacijo se prah uporablja kot pigment v premazih za barvanje opreme, streh, papirja v tisku, sijočih površin avtomobilskih plošč. Prav tako je plast aluminija prekrita z jeklom in litim železom trgovski predmet da preprečijo njihovo korozijo.

Po uporabi so aluminij in njegove zlitine na drugem mestu za železom (Fe) in njegovimi zlitinami. Široka uporaba aluminija na različnih področjih tehnologije in vsakdanjega življenja je povezana s kombinacijo njegovih fizikalnih, mehanskih in kemičnih lastnosti: nizka gostota, odpornost proti koroziji v atmosferskem zraku, visoka toplotna in električna prevodnost, duktilnost in razmeroma visoka trdnost. Aluminij se zlahka obdeluje na različne načine – kovanje, žigosanje, valjanje itd. Za izdelavo žice se uporablja čisti aluminij (električna prevodnost aluminija je 65,5 % električne prevodnosti bakra, vendar je aluminij več kot trikrat lažji od bakra, zato v elektrotehniki pogosto nadomeščajo aluminij) in folijo, ki se uporablja kot embalažni material. Glavni del taljenega aluminija se porabi za pridobivanje različnih zlitin. Zaščitni in dekorativni premazi se zlahka nanašajo na površino aluminijevih zlitin.

Raznolikost lastnosti aluminijevih zlitin je posledica vnosa v aluminij različnih dodatkov, ki z njim tvorijo trdne raztopine ali intermetalne spojine. Glavnina aluminija se uporablja za proizvodnjo lahkih zlitin - duraluminija (94% aluminija, 4% bakra (Cu), 0,5% magnezija (Mg), mangana (Mn), (Fe) in silicija (Si)), silumina (85-). 90% - aluminij, 10-14% silicij (Si), 0,1% natrij (Na)) in dr. V metalurgiji se aluminij ne uporablja le kot osnova za zlitine, ampak tudi kot eden od najpogosteje uporabljenih legirnih dodatkov v zlitinah. na osnovi bakra (Cu), magnezija (Mg), železa (Fe), >niklja (Ni) itd.

Aluminijeve zlitine se pogosto uporabljajo v vsakdanjem življenju, v gradbeništvu in arhitekturi, v avtomobilski industriji, v ladjedelništvu, letalstvu in vesoljski tehnologiji. Zlasti prvi umetni satelit Zemlja. Zlitina aluminija in cirkonija (Zr) se pogosto uporablja pri gradnji jedrskih reaktorjev. Aluminij se uporablja pri izdelavi eksplozivov.

Pri ravnanju z aluminijem v vsakdanjem življenju morate upoštevati, da lahko v aluminijastih posodah segrevate in shranjujete samo nevtralne (v kislosti) tekočine (na primer vrelo vodo). Če na primer kislo zeljno juho kuhamo v aluminijastih posodah, potem aluminij prehaja v hrano in dobi neprijeten "kovinski" okus. Ker je oksidni film zelo enostavno poškodovati v vsakdanjem življenju, je uporaba aluminijasta posodaše vedno nezaželeno.

Srebrno bela kovina, lahka

gostota - 2,7 g / cm

tališče za tehnični aluminij - 658 °C, za aluminij visoke čistosti - 660 °C

specifična toplota fuzije - 390 kJ/kg

vrelišče - 2500 ° C

specifična toplota izhlapevanja - 10,53 MJ / kg

natezna trdnost litega aluminija - 10-12 kg / mm², deformabilnega - 18-25 kg / mm², zlitin - 38-42 kg / mm²

Trdota po Brinellu - 24…32 kgf/mm²

visoka plastičnost: za tehnično - 35%, za čisto - 50%, valjano v tanko ploščo in celo folijo

Youngov modul - 70 GPa

Aluminij ima visoko električno prevodnost (0,0265 μOhm m) in toplotno prevodnost (203,5 W/(m K)), kar 65 % električne prevodnosti bakra in ima visoko odbojnost svetlobe.

Šibek paramagnet.

Temperaturni koeficient linearne ekspanzije 24,58 10−6 K−1 (20…200 °C).

Temperaturni koeficient električnega upora je 2,7·10−8K−1.

Aluminij tvori zlitine s skoraj vsemi kovinami. Najbolj znane so zlitine s bakrom in magnezijem (duralumin) ter silicijem (silumin).

Naravni aluminij je skoraj v celoti sestavljen iz enega samega stabilen izotop 27Al s sledovi 26Al, radioaktivnega izotopa z obdobje razpolovna doba 720 tisoč let, ki je nastala v atmosferi med bombardiranjem argonovih jeder s protoni kozmičnih žarkov.

Po razširjenosti v zemeljski skorji je Zemlja na 1. mestu med kovinami in na 3. mestu med elementi, na drugem mestu za kisikom in silicijem. vsebnost aluminija v zemeljski skorji podatkov različnih raziskovalcev je od 7,45 do 8,14 % mase zemeljske skorje.

V naravi se aluminij zaradi svoje visoke kemične aktivnosti pojavlja skoraj izključno v obliki spojin. Nekateri od njih:

Boksiti - Al2O3 H2O (s primesmi SiO2, Fe2O3, CaCO3)

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

Aluminijev oksid (mešanice kaolinov s peskom SiO2, apnencem CaCO3, magnezitom MgCO3)

Korund (safir, rubin, smirk) - Al2O3

Kaolinit - Al2O3 2SiO2 2H2O

Beril (smaragd, akvamarin) - 3BeO Al2O3 6SiO2

Krizoberil (aleksandrit) - BeAl2O4.

Vendar pa je pod določenimi posebnimi redukcijskimi pogoji možna tvorba naravnega aluminija.

V naravnih vodah se aluminij nahaja v obliki nizko toksičnih kemičnih spojin, kot je aluminijev fluorid. Vrsta kationa ali aniona je odvisna predvsem od kislosti vodnega medija. Koncentracije aluminija v površinskih vodnih telesih Ruska federacija od 0,001 do 10 mg/l, v morski vodi 0,01 mg/l.

Aluminij (Aluminij) je

Pridobivanje ulitkov iz aluminijevih zlitin

Glavni izziv, s katerim se sooča livarna v naši država, sestoji iz bistvenega splošnega izboljšanja kakovosti ulitkov, ki bi se moralo izraziti v zmanjšanju debeline stene, zmanjšanju obdelovalnih dodatkov in sistemov zapiranja ob ohranjanju ustreznih operativnih lastnosti trgovskih enot. Končni rezultat tega dela bi moral biti zadovoljevanje povečanih potreb strojništva s potrebnim številom odlitih gredic brez bistvenega povečanja skupne denarne emisije ulitkov po teži.

Vlivanje v pesek

Od zgornjih načinov vlivanja v kalupe za enkratno uporabo se pri izdelavi ulitkov iz aluminijevih zlitin najbolj uporablja vlivanje v mokre peščene kalupe. To je posledica nizke gostote zlitin, majhnega učinka sile kovine na kalup in nizkih temperatur ulivanja (680-800C).

Za izdelavo peščenih kalupov se uporabljajo mešanice za oblikovanje in jedro, pripravljene iz kremenčevega in glinenega peska (GOST 2138-74), gline za oblikovanje (GOST 3226-76), veziv in pomožnih materialov.

Vrsta zapornega sistema je izbrana ob upoštevanju dimenzij ulitka, zapletenosti njegove konfiguracije in lokacije v kalupu. Vlivanje kalupov za ulitke kompleksne konfiguracije majhne višine se praviloma izvaja s pomočjo spodnjih zapornih sistemov. Pri visoka nadmorska višina ulitke in tanke stene, je zaželeno uporabiti navpično zarezne ali kombinirane sisteme zapiranja. Kalupi za ulitke majhnih velikosti se lahko vlijejo skozi zgornje zaporne sisteme. V tem primeru višina kovinske kraste, ki pade v votlino kalupa, ne sme presegati 80 mm.

Za zmanjšanje hitrosti taline na vhodu v votlino kalupa in za boljše ločevanje oksidnih filmov in vključkov žlindre, suspendiranih v njej, se v zaporne sisteme uvedejo dodatni hidravlični upori - mreže (kovinske ali steklena vlakna) se vgradijo ali vlijejo skozi zrnate filtri.

Sprues (napajalniki) se praviloma pripeljejo do tankih odsekov (sten) ulitkov, razpršenih po obodu, ob upoštevanju priročnosti njihovega naknadnega ločevanja med obdelavo. Dobava kovine v masivne enote je nesprejemljiva, saj povzroča nastanek krčnih votlin v njih, povečano hrapavost in "okvare" krčenja na površini ulitkov. V prečnem prerezu imajo vodni kanali najpogosteje pravokotno obliko s široko stranjo 15-20 mm in ozko stranjo 5-7 mm.

Zlitine z ozkim kristalizacijskim intervalom (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) so nagnjene k nastanku koncentriranih krčnih votlin v toplotnih enotah ulitkov. Da bi te školjke odstranili iz ulitkov, se pogosto uporablja namestitev velikega dobička. Za tankostenske (4-5 mm) in majhne ulitke je masa dobička 2-3 krat večja od mase ulitkov, za debelostenske ulitke do 1,5-krat. Višina prispel izbrano glede na višino ulitka. Ko je višina manjša od 150 mm, je višina prispel H-pril. vzamemo enako višini ulitka Notl. Za višje ulitke je razmerje Nprib / Notl enako 0,3 0,5.

Največja uporaba pri litju aluminijevih zlitin so zgornji odprti dobički okrogel ali ovalni prerez; stranski dobički so v večini primerov zaprti. Za izboljšanje delovne učinkovitosti dobička so izolirani, napolnjeni z vročo kovino, dopolnjeni. Ogrevanje se običajno izvede z nalepko na površini azbestne pločevine, čemur sledi sušenje s plinskim plamenom. Zlitine s širokim razponom kristalizacije (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) so nagnjene k nastanku razpršene krčne poroznosti. Impregnacija krčnih por s dobička neučinkovito. Zato pri izdelavi ulitkov iz navedenih zlitin ni priporočljivo uporabljati namestitve velikega dobička. Za pridobitev visokokakovostnih ulitkov se izvaja usmerjena kristalizacija, pri čemer se v ta namen pogosto uporabljajo vgradnje hladilnikov iz litega železa in aluminijevih zlitin. Optimalne pogoje za usmerjeno kristalizacijo ustvarja sistem navpičnih rež. Da bi preprečili nastajanje plina med kristalizacijo in preprečili nastanek plinskokrčljive poroznosti v debelostenskih ulitkih, se pogosto uporablja kristalizacija pod tlakom 0,4–0,5 MPa. Za to se kalupi za ulivanje pred vlivanjem postavijo v avtoklave, napolnijo se s kovino in ulitki kristalizirajo pod zračnim pritiskom. Za izdelavo velikih (do 2-3 m) tankostenskih ulitkov se uporablja metoda litja z zaporedno usmerjenim strjevanjem. Bistvo metode je zaporedna kristalizacija ulitka od spodaj navzgor. Da bi to naredili, je kalup za ulivanje nameščen na mizo hidravličnega dvigala, v njem pa se spustijo kovinske cevi s premerom 12–20 mm, segrete na 500–700 ° C, ki opravljajo funkcijo dvižnih voda. Cevi so trdno pritrjene v zaporni skodelici in luknje v njih so zaprte z zamaški. Ko je zaporna skodelica napolnjena s talino, se zamaški dvignejo in zlitina teče skozi cevi v zaporne vodnjake, ki so z votlino kalupa povezani z režami (napajalniki). Ko se nivo taline v vrtinah dvigne za 20-30 mm nad spodnjim koncem cevi, se vklopi mehanizem za spuščanje hidravlične mize. Hitrost spuščanja je vzeta tako, da se polnjenje kalupa izvaja pod poplavno gladino in vroča kovina neprekinjeno teče v zgornje dele kalupa. To zagotavlja usmerjeno strjevanje in omogoča pridobivanje kompleksnih ulitkov brez napak pri krčenju.

Polnjenje peščenih kalupov s kovino se izvaja iz zajemalk, obloženih z ognjevzdržnim materialom. Pred polnjenjem s kovino sveže obložene zajemalke posušimo in žgamo pri 780–800°C, da odstranimo vlago. Temperaturo taline pred vlivanjem vzdržujemo na ravni 720-780 °C. Kalupe za tankostenske ulitke polnimo s talino, segreto na 730-750°C, za debelostenske ulitke pa do 700-720°C.

Vlivanje v mavčne kalupe

Ulivanje v mavčne kalupe se uporablja v primerih, ko so pred ulitki postavljene večje zahteve glede natančnosti, površinske čistosti in reprodukcije najmanjših podrobnosti reliefa. V primerjavi s peščenimi kalupi imajo mavčni kalupi večjo trdnost, dimenzijsko natančnost, boljšo odpornost na visoke temperature in omogočajo pridobivanje ulitkov kompleksne konfiguracije z debelino stene 1,5 mm po 5-6. razredu točnosti. Obrazci so izdelani po voščenih ali kovinskih (medeninastih,) kromiranih modelih. Modelne plošče so izdelane iz aluminijevih zlitin. Za lažje odstranjevanje modelov iz kalupov je njihova površina prekrita s tanek sloj kerozin-stearinsko mazivo.

Mali in srednji kalupi za kompleksne tankostenske ulitke so izdelani iz mešanice, ki je sestavljena iz 80% mavca, 20% kremena pesek ali azbest in 60-70% vode (po masi suhe mešanice). Sestava mešanice za srednje in velike oblike: 30% mavca, 60% pesek, 10% azbesta, 40-50% vode. Za upočasnitev strjevanja mešanici dodamo 1-2 % gašenega apna. Potrebna trdnost oblik se doseže s hidratacijo brezvodnega ali polvodnega mavca. Za zmanjšanje trdnosti in povečanje prepustnosti plina se surovi mavčni kalupi podvržejo hidrotermični obdelavi - hranijo jih v avtoklavu 6-10 ur pod tlakom vodne pare 0,13-0,14 MPa in nato en dan na zraku. Po tem se oblike postopoma posušijo pri 350-500 °C.

Značilnost mavčnih kalupov je njihova nizka toplotna prevodnost. Ta okoliščina otežuje pridobivanje gostih ulitkov iz aluminijevih zlitin s širokim razponom kristalizacije. Zato je glavna naloga pri razvoju donosnega sistema za mavčne kalupe preprečiti nastanek krčnih votlin, ohlapnosti, oksidnih filmov, vročih razpok in premajhnega polnjenja tankih sten. To dosežemo z uporabo razteznih zapornih sistemov, ki zagotavljajo nizko hitrost gibanja taline v votlini kalupa, usmerjeno strjevanje toplotnih enot proti dvižnim dvižnim sistemom s pomočjo hladilnikov in povečanje skladnosti kalupa s povečanjem vsebnosti kremenčevega peska v mešanici. Tankostenski ulitki se vlijejo v kalupe, segrete na 100–200°C z metodo vakuumskega sesanja, kar omogoča zapolnitev votlin do debeline 0,2 mm. Debelostenske (več kot 10 mm) ulitke dobimo z vlivanjem kalupov v avtoklave. Kristalizacija kovine v tem primeru poteka pod tlakom 0,4–0,5 MPa.

Ulivanje školjk

Vlivanje v školjke je smotrno uporabiti pri serijski in obsežni proizvodnji ulitkov omejenih dimenzij s povečano površinsko obdelavo, večjo dimenzijsko natančnostjo in manj strojne obdelave kot pri vlivanju v peščene kalupe.

Kalupi so izdelani z uporabo vroče (250–300 °C) kovinskega (jekla,) orodja na bunker način. Modelna oprema se izvaja po 4.-5. razredih točnosti z naklonom oblikovanja od 0,5 do 1,5%. Lupine so izdelane dvoslojne: prvi sloj je iz mešanice s 6-10% termoreaktivne smole, drugi iz mešanice z 2% smole. Za boljše odstranjevanje lupine je modelna plošča prekrita s tanko plastjo ločilne emulzije (5 % silikonske tekočine št. 5; 3 % milo za perilo; 92 % vode).

Za izdelavo kalupov se uporablja drobnozrnat kremenov pesek, ki vsebuje najmanj 96 % silicijevega dioksida. Polovični kalupi so povezani z lepljenjem na posebne stiskalnice za zatiče. Sestava lepila: 40% smola MF17; 60% maršalit in 1,5% aluminijev klorid (strjevanje). Polnjenje sestavljenih obrazcev se izvaja v posodah. Pri vlivanju v školjke se uporabljajo enaki sistemi zapiranja in temperaturni pogoji kot pri vlivanju v peščene kalupe.

Nizka stopnja kristalizacije kovine v lupinastih kalupih in manjše možnosti za ustvarjanje usmerjene kristalizacije povzročijo proizvodnjo ulitkov z nižjimi lastnostmi kot pri ulivanju v kalupe iz surovega peska.

Naložbeno litje

Naložbeno litje se uporablja za izdelavo ulitkov povečane natančnosti (3.-5. razred) in površinske obdelave (4-6. razred hrapavosti), za katere je ta metoda edina možna oziroma optimalna.

Modeli so v večini primerov izdelani iz pastoznih parafin stearinskih (1:1) sestavkov s stiskanjem v kovinske kalupe (lite in montažne) na stacionarnih ali vrtiljačnih napravah. Pri izdelavi kompleksnih ulitkov z dimenzijami več kot 200 mm, da bi se izognili deformaciji modelov, se v sestavo modelne mase vnesejo snovi, ki povečajo temperaturo njihovega mehčanja (taljenja).

Kot ognjevzdržna prevleka pri izdelavi keramičnih kalupov se uporablja suspenzija hidroliziranega etil silikata (30–40 %) in kremena v prahu (70–60 %). Posipanje modelnih blokov se izvaja s kalciniranim peskom 1KO16A ali 1K025A. Vsak premazni sloj se suši na zraku 10-12 ur ali v atmosferi, ki vsebuje hlape amoniaka. Potrebna trdnost keramičnega kalupa se doseže z debelino lupine 4–6 mm (4–6 plasti ognjevzdržne prevleke). Za zagotovitev nemotenega polnjenja kalupa se uporabljajo raztezni sistemi zapiranja z dovodom kovine v debele dele in masivna vozlišča. Odlitki se običajno napajajo iz masivnega dvižnega voda skozi odebeljene žlebove (napajalnike). Za kompleksne ulitke je dovoljeno uporabiti ogromne dobičke za napajanje zgornjih masivnih enot z obveznim polnjenjem iz dvižnega voda.

Aluminij (Aluminij) je

Modele stopijo iz kalupov v vroči (85–90°C) vodi, nakisani s klorovodikovo kislino (0,5–1 cm3 na liter vode), da preprečimo umiljenje stearina. Keramične kalupe po taljenju modelov sušimo pri 150–170°C 1–2 uri, damo v posode, napolnimo s suhim polnilom in 5–8 ur žgamo pri 600–700°C. Polnjenje se izvaja v hladnih in ogretih kalupih. Temperaturo segrevanja (50-300 °C) kalupov določa debelina sten ulitka. Polnjenje kalupov s kovino se izvaja na običajen način, pa tudi z uporabo vakuuma ali centrifugalne sile. Večino aluminijevih zlitin pred vlivanjem segrejemo na 720-750°C.

Tlačno litje

Hladno litje je glavna metoda serijske in množične proizvodnje ulitkov iz aluminijevih zlitin, ki omogoča pridobivanje ulitkov 4.-6. razredov točnosti s površinsko hrapavostjo Rz = 50-20 in najmanjšo debelino stene 3-4 mm. . Pri vlivanju v hladilni kalup so poleg napak, ki jih povzročajo visoke hitrosti taline v votlini kalupa in neskladnost z zahtevami usmerjenega strjevanja (plinska poroznost, oksidni filmi, ohlapnost krčenja), glavne vrste odpadkov in odlitkov. podpolnitve in razpoke. Pojav razpok povzroča težko krčenje. Razpoke se še posebej pogosto pojavljajo pri ulitkih iz zlitin s širokim kristalizacijskim intervalom, ki imajo veliko linearno krčenje (1,25–1,35 %). Preprečevanje nastanka teh napak se doseže z različnimi tehnološkimi metodami.

V primeru dovajanja kovine v debele dele je treba poskrbeti za napajanje dovodne točke z vgradnjo dovodne glave (profit). Vsi elementi zapornih sistemov so nameščeni vzdolž priključka hladilnega kalupa. Priporočljiva so naslednja razmerja prečnih prerezov vratnih kanalov: za majhne ulitke EFst: EFsl: EFpit = 1:2:3; za velike ulitke EFst: EFsl: EFpit = 1: 3: 6.

Za zmanjšanje hitrosti vstopa taline v votlino kalupa se uporabljajo ukrivljene dvižne cevi, mrežice iz steklenih vlaken ali kovine in zrnati filtri. Kakovost ulitkov iz aluminijevih zlitin je odvisna od stopnje dviga taline v votlini kalupa. Ta hitrost mora biti zadostna, da zagotovi polnjenje tankih rezov ulitkov v pogojih povečanega odvajanja toplote in hkrati ne povzroča prenizkega polnjenja zaradi nepopolnega sproščanja zraka in plinov skozi prezračevalne kanale in dobičkov, vrtinčenja in pretoka taline med prehod iz ozkih delov v široke. Hitrost dviga kovine v votlini kalupa pri vlivanju v kalup je nekoliko višja kot pri vlivanju v peščene kalupe. Najmanjša dovoljena hitrost dviganja se izračuna po formulah A. A. Lebedeva in N. M. Galdina (glejte razdelek 5.1, "Vlivanje peska").

Za pridobitev gostih ulitkov, kot pri litju v pesek, se s pravilnim pozicioniranjem ulitka v kalupu in nadzorom odvajanja toplote ustvari usmerjeno strjevanje. Praviloma so masivne (debele) ulivne enote nameščene v zgornjem delu kalupa. To omogoča kompenzacijo zmanjšanja njihove prostornine med utrjevanjem neposredno iz dobička, nameščenega nad njimi. Regulacija intenzivnosti odvajanja toplote za ustvarjanje usmerjenega strjevanja se izvaja s hlajenjem ali izolacijo različnih delov kalupa. Za lokalno povečanje odvzema toplote se pogosto uporabljajo vložki iz toplotno prevodnega bakra, ki zagotavljajo povečanje hladilne površine kalupa zaradi rebrov, izvaja se lokalno hlajenje kalupov s stisnjenim zrakom ali vodo. Za zmanjšanje intenzivnosti odvajanja toplote se na delovno površino kalupa nanese plast barve debeline 0,1–0,5 mm. V ta namen se na površino drsnih kanalov in dobičkov nanese plast barve debeline 1-1,5 mm. Upočasnitev hlajenja kovine v dvižnih vodah lahko dosežemo tudi z lokalnim odebelitvijo sten kalupa, uporabo različnih nizko toplotno prevodnih premazov in izolacijo dvižnikov z azbestno nalepko. Barvanje delovne površine kalupa izboljša videz ulitkov, pomaga odpraviti plinske žepe na njihovi površini in poveča obstojnost kalupov. Pred barvanjem kalupe segrejemo na 100-120 °C. Previsoka temperatura segrevanja je nezaželena, saj se s tem zmanjša hitrost strjevanja ulitkov in trajanje mandat storitev plesni. S segrevanjem se zmanjša temperaturna razlika med ulitkom in kalupom ter razširitev kalupa zaradi njegovega segrevanja s strani ulivne kovine. Posledično se natezne napetosti v odlitku zmanjšajo, povzroča videz razpoke. Vendar samo segrevanje kalupa ni dovolj za odpravo možnosti razpokanja. Odlitek je treba pravočasno odstraniti iz kalupa. Odlitek je treba odstraniti iz kalupa, preden se njegova temperatura izenači s temperaturo kalupa in napetosti pri krčenju dosežejo največjo vrednost. Običajno se ulitek odstrani v trenutku, ko je dovolj močan, da ga je mogoče premikati brez uničenja (450-500 ° C). V tem času zaporni sistem še ni pridobil zadostne trdnosti in je uničen zaradi svetlobnih udarcev. Čas zadrževanja ulitka v kalupu je določen s hitrostjo strjevanja in je odvisen od temperature kovine, temperature kalupa in hitrosti vlivanja.

Da bi odpravili lepljenje kovine, podaljšali življenjsko dobo in olajšali ekstrakcijo, se kovinske palice med delovanjem mažejo. Najpogostejše mazivo je vodno-grafitna suspenzija (3-5% grafita).

Deli kalupov, ki izvajajo zunanje obrise ulitkov, so izdelani iz sive barve lito železo. Debelina stene kalupov je dodeljena glede na debelino stene ulitkov v skladu s priporočili GOST 16237-70. Notranje votline v ulitkih so izdelane s kovinskimi (jeklenimi) in peščenimi palicami. Peščene palice se uporabljajo za okrasitev zapletenih votlin, ki jih ni mogoče izdelati s kovinskimi palicami. Da bi olajšali ekstrakcijo ulitkov iz kalupov, morajo imeti zunanje površine ulitkov naklon od 30" do 3° proti loku. Notranje površine ulitkov, izdelanih s kovinskimi palicami, morajo imeti naklon najmanj 6°. pri ulitkih prehodi iz debelih v tanke rezine niso dovoljeni Polmer ukrivljenosti najmanj 3 mm Luknje s premerom več kot 8 mm za male ulitke, 10 mm za srednje in 12 mm za velike ulitke so narejene s palicami Optimalno razmerje med globino luknje in njenim premerom je 0,7-1.

Zrak in plini se odstranijo iz votline kalupa s pomočjo prezračevalnih kanalov, nameščenih v ločni ravnini, in čepov, nameščenih v stenah blizu globokih votlin.

V sodobnih livarnah se kalupi vgrajujejo na enopostajne ali večpostajne polavtomatske livarske stroje, pri katerih je avtomatizirano zapiranje in odpiranje kalupa, vstavljanje in odstranjevanje jeder, izmet in odstranjevanje ulitka iz kalupa. Zagotovljen je tudi avtomatski nadzor temperature segrevanja kalupa. Polnjenje kalupov na strojih se izvaja z razpršilniki.

Za izboljšanje polnjenja tankih votlin kalupa ter odstranjevanje zraka in plinov, ki se sproščajo med uničenjem veziv, kalupe evakuiramo, vlijemo pod nizkim tlakom ali z uporabo centrifugalne sile.

Stisnjeno litje

Stiskalno litje je vrsta tlačnega litja.Namenjeno je izdelavi velikih ulitkov (2500x1400 mm) ploščnega tipa z debelino stene 2-3 mm. V ta namen se uporabljajo kovinski polovični kalupi, ki so nameščeni na specializiranih ulivno-stiskalnih strojih z enostranskim ali dvostranskim konvergenco polkalupov. Posebnost te metode litja je prisilno polnjenje votline kalupa s širokim tokom taline, ko se polovice kalupa približajo druga drugi. V kalupu za ulivanje ni elementov običajnega sistema zapiranja. Podatki Ta metoda se uporablja za izdelavo ulitkov iz zlitin AL2, AL4, AL9, AL34, ki imajo ozko kristalizacijsko območje.

Hitrost hlajenja taline nadziramo z nanosom toplotnoizolacijskega premaza različnih debelin (0,05–1 mm) na delovno površino votline kalupa. Pregrevanje zlitin pred vlivanjem ne sme preseči 15-20°C nad temperaturo likvidusa. Trajanje konvergence polovičnih oblik je 5-3 s.

Nizkotlačno litje

Nizkotlačno litje je druga oblika tlačnega litja. Uporabljali so ga pri izdelavi velikih tankostenskih ulitkov iz aluminijevih zlitin z ozkim kristalizacijskim intervalom (AL2, AL4, AL9, AL34). Tako kot pri litju v kalupe so zunanje površine ulitkov izdelane s kovinskim kalupom, notranje votline pa s kovinskimi ali peščenimi jedri.

Za izdelavo palic se uporablja mešanica, sestavljena iz 55% kremenčevega peska 1K016A; 13,5% krepki pesek P01; 27 % kremena v prahu; 0,8% pektinsko lepilo; 3,2 % smole M in 0,5 % kerozina. Takšna mešanica ne tvori mehanskih opeklin. Forme se napolnijo s kovino s pritiskom posušenega stisnjenega zraka (18–80 kPa), ki se dovaja na površino taline v lončku, segretem na 720–750 °C. Pod delovanjem tega tlaka se talina iztisne iz lončka v kovinsko žico, iz nje pa v zaporni sistem in naprej v votlino kalupa. Prednost nizkotlačnega litja je možnost avtomatskega nadzora hitrosti dviganja kovine v votlini kalupa, kar omogoča pridobivanje tankostenskih ulitkov boljše kakovosti kot gravitacijsko litje.

Kristalizacija zlitin v kalupu poteka pod tlakom 10–30 kPa, dokler ne nastane trdna kovinska skorja in 50–80 kPa po tvorbi skorje.

Gostejši ulitki iz aluminijeve zlitine se proizvajajo z nizkotlačnim litjem s protitlakom. Polnjenje votline kalupa med litjem s protitlakom poteka zaradi razlike tlaka v lončku in v kalupu (10–60 kPa). Kristalizacija kovine v obliki poteka pod tlakom 0,4-0,5 MPa. To preprečuje sproščanje vodika, raztopljenega v kovini, in nastanek plinskih por. Visok krvni pritisk prispeva k boljši prehrani masivnih ulivnih enot. V drugih pogledih se tehnologija protitlačnega litja ne razlikuje od tehnologije litja z nizkim tlakom.

Protitlačno litje uspešno združuje prednosti nizkotlačnega litja in tlačne kristalizacije.

Brizganje

Tlačno litje iz aluminijevih zlitin AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34, ulitki kompleksne konfiguracije 1.-3. razredov točnosti z debelino stene 1 mm in več, ulitki z premera do 1,2 mm, ulita zunanja in notranji navoj z najmanjšim korakom 1 mm in premerom 6 mm. Površinska čistost takšnih ulitkov ustreza 5-8 razredom hrapavosti. Proizvodnja takšnih ulitkov se izvaja na strojih s hladnimi vodoravnimi ali navpičnimi stiskalnimi komorami, s specifičnim pritiskom stiskanja 30–70 MPa. Prednost imajo stroji z vodoravno komoro za bale.

Dimenzije in teža ulitkov so omejene z zmogljivostmi brizgalnih strojev: prostornino stiskalnice, specifičnim stiskalnim tlakom (p) in zaklepno silo (0). Območje projekcije (F) ulitka, vratnih kanalov in stiskalne komore na premični plošči kalupa ne sme presegati vrednosti, določenih s formulo F = 0,85 0/r.

Optimalne vrednosti naklona za zunanje površine so 45°; za notranji 1°. Najmanjši polmer ukrivljenosti je 0,5-1 mm. Luknje, večje od 2,5 mm v premeru, so izdelane z litjem. Ulitki iz aluminijevih zlitin se praviloma obdelujejo le vzdolž sedežnih površin. Dodatek za obdelavo se določi ob upoštevanju dimenzij ulitka in se giblje od 0,3 do 1 mm.

Za izdelavo kalupov se uporabljajo različni materiali. Deli kalupov, ki so v stiku s tekočo kovino, so izdelani iz jekla ZKh2V8, 4Kh8V2, 4KhV2S; jekla 35, 45, 50, zatiči, puše in vodilni stebri - iz jekla U8A.

Dovod kovine v votlino kalupov se izvaja z zunanjimi in notranjimi sistemi zapiranja. Napajalniki se pripeljejo do delov ulitka, ki so podvrženi strojni obdelavi. Njihova debelina je določena glede na debelino stene ulitka na mestu dobave in dano naravo polnjenja kalupa. Ta odvisnost je določena z razmerjem med debelino podajalnika in debelino stene ulitka. Gladko, brez turbulence in ujetja zraka, polnjenje kalupov poteka, če je razmerje blizu ena. Za ulitke z debelino stene do 2 mm. podajalniki imajo debelino 0,8 mm; z debelino stene 3 mm. debelina podajalnikov je 1,2 mm; z debelino stene 4-6 mm-2 mm.

Za sprejem prvega dela taline, obogatenega z zračnimi vključki, so v bližini votline kalupa nameščeni posebni rezervoarji za pranje, katerih prostornina lahko doseže 20–40% prostornine ulivanja. Podložke so povezane z votlino kalupa s kanali, katerih debelina je enaka debelini podajalnikov. Odstranjevanje zraka in plina iz votline kalupov se izvaja skozi posebne prezračevalne kanale in reže med palicami (potiskalniki) in matriko kalupa. Prezračevalni kanali so izdelani v razcepni ravnini na fiksnem delu kalupa, pa tudi vzdolž premičnih palic in ejektorjev. Globina prezračevalnih kanalov pri litju aluminijevih zlitin je predpostavljena 0,05-0,15 mm, širina pa 10-30 mm, da se izboljša prezračevanje, je votlina podložk s tankimi kanali (0,2-0,5 mm) povezana z vzdušje.

Glavne pomanjkljivosti brizganih ulitkov so zračna (plinska) subkorasta poroznost, ki nastane zaradi ujetja zraka pri velikih hitrostih vhoda kovine v votlino kalupa, in poroznost krčenja (ali lupine) v termičnih vozliščih. Na nastanek teh napak močno vplivajo parametri tehnologije ulivanja, hitrost stiskanja, pritisk stiskanja in toplotni režim kalupa.

Hitrost stiskanja določa način polnjenja kalupa. Višja kot je hitrost stiskanja, hitreje se talina premika skozi zaporne kanale, večja je vstopna hitrost taline v votlino kalupa. Visoke hitrosti stiskanja prispevajo k boljšemu polnjenju tankih in podolgovatih votlin. Hkrati so vzrok za zajem zraka s kovino in nastanek subkorozne poroznosti. Pri litju aluminijevih zlitin se visoke hitrosti stiskanja uporabljajo le pri izdelavi kompleksnih tankostenskih ulitkov. Pritisk stiskanja ima velik vpliv na kakovost ulitkov. Ko se poveča, se gostota ulitkov poveča.

Vrednost stiskalnega tlaka je običajno omejena z vrednostjo blokirne sile stroja, ki mora presegati tlak, ki ga izvaja kovina na premično matriko (pF). Zato lokalno predstiskanje debelostenskih ulitkov, znano kot Ashigai proces, pridobiva veliko zanimanje. Nizka stopnja vstopa kovine v votlino kalupa preko podajalnikov velikih presekov in učinkovito predstiskanje kristalizirajoče taline s pomočjo dvojnega bata omogočata pridobivanje gostih ulitkov.

Na kakovost ulitkov pomembno vplivajo tudi temperature zlitine in kalupa. Pri izdelavi debelostenskih ulitkov enostavne konfiguracije se talina vlije pri temperaturi 20–30 °C pod temperaturo likvidusa. Tankostenski ulitki zahtevajo uporabo taline, pregrete nad temperaturo likvidusa za 10–15°C. Da bi zmanjšali velikost krčnih napetosti in preprečili nastanek razpok v ulitkih, se kalupi pred vlivanjem segrejejo. Priporočljive so naslednje temperature ogrevanja:

Debelina stene ulivanja, mm 1—2 2—3 3—5 5—8

Temperatura ogrevanja

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

Stabilnost toplotnega režima zagotavljajo grelni (električni) ali hladilni (vodni) kalupi.

Za zaščito delovne površine kalupov pred sprijemanjem in erozivnimi učinki taline, za zmanjšanje trenja med ekstrakcijo jeder in za olajšanje ekstrakcije ulitkov, kalupe mažemo. V ta namen se uporabljajo maščobna (olje z grafitnim ali aluminijevim prahom) ali vodna (raztopine soli, vodni pripravki na osnovi koloidnega grafita) maziva.

Gostota ulitkov iz aluminijevih zlitin se znatno poveča pri litju z vakuumskimi kalupi. Da bi to naredili, je kalup nameščen v zaprtem ohišju, v katerem se ustvari potreben vakuum. Dobre rezultate je mogoče doseči z uporabo "procesa s kisikom". Da bi to naredili, se zrak v votlini kalupa nadomesti s kisikom. Pri visokih stopnjah dovoda kovine v votlino kalupa, ki povzročajo zajem kisika s talino, se v odlitkih ne tvori podkorska poroznost, saj se ves ujeti kisik porabi za tvorbo finih aluminijevih oksidov, ki ne vplivajo opazno. mehanske lastnosti ulitkov. Takšne ulitke je mogoče toplotno obdelati.

Glede na zahteve tehničnih specifikacij so lahko izpostavljeni ulitki iz aluminijeve zlitine različne vrste nadzor: rentgenski, gama ali ultrazvočni za odkrivanje notranjih okvar; oznake za določanje dimenzijskih odstopanj; luminiscenčna za odkrivanje površinskih razpok; hidro- ali pnevmokontrolo za oceno tesnosti. Določena je pogostost naštetih vrst nadzora specifikacije ali določi oddelek glavnega metalurga obrata. Ugotovljene napake, če jih dovoljujejo tehnične specifikacije, odpravimo z varjenjem ali impregnacijo. Argonsko obločno varjenje se uporablja za varjenje podpolov, lupin, ohlapnosti razpok. Pred varjenjem se poškodovano mesto razreže tako, da imajo stene vdolbine naklon 30 - 42 °. Ulitke podvržemo lokalnemu ali splošnemu ogrevanju do 300-350C. Lokalno ogrevanje se izvaja s oksi-acetilenskim plamenom, splošno ogrevanje se izvaja v komornih pečeh. Varjenje se izvaja z enakimi zlitinami, iz katerih so izdelani ulitki, z uporabo volframove elektrode, ki se ne porablja, s premerom 2-6 mm pri strošek argon 5-12 l/min. Moč varilnega toka je običajno 25-40 A na 1 mm premera elektrode.

Poroznost v ulitkih odstranimo z impregnacijo z bakelitnim lakom, asfaltnim lakom, sušilnim oljem ali tekočim steklom. Impregnacija se izvaja v posebnih kotlih pod tlakom 490-590 kPa s predhodnim držanjem ulitkov v redki atmosferi (1,3-6,5 kPa). Temperaturo impregnacijske tekočine vzdržujemo pri 100°C. Po impregnaciji ulitke podvržemo sušenju pri 65-200°C, med katerim se impregnacijska tekočina strdi, in ponovni kontroli.

Aluminij (Aluminij) je

Uporaba aluminija

Široko se uporablja kot konstrukcijski material. Glavne prednosti aluminija v tej zmogljivosti so lahkotnost, duktilnost za žigosanje, odpornost proti koroziji (na zraku je aluminij takoj prekrit z močnim filmom Al2O3, ki preprečuje njegovo nadaljnjo oksidacijo), visoka toplotna prevodnost, netoksičnost njegovih spojin. Zlasti te lastnosti so naredile aluminij izjemno priljubljen pri izdelavi kuhinjske posode, aluminijaste folije Prehrambena industrija in za embalažo.

Glavna pomanjkljivost aluminija kot konstrukcijskega materiala je njegova nizka trdnost, zato ga za krepitev običajno legiramo z majhno količino bakra in magnezija (zlitina se imenuje duralumin).

Električna prevodnost aluminija je le 1,7-krat manjša od bakra, medtem ko je aluminij približno 4-krat cenejši na kilogram, a zaradi 3,3-krat manjše gostote potrebuje za enak upor približno 2-krat manjšo težo. Zato se pogosto uporablja v elektrotehniki za izdelavo žic, njihovo zaščito in celo v mikroelektroniki za izdelavo prevodnikov v čipih. Nižja električna prevodnost aluminija (37 1/ohm) v primerjavi s bakrom (63 1/ohm) je kompenzirana s povečanjem preseka aluminijastih prevodnikov. Pomanjkljivost aluminija kot električnega materiala je prisotnost močnega oksidnega filma, ki otežuje spajkanje.

Zaradi kompleksa lastnosti se pogosto uporablja v toplotni opremi.

Aluminij in njegove zlitine ohranjajo trdnost pri ultra nizkih temperaturah. Zaradi tega se pogosto uporablja v kriogenski tehnologiji.

Zaradi visoke odbojnosti v kombinaciji z nizkimi stroški in enostavnim nanašanjem je aluminij idealen material za izdelavo ogledal.

V izdelavi gradbeni materiali kot sredstvo za ustvarjanje plina.

Aluminiziranje daje jeklu in drugim zlitinam odpornost proti koroziji in vodnemu kamnu, kot so ventili batnih motorjev, lopatice turbin, oljne ploščadi, oprema za izmenjavo toplote, nadomešča pa tudi pocinkanje.

Aluminijev sulfid se uporablja za proizvodnjo vodikovega sulfida.

V teku so raziskave za razvoj penastega aluminija kot posebej močnega in lahkega materiala.

Kot sestavina termita, mešanice za aluminotermijo

Aluminij se uporablja za pridobivanje redkih kovin iz njihovih oksidov ali halogenidov.

Aluminij je pomemben sestavni del številnih zlitin. Na primer, pri aluminijastih bronah sta glavni komponenti baker in aluminij. V magnezijevih zlitinah se kot dodatek najpogosteje uporablja aluminij. Za izdelavo spiral v električnih grelnikih se uporablja Fechral (Fe, Cr, Al) (skupaj z drugimi zlitinami).

aluminijasta kava" height="449" src="/pictures/investments/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="(!LANG:21. Klasični italijanski proizvajalec aluminijaste kave" width="376" />!}

Ko je bil aluminij zelo drag, so iz njega izdelovali različne izdelke za trgovino z nakitom. Tako je Napoleon III naročil aluminijaste gumbe, leta 1889 pa so Dmitriju Ivanoviču Mendelejevu predstavili tehtnice s skledami iz zlata in aluminija. Moda zanje je takoj minila, ko so se pojavile nove tehnologije (razvoji) za njihovo proizvodnjo, kar je večkrat zmanjšalo stroške. Zdaj se aluminij včasih uporablja pri izdelavi nakita.

Na Japonskem se aluminij uporablja pri izdelavi tradicionalnega nakita, ki nadomešča .

Aluminij in njegove spojine se uporabljajo kot visokozmogljivo raketno gorivo v dvokomponentnem raketna goriva in kot komponenta goriva v trdih raketnih pogonskih sredstvih. Naslednje aluminijeve spojine so najbolj praktičnega pomena kot raketno gorivo:

Aluminij v prahu kot gorivo za trda raketna goriva. Uporablja se tudi v obliki prahu in suspenzij v ogljikovodikih.

aluminijev hidrid.

aluminijev boran.

trimetilaluminij.

trietilaluminij.

Tripropilaluminij.

Trietilaluminij (običajno skupaj s trietilborom) se uporablja tudi za kemični vžig (tj. kot zagonsko gorivo) v raketnih motorjih, saj se spontano vžge v plinu kisika.

Ima rahel toksičen učinek, vendar številne vodotopne anorganske aluminijeve spojine ostanejo dolgo časa v raztopljenem stanju in lahko s pitno vodo škodljivo vplivajo na ljudi in toplokrvne živali. Najbolj strupeni so kloridi, nitrati, acetati, sulfati itd. Za človeka imajo pri zaužitju toksični učinek naslednji odmerki aluminijevih spojin (mg/kg telesne teže):

aluminijev acetat - 0,2-0,4;

aluminijev hidroksid - 3,7-7,3;

aluminij alum - 2,9.

Predvsem deluje na živčni sistem(nabira se v živčnem tkivu, kar vodi do hudih motenj delovanja centralnega živčnega sistema). Vendar pa so nevrotoksične lastnosti aluminija začeli preučevati od sredine šestdesetih let prejšnjega stoletja, saj kopičenje kovine v človeškem telesu ovira mehanizem njenega izločanja. V normalnih pogojih se lahko z urinom izloči do 15 mg elementa na dan. V skladu s tem je največji negativni učinek opažen pri ljudeh z okvarjenim izločanjem ledvic.

Po nekaterih bioloških študijah je vnos aluminija v človeško telo veljal za dejavnik pri razvoju Alzheimerjeve bolezni, a so bile te študije kasneje kritizirane in sklep o povezanosti enega z drugim ovržen.

Kemične lastnosti aluminija določa njegova visoka afiniteta do kisika (v minerali aluminij vstopa v kisikove oktaedre in tetraedre), konstantna valenca (3), slaba topnost večine naravne spojine. V endogenih procesih med strjevanjem magme in nastajanjem magmatskih kamnin aluminij vstopi v kristalna mreža feldspars, sljude in drugi minerali - aluminosilikati. V biosferi je aluminij šibek migrant, v organizmih in hidrosferi ga je malo. V vlažnem podnebju, kjer propadajoči ostanki bogate vegetacije tvorijo veliko organskih kislin, se aluminij seli v tla in vode v obliki organomineralnih koloidnih spojin; aluminij se adsorbira s koloidi in se obori v spodnjem delu tal. Povezava aluminija s silicijem je delno prekinjena in ponekod v tropih nastajajo minerali - aluminijevi hidroksidi - bemit, diaspora, hidrargilit. Večina aluminija je del aluminosilikatov - kaolinita, beidelita in drugih glinenih mineralov. Šibka mobilnost določa preostalo kopičenje aluminija v vremenski skorji vlažnih tropov. Posledično nastanejo eluvialni boksiti. V preteklih geoloških obdobjih so se boksiti kopičili tudi v jezerih in obalnem območju morij tropskih regij (na primer sedimentni boksiti Kazahstana). V stepah in puščavah, kjer je malo žive snovi, vode pa so nevtralne in alkalne, aluminij skoraj ne migrira. Migracija aluminija je najbolj živahna na vulkanskih območjih, kjer opazimo močno kisle rečne in podzemne vode, bogate z aluminijem. Na mestih izpodrivanja kislih voda z alkalnimi - morskimi (ob ustjih rek in drugih) se aluminij odlaga s tvorbo boksitnih usedlin.

Aluminij je del tkiv živali in rastlin; v organih sesalcev je bilo najdenih od 10-3 do 10-5% aluminija (na surovo snov). Aluminij se kopiči v jetrih, trebušni slinavki in ščitnici. AT zeliščni izdelki Vsebnost aluminija se giblje od 4 mg na 1 kg suhe snovi (krompir) do 46 mg (rumena repa), v živalskih proizvodih - od 4 mg (med) do 72 mg na 1 kg suhe snovi (). V dnevni prehrani ljudi vsebnost aluminija doseže 35-40 mg. Znani organizmi so aluminijevi koncentratorji, na primer paličasti mahovi (Lycopodiaceae), ki vsebujejo do 5,3 % aluminija v pepelu, mehkužci (Helix in Lithorina), v pepelu katerih 0,2-0,8 % aluminija. Aluminij, ki tvori netopne spojine s fosfati, moti prehrano rastlin (absorpcija fosfatov s koreninami) in živali (absorpcija fosfatov v črevesju).

Glavni kupec je letalstvo. Najbolj obremenjeni elementi letala (koža, ojačitveni komplet) so izdelani iz duraluminija. In to zlitino so odnesli v vesolje. Pristal je celo na Luni in se vrnil na Zemljo. In postaje "Luna", "Venera", "Mars", ki so jih ustvarili oblikovalci biroja, ki dolga leta pod vodstvom Georgija Nikolajeviča Babakina (1914-1971), niso mogli brez aluminijevih zlitin.

Zlitine sistema aluminij-mangan in aluminij-magnezij (AMts in AMg) so glavni material za trupe hitrih "raket" in "meteorjev" - hidrogliser.

Toda aluminijeve zlitine se ne uporabljajo samo v vesolju, letalstvu, pomorskem in rečnem prometu. Aluminij ima močan položaj v kopenskem prometu. O široki uporabi aluminija v avtomobilski industriji govorijo naslednji podatki. Leta 1948 je bilo na eno porabljeno 3,2 kg aluminija, leta 1958 - 23,6, leta 1968 - 71,4, danes pa ta številka presega 100 kg. Aluminij se je pojavil tudi v železniškem prometu. In Russkaya Troika superexpress je več kot 50% izdelana iz aluminijevih zlitin.

Aluminij se vse bolj uporablja v gradbeništvu. V novogradnjah se pogosto uporabljajo močni in lahki tramovi, stropi, stebri, ograje, ograje, elementi prezračevalnih sistemov iz zlitin na osnovi aluminija. V zadnjih letih so aluminijeve zlitine vstopile v konstrukcijo mnogih javne zgradbe, športni kompleksi. Obstajajo poskusi uporabe aluminija kot strešni material. Takšna streha se ne boji nečistoč ogljikovega dioksida, žveplovih spojin, dušikovih spojin in drugih. škodljive nečistoče, izjemno poveča atmosfersko korozijo strešnega železa.

Kot livarske zlitine se uporabljajo silumini - zlitine aluminijevega silicijevega sistema. Takšne zlitine imajo dobro fluidnost, dajejo nizko krčenje in segregacijo (heterogenost) v ulitkih, kar omogoča pridobivanje delov najkompleksnejše konfiguracije z litjem, na primer ohišja motorja, rotorja črpalk, ohišja instrumentov, blokov motorjev z notranjim zgorevanjem, batov , glave cilindrov in plašči batnih motorjev.

Boj za upad strošek tudi aluminijeve zlitine so bile uspešne. Na primer, silumin je 2-krat cenejši od aluminija. Običajno so, nasprotno, zlitine dražje (za pridobitev zlitine je potrebno pridobiti čisto bazo, nato pa z legiranjem - zlitino). Sovjetski metalurgi v tovarni aluminija v Dnepropetrovsku so leta 1976 obvladali taljenje siluminov neposredno iz aluminosilikatov.

Aluminij je že dolgo znan v elektrotehniki. Vendar pa je bil do nedavnega področje uporabe aluminija omejeno na daljnovode in v redkih primerih na napajalne kable. V kabelski industriji so prevladovali baker in svinec. Prevodni elementi kabelske konstrukcije so bili izdelani iz bakra, iz kovinskega ovoja svinec ali zlitine na osnovi svinca. Dolga desetletja (prvič so bili svinčeni ovoji za zaščito kabelskih jeder predlagani leta 1851) je bil edini kovinski material za kabelske ovoje. V tej vlogi je odličen, vendar ne brez pomanjkljivosti - visoka gostota, nizka trdnost in pomanjkanje; to so le tiste glavne, zaradi katerih je človek iskal druge kovine, ki lahko ustrezno nadomestijo svinec.

Izkazalo se je, da so aluminijasti. Začetek njegove službe v tej vlogi se lahko šteje za leto 1939, dela pa so se začela leta 1928. Resen premik v uporabi aluminija v kabelski tehnologiji pa se je zgodil leta 1948, ko je bila razvita in obvladana tehnologija izdelave aluminijastih plaščev.

Tudi baker je bil dolga desetletja edina kovina za izdelavo tokovnih prevodnikov. Študije materialov, ki bi lahko nadomestili baker, so pokazale, da bi aluminij moral in je lahko taka kovina. Tako je namesto dveh kovin, bistveno različnih namenov, v kabelsko tehnologijo vstopil aluminij.

Ta zamenjava ima številne prednosti. Prvič, možnost uporabe aluminijaste lupine kot nevtralnega prevodnika je pomemben prihranek pri kovini in zmanjšanju teže. Drugič, večja moč. Tretjič, olajšanje namestitve, zmanjšanje stroškov prevoza, zmanjšanje stroškov kabla itd.

Aluminijaste žice se uporabljajo tudi za nadzemne daljnovode. Toda za izvedbo enakovredne zamenjave je bilo potrebno veliko truda in časa. Razvitih je bilo veliko možnosti, ki se uporabljajo glede na specifično situacijo. [Proizvajajo se aluminijaste žice povečane trdnosti in povečane odpornosti proti lezenju, kar dosežemo z legiranjem z magnezijem do 0,5 %, silicijem do 0,5 %, železom do 0,45 %, utrjevanjem in staranjem. Jekleno-aluminijaste žice se uporabljajo predvsem za izvedbo velikih razponov, potrebnih na križišču različnih ovir z daljnovodi. Pri prečkanju rek so na primer razponi več kot 1500 m.

Aluminij v tehnologiji prenosa elektrika na dolge razdalje se uporabljajo ne le kot prevodni material. Pred desetletjem in pol so se za izdelavo stolpov za prenos moči začele uporabljati zlitine na osnovi aluminija. Prvič so bili zgrajeni pri nas država na Kavkazu. So približno 2,5-krat lažji od jekla in ne potrebujejo protikorozijske zaščite. Tako je ista kovina nadomestila železo, baker in svinec v elektrotehniki in tehnologiji prenosa električne energije.

In tako ali skoraj tako je bilo na drugih področjih tehnologije. Rezervoarji, cevovodi in druge montažne enote iz aluminijevih zlitin so se dobro izkazale v naftni, plinski in kemični industriji. Izpodrinili so številne korozijsko odporne kovine in materiale, kot so posode iz zlitine železa in ogljika, emajlirane v notranjosti za shranjevanje agresivnih tekočin (razpoka v plasti emajla tega dragega dizajna bi lahko povzročila izgube ali celo nesrečo).

V svetu se za proizvodnjo folije letno porabi več kot milijon ton aluminija. Debelina folije, odvisno od namena, je v območju 0,004-0,15 mm. Njegova uporaba je izjemno raznolika. Uporablja se za pakiranje različnih živilskih in industrijskih izdelkov - čokolade, sladkarij, zdravil, kozmetike, fotografskih izdelkov itd.

Folija se uporablja tudi kot konstrukcijski material. Obstaja skupina plastike, napolnjene s plinom - satovja plastika - celičnih materialov s sistemom redno ponavljajočih se pravilnih celic. geometrijska oblika, katerega stene so iz aluminijaste folije.

Enciklopedija Brockhausa in Efrona

ALUMINIJ- (glina) kem. zn. AL; pri v = 27,12; utripov v = 2,6; m.p. približno 700°. Srebrno bela, mehka, zvočna kovina; je v kombinaciji s silicijevo kislino glavna sestavina gline, glinenca, sljude; najdemo v vseh tleh. Gre na…… Slovar tujih besed ruskega jezika

ALUMINIJ- (simbol Al), srebrno bela kovina, element tretje skupine periodnega sistema. Prvič je bil pridobljen v čisti obliki leta 1827. Najpogostejša kovina v lubju globus; njen glavni vir je boksitna ruda. Proces… … Znanstveni in tehnični enciklopedični slovar

ALUMINIJ- ALUMINIJ, Aluminij (kemijski znak A1, pri. teža 27,1), najpogostejša kovina na površju zemlje in za O in silicijem najpomembnejša sestavina zemeljske skorje. A. se pojavlja v naravi, predvsem v obliki soli silicijeve kisline (silikatov); ... ... Velika medicinska enciklopedija

aluminij- je modrikasto bela kovina, za katero je značilna posebna lahkotnost. Je zelo duktilna in jo je mogoče enostavno valjati, vlečeti, kovati, žigosati in liti itd. Tako kot druge mehke kovine je tudi aluminij zelo primeren za ... ... Uradna terminologija

aluminij- (Aluminij), Al, kemični element III. skupine periodnega sistema, atomska številka 13, atomska masa 26,98154; lahka kovina, mp660 °C. Vsebnost v zemeljski skorji je 8,8 mas. Aluminij in njegove zlitine se uporabljajo kot konstrukcijski materiali v ... ... Ilustrirani enciklopedični slovar

ALUMINIJ- ALUMINIJ, aluminij moški., kem. gline alkalijskih kovin, osnova aluminijevega oksida, gline; kot tudi osnova rje, železa; in yari baker. Aluminitni moški. alum podoben fosil, vodni aluminijev sulfat. Alunit mož. fosil, zelo blizu ... ... Dahlov razlagalni slovar

aluminij- (srebrni, lahki, krilati) kovinski slovar ruskih sinonimov. aluminij št., število sinonimov: 8 gline (2) … Slovar sinonimov

ALUMINIJ- (lat. Aluminium iz alumen alum), Al, kemični element skupine III periodnega sistema, atomsko število 13, atomska masa 26,98154. Srebrno bela kovina, lahka (2,7 g/cm³), duktilna, z visoko električno prevodnostjo, tal. 660 °C… … Veliki enciklopedični slovar

aluminij- Al (iz lat. alumen ime galuna, uporabljenega v starih časih kot jedkalo pri barvanju in strojenju * a. aluminij; n. Aluminij; f. aluminij; in. aluminio), kem. skupina III element periodični. Mendelejev sistem, at. n. 13, ob. m. 26.9815 ... Geološka enciklopedija

ALUMINIJ- ALUMINIJ, aluminij, pl. ne, mož. (iz lat. alumen alum). Srebrno bela temprana lahka kovina. Razlagalni slovar Ushakov. D.N. Ushakov. 1935 1940 ... Razlagalni slovar Ushakov

LASTNOSTI ALUMINIJA

Vsebina:

Razredi aluminija

Fizične lastnosti

Korozijske lastnosti

Mehanske lastnosti

Tehnološke lastnosti

Aplikacija

razreda aluminija.

Za aluminij je značilna visoka električna in toplotna prevodnost, odpornost proti koroziji, duktilnost in odpornost proti zmrzovanju. Najpomembnejša lastnost aluminija je njegova nizka gostota (približno 2,70 g/cc).Tališče aluminija je približno 660 C.

Fizikalno-kemijske, mehanske in tehnološke lastnosti aluminija so zelo odvisne od vrste in količine nečistoč, ki poslabšajo večino lastnosti čiste kovine.Glavni naravni primesi v aluminiju sta železo in silicij. Železo je na primer prisotno kot neodvisna faza Fe-Al, zmanjša električno prevodnost in odpornost proti koroziji, poslabša duktilnost, vendar nekoliko poveča trdnost aluminija.

Glede na stopnjo čiščenja je primarni aluminij razdeljen na aluminij visoke in tehnične čistosti (GOST 11069-2001). Tehnični aluminij vključuje tudi razrede z oznako AD, AD1, AD0, AD00 (GOST 4784-97). Tehnični aluminij vseh vrst se pridobiva z elektrolizo kriolitno-aluminijevih talin. Aluminij visoke čistosti dobimo z dodatnim čiščenjem tehničnega aluminija. Značilnosti lastnosti aluminija visoke in visoke čistosti so obravnavane v knjigah

1) Kovinarstvo o aluminiju in njegovih zlitinah. Ed. I.N. Fridlyander. M. 1971.2) Mehanske in tehnološke lastnosti kovin. A.V. Bobylev. M. 1980.

Spodnja tabela ponuja povzetek večine razredov aluminija. Navedena je tudi vsebnost njegovih glavnih naravnih nečistoč - silicija in železa.

blagovna znamka	Al, %	Si, %	Fe, %	Aplikacije
Aluminij visoke čistosti
A995	99.995	0.0015	0.0015	Kemična oprema Folija za kondenzatorske plošče Posebne namene
A98	99.98	0.006	0.006
A95	99.95	0.02	0.025
Tehnični aluminij
A8 AD000	99.8	0.10 0.15	0.12 0.15	Žična palica za proizvodnjo kabelski in žični izdelki (iz A7E in A5E). Surovine za proizvodnjo aluminijevih zlitin Folija Valjani izdelki (palice, trakovi, pločevine, žica, cevi)
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 PEKLEN	99.0	0.95 Skupaj do 1,0 %.

Glavna praktična razlika med komercialnim in visoko prečiščenim aluminijem je povezana z razlikami v odpornosti proti koroziji na določene medije. Seveda, višja kot je stopnja čiščenja aluminija, dražji je.

Za posebne namene se uporablja aluminij visoke čistosti. Za proizvodnjo aluminijevih zlitin, kabelskih in žičnih izdelkov ter valjanih izdelkov se uporablja tehnični aluminij. Nato bomo govorili o tehničnem aluminiju.

Električna prevodnost.

Najpomembnejša lastnost aluminija je visoka električna prevodnost, po kateri je na drugem mestu za srebrom, bakrom in zlatom. Kombinacija visoke električne prevodnosti z nizko gostoto omogoča, da aluminij tekmuje z bakrom na področju kabelskih in žičnih izdelkov.

Na električno prevodnost aluminija poleg železa in silicija močno vplivajo krom, mangan in titan. Zato je v aluminiju, namenjenem izdelavi tokovnih vodnikov, regulirana vsebnost več nečistoč. Torej, v aluminiju razreda A5E z dovoljeno vsebnostjo železa 0,35% in silicija 0,12% vsota nečistoč Cr + V + Ti + Mn ne sme presegati le 0,01%.

Električna prevodnost je odvisna od stanja materiala. Dolgotrajno žarjenje pri 350 C izboljša prevodnost, medtem ko hladno utrjevanje poslabša prevodnost.

Vrednost električne upornosti pri temperaturi 20 C jeOhm*mm 2 /m ali µOhm*m :

0,0277 - žarjena aluminijasta žica A7E

0,0280 - žarjena aluminijasta žica A5E

0,0290 - po stiskanju, brez toplotne obdelave iz AD0 aluminija

Tako je specifična električna upornost aluminijastih prevodnikov približno 1,5-krat večja od električne upornosti bakrenih prevodnikov. V skladu s tem je električna prevodnost (recipročna upornost) aluminija 60-65% električne prevodnosti bakra. Električna prevodnost aluminija se poveča z zmanjšanjem količine nečistoč.

Temperaturni koeficient električnega upora aluminija (0,004) je približno enak kot pri bakru.

Toplotna prevodnost

Toplotna prevodnost aluminija pri 20 C je približno 0,50 cal/cm*s*C in narašča z naraščajočo čistostjo kovine. Po toplotni prevodnosti je aluminij drugi le za srebrom in bakrom (približno 0,90), kar je trikrat višje od toplotne prevodnosti mehkega jekla. Ta lastnost določa uporabo aluminija v hladilnih radiatorjih in toplotnih izmenjevalnikih.

Druge fizikalne lastnosti.

Aluminij ima zelo visoko Specifična toplota (približno 0,22 cal / g * C). To je veliko višje kot pri večini kovin (0,09 za baker). Specifična toplota fuzije je tudi zelo visoka (približno 93 cal/g). Za primerjavo, za baker in železo je ta vrednost približno 41-49 cal / g.

Reflektivnost aluminij je zelo odvisen od njegove čistosti. Pri aluminijasti foliji s čistostjo 99,2 % je odbojnost bele svetlobe 75 %, pri foliji z vsebnostjo aluminija 99,5 % pa je odbojnost že 84 %.

Korozijske lastnosti aluminija.

Sam aluminij je zelo kemično aktivna kovina. To je povezano z njegovo uporabo v aluminotermiji in pri proizvodnji eksplozivov. Vendar je v zraku aluminij prekrit s tanko (približno mikronsko) folijo aluminijevega oksida. Z visoko trdnostjo in kemično inertnostjo ščiti aluminij pred nadaljnjo oksidacijo in določa njegove visoke protikorozijske lastnosti v številnih okoljih.

V aluminiju visoke čistosti je oksidni film neprekinjen in neporozen ter ima zelo močan oprijem na aluminij. Zato je aluminij visoke in posebne čistosti zelo odporen na delovanje anorganskih kislin, alkalij, morske vode in zraka. Oprijem oksidnega filma na aluminij na mestih, kjer se nahajajo nečistoče, se znatno poslabša in ta mesta postanejo občutljiva na korozijo. Zato ima aluminij tehnične čistosti nižjo odpornost. Na primer, glede na šibko klorovodikovo kislino se odpornost rafiniranega in tehničnega aluminija razlikuje za 10-krat.

Aluminij (in njegove zlitine) običajno kaže piting korozijo. Zato stabilnost aluminija in njegovih zlitin v številnih medijih ni določena s spremembo teže vzorcev in ne s hitrostjo prodiranja korozije, temveč s spremembo mehanskih lastnosti.

Vsebnost železa ima glavni vpliv na korozijske lastnosti komercialnega aluminija. Tako je stopnja korozije v 5% raztopini HCl za različne stopnje (in):

blagovna znamka	VsebinaAl	Vsebnost Fe	Stopnja korozije
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

Prisotnost železa zmanjša tudi odpornost aluminija na alkalije, vendar ne vpliva na odpornost proti žveplovi in ​​dušikovi kislini. Na splošno se korozijska odpornost tehničnega aluminija, odvisno od čistosti, poslabša v tem vrstnem redu: A8 in AD000, A7 in AD00, A6, A5 in AD0, AD1, A0 in AD.

Pri temperaturah nad 100C aluminij komunicira s klorom. Aluminij ne sodeluje z vodikom, ampak ga dobro raztopi, zato je glavna sestavina plinov, prisotnih v aluminiju. Vodna para, ki disociira pri 500 C, škodljivo vpliva na aluminij, pri nižjih temperaturah pa je učinek pare zanemarljiv.

Aluminij je stabilen v naslednjih okoljih:

industrijsko vzdušje

Naravni sladko vodo do temperatur 180 C. Stopnja korozije se povečuje z zračenjem,

nečistoče kavstične sode, klorovodikove kisline in sode.

Morska voda

Koncentrirana dušikova kislina

Kisle soli natrija, magnezija, amonija, hiposulfita.

Šibke (do 10%) raztopine žveplove kisline,

100% žveplova kislina

Šibke raztopine fosforja (do 1%), kroma (do 10%)

Borna kislina v kateri koli koncentraciji

Kis, limona, vino. jabolčna kislina, kisli sadni sokovi, vino

Raztopina amoniaka

Aluminij je v takšnih okoljih nestabilen:

Razredčena dušikova kislina

Klorovodikova kislina

Razredčena žveplova kislina

Fluorovodikova in bromovodikova kislina

Oksalna, mravljična kislina

Raztopine kavstičnih alkalij

Voda, ki vsebuje soli živega srebra, bakra, kloridne ione, ki uničijo oksidni film.

kontaktna korozija

V stiku z večino tehničnih kovin in zlitin aluminij služi kot anoda in njegova korozija se bo povečala.

Mehanske lastnosti

Modul elastičnosti E \u003d 7000-7100 kgf / mm 2 za tehnični aluminij pri 20 C. S povečanjem čistosti aluminija se njegova vrednost zmanjša (6700 za A99).

Strižni modul G \u003d 2700 kgf / mm 2.

Spodaj so navedeni glavni parametri mehanskih lastnosti tehničnega aluminija:

Parameter	enota rev.	deformirana	Žgano
Meja tečenja? 0.2	kgf/mm 2	8 - 12	4 - 8
Natezno trdnost? v	kgf/mm 2	13 - 16
Raztezek pri pretrganju?		5 – 10	30 – 40
Relativno krčenje ob prelomu		50 - 60	70 - 90
Strižna trdnost	kgf/mm 2
Trdota	HB	30 - 35

Navedene številke so zelo okvirne:

1) Za žarjen in ulit aluminij so te vrednosti odvisne od tehničnega razreda aluminija. Več kot je nečistoč, večja je trdnost in trdota ter nižja je duktilnost. Na primer, trdota litega aluminija je: za A0 - 25HB, za A5 - 20HB in za aluminij visoke čistosti A995 - 15HB. Natezna trdnost za te primere je: 8,5; 7,5 in 5 kgf / mm 2, in raztezek 20; 30 oziroma 45 %.

2) Za deformiran aluminij so mehanske lastnosti odvisne od stopnje deformacije, vrste valjanega izdelka in njegovih dimenzij. Natezna trdnost je na primer najmanj 15-16 kgf / mm 2 za žico in 8 - 11 kgf / mm 2 za cevi.

V vsakem primeru pa je tehnični aluminij mehka in krhka kovina. Nizka meja tečenja (tudi za trdo obdelano jeklo ne presega 12 kgf/mm 2) omejuje uporabo aluminija glede na dovoljene obremenitve.

Aluminij ima nizko lezečo trdnost: pri 20 C je 5 kgf/mm 2, pri 200 C pa 0,7 kgf/mm 2 . Za primerjavo: za baker so te številke 7 oziroma 5 kgf / mm 2.

Nizka temperatura taljenja in temperatura začetka rekristalizacije (za tehnični aluminij je približno 150 C), nizka meja lezenja omejuje temperaturno območje delovanja aluminija s strani visokih temperatur.

Dudtilnost aluminija se pri nizkih temperaturah ne poslabša, vse do helija. Ko temperatura pade od +20 C do -269 C, se natezna trdnost poveča za 4-krat za tehnični aluminij in 7-krat za aluminij visoke čistosti. Meja elastičnosti se v tem primeru poveča za faktor 1,5.

Odpornost aluminija proti zmrzovanju omogoča uporabo v kriogenih napravah in strukturah.

Tehnološke lastnosti.

Visoka duktilnost aluminija omogoča izdelavo folije (debeline do 0,004 mm), globoko vlečenih izdelkov in uporabo za zakovice.

Aluminij tehnične čistosti kaže krhkost pri visokih temperaturah.

Obdelovalnost je zelo nizka.

Temperatura rekristalizacijskega žarjenja je 350-400 C, temperatura kaljenja je 150 C.

Varljivost.

Težave pri varjenju aluminija so posledica 1) prisotnosti močnega inertnega oksidnega filma, 2) visoke toplotne prevodnosti.

Kljub temu aluminij velja za zelo varljivo kovino. Zvar ima trdnost osnovne kovine (žarene) in enake korozijske lastnosti. Za podrobnosti o varjenju aluminija glejte npr.www. varilno mesto.com.ua.

Aplikacija.

Zaradi nizke trdnosti se aluminij uporablja samo za neobremenjene konstrukcijske elemente, ko so pomembni visoka električna ali toplotna prevodnost, odpornost proti koroziji, duktilnost ali varivost. Deli so povezani z varjenjem ali zakovicami. Tehnični aluminij se uporablja tako za litje kot za proizvodnjo valjanih izdelkov.

V skladišču podjetja so vedno pločevine, žice in gume iz tehničnega aluminija.

(glejte ustrezne strani spletnega mesta). Po naročilu se dobavljajo prašiči A5-A7.