Алюміній становище у періодичній системі. Характеристика алюмінію

Розділ 1. Назва та історія відкриття алюмінію.

Розділ 2. Загальна характеристика алюмінію, фізичні та хімічні властивості.

Розділ 3. Одержання виливків із алюмінієвих сплавів.

Розділ 4. Застосування алюмінію.

Алюміній- Це елемент головної підгрупи третьої групи, третього періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 13. Позначається символом Al. Належить до групи легких металів. Найбільш розповсюджений металі третій за поширеністю хімічний елемент у земній корі (після кисню та кремнію).

Проста речовина алюмінію (CAS-номер: 7429-90-5) – легкий, парамагнітний металсріблясто-білого кольору, що легко піддається формуванню, литтю, механічній обробці. Алюміній має високу тепло- та електропровідність, стійкість до корозії за рахунок швидкого утворення міцних оксидних плівок, що захищають поверхню від подальшої взаємодії.

Досягнення промисловості у будь-якому розвиненому суспільстві незмінно пов'язані з досягненнями технології конструкційних матеріалів та сплавів. Якість обробки та продуктивність виготовлення предметів торгівлі є найважливішими показниками рівня розвитку держави.

Матеріали, що застосовуються в сучасних конструкціях, крім високих міцнісних характеристикповинні мати комплекс таких властивостей, як підвищена корозійна стійкість, жароміцність, теплопровідність і електропровідність, тугоплавкість, а так само здатність зберігати ці властивості в умовах тривалої роботи під навантаженнями.

Наукові розробки та виробничі процесиу сфері ливарного виробництва кольорових металів нашій країні відповідають передовим досягненням науково-технічного прогресу. Їх результатом, зокрема, стало створення сучасних цехів кокільного лиття та лиття під тиском на Волзькому автомобільному заводі та низці інших підприємств. На Заволзькому моторному заводі успішно працюють великі машини лиття під тиском та зусиллям замикання прес-форми 35 МН, на яких отримують блоки циліндрів із алюмінієвих сплавів для автомашини «Волга».

На Алтайському моторному заводі освоєно автоматизовану лінію з отримання виливків литтям під тиском. У Союзі Радянських Соціалістичних Республік () вперше у світі розроблено та освоєно процесбезперервного лиття зливків з алюмінієвих сплавів електромагнітний кристалізатор. Цей спосіб істотно підвищує якість зливків і дозволяє знизити кількість відходів у вигляді стружки при їх обточуванні.

Назва та історія відкриття алюмінію

Латинське aluminium походить від латинського ж alumen, що означає галун (сульфат алюмінію і калію (K) KAl(SO4)2·12H2O), які здавна використовувалися при виробленні шкір і як в'яжучий засіб. Al, хімічний елемент ІІІ групиперіодичної системи атомний номер 13, атомна маса 26, 98154. Через високу хімічну активність відкриття та виділення чистого алюмінію розтяглося майже на 100 років. Висновок у тому, що з галунів може бути отримана «» (тугоплавке речовина, по-сучасному — оксид алюмінію) зробив ще 1754г. німецький хімік А. Маркграф. Пізніше виявилося, що така сама "земля" може бути виділена з глини, і її стали називати глиноземом. Отримати металевий алюміній зміг лише 1825г. датський фізик Х. К. Ерстед. Він обробив амальгамою калію (сплавом калію (K) з ртуттю (Hg)) хлорид алюмінію AlCl3, який можна було отримати з глинозему, і після відгону ртуті (Hg) виділив сірий порошок алюмінію.

Тільки за чверть століття цей спосіб вдалося трохи модернізувати. Французький хімік А. Е. Сент-Клер Девіль в 1854 запропонував використовувати для отримання алюмінію металевий натрій (Na), і отримав перші зливки нового металу. Вартість алюмінію була дуже висока, і з нього виготовляли ювелірні прикраси.

Промисловий спосіб виробництва алюмінію шляхом електролізу розплаву складних сумішей, що включають оксид, фторид алюмінію та інші речовини, незалежно один від одного розробили в 1886 П. Еру () і Ч. Холл (США). Виробництво алюмінію пов'язане з високою витратоюелектрики, тому у великих масштабах воно було реалізовано лише у 20 столітті. В Союзі Радянських Соціалістичних Республік (CCCP)перший промисловий алюміній було отримано 14 травня 1932 року на Волховском алюмінієвому комбінаті, побудованому поруч Волховской гідроелектростанцією.

Алюміній чистотою понад 99, 99% вперше було отримано електролізом в 1920р. У 1925 р. роботіЕдвардса опубліковано деякі відомості про фізичні та механічні властивості такого алюмінію. У 1938р. Тейлор, Уіллер, Сміт та Едвардс опублікували статтю, в якій наведено деякі властивості алюмінію чистотою 99, 996%, отриманого у Франції також електролізом. Перше видання монографії про властивості алюмінію побачило світ 1967г.

У наступні роки завдяки порівняльній простоті отримання та привабливим властивостям опубліковано багато робітпро властивості алюмінію. Чистий алюміній знайшов широке застосування переважно в електроніці - від електролітичних конденсаторів до вершини електронної інженерії - мікропроцесорів; у кріоелектроніці, кріомагнетиці.

Новішими способами отримання чистого алюмінію є метод зонного очищення, кристалізація з амальгам (сплавів алюмінію з ртуттю) і виділення з лужних розчинів. Ступінь чистоти алюмінію контролюється величиною електроопору при низьких температурах.

Загальна характеристика алюмінію

Природний алюміній складається із одного нукліду 27Al. Конфігурація зовнішнього електронного шару 3S2P1. Майже у всіх сполуках ступінь окислення алюмінію +3 (валентність III). Радіус нейтрального атома алюмінію 0,143 нм, радіус іона Al3+ 0,057 нм. Енергії послідовної іонізації нейтрального атома алюмінію рівні, відповідно, 5, 984, 18, 828, 28, 44 та 120 еВ. За шкалою Полінг електронегативність алюмінію 1, 5.

Алюміній - м'який, легкий, сріблясто-білий, кристалічні грати якого кубічні гранецентровані, параметр а = 0, 40403 нм. Температура плавлення чистого металу 660°C, температура кипіння близько 2450°C, щільність 26989 г/см3. Температурний коефіцієнт лінійного розширення алюмінію близько 2, 5 · 10-5 К-1.

Хімічний алюміній – досить активний метал. На повітрі його поверхня миттєво покривається щільною плівкою оксиду Al2О3, яка перешкоджає подальшому доступу кисню (O) до металу і призводить до припинення реакції, що зумовлює високі антикорозійні властивості алюмінію. Захисна поверхнева плівка на алюмінії утворюється також, якщо його помістити у концентровану азотну кислоту.

З іншими кислотами алюміній активно реагує:

6НСl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,

3Н2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.

Цікаво, що реакція між порошками алюмінію і йоду (I) починається при кімнатній температурі, якщо до вихідної суміш додати кілька крапель води, яка в даному випадку грає роль каталізатора:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

Взаємодія алюмінію із сіркою (S) при нагріванні призводить до утворення сульфіду алюмінію:

2Al + 3S = Al2S3,

який легко розкладається водою:

Al2S3 + 6Н2О = 2Al(ОН)3 + 3Н2S.

З воднем (H) алюміній безпосередньо не взаємодіє, проте непрямими шляхами, наприклад, з використанням алюмінійорганічних сполук, можна синтезувати твердий полімерний гідрид алюмінію (AlН3)х - найсильніший відновник.

У вигляді порошку алюміній можна спалити на повітрі, причому утворюється білий порошок тугоплавкий оксиду алюмінію Al2О3.

Висока міцність зв'язку в Al2О3 обумовлює велику теплоту його утворення з простих речовин і здатність алюмінію відновлювати багато металів з їх оксидів, наприклад:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe і навіть

3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.

Такий спосіб одержання металів називають алюмінотермією.

Знаходження у природі

За поширеністю в земній корі алюміній займає перше місце серед металів і третє місце серед усіх елементів (після кисню (O) та кремнію (Si)), на його частку припадає близько 8,8% маси земної кори. Алюміній входить до великої кількості мінералів, головним чином, алюмосилікатів, і гірських порід. З'єднання алюмінію містять граніти, базальти, глини, польові шпати та ін. Але парадокс: при величезному числі мінераліві порід, що містять алюміній, родовища бокситів - головної сировини при промисловому одержанні алюмінію, досить рідкісні. У Російській Федерації родовища бокситів є в Сибіру та на Уралі. Промислове значення мають також алуніти та нефеліни. Як мікроелемент алюміній присутній у тканинах рослин та тварин. Існують організми – концентратори, що накопичують алюміній у своїх органах, – деякі плауни, молюски.

Промислове отримання: при індексі пром виробництва боксити спочатку піддають хімічній переробці, видаляючи з них домішки оксидів кремнію (Si), заліза (Fe) та інших елементів. В результаті такої переробки одержують чистий оксид алюмінію Al2O3 - основне при виробництві металу електролізом. Однак через те, що температура плавлення Al2O3 дуже висока (більше 2000 ° C), використовувати його розплав для електролізу не вдається.

Вихід вчені та інженери знайшли наступного. В електролізній ванні спочатку розплавляють кріоліт Na3AlF6 (температура розплаву трохи нижче 1000 ° C). Кріоліт можна отримати, наприклад, під час переробки нефелінів Кольського півострова. Далі в цей розплав додають трохи Al2О3 (до 10% за масою) та деякі інші речовини, що вмикають умови проведення наступного процесу. При електролізі цього розплаву відбувається розкладання оксиду алюмінію, криолит залишається у розплаві, але в катоді утворюється розплавлений алюміній:

2Al2О3 = 4Al + 3О2.

Алюмінієві сплави

Більшість металевих елементів сплавляються з алюмінієм, але деякі з них грають роль основних легуючих компонентів у промислових алюмінієвих сплавах. Тим не менш, значне число елементів використовують як добавки для поліпшення властивостей сплавів. Найбільш широко застосовуються:

Берилій додається зменшення окислення при підвищених температурах. Невеликі добавки берилію (0, 01 - 0, 05%) застосовують у алюмінієвих ливарних сплавах для поліпшення плинності у виробництві деталей двигунів внутрішнього згоряння (поршнів та головок циліндрів).

Бор вводять підвищення електропровідності і як рафинирующую добавку. Бор вводиться в алюмінієві сплави, які у атомної енергетиці (крім деталей реакторів), т.к. він поглинає нейтрони, перешкоджаючи поширенню радіації. Бор вводиться в середньому в кількості 0,095 – 0,1%.

Вісмут. Метали з низькою температурою плавлення, такі як вісмут, кадмій вводять в алюмінієві сплави для покращення оброблюваності різанням. Ці елементи утворюють м'які легкоплавкі фази, які сприяють ламкості стружки та змащування різця.

Галій додається в кількості 0, 01 - 0, 1% в метали, з яких далі виготовляються аноди, що витрачаються.

Залізо. У малих кількостях (»0,04%) вводиться при виробництві дротів для збільшення міцності та покращує характеристики повзучості. Так само залізозменшує прилипання до стінок форм при литті в кокіль.

Індій. Добавка 0,05 – 0,2% зміцнюють сплави алюмінію при старінні, особливо при низькому вмісті купруму. Індійові добавки використовуються в алюмінієво-кадмієвих сплавах підшипникових.

Приблизно 0,3% кадмію вводять підвищення міцності і поліпшення корозійних властивостей сплавів.

Кальцій надає пластичності. При вмісті кальцію 5% сплав має ефект надпластичності.

Кремній є найбільш використовуваною добавкою у ливарних сплавах. У кількості 0,5 - 4% зменшує схильність до тріщиноутворення. Поєднання кремнію з магнієм уможливлює термоущільнення сплаву.

Магній. Добавка магнію значно підвищує міцність без зниження пластичності, підвищує зварюваність та збільшує корозійну стійкість сплаву.

Мідьзміцнює сплави, максимальне зміцнення досягається при утриманні купрума 4 – 6%. Сплави з купрумом використовуються у виробництві поршнів двигунів внутрішнього згоряння, високоякісних литих деталей літальних апаратів.

Оловопокращує обробку різанням.

Титан. Основне завдання титану в сплавах - подрібнення зерна у виливках та зливках, що дуже підвищує міцність та рівномірність властивостей у всьому обсязі.

Хоча алюміній вважається одним із найменш благородних промислових металів, він досить стійкий у багатьох окисних середовищах. Причиною такої поведінки є безперервна окисна плівка на поверхні алюмінію, яка негайно утворюється знову на зачищених ділянках при впливі кисню, води та інших окислювачів.

Найчастіше плавку ведуть повітря. Якщо взаємодія з повітрям обмежується утворенням на поверхні нерозчинних у розплаві з'єднань і плівка цих сполук істотно уповільнює подальшу взаємодію, то зазвичай не вживають будь-яких заходів для придушення такої взаємодії. Плавку у разі ведуть при прямому контакті розплаву з атмосферою. Так чинять при приготуванні більшості алюмінієвих, цинкових, олов'яно-свинцевих сплавів.

Простір, в якому протікає плавки сплавів, обмежується вогнетривким футеруванням, здатним витримувати температури 1500 - 1800 ˚С. У всіх процесах плавки бере участь газова фаза, яка формується в процесі згоряння палива, взаємодіючи з навколишнім середовищем та футеруванням плавильного агрегату тощо.

Більшість алюмінієвих сплавів мають високу корозійну стійкість у природній атмосфері, морській воді, розчинах багатьох солей та хімікатів та у більшості харчових продуктів. Конструкції з алюмінієвих сплавів часто використовують у морській воді. Морські бакени, рятувальні шлюпки, судна, баржі будуються зі сплавів алюмінію з 1930 р. В даний час довжина корпусів кораблів зі сплавів алюмінію досягає 61 м. Існує досвід алюмінієвих підземних трубопроводів, сплави алюмінію мають високу стійкість до ґрунтової корозії. У 1951 році на Алясці був побудований трубопровід довжиною 2,9 км. Після 30 років роботи не було виявлено жодної течі чи серйозного ушкодження через корозію.

Алюміній в великому обсязівикористовується у будівництві у вигляді облицювальних панелей, дверей, віконних рам, електричних кабелів. Алюмінієві сплави не схильні до сильної корозії протягом тривалого часу при контакті з бетоном, будівельним розчином, штукатуркою, особливо якщо конструкції не піддаються частому намоканню. При частому намоканні, якщо поверхня алюмінієвих предметів торгівліне була додатково оброблена, він може темніти, аж до почорніння у промислових містах з великим вмістом окислювачів у повітрі. Для уникнення цього випускаються спеціальні сплави для отримання блискучих поверхонь шляхом блискучого анодування нанесення на поверхню металу оксидної плівки. При цьому поверхні можна надавати безліч кольорів та відтінків. Наприклад, метали алюмінію з кремнієм дозволяють отримати гаму відтінків, від сірого до чорного. Золотий колір мають алюмінієві сплави з хромом.

Промисловий алюміній випускається у вигляді двох видів сплавів - ливарних, деталі з яких виготовляються литтям, і деформаційні - сплави, що випускаються у вигляді напівфабрикатів, що деформуються, - листів, фольги, плит, профілів, дроту. Виливки з алюмінієвих сплавів одержують усіма можливими способамилиття. Найбільш поширене під тиском, кокіль і в піщано-глинисті форми. При виготовленні невеликих політичних партійзастосовується литтяу гіпсові комбіновані форми та литтяза моделями, що виплавляються. З ливарних сплавів виготовляють литі ротори електромоторів, литі деталі літальних апаратів та ін. Сплави, що деформуються, використовуються в автомобільному виробництві для внутрішньої обробки, бамперів, панелей кузовів і деталей інтер'єру; у будівництві як оздоблювальний матеріал; у літальних апаратах та ін.

В промисловостівикористовуються також алюмінієві порошки. Застосовуються у металургійній промисловості: в алюмінотермії, як легуючі добавки, для виготовлення напівфабрикатів шляхом пресування та спікання. Цим методом отримують дуже міцні деталі (шестірні, втулки та ін.). Також порошки використовуються в хімії для отримання сполук алюмінію та як каталізатора(наприклад, при виробництві етилену та ацетону). Враховуючи високу реакційну здатність алюмінію, особливо у вигляді порошку, його використовують у вибухових речовинах та твердому паливі для ракет, використовуючи його властивість швидко спалахувати.

Враховуючи високу стійкість алюмінію до окиснення, порошок використовуються як пігмент у покриттях для фарбування обладнання, дахів, паперу в поліграфії, блискучих поверхонь панелей автомобілів. Також шаром алюмінію покривають сталеві та чавунні. предмета торгівліщоб уникнути їх корозії.

За масштабами застосування алюміній та його сплави посідають друге місце після заліза (Fe) та його сплавів. Широке застосування алюмінію в різних галузях техніки та побуту пов'язане із сукупністю його фізичних, механічних та хімічних властивостей: малою щільністю, корозійною стійкістю в атмосферному повітрі, високою тепло- та електропровідністю, пластичністю та порівняно високою міцністю. Алюміній легко обробляється різними способами - куванням, штампуванням, прокаткою та ін. фольги, що використовується як пакувальний матеріал. Основна ж частина алюмінію, що виплавляється, витрачається на отримання різних сплавів. На поверхні сплавів алюмінію легко наносяться захисні та декоративні покриття.

Різноманітність властивостей алюмінієвих сплавів обумовлено введенням в алюміній різних добавок, що утворюють із ним тверді розчини чи інтерметалічні сполуки. Основну масу алюмінію використовують для отримання легких сплавів - дуралюміну (94% - алюміній, 4% мідь (Cu), по 0, 5% магній (Mg), марганець (Mn), (Fe) та кремній (Si)), силуміну ( 85-90% - алюміній, 10-14% кремній (Si), 0, 1% натрій (Na)) та ін. на основі купруму (Cu), магнію (Mg), заліза (Fe), нікелю (Ni) та ін.

Сплави алюмінію знаходять широке застосування у побуті, у будівництві та архітектурі, в автомобілебудуванні, у суднобудуванні, авіаційній та космічній техніці. Зокрема, з алюмінієвого сплаву було виготовлено перший штучний супутник Землі. Сплав алюмінію та цирконію (Zr) - широко застосовують у ядерному реакторобудуванні. Алюміній застосовують у виробництві вибухових речовин.

При поводженні з алюмінієм у побуті потрібно мати на увазі, що нагрівати та зберігати в алюмінієвому посуді можна лише нейтральні (за кислотністю) рідини (наприклад, кип'ятити воду). Якщо, наприклад, в алюмінієвому посуді варити кислі щі, то алюміній переходить в їжу, і вона набуває неприємного «металевого» присмаку. Оскільки в побуті оксидну плівку дуже легко пошкодити, використання алюмінієвого посуду все-таки небажано.

Метал сріблясто-білого кольору, легкий

щільність - 2,7 г/смі

температура плавлення у технічного алюмінію - 658 ° C, у алюмінію високої чистоти - 660 ° C

питома теплота плавлення - 390 кДж/кг

температура кипіння - 2500 ° C

питома теплота випаровування - 10,53 МДж/кг

тимчасовий опір литого алюмінію - 10-12 кг/ммІ, деформованого - 18-25 кг/ммІ, сплавів - 38-42 кг/ммІ

Твердість по Брінеллю - 24...32 кгс/ммІ

висока пластичність: у технічного - 35%, у чистого - 50%, прокочується в тонкий лист і навіть фольгу

Модуль Юнга - 70 ДПа

Алюміній має високу електропровідність (0,0265 мкОм·м) і теплопровідність (203,5 Вт/(м·К)), 65 % від електропровідності купруму, має високу світловідбивну здатність.

Слабкий парамагнетик.

Температурний коефіцієнт лінійного розширення 24,58 · 10-6 К-1 (20 ... 200 ° C).

Температурний коефіцієнт електричного опору 2,7 · 10-8K-1.

Алюміній утворює метали майже з усіма металами. Найбільш відомі сплави з купрумом та магнієм (дюралюміній) та кремнієм (силумін).

Природний алюміній складається практично повністю з єдиного стабільного ізотопу 27Al зі слідами 26Al, радіоактивного ізотопу з періодомнапіврозпаду 720 тис. років, що утворюється в атмосфері під час бомбардування ядер аргону протонами космічних променів.

По поширеності в земній корі Землі посідає 1-е серед металів і 3-е місце серед елементів, поступаючись лише кисню та кремнію. вмісту алюмінію в земній корі за данимирізних дослідників становить від 7,45 до 8,14% маси земної кори.

У природі алюміній у зв'язку з високою хімічною активністю зустрічається виключно у вигляді сполук. Деякі з них:

Боксити - Al2O3 · H2O (з домішками SiO2, Fe2O3, CaCO3)

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

Гліноземи (суміші каолінів з піском SiO2, вапняком CaCO3, магнезитом MgCO3)

Корунд (сапфір, рубін, наждак) - Al2O3

Каолініт - Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O

Берил (смарагд, аквамарин) - 3ВеО · Al2О3 · 6SiO2

Хризоберил (олександрит) - BeAl2O4.

Тим не менш, у деяких специфічних відновлювальних умовах можливе утворення самородного алюмінію.

В природних водахалюміній міститься у вигляді малотоксичних хімічних сполук, наприклад фториду алюмінію. Вид катіону чи аніону залежить, насамперед, від кислотності водного середовища. Концентрації алюмінію у поверхневих водних об'єктах Російської Федераціїколиваються від 0,001 до 10 мг/л, у морській воді 0,01 мг/л.

Алюміній (Aluminum) – це

Одержання виливків із алюмінієвих сплавів

Основне завдання, яке стоїть перед ливарним виробництвом у нашій країні, полягає у суттєвому загальному підвищенні якості виливків, яке має знайти вираз у зменшенні товщини стінок, зниженні припусків на механічну обробку та на литниково - живильні системи при збереженні належних експлуатаційних властивостей предметів торгівлі. Кінцевим результатом цієї роботи має бути забезпечення збільшених потреб машинобудування необхідною кількістю литих заготовок без істотного зростання загальної грошової емісії виливків за масою.

Лиття в піщані форми

З перерахованих вище способів лиття разові форми найбільш широке застосування при виготовленні виливків з алюмінієвих сплавів отримало лиття в сирі піщані форми. Це зумовлено невисокою щільністю сплавів, невеликим силовим впливом металу на форму та низькими температурами лиття (680-800С).

Для виготовлення піщаних форм використовують формувальні та стрижневі суміші, приготовані з кварцових та глинистих пісків (ГОСТ 2138-74), формувальних глин (ГОСТ 3226-76), сполучних та допоміжних матеріалів.

Тип літникової системи вибирають з урахуванням габаритів виливки, складності її конфігурації та розташування у формі. Заливку форм для виливків складної конфігурації невеликої висоти здійснюють, як правило, за допомогою нижніх литникових систем. При великій висотівиливків і тонких стінках переважно застосування вертикально-щілинних або комбінованих литникових систем. Форми для виливків малих розмірів можна заливати через верхні литникові системи. При цьому висота падіння струпів металу в порожнину форми не повинна перевищувати 80 мм.

Для зменшення швидкості руху розплаву при вході в порожнину ливарної форми та кращого відділення зважених у ньому оксидних полон і шлакових включень у літнікові системи вводять додаткові гідравлічні опори - встановлюють сітки (металеві або зі склотканини) або заливають через зернисті фільтри.

Літники (живильники), як правило, підводять до тонких перерізів (стінок) виливків розосереджено по периметру з урахуванням зручностей, їх подальшого відділення при обробці. Підведення металу в масивні вузли неприпустимо, так як викликає утворення в них усадкових раковин, підвищеної шорсткості і усадочних «провалів» на поверхні виливків. У перерізі літникові канали найчастіше мають прямокутну форму з розміром широкого боку 15-20 мм, а вузької 5-7 мм.

Сплави з вузьким інтервалом кристалізації (АЛ2, АЛ4, АЛ), АЛ34, АК9, АЛ25, АЛЗО) схильні до утворення концентрованих усадкових раковин у теплових вузлах виливків. Для виведення цих раковин за межі виливків широко використовують установку потужних прибутків. Для тонкостінних (4-5 мм) і дрібних виливків маса прибутку в 2-3 рази перевищує масу виливків, для товстостінних - до 1,5 разів. Висоту прибуткувибирають залежно від висоти виливки. При висоті менше 150 мм заввишки прибутку H-приб. приймають рівною висоті виливки Нотл. Для високих виливків відношення Нприб/Нотл приймають рівним 0, 3 0, 5.

Найбільше застосування при лиття алюмінієвих сплавів знаходять верхні відкриті прибуткикруглого чи овального перерізу; бічні прибутку здебільшого роблять закритими. Для підвищення ефективності роботи прибутківїх утеплюють, заповнюють гарячим металом, доливають. Утеплення зазвичай здійснюють наклейкою на поверхню форми листового азбесту з наступним підсушуванням газовим полум'ям. Сплави з широким інтервалом кристалізації (АЛ1, АЛ7, АЛ8, АЛ19, АЛЗЗ) схильні до утворення розсіяної усадкової пористості. Просочення усадочних пір за допомогою прибутківмалоефективна. Тому при виготовленні виливків із перерахованих сплавів не рекомендується застосовувати установку масивних прибутків. Для отримання високоякісних виливків здійснюють спрямовану кристалізацію, широко використовуючи для цієї мети встановлення холодильників із чавуну та алюмінієвих сплавів. Оптимальні умови для спрямованої кристалізації створює вертикально-щілинна літникова система. Для запобігання газовиділенню при кристалізації та попередження утворення газо-збіжної пористості в товстостінних виливках широко використовують кристалізацію під тиском 0, 4-0, 5 МПа. Для цього ливарні форми перед заливкою поміщають у автоклави, заливають їх металом та кристалізують виливки під тиском повітря. Для виготовлення великогабаритних (заввишки до 2-3 м) тонкостінних виливків використовують метод лиття із послідовно спрямованим затвердінням. Сутність методу полягає у послідовній кристалізації виливки знизу вгору. Для цього ливарну форму встановлюють на стіл гідравлічного витягу і всередину її опускають нагріті до 500-700 ° С металеві трубки діаметром 12-20 мм, що виконують функцію стояків. Трубки нерухомо закріплюють у литниковій чаші та закривають отвори в них стопорами. Після заповнення литникової чаші розплавом стопори піднімають, і сплав трубками надходить у литникові колодязі, з'єднані з порожниною ливарної форми щілинними литниками (живильниками). Після того як рівень розплаву в колодязях піднімається на 20-30 мм вище за нижній кінець трубок, включають механізм опускання гідравлічного столу. Швидкість опускання приймають такою, щоб заповнення форми здійснювалося під затоплений рівень та гарячий метал безперервно надходив у верхні частини форми. Це забезпечує спрямоване затвердіння і дозволяє отримувати складні виливки без усадкових дефектів.

Заливку піщаних форм металом ведуть з ковшів, футерованих вогнетривким матеріалом. Перед заповненням металом ковші зі свіжим футеруванням сушать і прожарюють при 780-800 ° С для видалення вологи. Температуру розплаву перед заливкою підтримую лише на рівні 720—780 °С. Форми для тонкостінних виливків заповнюють розплавами, нагрітими до 730-750 ° С, а для товстостінні до 700-720 ° С.

Лиття в гіпсові форми

Лиття в гіпсові форми застосовують у тих випадках, коли до виливків пред'являються підвищені вимоги щодо точності, чистоти поверхні та відтворення найдрібніших деталей рельєфу. У порівнянні з піщаними, гіпсові форми мають більш високу міцність, точність розмірів, краще протистоять впливу високих температур, дозволяють отримувати виливки складної конфігурації з товщиною стінок 1, 5 мм по 5-6-му класу точності. Форми виготовляють за восковими або металевими (латунь,) хромованими моделями. Модельні плити виконують із алюмінієвих сплавів. Для полегшення видалення моделей з форм поверхню їх покривають тонким шаром гасово-стеаринового мастила.

Дрібні та середні форми для складних тонкостінних виливків виготовляють із суміші, що складається з 80% гіпсу, 20% кварцового. піскуабо азбесту та 60-70% води (від маси сухої суміші). Склад суміші для середніх та великих форм: 30% гіпсу, 60% піску, 10% азбесту, 40-50% води. Для уповільнення схоплювання в суміш вводять 1-2% гашеного вапна. Необхідна міцність форм досягається за рахунок гідратації безводного чи напівводного гіпсу. Для зниження міцності та збільшення газопроникності сирі гіпсові форми піддають гідротермічній обробці - витримують в автоклаві протягом 6-10 год під тиском водяної пари 0, 13-0, 14 МПа, а потім протягом доби на повітрі. Після цього форми піддають ступінчастому сушінню при 350-500 °С.

Особливістю гіпсових форм є їхня низька теплопровідність. Ця обставина ускладнює отримання щільних виливків із алюмінієвих сплавів з широким інтервалом кристалізації. Тому основним завданням при розробці літниково-прибуткової системи для гіпсових форм є запобігання усадковим раковинам, рихліть, оксидних полон, гарячих тріщин і недоливів тонких стінок. Це досягається застосуванням літникових систем, що розширюються, що забезпечують низьку швидкість руху розплавів у порожнині форми, спрямованим затвердінням теплових вузлів у бік прибутків за допомогою холодильників, збільшенням податливості форм за рахунок підвищення вмісту кварцового піску в суміші. Заливку тонкостінних виливків ведуть у нагріті до 100-200 ° С форми методом вакуумного всмоктування, що дозволяє заповнювати порожнини товщиною до 0,2 мм. Товстостінні (більше 10 мм) виливки одержують заливкою форм в автоклавах. Кристалізація металу у разі ведеться під тиском 0, 4—0, 5 МПа.

Лиття в оболонкові форми

Лиття в оболонкові форми доцільно застосовувати при серійному та великосерійному виробництві виливків обмежених розмірів з підвищеною чистотою поверхні, більшою розмірною точністю та меншим об'ємом механічної обробки, ніж при лиття у піщані форми.

Оболонкові форми виготовляють по гарячій (250-300 ° С) металевій (сталь,) оснастці бункерним способом. Модельне оснащення виконують по 4-5-му класам точності з формувальними ухилами від 0, 5 до 1, 5%. Оболонки роблять двошаровими: перший шар із суміші з 6-10% термореактивної смоли, другий із суміші з 2% смоли. Для кращого знімання оболонки модельну плиту перед засипкою формувальної сумішіпокривають тонким шаром розділової емульсії (5% силіконової рідини № 5; 3% господарського мила; 92% води).

Для виготовлення оболонкових форм застосовують дрібнозернисті кварцові піски, що містять щонайменше 96 % кремнезему. Сполуку напівформ здійснюють склеюванням на спеціальних штирьових пресах. Склад клею: 40% смоли МФ17; 60% маршаліту та 1,5% хлористого алюмінію (твердіння). Заливку зібраних форм виготовляють у контейнерах. При лиття в оболонкові форми застосовують такі ж літнікові системи та температурні режими, як і за лиття в піщані форми.

Мала швидкість кристалізації металу в оболонкових формах і менші можливості створення спрямованої кристалізації зумовлюють отримання виливків з нижчими властивостями, ніж при лиття в сирі піщані форми.

Лиття за виплавлюваними моделями

Литво по моделях, що виплавляються застосовують для виготовлення виливків підвищеної точності (3-5-ий клас) і чистоти поверхні (4-6-й клас шорсткості), для яких цей спосіб є єдино можливим або оптимальним.

Моделі здебільшого виготовляють з пастоподібних парафіностеаринових (1:1) складів запресуванням у металеві прес-форми (литі та збірні) на стаціонарних або карусельних установках. При виготовленні складних виливків розмірами більше 200 мм, щоб уникнути деформації моделей, до складу модельної маси вводять речовини, що підвищують температуру їх розм'якшення (оплавлення).

Як вогнетривке покриття при виготовленні керамічних форм використовують суспензію з гідролізованого етилсилікату (30-40%) і пилоподібного кварцу (70-60%). Обсипання модельних блоків ведуть прожареним піском 1КО16А або 1К025А. Кожен шар покриття сушать на повітрі протягом 10-12 год або в атмосфері, що містить пари аміаку. Необхідна міцність керамічної форми досягається при товщині оболонки 4-6 мм (4-6 шарів вогнетривкого покриття). Для забезпечення спокійного заповнення форми застосовують літникові системи, що розширюються, з підведенням металу до товстих перерізів і масивних вузлів. Живлення виливків здійснюють зазвичай від масивного стояка через потовщені литники (живильники). Для складних виливків допускається застосування масивних прибутків для живлення верхніх масивних вузлів із обов'язковим заповненням їх із стояка.

Алюміній (Aluminum) – це

Виплавлення моделей з форм здійснюють у гарячій (85-90 ° С) воді, підкисленою соляною кислотою (0, 5-1 см3 на літр води) для запобігання омилення стеарину. Після виплавлення моделей керамічні форми просушують при 150-170 ° С протягом 1-2 год, встановлюють контейнери, засипають сухим наповнювачем і прожарюють при 600-700 ° С протягом 5-8ч. Заливку ведуть у холодні та нагріті форми. Температура нагрівання (50-300 ° С) форм визначається товщиною стінок виливки. Заповнення форм металом здійснюють звичайним способом, а також з використанням вакууму або відцентрової сили. Більшість алюмінієвих сплавів перед заливкою нагрівають до 720-750 °С.

Лиття в кокіль

Лиття в кокіль - основний спосіб серійного та масового виробництва виливків з алюмінієвих сплавів, що дозволяє отримувати виливки 4-6 класів точності з шорсткістю поверхні Rz = 50-20 і мінімальною товщиною стінок 3-4 мм. При лиття в кокіль поряд з дефектами, зумовленими високими швидкостями руху розплаву в порожнині ливарної форми та недотриманням вимог спрямованого затвердіння (газова пористість, оксидні полони, садибна рихлота), основними видами шлюбу, виливків є недоливи та тріщини. Поява тріщин викликається утрудненою усадкою. Особливо часто тріщини виникають у виливках зі сплавів з широким інтервалом кристалізації, що мають велику лінійну усадку (1, 25-1, 35%). Запобігання утворенню зазначених дефектів досягається різними технологічними прийомами.

У разі підведення металу до товстих перерізів має бути передбачене підживлення місця підведення установкою живильної бобишки (прибутку). Всі елементи літникових систем розташовують по роз'єму кокіля. Рекомендуються наступні співвідношення площ перерізу літникових каналів: для дрібних виливків EFст: EFшл: EFпіт = 1: 2: 3; для великих виливків EFст: EFшл: EFпіт = 1: 3: 6.

Для зниження швидкості надходження розплаву в порожнину форми застосовують вигнуті стояки, сітки зі склотканини або металу, зернисті фільтри. Якість виливків із алюмінієвих сплавів залежить від швидкості підйому розплаву в порожнині ливарної форми. Ця швидкість повинна бути достатньою для гарантованого заповнення тонких перерізів виливків в умовах підвищеного тепловідведення і в той же час не викликати недоливів, зумовлених неповним виходом повітря і газів через вентиляційні канали та прибутки, завихрень і фонтанування розплаву при переході з вузьких перерізів у широкі. Швидкість підйому металу в порожнині форми при литті в кокіль приймають дещо більшою, ніж при литті в піщані форми. Мінімально допустиму швидкість підйому розраховують за формулами А. А. Лебедєва та Н. М. Галдіна (див. розділ 5.1, «Лиття в піщані форми»).

Для отримання щільних виливків створюють, так само як і при лиття в піщані форми, спрямоване затвердіння шляхом належного розташування виливки у формі та регулювання тепловідведення. Як правило, масивні (товсті) вузли виливків розташовують у верхній частині кокіля. Це дозволяє компенсувати скорочення їх обсягу при затвердінні безпосередньо з прибутків, встановлених над ними. Регулювання інтенсивності тепловідведення з метою створення спрямованого затвердіння здійснюють охолодження або утеплення різних ділянок ливарної форми. Для місцевого збільшення тепловідведення широко використовують вставки з теплопровідного купруму, передбачають збільшення поверхні охолодження кокіля за рахунок ребра, здійснюють локальне охолодження кокілів стисненим повітрям або водою. Для зниження інтенсивності тепловідведення на робочу поверхню кокіля наносять шар фарби завтовшки 0,1-0,5 мм. На поверхню литникових каналів та прибутків для цієї мети наносять шар фарби завтовшки 1-1,5 мм. Уповільнення охолодження металу в прибутках може бути досягнуто також за рахунок місцевого потовщення стінок кокіля, застосування різних малотеплопровідних обмазок та утеплення прибутків наклейкою азбесту. Забарвлення робочої поверхні кокіля покращує зовнішній вигляд виливків, сприяє усуненню газових раковин на їх поверхні та підвищує стійкість кокілів. Перед фарбуванням кокілі підігрівають до 100-120 °С. Зайво висока температура нагрівання небажана, тому що при цьому знижуються швидкість затвердіння виливків та тривалість термінуслужби кокіля. Нагрів зменшує перепад температур між виливком та формою та розширення форми за рахунок прогріву її металом виливки. В результаті цього у виливку зменшуються розтягувальні напруги, викликають появутріщин. Однак одного лише підігріву форми недостатньо, щоб усунути можливість виникнення тріщин. Необхідно своєчасне вилучення виливка з форми. Видаляти виливок з кокіля слід раніше того моменту, коли температура її зрівняється з температурою кокіля, а усадочні напруги досягнуть найбільшої величини. Зазвичай виливок витягують в той момент, коли він зміцніє настільки, що його можна переміщати без руйнування (450-500 ° С). До цього моменту літникова система ще не набуває достатньої міцності і руйнується при легких ударах. Тривалість витримки виливки у формі визначається швидкістю затвердіння та залежить від температури металу, температури форми та швидкості заливки.

Для усунення прилипання металу, підвищення терміну служби та полегшення вилучення металеві стрижні в процесі роботи змащують. Найбільш поширеним мастилом є водно-графітова суспензія (3-5% графіту).

Частини кокілів, що виконують зовнішні контури виливків, виготовляють із сірого. чавуну. Товщину стінок кокілів призначають залежно від товщини стінок виливків відповідно до рекомендацій ГОСТ 16237-70. Внутрішні порожнини у виливках виконують за допомогою металевих (сталевих) та піщаних стрижнів. Піщані стрижні використовують для оформлення складних порожнин, які неможливо виконати металевими стрижнями. Для полегшення вилучення виливків з кокілів зовнішні поверхні виливків повинні мати ливарний ухил від 30" до 3° у бік роз'єму. Внутрішні поверхні виливків, що виконуються металевими стрижнями, повинні мати ухил не менше 6°. Радіуси закруглень повинні бути не менше 3 мм Отвори діаметром більше 8 мм для дрібних виливків, 10 мм для середніх і 12 мм для великих виконують стрижнями.

Повітря та гази виводяться з порожнини кокіля за допомогою вентиляційних каналів, що розміщуються в площині роз'єму, та пробок, що розміщуються у стінках поблизу глибоких порожнин.

У сучасних ливарних цехах кокілі встановлюють на однопозиційні або багатопозиційні напівавтоматичні ливарні машини, в яких автоматизовані закриття та розкриття кокіля, встановлення та вилучення стрижнів, виштовхування та видалення виливки з форми. Передбачено також автоматичне регулювання температури нагрівання кокіля. Заливку кокілів на машинах здійснюють за допомогою дозаторів.

Для поліпшення заповнення тонких порожнин кокілів і видалення повітря та газів, що виділяються при деструкції сполучних, здійснюють вакуумування форм, заливання їх під низьким тиском або з використанням відцентрової сили.

Лиття вичавлюванням

Лиття вичавлюванням є різновидом лиття в кокіль, воно призначене для виготовлення великогабаритних виливків (2500х1400 мм) панельного типу з товщиною стінок 2-3 мм. Для цієї мети використовують металеві напівформи, які кріплять на спеціалізованих ливарно-вичавлювальних машинах з одностороннім або двостороннім зближенням напівформ. Відмінною особливістюцього способу лиття є примусове заповнення порожнини форми широким потоком розплаву при зближенні напівформ. У ливарній формі відсутні елементи звичайної літникової системи. Данимспособом виготовляють виливки із сплавів АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ34, що мають вузький інтервал кристалізації.

Регулювання швидкості охолодження розплаву здійснюють нанесенням на робочу поверхню порожнини форм теплоізоляційного покриття різної товщини (0,05-1 мм). Перегрів сплавів перед заливкою не повинен перевищувати 15-20 ° С над температурою ліквідусу. Тривалість наближення напівформ 5-3 с.

Лиття під низьким тиском

Лиття під низьким тиском є ​​іншим різновидом лиття в кокіль. Воно отримало застосування при виготовленні великогабаритних тонкостінних виливків із алюмінієвих сплавів з вузьким інтервалом кристалізації (АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ34). Так само як і при лиття в кокіль, зовнішні поверхні виливків виконуються металевою формою, а внутрішні порожнини металевими або піщаними стрижнями.

Для виготовлення стрижнів використовують суміш, що складається з 55% кварцового піску 1К016А; 13,5% напівжирного піску П01; 27% пилоподібного кварцу; 0,8% пектинового клею; 3, 2% смоли М і 0, 5% гасу. Така суміш не утворює механічного пригару. Заповнення форм металом здійснюють тиском стисненого осушеного повітря (18-80 кПа), що подається на поверхню розплаву в тиглі, нагрітого до 720-750 °С. Під впливом цього тиску розплав витісняється з тигля в метал дріт, та якщо з нього в литниковой системи і далі — в порожнину ливарної форми. Перевагою лиття під низьким тиском є ​​можливість автоматичного регулювання швидкості підйому металу в порожнині форми, що дозволяє отримувати тонкостінні виливки якіснішими, ніж при литті під дією сили тяжіння.

Кристалізацію сплавів у формі проводять під тиском 10-30 кПа до утворення твердої кірки металу і 50-80 кПа після утворення кірки.

Більш щільні виливки із алюмінієвих сплавів отримують литтям під низьким тиском з протитиском. Заповнення порожнини форми при литті з протитиском здійснюють за рахунок різниці тисків у тиглі та у формі (10-60 кПа). Кристалізація металу у формі ведеться під тиском 0, 4-0, 5 МПа. При цьому запобігається виділення розчиненого в металі водню та утворення газових пор. Підвищений тиск сприяє кращому живленню масивних вузлів виливків. В іншому технологія лиття з протитиском не відрізняється від технології лиття під низьким тиском.

При лиття з протитиском успішно поєднані переваги лиття під низьким тиском та кристалізації під тиском.

Лиття під тиском

Литтям під тиском з алюмінієвих сплавів АЛ2, АЛЗ, АЛ1, АЛО, АЛ11, АЛ13, АЛ22, АЛ28, АЛ32, АЛ34 виготовляють складні по конфігурації виливки 1-3-го класів точності з товщиною стінок від 1 мм і вище, 1, 2 мм, литим зовнішнім і внутрішнім різьбленням з мінімальним кроком 1 мм і діаметром 6 мм. Чистота поверхні таких виливків відповідає 5 - 8-му класам шорсткості. Виготовлення таких виливків здійснюють на машинах з холодною або вертикальною вертикальною камерами пресування, з питомим тиском пресування 30 - 70 МПа. Перевага надається машинам з горизонтальною камерою пресування.

Розміри та маса виливків обмежуються можливостями Машин лиття під тиском: об'ємом камери пресування, питомим тиском пресування (р) та зусиллям замикання (0). Площа проекції (F) виливки, литникових каналів та камери пресування на рухому плиту прес-форма не повинна перевищувати значень, що визначаються за формулою F = 0,850/р.

Оптимальні значення ухилів для зовнішніх поверхонь становлять 45 °; для внутрішніх 1 °. Мінімальний радіус закруглень 0,5-1мм. Отвори більше 2,5 мм у діаметрі виконуються литтям. Виливки з алюмінієвих сплавів, як правило, піддають механічному обробленню тільки по посадкових поверхнях. Припуск на обробку призначається з урахуванням габаритів виливки та становить від 0,3 до 1 мм.

Для виготовлення пресс-форм застосовують різні матеріали. Частини прес-форм, що стикаються з рідким металом, виготовляють із сталей ЗХ2В8, 4Х8В2, 4ХВ2С, плити кріплення та обойми матриць сталей 35, 45, 50, штирі, втулки та напрямні колонки - зі сталі У8А.

Підведення металу до порожнини прес-форм здійснюють за допомогою зовнішніх та внутрішніх литникових систем. Живильники підводять до ділянок виливки, що піддаються механічній обробці. Товщину їх призначають залежно від товщини стінки виливки у місці підведення та заданого характеру заповнення прес-форми. Ця залежність визначається ставленням товщини Живителя до товщини стінки виливки. Плавне, без завихрень і захоплення повітря заповнення прес-форм має місце, якщо відношення близько до одиниці. Для виливків із товщиною стінок до 2 мм. живильники мають товщину 0,8 мм; при товщині стін 3мм. товщина живильників дорівнює 1,2 мм; при товщині стін 4-6 мм-2 мм.

Для прийому першої порції розплаву, збагаченого повітряними включеннями, поблизу порожнини прес-форми мають спеціальні резервуари-промивники, обсяг яких може досягати 20 - 40% від обсягу виливки. Промивники з'єднують із порожниною ливарної форми каналами, товщина яких дорівнює товщині живильників. Видалення повітря та газу з порожнини прес-форм здійснюють через спеціальні вентиляційні канали та зазори між стрижнями (виштовхувачами) та матрицею прес-форми. Вентиляційні канали виконують у площині роз'єму на нерухомій частині прес-форми, а також вздовж рухомих стрижнів та виштовхувачів. Глибина вентиляційних каналів при лиття алюмінієвих сплавів приймається рівною 0, 05-0, 15 мм, а ширина 10-30 мм з метою поліпшення вентиляції, прес-форм порожнини промивників тонкими каналами (0, 2-0, 5 мм) з'єднують з атмосферою .

Основними дефектами виливків, отриманих литтям під тиском, є повітряна (газова) підкіркова пористість, обумовлена ​​захопленням повітря при великих швидкостях впускання металу в порожнину форми, і пористість садиби (або раковини) в теплових вузлах. На утворення цих дефектів впливають параметри технології лиття, швидкість пресування, тиск пресування, тепловий режим прес-форми.

Швидкість пресування визначає режим наповнення прес-форми. Чим вище швидкість пресування, тим більше швидкістю переміщається розплав по литниковым каналам, тим більше швидкість впуску розплаву в порожнину прес-форми. Високі швидкості пресування сприяють кращому заповненню тонких та подовжених порожнин. Разом з тим вони є причиною захоплення металом повітря та утворення підкіркової пористості. При лиття алюмінієвих сплавів високі швидкості пресування застосовують лише при виготовленні складних тонкостінних виливків. Великий вплив на якість виливків чинить тиск пресування. У міру підвищення його збільшується щільність виливків.

Величина тиску пресування обмежується зазвичай величиною зусилля замикання машини, яке має перевищувати тиск, який надається металом на рухливу матрицю (рF). Тому великий інтерес набуває локальне підпресування товстостінних виливків, відоме під назвою «Асігай-процес». Мала швидкість впуску металу в порожнину прес-форм через живильники великого перерізу і ефективне підпресування розплаву, що кристалізується, за допомогою подвійного плунжера дозволяють отримувати щільні виливки.

На якість виливків істотно впливають також температури металу і форми. При виготовленні товстостінних виливків простої зміни заливку розплаву ведуть при температурі на 20-30 ° С нижче за температуру ліквідуса. Тонкостінні виливки вимагають застосування розплаву, перегрітого вище за температуру ліквідуса на 10—15°С. Для зниження величини усадкової напруги і запобігання утворенню тріщин у виливках прес-форми перед заливкою нагрівають. Рекомендуються наступні температури нагрівання:

Товщина стінки виливки, мм 1-22-33-55-8

Температура нагрівання

прес-форм, °С 250-280 200-250 160-200 120-160

Стабільність теплового режиму забезпечують підігрівом (електричним) чи охолодженням (водяним) прес-форм.

Для запобігання робочій поверхні прес-форм від налипання та ерозійного впливу розплаву, зменшення тертя при витягуванні стрижнів та полегшення вилучення виливків прес-форми піддають мастилу. Для цього використовують жирні (масло з графітом або алюмінієвою пудрою) або водні (розчини солей, водні препарати на основі колоїдального графіту) мастила.

Істотно підвищується щільність виливків із алюмінієвих сплавів при литті з вакуумуванням прес-форм. Для цього прес форми поміщають у герметичний кожух, у якому утворюють необхідне розрідження. Хороші результати можуть бути отримані з використанням «кисневого процесу». Для цього повітря у порожнині прес-форми замінюють киснем. При великих швидкостях впускання металу в порожнину форми, що викликають захоплення розплавом кисню, підкіркова пористість у виливках не утворюється, так як весь захоплений кисень витрачається на утворення оксидів дрібнодисперсних алюмінію, що не впливають помітно на механічні властивості виливків. Такі виливки можна піддавати термічній обробці.

Залежно від вимог технічних умов, виливки з алюмінієвих сплавів можуть піддаватися. різним видамконтролю: рентгенівського, гаммадефектоскопії або ультразвукового для виявлення внутрішніх дефектів; розмітці визначення розмірних відхилень; люмінесцентному для виявлення поверхневих тріщин; гідро- або пневмоконтролю для оцінки герметичності. Періодичність перерахованих видів контролю визначається технічними умовамичи визначається відділом головного металурга заводу. Виявлені дефекти, якщо це допускається технічними умовами, усувають заваркою чи просоченням. Аргонно-дугове зварювання використовують для заварювання недоливів, раковин, пухкості тріщин. Перед заваркою дефектне місце обробляють таким чином, щоб стінки заглиблень мали нахил 30 - 42 °. Виливки піддають місцевому або загальному нагріванню до 300 - 350С. Місцевий нагрів ведуть ацетиленокисневим полум'ям, загальний нагрів - у камерних печах. Заварку ведуть тими ж сплавами, з яких виготовлені виливки, за допомогою вольфрамового електрода, що неплавиться, діаметром 2—6 мм при витратіаргону 5 - 12 л / хв. Сила зварювального струму зазвичай становить 25—40 А на 1 мм діаметра електрода.

Пористість у виливках усувають просоченням бакелітовим лаком, асфальтовим лаком, оліфою або рідким склом. Просочення ведуть у спеціальних котлах під тиском 490-590 кПа з попередньою витримкою виливків у розрідженій атмосфері (1, 3-6, 5 кПа). Температуру рідини, що просочує, підтримують на рівні 100°С. Після просочення виливки піддають сушінню при 65-200°С, у процесі якої відбувається твердіння просочуючої рідини, і повторного контролю.

Алюміній (Aluminum) – це

Застосування алюмінію

Широко застосовується як конструкційний матеріал. Основні переваги алюмінію в цій якості – легкість, податливість штампування, корозійна стійкість (на повітрі алюміній миттєво покривається міцною плівкою Al2O3, яка перешкоджає його подальшому окиснення), висока теплопровідність, неотруйність його сполук. Зокрема, ці властивості зробили алюміній надзвичайно популярним при виробництві кухонного посуду, алюмінієвої фольги. харчової промисловостіта для упаковки.

Основний недолік алюмінію як конструкційного матеріалу - мала міцність, тому для зміцнення його зазвичай сплавляють з невеликою кількістю купруму та магнію (сплав називається дюралюміній).

Електропровідність алюмінію всього в 1,7 рази менша, ніж у купруму, при цьому алюміній приблизно в 4 рази дешевше за кілограм, але, за рахунок у 3,3 рази меншої щільності, для отримання рівного опору його потрібно приблизно в 2 рази менше за вагою . Тому він широко застосовується в електротехніці для виготовлення дротів, їх екранування і навіть мікроелектроніці при виготовленні провідників у чіпах. Найменшу електропровідність алюмінію (37 1/ом) порівняно з купрумом (63 1/ом) компенсують збільшенням перерізу алюмінієвих провідників. Недоліком алюмінію як електротехнічного матеріалу є наявність міцної оксидної плівки, що утруднює паяння.

Завдяки комплексу властивостей широко поширений у тепловому обладнанні.

Алюміній та його сплави зберігають міцність при наднизьких температурах. Завдяки цьому він широко використовується у кріогенній техніці.

Високий коефіцієнт відображення у поєднанні з дешевизною та легкістю напилення робить алюміній ідеальним матеріалом для виготовлення дзеркал.

У виробництві будівельних матеріалів як газоутворюючий агент.

Алітуванням надають корозійну та окалиностійкість сталевим та іншим сплавам, наприклад клапанам поршневих ДВС, лопаткам турбін, вежам нафтовидобутку, теплообмінній апаратурі, а також замінюють цинкування.

Сульфід алюмінію використовується для виробництва сірководню.

Йдуть дослідження з розробки пінистого алюмінію як особливо міцного та легкого матеріалу.

Як компонент терміту, сумішей для алюмотермії

Алюміній застосовують для відновлення рідкісних металів із їх оксидів або галогенідів.

Алюміній є важливим компонентомбагатьох сплавів. Наприклад, в алюмінієвих бронзах основні компоненти - мідь та алюміній. У магнієвих сплавах як добавка найчастіше використовується алюміній. Для виготовлення спіралей в електронагрівальних приладах використовують поряд з іншими сплавами фехраль (Fe, Cr, Al).

кава з алюмінію" height="449" src="/pictures/investments/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="(!LANG:21. Класичний італійський виробник кави з алюмінію" width="376" />!}

Коли алюміній був дуже дорогий, із нього робили різноманітні ювелірні предмети торгівлі. Так, Наполеон III замовив алюмінієві гудзики, а Дмитру Менделєєву в 1889 р. були подаровані ваги з чашами із золота та алюмінію. Мода на них відразу пройшла, коли з'явилися нові технології (розробки) його одержання, що багато разів знизили собівартість. Зараз алюміній іноді використовують у виробництві біжутерії.

У Японії алюміній використовують у виробництві традиційних прикрас, замінюючи .

Алюміній і його з'єднання використовуються як високоефективне ракетне паливо в двокомпонентних ракетних паливах і як паливо компонента в твердих ракетних паливах. Наступні з'єднання алюмінію становлять найбільший практичний інтерес як ракетне пальне:

Порошковий алюміній як пальне у твердому ракетному паливі. Застосовується також у вигляді порошку та суспензій у вуглеводнях.

Гідрид алюмінію.

Боранат алюмінію.

Триметилалюміній.

Триетилалюміній.

Трипропілалюміній.

Триетилалюміній (зазвичай, разом із триетилбором) використовується також для хімічного запалення (тобто, як пускове пальне) у ракетних двигунах, так як самозаймається в газоподібному кисні.

Відрізняється незначною токсичною дією, але багато розчинних у воді неорганічні сполуки алюмінію зберігаються в розчиненому стані тривалий час і можуть шкідливо впливати на людину і теплокровних тварин через питну воду. Найбільш отруйні хлориди, нітрати, ацетати, сульфати та ін.

ацетат алюмінію - 0,2-0,4;

гідроксид алюмінію - 3,7-7,3;

алюмінієві галун - 2,9.

В першу чергу діє на нервову систему (накопичується в нервовій тканині, що призводить до важких розладів функції ЦНС). Однак властивість нейротоксичності алюмінію стали вивчати з середини 1960-х років, оскільки накопиченню металу в організмі людини перешкоджає його виведення. У звичайних умовах із сечею може виділятися до 15 мг на добу. Відповідно, найбільший негативний ефект спостерігається у людей з порушеною функцією виділення нирок.

За деякими біологічними дослідженнями надходження алюмінію в організм людини було вважати фактором у розвитку хвороби Альцгеймера, але ці дослідження були пізніше розкритиковані і висновок про зв'язок одного з іншим спростовувався.

еохімічні риси алюмінію визначаються його великою спорідненістю до кисню (у мінералахалюміній входить у кисневі октаедри та тетраедри), постійною валентністю (3), слабкою розчинністю більшості природних сполук. В ендогенних процесахпри застиганні магми та формуванні вивержених порід алюміній входить у кристалічну решітку польових шпатів, слюд та інших мінералів – алюмосилікатів. У біосфері Алюміній-слабкий мігрант, його мало в організмах та гідросфері. У вологому кліматі, де залишки рясної рослинності, що розкладаються, утворюють багато органічних кислот, алюміній мігрує в грунтах і водах у вигляді органомінеральних колоїдних сполук; алюміній адсорбується колоїдами і тримає в облозі в нижній частині грунтів. Зв'язок алюмінію з кремнієм частково порушується і місцями у тропіках утворюються мінерали – гідрооксиди Алюмінію-беміт, діаспор, гідраргіліт. Більша частина алюмінію входить до складу алюмосилікатів - каолініту, бейделліту та інших глинистих мінералів. Слабка рухливість визначає залишкове накопичення алюмінію в корі вивітрювання вологих тропіків. В результаті утворюються елювіальні боксити. У минулі геологічні епохи боксити накопичувалися також у озерах та прибережній зоні морів тропічних областей (наприклад, осадові боксити Казахстану). У степах та пустелях, де живої речовини мало, а води нейтральні та лужні, алюміній майже не мігрує. Найбільш енергійна міграція алюмінію у вулканічних областях, де спостерігаються сильнокислі річкові та підземні води, багаті на алюміній. У місцях усунення кислих вод із лужними - морськими (у гирлах річок та інших), алюміній осаджується із заснуванням бокситових родовищ.

Алюміній входить до складу тканин тварин та рослин; в органах ссавців виявлено від 10-3 до 10-5% алюмінію (на сиру речовину). Алюміній накопичується в печінці, підшлунковій та щитовидній залозах. В рослинних продуктахвміст алюмінію коливається від 4 мг на 1 кг сухої речовини (картопля) до 46 мг (жовта ріпа), у продуктах тваринного походження – від 4 мг (мед) до 72 мг на 1 кг сухої речовини (). У добовому раціоні людини вміст алюмінію сягає 35-40 мг. Відомі організми - концентратори алюмінію, наприклад, плауни (Lycopodiaceae), що містять у золі до 5,3% алюмінію, молюски (Helix та Lithorina), у золі яких 0,2-0,8% алюмінію. Утворюючи нерозчинні сполуки з фосфатами, алюміній порушує харчування рослин (поглинання фосфатів корінням) та тварин (всмоктування фосфатів у кишечнику).

Головний покупець - авіація. Найбільш високонавантажені елементи літака (обшивка, силовий набір, що підкріплює) - з дюралюмінію. І у космос цей сплав узяли. І навіть на Місяць він потрапив і повернувся на землю. І станції "Місяць", "Венера", "Марс", створені конструкторами бюро, яке довгі рокиочолював Георгій Миколайович Бабакін (1914-1971), не могли обійтися без сплавів алюмінію.

Сплави системи алюміній – марганець та алюміній – магній (АМц та АМг) – основний матеріал корпусів швидкохідних «ракет» та «метеорів» – суден на підводних крилах.

Але не тільки в космосі, авіації, морському та річковому транспорті використовуються алюмінієві сплави. Алюміній займає міцні позиції у наземному транспорті. Про широке застосування алюмінію в автомобілебудуванні свідчать такі дані. У 1948 р. на один використовували 3,2 кг алюмінію, у 1958 р. – 23,6, у 1968 р. – 71,4, а сьогодні ця цифра перевищує 100 кг. З'явився алюміній і на залізничному транспорті. А суперекспрес "Російська трійка" більш ніж на 50% виготовлений з алюмінієвих сплавів.

Все ширше застосовується алюміній у будівництві. У нових будинках часто використовуються міцні та легкі балки, перекриття, колони, перила, огородження, елементи вентиляційних систем, виконані зі сплавів на основі алюмінію. В останні рокиалюмінієві сплави увійшли в будівництво багатьох громадських будівель, спортивні комплекси. Є спроби використання алюмінію як покрівельного матеріалу. Такій покрівлі не страшні домішки вуглекислоти сполук сірки, сполук азоту та інших шкідливих домішок, що надзвичайно посилюють атмосферну корозію покрівельного заліза.

Як ливарні сплави застосовують силуміни - сплави системи алюміній - кремній. Такі сплави мають хорошу рідко-плинність, дають малі усадку і ліквацію (неоднорідність) у виливках, що дозволяє отримати методом лиття найскладніші за конфігурацією деталі, наприклад корпуси двигунів, крильчатки насосів, корпуси приладів, блоки двигунів внутрішнього згоряння, рубш поршневі двигуни.

Боротьба за зниження вартостіалюмінієвих сплавів також увінчалася успіхом. Наприклад, силумін у 2 рази дешевший за алюміній. Зазвичай навпаки – сплави дорожчі (щоб отримати сплав, необхідно отримати чисту основу, а потім легуванням – сплав). Радянські металурги на Дніпропетровському алюмінієвому заводі 1976 р. освоїли виплавку силумінів безпосередньо з алюмосилікатів.

Давно відомий алюміній у електротехніці. Однак донедавна область застосування алюмінію була обмежена лініями електропередачі і в окремих випадках силовими кабелями. У кабельній промисловості панували мідь та свинець. Струмопровідні елементи конструкції кабелів були виконані з купруму, а металева оболонка - свинцюабо сплавів на основі свинцю. Багато десятків років (вперше свинцеві оболонки для захисту кабельних жил було запропоновано 1851 р.) був єдиним металевим матеріалом для кабельних оболонок. Він прекрасний у цій ролі, але не без недоліків – висока щільність, невисока міцність та дефіцитність; це лише основні з них, які змусили людину шукати інші метали, здатні гідно замінити свинець.

Ним виявився алюміній. Початком його служби у ролі можна вважати 1939 р., а роботи розпочато 1928 р. Проте серйозне зрушення у використанні алюмінію у кабельної техніки відбувся 1948 р., коли було розроблено і освоєно технологію виготовлення алюмінієвих оболонок.

Мідь теж довгі десятиліття була єдиним металом виготовлення струмоведучих жил. Дослідження матеріалів, які могли б замінити мідь, показали, що таким металом має бути і може бути алюміній. Отже, замість двох металів, по суті різних призначень, у кабельну техніку увійшов алюміній.

Така заміна має низку переваг. По-перше, можливість використання алюмінієвої оболонки як нульовий провідник - це значна економія металу і зниження маси. По-друге, більш висока міцність. По-третє, полегшення монтажу, зменшення транспортних витрат, зменшення вартості кабелю тощо.

Алюмінієві дроти використовуються і для повітряних ліній електропередачі. Але потрібно багато зусиль, часу, щоб виконати рівноцінну заміну. Варіантів розроблено багато, і використовуються вони, виходячи з конкретної обстановки. [Виготовляються алюмінієві дротипідвищеної міцності та підвищеного опору повзучості, що досягається легуванням магнієм до 0,5 %, кремнієм до 0,5 %, залізом до 0,45 %, загартуванням та старінням. Знаходять застосування сталеалюмінієві дроти, особливо для виконання великих прольотів, необхідних у місцях перетину лініями електропередачі різних перешкод. Є прольоти понад 1500 м, наприклад, при перетині річок.

Алюміній у техніці передачі електрикивеликі відстані використовують не тільки як провідниковий матеріал. Півтора десятки років тому сплави на основі алюмінію почали застосовуватись для виготовлення опор ліній електропередачі. Вперше вони були споруджені у нашій країніна Кавказі. Вони легші за сталеві приблизно в 2,5 рази і не вимагають захисту від корозії. Таким чином, той самий метал витіснив залізо, мідь і свинець в електротехніці та техніці передачі електрики.

І так чи майже так було в інших галузях техніки. У нафтовій, газовій та хімічній промисловості добре зарекомендували себе ємності, трубопроводи та інші складальні одиниці, які виконуються зі сплавів алюмінію. Вони витіснили багато корозійностійких металів і матеріалів, наприклад ємності із залізовуглецевих сплавів, емальовані всередині для зберігання агресивних рідин (тріщина в шарі емалі цієї дорогої конструкції могла призвести до втрат або навіть до аварії).

Понад 1 млн. т алюмінію витрачається у світі щорічно на виробництво фольги. Товщина фольги в залежності від її призначення буває в межах 0004-015 мм. Застосування її винятково різноманітне. Вона використовується для упаковки різних харчових та промислових товарів – шоколад, цукерки, ліки, косметика, фототовари тощо.

Застосовується фольга як конструкційний матеріал. Є група газонаповнених пластмас — сотопластмаси — ніздрюваті матеріали з системою клітинок правильної геометричної форми, що регулярно повторюються, стінки яких виготовляються з алюмінієвої фольги.

Енциклопедія Брокгауза та Ефрона

АЛЮМІНІЙ- (Гліній) хім. зн. AL; ат. в. = 27,12; уд. в. = 2,6; т. пл. близько 700 °. Сріблясто білий, м'який, дзвінкий метал; є в поєднанні з кремнієвою кислотою головною складовою глин, польового шпату, слюд; зустрічається у всіх ґрунтах. Йде на… … Словник іноземних слів російської мови

АЛЮМІНІЙ- (Символ Аl), метал сріблясто білого кольору, елемент третьої групи періодичної таблиці. Вперше у чистому вигляді було отримано 1827 р. Найпоширеніший метал у корі земної кулі; Основним джерелом його є руда боксит. Процес… Науково-технічний енциклопедичний словник

АЛЮМІНІЙ- АЛЮМІНІЙ, Aluminium (хімічний знак А1, ат. вага 27,1), найпоширеніший на поверхні землі метал і, після Про і кремнію, найважливіша складова частина земної кори. А. зустрічається в природі, переважно, у вигляді солей кремнекислоти (силікатів); Велика медична енциклопедія

Алюміній- являє собою блакитно-білий метал, що відрізняється особливою легкістю. Він дуже пластичний, легко піддається прокатці, волочіння, кування, штампування, а також лиття і т.д. Як і інші м'які метали, алюміній також дуже добре піддається. Офіційна термінологія

Алюміній- (Aluminium), Al, хімічний елемент III групи періодичної системи, атомний номер 13, атомна маса 26,98154; легкий метал, tпл660 °С. Вміст у земній корі 8,8% за масою. Алюміній та його сплави використовують як конструкційні матеріали в … Ілюстрований енциклопедичний словник

АЛЮМІНІЙ- АЛЮМІНІЙ, алюмній чоловік., хім. лужний метал глиній, основа глинозему, глини; також, як основа іржі, залізо; а ярі мідь. Алюмініт чоловік. копалина, схожа на галун, водний сірчанокислий глинозем. Алюніт чоловік. копалина, дуже близька до ... Тлумачний словникДаля

алюміній- (Сріблястий, легкий, крилатий) метал Словник російських синонімів. алюміній сут., кіль у синонімів: 8 глиній (2) … Словник синонімів

АЛЮМІНІЙ- (Лат. Aluminium від alumen галун), Al, хімічний елемент III групи періодичної системи, атомний номер 13, атомна маса 26,98154. Сріблясто білий метал, легкий (2,7 г/см³), пластичний, з високою електропровідністю, tпл 660 .С. Великий Енциклопедичний словник

Алюміній- Al (від лат. alumen назва галунів, що застосовувалися в давнину як протрава при фарбуванні та дубленні * a. aluminium; н. Aluminium; ф. aluminium; і. aluminio), хім. елемент III групи періодич. системи Менделєєва, ат. н. 13, ат. м. 26,9815 … Геологічна енциклопедія

АЛЮМІНІЙ- АЛЮМІНІЙ, алюмінію, мн. ні, чоловік. (Від лат. Alumen галун). Сріблясто білий ковкий легкий метал. Тлумачний словник Ушакова. Д.М. Ушаків. 1935 1940 … Тлумачний словник Ушакова

Властивості 13 Al.

Атомна маса	26,98	кларк, ат. (поширеність у природі)	5,5
Електронна конфігурація*		Агрегатний стан (Н. у.).	тверда речовина
	0,143	Колір	сріблясто-білий
	0,057		695
Енергія іонізації	5,98		2447
Відносна електронегативність	1,5	густина	2,698
Можливі ступені окислення	1, +2,+3	Стандартний електродний потенціал	1,69

*Наведена конфігурація зовнішніх електронних рівнівелемент атома. Конфігурація інших електронних рівнів збігається з такою для благородного газу, що завершує попередній період і вказаний у дужках.

Алюміній- Основний представник металів головної підгрупи III групи періодичної системи. Властивості його аналогів галія, індіяі таліябагато в чому нагадують властивості алюмінію, оскільки ці елементи мають однакову електронну конфігурацію зовнішнього рівня ns 2 np 1і тому всі вони виявляють ступінь окиснення 3+.

Фізичні властивості.Алюміній - сріблясто-білий метал, що володіє високою тепло- та електропровідністю.Поверхня металу покрита тонкою, але дуже міцною плівкою оксиду алюмінію Аl 2 Oз.

Хімічні властивості.Алюміній дуже активний, якщо немає захисної плівки Аl 2 Oз. Ця плівка перешкоджає взаємодії алюмінію із водою. Якщо видалити захисну плівку хімічним способом(наприклад, розчином лугу), то метал починає енергійно взаємодіяти з водою з виділенням водню:

Алюміній у вигляді стружки або порошку яскраво горить на повітрі, виділяючи велику кількість енергії:

Ця особливість алюмінію широко використовується для отримання різних металів із їх оксидів шляхом відновлення алюмінієм. Метод отримав назву алюмотермії . Алюмотермією можна отримати тільки ті метали, у яких теплоти утворення оксидів менші від теплоти утворення Аl 2 Oз, наприклад:

При нагріванні алюміній реагує з галогенами сіркою, азотом та вуглецем, утворюючи при цьому відповідно галогеніди:

Сульфід і карбід алюмінію повністю гідролізуються утворенням гідроксиду алюмінію і відповідно сірководню та метану.

Алюміній легко розчиняється у соляній кислоті будь-якої концентрації:

Концентровані сірчана та азотна кислоти на холоді не діють на алюміній (пасивують).При нагріванніалюміній здатний відновлювати ці кислоти без виділення водню:

В розведеноюсірчаної кислоти алюміній розчиняється з виділенням водню:

В розведеною азотної кислотиреакція йде із виділенням оксиду азоту (II):

Алюміній розчиняється в розчинах лугів та карбонатів лужних металів з утворенням тетрагідроксоалюмінатів:

Оксид алюмінію. Al 2 O 3 має 9 кристалічних модифікацій. Найпоширеніша a – модифікація. Вона найбільш хімічно інертна, на її основі вирощують монокристали різних каменів для використання з ювелірною промисловістю та технікою.

В лабораторії оксид алюмінію одержують, спалюючи порошок алюмінію в кисні або прожарюючи його гідроксид:

Оксид алюмінію, будучи амфотерним,може реагувати не тільки з кислотами, але і з лугами, а також при сплавленні з карбонатами лужних металів, даючи при цьому метаалюмінати:

і з кислими солями:

Гідроксид алюмінію- Біла драглиста речовина, практично нерозчинна у воді, що володіє амфотернимивластивостями. Гідроксид алюмінію може бути отриманий обробкою солей алюмінію лугами або гідроксидом амонію. У першому випадку необхідно уникати надлишку лугу, оскільки в іншому випадку гідроксид алюмінію розчиниться з утворенням комплексних тетрагідроксоалюмінатів[Аl(ОН) 4 ]` :

Насправді в останній реакції утворюються тетрагідроксодіакваалюмінат-іони` , проте для запису реакцій зазвичай використовують спрощену форму [Аl(ОН) 4 ]` . При слабкому підкисленні тетрагідроксоалюмінати руйнуються:

Солі алюмінію.З гідроксиду алюмінію можна отримати майже всі солі алюмінію. Майже всі солі алюмінію та сильних кислот добре розчиняються у воді і при цьому сильно гідролізовані.

Галогеніди алюмінію добре розчиняються у воді, і за своєю структурою є димерами:

2AlCl 3 є Al 2 Cl 6

Сульфати алюмінію легко, як і всі солі, гідролізуються:

Відомі також калій-алюмінієві галун: KAl(SO 4) 2Ч 12H 2 O.

Ацетат алюмінію Al(CH 3 COO) 3використовують у медицині як примочок.

Алюмосилікати.У природі алюміній зустрічається у вигляді сполук з киснем та кремнієм – алюмосилікатів. Загальна їхня формула: (Na, K) 2 Al 2 Si 2 O 8-Нефелін.

Також природними сполуками алюмінію є: Al 2 O 3- корунд, глинозем; та сполуки із загальними формулами Al 2 O 3 nH 2 Oі Al(OH) 3Ч nH 2 O- Боксити.

Отримання.Алюміній отримують електролізом розплаву Al 2 O 3 .

Алюміній

Алюміній- Хімічний елемент III групи періодичної системи Менделєєва (атомний номер 13, атомна маса 26,98154). У більшості сполук алюміній тривалентний, але за високих температур він здатний виявляти і ступінь окислення +1. Зі сполук цього металу найважливіше - оксид Al 2 O 3 .

Алюміній- сріблястий-білий метал, легкий (щільність 2,7 г/см 3 ), пластичний, добрий провідник електрики та тепла, температура плавлення 660 °C. Він легко витягується у дріт і прокочується у тонкі листи. Алюміній хімічно активний (на повітрі покривається захисною плівкою - оксидом алюмінію.) надійно оберігає метал від подальшого окислення. Але якщо порошок алюмінію або алюмінієву фольгу сильно нагріти, метал згоряє сліпучим полум'ям, перетворюючись на оксид алюмінію. Алюміній розчиняється навіть у розведених соляної та сірчаної кислотах, особливо при нагріванні. А ось у сильно розведеній та концентрованій холодній азотній кислоті алюміній не розчиняється. При дії на алюміній водних розчинів лугів шар оксиду розчиняється, причому утворюються алюмінії - солі, що містять алюміній у складі аніону:

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

Алюміній, позбавлений захисної плівки, взаємодіють із водою, витісняючи з неї водень:

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2

гідроксид алюмінію, що утворюється, реагує з надлишком лугу, утворюючи гідроксоалюмінат:

Al(OH) 3 + NaOH = Na.

Сумарне рівняння розчинення алюмінію у водному розчині лугу має такий вигляд:

2Al + 2NaOH +6H 2 O = 2Na + 3H 2 .

Алюміній активно взаємодіє з галогенами. Гідроксид алюмінію Al(OH) 3 - біла, напівпрозора, драглиста речовина.

У земній корі міститься 8,8% алюмінію. Це третій за поширеністю у природі елемент після кисню та кремнію та перший – серед металів. Він входить до складу глин, польових шпатів, слюд. Відомо кілька сотень мінералів Al (алюмосилікати, боксити, алуніти та інші). Найважливіший мінерал алюмінію – боксит містить 28-60% глинозему – оксиду алюмінію Al 2 O 3 .

У чистому вигляді алюміній вперше був отриманий датським фізиком Х. Ерстедом в 1825, хоча і є найпоширенішим металом у природі.

Виробництво алюмінію здійснюється електролізом глинозему Al 2 O 3 у розплаві кріоліту NaAlF 4 за температури 950 °C.

Алюміній застосовується в авіації, будівництві, переважно як сплавів алюмінію коїться з іншими металами, електротехніці (замінник міді під час виготовлення кабелів тощо.), харчової промисловості (фольга), металургії (легуюча добавка), алюмотермії тощо.

Щільність алюмінію, питома вага та інші характеристики.

Густина - 2,7*10 3 кг/м 3 ;
Питома вага - 2,7 г/см 3 ;
Питома теплоємність при 20 ° C - 0,21 кал/град;
Температура плавлення - 658,7°C;
Питома теплоємність плавлення - 76,8 кал/град;
Температура кипіння - 2000°C;
Відносна зміна об'єму при плавленні (ΔV/V) - 6,6%;
Коефіцієнт лінійного розширення(при температурі близько 20 ° C) : - 22,9 * 10 6 (1/град);
Коефіцієнт теплопровідності алюмінію - 180 ккал/м*годину*град;

Модулі пружності алюмінію та коефіцієнт Пуассона

Відображення світла алюмінієм

Числа, наведені в таблиці, показують, яка частка світла у %, що падає перпендикулярно до поверхні, відбивається від неї.

ОКСІД АЛЮМІНІЮ Al 2 O 3

Оксид алюмінію Al 2 O 3, Звані також глиноземом, зустрічається в природі в кристалічному вигляді, утворюючи мінерал корунд. Корунд має дуже високу твердість. Його прозорі кристали, пофарбовані в червоний або синій колір, є дорогоцінне каміння- рубін та сапфір. В даний час рубіни отримують штучно, сплавляючи з глиноземом електричної печі. Вони використовуються не стільки для прикрас, скільки для технічних цілей, наприклад для виготовлення деталей точних приладів, каменів у годинах і т.п. Кристали рубінів, що містять малу домішок Cr 2 O 3 , застосовують як квантових генераторів - лазерів, що створюють спрямований пучок монохроматичного випромінювання.

Корунд та його дрібнозернистий різновид, що містить велику кількість домішок – наждак, застосовуються як абразивні матеріали.

ВИРОБНИЦТВО АЛЮМІНІЮ

Основною сировиною для виробництва алюмініюслужать боксити, що містять 32-60% глинозему Al 2 O 3 . До найважливіших алюмінієвих руд відносяться також алуніт та нефелін. Росія має значні запаси алюмінієвих руд. Окрім бокситів, великі родовища яких знаходяться на Уралі та в Башкирії, багатим джерелом алюмінію є нефелін, який видобувається на Кольському півострові. Багато алюмінію перебуває й у родовищах Сибіру.

Алюміній одержують з оксиду алюмінію Al 2 O 3 електролітичним методом. Використовуваний для цього оксид алюмінію повинен бути досить чистим, оскільки з виплавленого алюмінію домішки видаляються з великими труднощами. Очищений Al 2 O 3 отримують переробкою природного бокситу.

Основне вихідне речовина для алюмінію - оксид алюмінію. Він не проводить електричний струм і має дуже високу температуру плавлення (близько 2050 ° C), тому потрібно дуже багато енергії.

Необхідно знизити температуру плавлення оксиду алюмінію хоча б до 1000 o C. Такий спосіб паралельно знайшли француз П. Еру та американець Ч. Холл. Вони виявили, що глинозем добре розчиняється у раплавленому кріоліті - мінералі складу AlF 3 . 3NaF. Цей розплав і піддають елктроліз при температурі всього близько 950 ° C на алюмінієвих виробництвах. Запаси кріоліту в природі незначні, тому було створено синтетичний кріоліт, що значно здешевило виробництво алюмінію.

Гідролізу піддають розплавлену суміш кріоліту Na 3 та оксиду алюмінію. Суміш, що містить близько 10 вагових відсотків Al 2 O 3 , плавиться при 960 °C і має електропровідність, щільність і в'язкість, що найбільш сприяють проведенню процесу. Для додаткового поліпшення цих характеристик складу суміші вводять добавки AlF 3 , CaF 2 і MgF 2 . Завдяки цьому проведення електролізу є можливим за 950 °C.

Еліктролізер для виплавки алюмінію є залізним кожухом, викладеним зсередини вогнетривкою цеглою. Його дно (під), зібране з блоків спресованого вугілля, є катодом. Аноди (один або кілька) розташовуються зверху: це – алюмінієві каркаси, заповнені вугільними брикетами. На сучасних заводах електролізери встановлюються серіями; кожна серія складається з 150 і більшої кількості електролізерів.

При електролізі на катоді виділяється алюміній, але в аноді - кисень. Алюміній, що має більшу щільність, ніж вихідний розплав, збирається на дні елітролізера, звідки його періодично випускають. У міру виділення металу, розплав додають нові порції оксиду алюмінію. Кисень, що виділяється при електролізі, взаємодіє з вуглецем анода, який вигоряє, утворюючи CO і CO 2 .

Перший алюмінієвий завод у Росії був побудований у 1932 році у Волхові.

СПЛАВИ АЛЮМІНІЮ

Сплави, що підвищують міцність та інші властивості алюмінію, одержують введенням у нього легуючих добавок, таких, як мідь, кремній, магній, цинк, марганець.

Дуралюмін(Дюраль, дюралюміній, від назви німецького міста, де розпочато промислове виробництво металу). Сплав алюмінію (основа) із міддю (Cu: 2,2-5,2%), магнієм (Mg: 0,2-2,7%) марганцем(Mn: 0,2-1%). Зазнає загартування і старіння, часто плакується алюмінієм. Є конструкційним матеріаломдля авіаційного та транспортного машинобудування.

Силумін- легкі ливарні сплави алюмінію (основа) із кремнієм (Si: 4-13%), іноді до 23% та деякими іншими елементами: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Виготовляють деталі складної конфігурації, головним чином авто- і авіабудуванні.

Магналії- сплави алюмінію (основа) з магнієм (Mg: 1-13%) та іншими елементами, що мають високу корозійну стійкість, хорошу зварюваність, високу пластичність. Виготовляють фасонні виливки (ливарні магналії), листи, дріт, заклепки тощо. (Деформовані магналії).

Основні переваги всіх сплавів алюмінію полягає в їх малу щільність (2,5-2,8 г/см 3), висока міцність (з розрахунку на одиницю ваги), задовільна стійкість проти атмосферної корозії, порівняльна дешевизна та простота отримання та обробка.

Алюмінієві сплави застосовуються в ракетній техніці, в авіа-, авто-, судно- та приладобудуванні, у виробництві посуду, спорттоварів, меблів, реклами та інших галузях промисловості.

За широтою застосування метали алюмінію займають друге місце після сталі і чавуну.

Алюміній – одна з найбільш поширених добавок у сплавах на основі міді, магнію, титану, нікелю, цинку, заліза.

Алюміній застосовується і для алітування (алюмінування)- Насичення поверхні сталевих або чавунних виробів алюмінієм з метою захисту основного матеріалу від окиснення при сильному нагріванні, тобто. підвищення жарозривності (до 1100 ° C) та опору атмосферної корозії.

ВЛАСТИВОСТІ АЛЮМІНІЮ

Зміст:

Марки алюмінію

Фізичні властивості

Корозійні властивості

Механічні властивості

Технологічні властивості

Застосування

Марки алюмінію.

Алюміній характеризується високою електро- та теплопровідністю, корозійною стійкістю, пластичністю, морозостійкістю. Найважливішою властивістю алюмінію є його мала щільність (приблизно 2.70 г/куб.см). Температура плавлення алюмінію близько 660°С.

Фізико-хімічні, механічні та технологічні властивості алюмінію дуже сильно залежать від виду та кількості домішок, що погіршує більшість властивостей чистого металу. Основними природними домішками в алюмінії є залізо та кремній. Залізо, наприклад, присутні у вигляді самостійної фази Fe-Al,знижує електропровідність та корозійну стійкість, погіршує пластичність, але дещо підвищує міцність алюмінію.

Залежно від ступеня очищення первинний алюміній поділяють на алюміній високої та технічної чистоти (ГОСТ 11069-2001). До технічного алюмінію відносяться також марки з маркуванням АТ, АД1, АД0, АД00 (ГОСТ 4784-97). Технічний алюміній всіх марок одержують електролізом кріоліт-глиноземних розплавів. Алюміній високої чистоти отримують додатковим очищенням технічного алюмінію. Особливості властивостей алюмінію високої та особливої ​​чистоти розглянуті у книгах

1) Металознавство алюмінію та його сплавів. За ред. І.М.Фрідляндер. М. 1971.2) Механічні та технологічні властивості металів. А.В.Бобыльов. М. 1980 року.

Нижче в таблиці наведено скорочену інформацію про більшу частину марок алюмінію. Також зазначено вміст його основних природних домішок – кремнію та заліза.

Марка	Al, %	Si, %	Fe, %	Застосування
Алюміній високої чистоти
А995	99.995	0.0015	0.0015	Хімічна апаратура Фольга для обкладок конденсаторів Спеціальні цілі
А98	99.98	0.006	0.006
А95	99.95	0.02	0.025
Алюміній технічної чистоти
А8 АД000	99.8	0.10 0.15	0.12 0.15	Катанка для виробництва кабельно-провідникової продукції (З А7Е та А5Е). Сировина для виробництва алюмінієвих сплавів Фольга Прокат (прутки, стрічки, листи, дріт, труби)
А7 АД00	99.7	0.15	0.16 0.25
А6	99.6	0.18	0.25
А5Е	99.5	0.10	0.20
А5 АД0	99.5	0.25 0.25	0.30 0.40
АД1	99.3	0.30	0.30
А0 АТ	99.0	0.95 У сумі до 1.0%

Головна практична різниця між технічним та високоочищеним алюмінієм пов'язана з відмінностями у корозійній стійкості до деяких середовищ. Природно, що вищий ступінь очищення алюмінію, тим він дорожче.

У спеціальних цілях використовується алюміній високої чистоти. Для виробництва алюмінієвих сплавів, кабельно-провідникової продукції та прокату використовується технічний алюміній. Далі йтиметься про технічний алюміній.

Електропровідність.

Найважливіша властивість алюмінію – висока електропровідність, за якою він поступається лише сріблу, міді та золоту. Поєднання високої електропровідності з малою щільністю дозволяє алюмінію конкурувати з міддю у сфері кабельно-провідникової продукції.

На електропровідність алюмінію крім заліза та кремнію сильно впливає хром, марганець, титан. Тому в алюмінії, призначеному для виготовлення провідників струму, регламентується утримання ще кількох домішок. Так, в алюмінії марки А5Е при допустимому вмісті заліза 0.35%, а кремнію 0.12%, сума домішок Cr + V + Ti + Mn не повинна перевищувати лише 0.01%.

Електропровідність залежить стану матеріалу. Тривалий відпал при 350 С покращує провідність, а нагартовка провідність погіршує.

Величина питомого електричного опору за нормальної температури 20 З становитьОм*мм 2/м або мкОм*м :

0.0277 - відпалений дріт з алюмінію марки А7Е

0.0280 - відпалений дріт з алюмінію марки А5Е

0.0290 – після пресування, без термообробки з алюмінію марки АД0

Таким чином питомий електроопір провідників з алюмінію приблизно в 1.5 рази вище за електроопір мідних провідників. Відповідно електропровідність (величина зворотна питомого опору) алюмінію становить 60-65% від електропровідності міді. Електропровідність алюмінію зростає із зменшенням кількості домішок.

Температурний коефіцієнт електроопору алюмінію (0.004) приблизно такий самий, як у міді.

Теплопровідність

Теплопровідність алюмінію при 20°С становить приблизно 0.50 кал/см*с*С та зростає зі збільшенням чистоти металу. По теплопровідності алюміній поступається лише сріблу та міді (приблизно 0.90), втричі перевищуючи теплопровідність маловуглецевої сталі. Ця властивість визначає застосування алюмінію в радіаторах охолодження та теплообмінниках.

Інші фізичні властивості.

Алюміній має дуже високу питому теплоємність (Приблизно 0.22 кал/г*С). Це значно більше, ніж більшість металів (у міді – 0.09). Питома теплота плавленнятакож дуже висока (приблизно 93 кал/г). Для порівняння – у міді та заліза ця величина становить приблизно 41-49 кал/г.

Відбивна здатністьалюмінію дуже залежить від його чистоти. Для алюмінієвої фольги чистотою 99.2% коефіцієнт відображення білого світла дорівнює 75%, а фольги з вмістом алюмінію 99.5% відбивність становить вже 84%.

Корозійні властивості алюмінію.

Сам собою алюміній є дуже хімічно активним металом. З цим пов'язане його застосування в алюмотермії та у виробництві ВР. Однак на повітрі алюміній покривається тонкою (біля мікрона) плівкою окису алюмінію. Маючи високу міцність і хімічну інертність, вона захищає алюміній від подальшого окислення і визначає його високі антикорозійні властивості в багатьох середовищах.

В алюмінії високої чистоти окисна плівка суцільна та безпориста, має дуже міцне зчеплення з алюмінієм. Тому алюміній високої і особливої ​​чистоти дуже стійкий до дії неорганічних кислот, лугів, морської води і повітря. Зчеплення окисної плівки з алюмінієм у місцях знаходження домішок значно погіршується і ці місця стають вразливими для корозії. Тому алюміній технічної чистоти має меншу стійкість. Наприклад по відношенню до слабкої соляної кислоти стійкість рафінованого та технічного алюмінію різниться у 10 разів.

На алюмінії (та її сплавах) зазвичай спостерігається точкова корозія. Тому стійкість алюмінію та його сплавів у багатьох середовищах визначається не за зміною ваги зразків і не за швидкістю проникнення корозії, а за зміною механічних властивостей.

Основний вплив на корозійні властивості технічного алюмінію надає вміст заліза. Так, швидкість корозії в 5% розчині HCl для різних марок становить (в):

Марка	ЗмістAl	Зміст Fe	Швидкість корозії
А7	99.7 %	< 0.16 %	0.25 – 1.1
А6	99.6%	< 0.25%	1.2 – 1.6
А0	99.0%	< 0.8%	27 - 31

Наявність заліза зменшує стійкість алюмінію також до лугів, але не позначається на стійкості до сірчаної та азотної кислоти. Загалом корозійна стійкість технічного алюмінію залежно від чистоти погіршується в такому порядку: А8 та АД000, А7 та АД00, А6, А5 та АД0, АД1, А0 та АТ.

При температурі понад 100С алюміній взаємодіє із хлором. З воднем алюміній не взаємодіє, але добре розчиняє, тому він є основною складовою газів, присутніх в алюмінії. Шкідливий впливна алюміній надає водяна пара, що дисоціює при 500 С, при нижчих температурах дія пари незначна.

Алюміній стійкий у наступних середовищах:

Промислова атмосфера

Природна прісна вода до температур 180 С. Швидкість корозії зростає при аерації,

домішках їдкого натру, соляної кислоти та соди.

Морська вода

Концентрована азотна кислота

Кислі солі натрію, магнію, амонію, гіпосульфіт.

Слабкі (до 10%) розчини сірчаної кислоти,

100% сірчана кислота

Слабкі розчини фосфорної (до 1%), хромової (до 10%)

Борна кислота у будь-яких концентраціях

Оцтова, лимонна, винна. яблучна кислота, кислі фруктові соки, вино

Розчин аміаку

Алюміній нестійкий у таких середовищах:

Розведена азотна кислота

Соляна кислота

Розведена сірчана кислота

Плавикова та бромистоводнева кислота

Щавлева, мурашина кислота

Розчини їдких лугів

Вода, що містить солі ртуті, міді, іонів хлору, що руйнують окисну плівку.

Контактна корозія

У контакті з більшістю технічних металів та сплавів алюміній служить анодом і його корозія збільшуватиметься.

Механічні властивості

Модуль пружності E = 7000-7100 кгс/мм 2 для технічного алюмінію при 20 С. У разі підвищення чистоти алюмінію його величина зменшується (6700 для А99).

Модуль зсуву G = 2700 кгс/мм2.

Основні параметри механічних властивостей технічного алюмінію наведені нижче:

Параметр	Од. змін.	Деформований	Відпалений
Межа плинності? 0.2	кгс/мм 2	8 - 12	4 - 8
Межа міцності при розтягуванні? в	кгс/мм 2	13 - 16
Відносне подовження при розриві?		5 – 10	30 – 40
Відносне звуження при розриві		50 - 60	70 - 90
Межа міцності при зрізі	кгс/мм 2
Твердість	НВ	30 - 35

Наведені показники дуже орієнтовні:

1) Для відпаленого та литого алюмінію ці значення залежать від марки технічного алюмінію. Чим більше домішок, тим більша міцність і твердість і нижче пластичність. Наприклад твердість литого алюмінію становить: А0 – 25НВ, А5 – 20НВ, а алюмінію високої чистоти А995 – 15НВ. Межа міцності при розтягуванні цих випадків становить: 8,5; 7.5 і 5 кгс/мм 2 а відносне подовження 20; 30 та 45% відповідно.

2) Для деформованого алюмінію механічні властивості залежать від ступеня деформації, виду прокату та його розмірів. Наприклад, межа міцності при розтягуванні становить не менше 15-16 кгс/мм 2 для дроту і 8 – 11 кгс/мм 2 для труб.

Однак, у будь-якому випадку, технічний алюміній це м'який та неміцний метал. Низька межа плинності (навіть для нагартованого прокату не перевищує 12 кгс/мм 2 ) обмежує застосування алюмінію по допустимим навантаженням.

Алюміній має низьку межу повзучості: при 20 С - 5 кгс/мм2, а при 200 С - 0.7 кгс/мм2. Для порівняння: у міді ці показники дорівнюють 7 та 5 кгс/мм 2 відповідно.

Низька температура плавлення та температура початку рекристалізації (для технічного алюмінію приблизно 150 С), низька межа повзучості обмежують температурний діапазон експлуатації алюмінію з боку високих температур.

Пластичність алюмінію не погіршується за низьких температур, аж до гелієвих. При зниженні температури від +20 С до - 269 С, межа міцності зростає в 4 рази у технічного алюмінію та в 7 разів у високочистого. Межа пружності у своїй зростає в 1.5 разу.

Морозостійкість алюмінію дозволяє використовувати його в кріогенних пристроях та конструкціях.

Технологічні властивості.

Висока пластичність алюмінію дозволяє виробляти фольгу (товщиною до 0.004 мм), вироби глибокою витяжкою, використовувати його для заклепок.

Алюміній технічної чистоти за високих температур виявляє крихкість.

Оброблюваність різанням дуже низька.

Температура рекристалізації відпалу 350-400 С, температура відпустки - 150 С.

Зварюваність.

Проблеми зварювання алюмінію обумовлені 1) наявністю міцної інертної окисної плівки, 2) високої теплопровідності.

Проте алюміній вважається металом, що добре зварюється. Зварний шов має міцність основного металу (у відпаленому стані) та такі ж корозійні властивості. Докладніше про зварювання алюмінію див.www. weldingsite.com.ua.

Застосування.

Через низьку міцність алюміній застосовується тільки для ненавантажених елементів конструкцій, коли важлива висока електро- або теплопровідність, корозійна стійкість, пластичність або зварюваність. З'єднання деталей здійснюється зварюванням або заклепками. Технічний алюміній застосовується як лиття, так виробництва прокату.

На складі підприємства є листи, дріт і шини з технічного алюмінію.

(Див. відповідні сторінки. сайту). На замовлення поставляються чушки А5-А7.

Одними із найзручніших у обробці матеріалів є метали. Серед них також є лідери. Приміром, основні властивості алюмінію відомі людям вже давно. Вони настільки підходять для застосування у побуті, що цей метал став дуже популярним. Які ж як простої речовиниі як атома, розглянемо у цій статті.

Історія відкриття алюмінію

Здавна людині було відомо з'єднання аналізованого металу - воно використовувалося як засіб, здатне набухати і зв'язувати між собою компоненти суміші, це було необхідно і при виробленні шкіряних виробів. Про існування у чистому вигляді оксиду алюмінію стало відомо у XVIII столітті, у другій його половині. Проте, при цьому отримано не було.

Зумів виділити метал з його хлориду вперше вчений Х. К. Ерстед. Саме він обробив амальгамою калію сіль і виділив із суміші сірий порошок, який і був алюмінієм у чистому вигляді.

Тоді ж стало зрозуміло, що хімічні властивості алюмінію виявляються у його високій активності, сильної відновлювальної здатності. Тому довгий час із ним ніхто більше не працював.

Однак у 1854 році француз Девіль зміг отримати зливки металу методом електролізу розплаву. Цей спосіб актуальний і досі. Особливо масове виробництво цінного матеріалу почалося у XX столітті, коли було вирішено проблеми отримання великої кількості електроенергії на підприємствах.

На сьогоднішній день цей метал - один з найпопулярніших і застосовуваних у будівництві та побутовій промисловості.

Загальна характеристика атома алюмінію

Якщо характеризувати аналізований елемент за становищем у періодичної системі, можна виділити кілька пунктів.

1. Порядковий номер – 13.
2. Розташовується у третьому малому періоді, третій групі, головній підгрупі.
3. Атомна маса – 26,98.
4. Кількість валентних електронів – 3.
5. Конфігурація зовнішнього шару виражається формулою 3s 2 3p 1 .
6. Назва елемента – алюміній.
7. виражені сильно.
8. Ізотопів у природі не має, існує тільки в одному вигляді, з масовим числом 27.
9. Хімічний символ – AL, у формулах читається як "алюміній".
10. Ступінь окислення одна, дорівнює +3.

Хімічні властивості алюмінію повністю підтверджуються електронною будовою атома, адже маючи великий атомний радіусі мале спорідненість до електрону, він може виступати у ролі сильного відновника, як і всі активні метали.

Алюміній як проста речовина: фізичні властивості

Якщо говорити про алюміній, як про просту речовину, то він є сріблясто-білим блискучим металом. На повітрі швидко окислюється та покривається щільною оксидною плівкою. Те саме відбувається і при дії концентрованих кислот.

Наявність подібної особливості робить вироби з цього металу стійкими до корозії, що дуже зручно для людей. Тому і знаходить таке широке застосування у будівництві саме алюміній. також ще цікаві тим, що цей метал дуже легкий, причому міцний і м'який. Поєднання таких характеристик є далеко не кожній речовині.

Можна виділити кілька основних фізичних властивостейякі характерні для алюмінію.

1. Високий ступінь ковкості та пластичності. З цього металу виготовляють легку, міцну та дуже тонку фольгу, його ж прокочують у дріт.
2. Температура плавлення – 660 0 С.
3. Температура кипіння – 2450 0 С.
4. Щільність - 2,7 г/см3.
5. Кристалічна решіткаоб'ємна гранецентрована, металева.
6. Тип зв'язку – металева.

Фізичні та хімічні властивості алюмінію визначають області його застосування та використання. Якщо говорити про побутові сторони, то велику роль відіграють вже розглянуті нами вище характеристики. Як легкий, міцний та антикорозійний метал, алюміній застосовується в літако- та кораблебудуванні. Тому ці властивості дуже важливо знати.

Хімічні властивості алюмінію

З погляду хімії, аналізований метал - сильний відновник, здатний виявляти високу хімічну активність, будучи чистою речовиною. Головне – це усунути оксидну плівку. І тут активність різко зростає.

Хімічні властивості алюмінію як простої речовини визначаються його здатністю вступати в реакції з:

• кислотами;
• лугами;
• галогенами;
• сірої.

З водою він не взаємодіє за звичайних умов. При цьому з галогенів без нагрівання реагує лише з йодом. Для інших реакцій необхідна температура.

Можна навести приклади, що ілюструють хімічні властивості алюмінію. Рівняння реакцій взаємодії з:

• кислотами- AL + HCL = AlCL 3 + H 2;
• лугами- 2Al + 6H 2 O + 2NaOH = Na + 3Н 2;
• галогенами- AL + Hal = ALHal 3;
• сірий- 2AL + 3S = AL2S3.

У цілому нині, найголовніше властивість аналізованого речовини - це висока здатність до відновлення інших елементів їх сполук.

Відновлювальна здатність

Відновлювальні властивості алюмінію добре простежуються на реакціях взаємодії з оксидами інших металів. Він легко витягує їх зі складу речовини і дозволяє існувати в простому вигляді. Наприклад: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

У металургії існує ціла методика одержання речовин, що базується на подібних реакціях. Вона дістала назву алюмінотермії. Тому в хімічній галузі цей елемент використовується саме для отримання інших металів.

Поширення у природі

За поширеністю серед інших елементів-металів алюміній посідає перше місце. Його у земній корі міститься 8,8%. Якщо ж порівнювати з неметалами, то його місце буде третім, після кисню і кремнію.

Внаслідок високої хімічної активності не зустрічається у чистому вигляді, лише у складі різних сполук. Так, наприклад, відомо багато руд, мінералів, гірських порід, до складу яких входить алюміній. Проте видобувається він лише з бокситів, зміст яких у природі не надто великий.

Найпоширеніші речовини, що містять аналізований метал:

• польові шпати;
• боксити;
• граніти;
• кремнезем;
• алюмосилікати;
• базальти та інші.

У невеликій кількості алюміній обов'язково входить до складу клітин живих організмів. Деякі види плаунів та морських мешканців здатні накопичувати цей елемент усередині свого організму протягом життя.

Отримання

Фізичні та хімічні властивості алюмінію дозволяють одержувати його лише одним способом: електролізом розплаву відповідного оксиду. Проте цей процес технологічно складний. Температура плавлення AL 2 O 3 перевищує 2000 0 С. Через це піддавати електроліз безпосередньо його не виходить. Тому надходять у такий спосіб.

Вихід товару становить 99,7 %. Однак можливе отримання ще чистішого металу, який використовується в технічних цілях.

Застосування

Механічні властивості алюмінію не такі хороші, щоб застосовувати його у чистому вигляді. Тому найчастіше використовуються сплави на основі цієї речовини. Таких багато, можна назвати найголовніші.

1. Дюралюміній.
2. Алюмінієво-марганцеві.
3. Алюмінієво-магнієві.
4. Алюмінієво-мідні.
5. Силуміни.
6. Авіаль.

Основна їхня відмінність - це, природно, сторонні добавки. В усіх основу складає саме алюміній. Інші метали роблять матеріал більш міцним, стійким до корозії, зносостійким і податливим в обробці.

Можна назвати кілька основних областей застосування алюмінію як у чистому вигляді, і у вигляді його сполук (сплавів).

Разом із залізом та його сплавами алюміній – найважливіший метал. Саме ці два представники періодичної системи знайшли найширше промислове застосування в руках людини.

Властивості гідроксиду алюмінію

Гідроксид - найпоширеніша сполука, яка утворює алюміній. Властивості хімічні його такі самі, як і в самого металу, - він амфотерний. Це означає, що він здатний виявляти подвійну природу, вступаючи у реакції як із кислотами, і з лугами.

Сам по собі гідроксид алюмінію – це білий драглистий осад. Одержати його легко при взаємодії солі алюмінію з лугом або При взаємодії з кислотами цей гідроксид дає звичайну відповідну сіль та воду. Якщо ж реакція йде з лугом, то формуються гідроксокомплекси алюмінію, в яких його координаційне число дорівнює 4. Приклад: Na - тетрагідроксоалюмінат натрію.