Алюминий

Алюминий - главный представитель группы легких металлов, входящей в третью группу Периодической системы Д. И. Менделеева.  Наиболее важное свойство алюминия - малая плотность (2,7 г/см3). Она почти в три раза меньше плотности железа. Дру­гими важными свойствами алюминия, благодаря которым он на­шел широкое применение в электротехнике и двигателестроении, являются его высокие электропроводность и теплопроводность. Алюминий пластичен, химически стоек против азотной и ор­ганических кислот. Поверхность алюминия на воздухе быстро покрывается плотной и прочной пленкой окиси толщиной 2 • 10 -5 см, которая препятствует дальнейшему проникновению кислорода к металлу и придает алюминию высокую коррозион­ную стойкость, однако против щелочей он не стоек. Установлено существование трех искусственных радиоактивных изотопов алю­миния с периодами полураспада, равными нескольким секундам и минутам. Устойчивых изотопов у алюминия не обнаружено.

 Расход тепла на расплавление алюминия вследствие значи­тельной величины теплоты плавления и большой теплоемкости довольно велик, несмотря на относительно невысокую темпера­туру плавления (660°С). Температура кипения близка к 2500°С. Алюминий относится к хорошо деформируемым металлам, так как имеет подобно железу, никелю, меди, золоту и серебру кристаллическую решетку гранецентрированного куба. Отожжен­ный алюминий непрочен, но его можно упрочнить, например, пу­тем холодной прокатки.

 Свойства алюминия зависят от его чистоты. Чем меньше вве­дено в металл примесей и добавок, тем выше его коррозионная стойкость и электропроводность, однако добавками некоторых металлов можно значительно улучшить ряд свойств алюминия, например, прочностных и литейных. К таким металлам относят­ся магний, кремний, медь, цинк и марганец. В алюминиевые сплавы, обрабатываемые давлением, с целью повышения их ме­ханических свойств добавляют магний, медь и марганец. Так, сплавы алюминия с небольшими добавками меди, магния и мар­ганца - дуралюмины, после старения имеют такую же проч­ность, как конструкционные углеродистые стали.

 Литейные алюминиевые сплавы обычно содержат значитель­ное количество кремния, который повышает их жидкотекучесть и уменьшает объемную усадку. Однако механические свойства таких сплавов хуже, чем сплавов, обрабатываемых давлением.  Если относить прочность не к одинаковому сечению, а к оди­наковой массе, то окажется, что алюминиевые сплавы прочнее мягкой стали и близки по прочности к высококачественной стали. Алюминиевые сплавы хорошо переносят ударную нагрузку, так как поглощение энергии у них при ударе в три раза выше, чем у стали. Вследствие указанных свойств алюминия важнейшим его по­требителем стало самолетостроение. В последние десятилетия алюминиевые сплавы все шире применяют в автомобилестроении, и в транспортном машиностроении. Изготовление пассажирских вагонов дает возможность значительно сократить вес поезда и повысить безопасность движения за счет уменьшения пути тор­можения.

 Применение алюминиевых сплавов в судостроении для палуб­ных надстроек, дымовых труб, мачт, шлюпок и т. д. дает возмож­ность увеличить грузоподъемность судов или уменьшить их осад­ку, что особенно важно для речных судов. Наряду с этим увели­чивается остойчивость судов, так как с уменьшением массы палубных надстроек опускается центр тяжести. После 1950 г. в США стали применять алюминий и его сплавы для несущих конструкций подъемно-транспортных сооруже­ний (стрелы экскаваторов, фермы мостовых кранов), что позво­лило снизить массу этих конструкций на 50%, уменьшить уста­новочные мощности и пути торможения, увеличить скорости перемещения груза и повысить производительность кранов. Соот­ветственно снижается масса подкрановых путей, стоек, балок, эстакад, противовесов, а иногда и размеры фундаментов. Алюминиевые сплавы стали основным материалом при изготовления всевозможных двигателей внутреннего сгорания, для которых важна не только легкость, но и высокая теплопроводность.

 В электротехнике широко используют чистый алюминий и не­которые его сплавы для изготовления проводов, а также алюми­ниевых выпрямителей, конденсаторов и т. д. Современное приборостроение немыслимо без алюминия. Ки­нофотоаппаратура, радиоаппаратура и другие отрасли приборо­строения используют алюминиевые сплавы как основной материал. Благодаря большому сродству к кислороду алюминий восста­навливает большинство металлов из их окислов. На этой особен­ности алюминия основана целая отрасль металлургии — алюмотермия, занимающаяся получением различных редких металлов из их окислов путем восстановления этих окислов порошкообраз­ным алюминием. Алюмотермией получают чистый хром, ванадий, стронций, барий, литий и другие металлы. Низкосортный алюминий используют для раскисления неко­торых сталей. Из алюминия делают сосуды для хранения уксус­ной, олеиновой, стеариновой и других органических кислот, а также аппаратуру для производства борной кислоты, жиров, cпиpтoв, масел, лаков, эфиров, глицерина и т. д.

 В пищевой промышленности широко используют алюминиевую аппаратуру в молочном, кондитерском, пивоваренном, сахарном производствах. Поскольку соединения алюминия безвредны для человека, для упаковки пищевых продуктов служит алюминие­вая фольга. В послевоенные годы алюминий и его сплавы стали широко применять для изготовления мебели и других предметов домаш­него обихода. Алюминиевую пудру применяют как краску. За ру­бежом значительно расширилось применение алюминия в строи­тельстве, особенно для изготовления кровли, оконных рам, перил. Часть высотных зданий в США строится из алюминиевых блоков. В ювелирной промышленности алюминиевым сплавам путем ано­дирования придают цвет золота, серебра и другие оттенки, изго­товляют корпуса часов и различные украшения. Наконец, кор­пуса ракет и многие части искусственных спутников земли изго­товлены из алюминиевых сплавов. В связи с многообразным применением производство алюми­ния быстро росло и в шестидесятых годах он прочно занял вто­рое место среди металлов, применяемых в технике.

 В ряде областей техники используют различные соединения алюминия. Плавленую окись алюминия (А1203)—корунд — используют для изготовления шлифовальных кругов, так как она является прекрасным абразивным материалом. Из чистой окиси алюминия изготовляют жаропрочные изделия, искусственные ру­бины, а также высококачественные зубные цементы. Безводный хлористый алюминий служит катализатором при переработке нефти и в органических синтезах. Сернокислый алюминий [А12(SО4)3] применяют в качестве коагулятора при очистке во­ды от взвешенных частиц и бактерий. Широко известны алюми­ниевые квасцы [например, KAl(SO4)2·12H2O], применяющиеся в текстильной, кожевенной и бумажной промышленности.

Наш новый сайт: Металлопрокат в Петербурге