алюминий

Лёгкий парамагнитный металл – алюминий

алюминий в квадратных прутках

Алюминий формирует крепкое связующее с кислородом. Если провести сравнительный анализ его с иными металлами, то стоит сказать, что воссоздание алюминия из руды трудный процесс, из-за того, что у него присутствует великое реакционное качество и температурные показатели по плавлению.

Сразу необходимо отметить, что целенаправленное воссоздание углеродом невозможно применять на практике из-за того, что воссоздательные качества у данного металла попросту лучше, нежели у углерода. Применяется непрямое воссоздание, путем извлечения такого продукта как Al4C3, который впоследствии подвергается распаду при температурных показателях в 1900-2000 градусов Цельсия и вот тогда формируется алюминий. Данный метод еще в разработке, однако он гораздо менее затратный, нежели механизм Холла–Эру.

355000.00 руб.
310000.00 руб.
285000.00 руб.
210000.00 руб.
335000.00 руб.
305000.00 руб.
305000.00 руб.
275000.00 руб.
310000.00 руб.
350000.00 руб.
255000.00 руб.
230000.00 руб.
260000.00 руб.
210000.00 руб.
345000.00 руб.
400000.00 руб.
305000.00 руб.
325000.00 руб.
325000.00 руб.
350000.00 руб.
260000.00 руб.
270000.00 руб.
310000.00 руб.
285000.00 руб.
230000.00 руб.
345000.00 руб.
400000.00 руб.
305000.00 руб.
325000.00 руб.
275000.00 руб.
345000.00 руб.
260000.00 руб.
270000.00 руб.
260000.00 руб.
345000.00 руб.

Что же за метод такой Холла–Эру?

Это нынешняя методика добычи алюминия, созданная Ч.Холлом и ученым П.Эру. Суть в следующем: есть раствор оксида алюминия, что находится в жидком гексафтороалюминате Na3 [AlF6], далее идет электролиз и применяются для этого косовые или графитовые электроды. Представленная технология требует огромного объема трат в энергетическом плане, а в промышленности он стал применяться исключительно в прошлом столетии.

Физические характеристики алюминия

алюминий в чушках

Стоит отметить следующие качества продукции:

  • Металл отличается серебристым оттенком, он не тяжелый, порядковый номер в таблице Менделеева 13, располагается в третьем малом периоде, третьей группе, главной подгруппе.
  • Плотность металла составляет 2712 кг/м³.
  • Температурные показатели кипения равняются 2518,8 градусам Цельсия.
  • Твердость по Бринеллю составляет от 24 до 32 кгс/мм². При этом же модуль Юнга равняется семидесяти гигапаскалям.
  • Граничная удельная теплоемкость равняется 897 Дж/кг·K,
  • Удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг
  •  Температурные показатели плавления технического и чистого алюминия – 658 и 660 градусов Цельсия соответственно.
  • У технического и чистого продукта показатели пластичности – 35% и 50% соответственно, изделие возможно прокатать даже в тончайшую фольгу.
  • Временное сопротивление литого, деформируемого алюминия и его сплавов отличается – 12, 25 и 42 кг/мм² соответственно.
  • Это слабый парамагнетик, у него температурный показатель расширения составляет до двухсот градусов Цельсия.
  • У изделия отличные показатели электро- и теплопроводимости: электропроводность алюминия всего в 1,7 раза ниже, чем у меди равна 37·106 См/м.
  •  Отличается светоотражательными качествами.
  • Алюминий образует сплавы фактически со всевозможными металлами.
  • Удельное сопротивление равняется 0,0295 Ом·мм²/м.
  • Если температурные показатели достигают 1,2 Кельвина продукция трансформируется в сверхпроводимое положение.
  • Коэффициент электрического сопротивления 4,3 коэффициента электрического сопротивления 4,3·10−3 K−1 10−3 K−1

Взаимодействие алюминия с веществами

В стандартной среде алюминий окутан тонкой, но крепкой пленкой из оксида, поэтому металл и не входит в реакции на обычные окислители: воду, серную кислоту, кислород, однако при этом материал все же вступает в воздействие с соляной кислотой. Благодаря такому уникальному качеству металл фактически не подвержен влиянию окисления, а потому его широко применяет в промышленной сфере. Впрочем, если разрушить эту пленку, то метал становится активным регенеративным металлом. Как может разрушиться пленка? В результате воздействия солей аммония, горячих щелочей и так далее. Если нужно отсутствие данной пленки из оксида, то ее формирования возможно не допустить, если к алюминию добавлять галлий, олово или иные вещества. При этом поверхность алюминия смачивают легкоплавкие эвтектики на основе этих металлов.

История получения алюминия

выплавка алюминия

Нет никаких исторических фактов о том, что люди получали алюминий до девятнадцатого столетий. Только ученый Г.Х.Эрстед сумел создать пару миллиграммов представленного металла в 1825 году, а вот два года по прошествии с этого события Ф.Вёлер уже вычленил алюминиевые крупицы, которые на воздухе сразу же покрылись пленочкой из оксида. И вот до окончания девятнадцатого столетия алюминий больше не вычленялся, о заводских объемах нечего и думать.

Только с подачи и спонсорства Наполеона III А. С.-К. Девиль сумел отыскать первейший механизм добычи представленного металла в крупных размерах. Суть методики такова: алюминий вытравливали из двойного хлорида натрия и алюминия. Потребовался лишь один год, а поле получилось добиться новой высоты – первый металлический слиток, масса которого была шесть-восемь килограмм. Это грандиозный успех на то время! В тот же год ученый вывел продукт уже благодаря электролизу жидкого хлорида натрия-алюминия. Благодаря методике ученого за тридцать шесть лет применения вплоть до окончания 1890 года было добыто примерно двести тонн продукции.

В 1885 была возведена первая фабрика по изготовлению металла, это осуществилось в городке Гмелингеме, но функционировал объект по методике, которую предложил Николай Бекетовый. Технология его фактически не различалась от методики датского специалиста, однако она была несколько легче: производилось взаимодействие между криолитом и магнием. На протяжении пяти лет работы фабрика получила примерно пятьдесят восемь тонн готовой продукции.

Методика, созданная фактически в единое время Чарльзом Холлом в Америке и Полем Эру во Франции и базировавшаяся на вычленении металла путем применения электролиза глинозёма, что растворили вначале в криолите, стала началом инновационного способа создания продукции. Прошло время, улучшалась электротехника, а потому производство сырья только улучшилось. Существенный вклад в расцвет внесли отечественные ученые и многие их ассистенты, помощники, способствовавшие работе исследователей.

Современное потребление и производство алюминия

розлив алюминия

Завод по созданию алюминия в Российской Федерации появился только в 1932 году, это произошло в городке Волхов. Прошло немного времени, а точнее шесть лет и вот уже Советский Союз производил фактически пятьдесят тон металла за год, а примерно три тонны продукции продавалось за рубежом.

Вторая мировая война несколько ускорила развитие данной отрасли. Общемировое производство продукции в 1939 году было 620 тысяч тонн, но вот к средине войны году эта цифра увеличилась в три раза и стала – 1,9 миллионов тонн.

К 1956 году в мировом масштабе создавалось 3,4 миллионов тонн алюминия, в этом же году масштабы увеличились до 5,4 миллионов тонн, в 80-х годах — 16,1 миллионов тонн, а через десять лет уже производили — 18 миллионов тонн. В 2007 году производились подсчеты и было добыто тридцать восемь миллионов тонн алюминия, год спустя – практически сорок миллионов тонн.

Лидерами в этой сфере были: КНР; Российская Федерация; Канада, США; Австралия и другие страны.

Сейчас среднесуточная добыча равняется 128,6 тысячам тонн. На территории РФ монополистом в этой сфере признана корпорация «Российский алюминий». На ее доле насчитывается примерно тринадцать процентов мирового рынка и шестнадцать процентов глинозема.

Необходимо сказать, что мировые запасы этих бокситов фактически не истощаемые, потому динамика спроса будет в дальнейшем влиять на масштабы добывания продукции. Нынешние монополисты с нынешними мощностями в год могут создавать до 45 миллионов тонн алюминия.

Стоимость на алюминий в мире разная, сейчас до практически четырех тысяч долларов за тонну.

Применение алюминия

В крупных объемах продукция применяется в больших объемах на производствах, промышленности и так далее. Очевидные преимущества продукции: легкость, устойчивость к окислению, легкость в штамповке, высокие показатели теплопроводности, не токсичность. Что касается устойчивости к окислительным процессам, то стоит отметить, что материал на воздухе в один миг покрывается пленкой, которая не позволяет распространится окислению. Из-за этих явных достоинств алюминий пользуется огромным спросом во время создания посуды, фольги для упаковывания пищевых товаров и заводских целей. Помимо прочего, продукция активно применяется еще в авиастроительной, космической сфере, правда сейчас уже постепенно идет его вытеснение углеволокном и иными композитными препаратами.

Минусы и плюсы алюминия

Основной минус представленного металла — низкие показатели прочности, потому его и разбавляют малым объемом меди, магния, а композицию именуют дюраль алюминием.

складирование алюминия

Важный факт: у продукции электропроводимость в несколько раз ниже, нежели у меди, однако алюминий в четыре раза дешевле, кроме того, он практически в четыре раза слабее по плотности, а значит для формирования равноценного сопротивления продукции потребуется значительно меньше. Именно потому продукция пускается в ход в техническом оснащении для разработки разнообразных кабелей и также в микроэлектронике: производится нанесение покрытия на микросхемы. Довольно-таки небольшую электропроводность продукции, если же проводить сравнительного анализа с медью, для сбережения равноценного сопротивления, возмещают расширением поверхности сечения металлических проводников. Основным минусом изделия как электротехнического продукта является формирование на его площади прочной плёнки из оксидов, которая в разы утруждает пайку и негативно отражается на работоспособности контакта и изоляционном слое. Именно потому, седьмая редакция правил и норм по устройству электроустановок, подписанная и введенная в эксплуатацию еще в 2002 году, запрещает применять алюминиевые проводники, у которых сечение меньше шестнадцати квадратных миллиметров.

Из-за целого набора полезных качеств материал активно применяется в тепловых аппаратах. Алюминий и его композиции славятся отсутствием ломкости и хрупкости при низких температурных показателях, его активно используют в криогенных технологиях.

Алюминий отличается большими показателями отражения, к тому же он недорогая технология легкого напыления в вакууме делают алюминий наилучшим сырьем для создания зеркальных поверхностей.

Сульфид алюминия активно применяется при формировании сероводорода, так же выступает в роли восстановителя. Применяется для создания пиротехнических продуктов, выступает в роли термита, растворов для алюмотермии. Если требуется защита на аноде, то металл в малых концентрациях добавляется для выполнения роли протектора.

В обиходе для конструкционной основы применяют не чистейший продукт металла, а сплавы их него. Все обозначения, указанные здесь, приведены для США, но все они отвечают ГОСТам России. Необходимо сказать, что главный стандарт в РФ – несколько пунктов из ГОСТ. Существует еще и специальная маркировка UNS, а также международные нормы для композиций и их маркирование.

Распространенные сплавы с алюминием

алюминий в рулонах

Алюминиево-магниевые сплавы различаются идеальным набором прочности, гибкости, прекрасными показателями свариваемости и неподатливостью к окислению. Помимо прочего, представленные сплавы Al-Mg (ANSI: серия 5ххх у деформируемых сплавов и 5xx.x у сплавов для изделий фасонного литья;  по ГОСТу : АМг) отличаются прекрасной устойчивостью к вибрациям.

Есть композиции, где в строении находится примерно шесть процентов, за счет которых и формируется связующая система Al3Mg2 c алюминиевым растворимым продуктом. Самыми распространёнными в промышленности признаны композиции, где в структуре магния от одного до пяти процентов.

Если в продукции постепенно увеличивать концентрацию магния то, будут расти прочностные параметры композиции. Каждый процент этого продукта способствует росту граничных прочностных параметров на тридцать мега паскалей и текучести — на двадцать мега паскалей. Во время этого механизма относительное удлинение убавляется и располагается в разбросанном диапазоне, в среднем выдающий тридцать процентов.

Композиции с магнием до трех процентов стойкие при различных температурных показателях в любой среде, даже если применяются в нагартованных сплавах. С ростом магниевых объемов, если это осуществляется в нагартованной среде, структура трансформируется и становится непостоянной. Помимо того, рост объемов магния вплоть до отметки, что больше шести процентов, то это приводит к регрессу коррозионных параметров композиции.

химический элемент - алюминий

Для форсирования прочностных параметров сплавы представленной композиции легируются различными веществами, среди которых хром, титан и иные важные составляющие. В данную систему не стоит вносить медь или же железо. Все из-за того, что вещества понижают стойкость к окислению и сварочные характеристики конечного изделия.

Алюминиево-марганцевые схемы. Композиции представленной системы отличается хорошими индексами прочности, пластичности и прекрасной устойчивостью к окислению, свариваемостью.

Главными добавками признаны железо, кремний. Два представленных компонента понижают показатели растворимости марганца в продукции. Для создания мелкозернистой сплавной композиции разрешается легировать продукт.

Al-Cu или же еще Al-Cu-Mg. Механические качества сплавов представленной системы в термоупрочненном положении достигают и бывает превосходят механические качества низкоуглеродистых продуктов. Представленные сплавы высокотехнологичны, но минус у них имеется — слабое сопротивление окислению, потому требуется на практике применять защитные напыления.

квинтет из алюминия

Легирующими дополнения могут выступать различные вещества. Например, марганец, кремний и иные элементы. Причем крайне сильное воздействие на качественную структуру сплава демонстрирует последний компонент: легирование магнием существенно приближают прочностные и текучие границы. Если внести немного кремния в композицию, то это поспособствует его быстрому синтетическому старению.

Алюминий-цинк-магний или эта же композиция, с медью. Продукция из представленной системы ценится в мире за прочность. Ярким представителем можно назвать вещество под номером 7075, сейчас это наиболее прочный из существующих сплавов. Эффект такого качественного упрочнения возможен за счет прекрасных плавительных способностей цинка-магния – это примерно семьдесят и восемнадцать процентов при внушительных температурных показателях.

Впрочем, ярким минусом представленных композиций признана слабая устойчивость к окислению под воздействием напряжения. Улучшить показатели сопротивления возможно с применением медного легирования.

Невозможно не упомянуть найденной закономерности в шестидесятых: наличие лития в композициях тормозит природное и форсирует синтетическое изнашивание. Требуется сказать, что наличие этого вещества в композициях способствует понижению граничного веса сплава и значительно форсирует его упругий модуль. В итоговом счете из-за представленного открытия были сформированы уникальные композиции, отличающиеся по структуре и опциям системы в целом.

Алюминий как добавочный элемент

Представленный металл – это важнейшая составляющая массы мировых сплавов. Приведем примеры. В алюминиевой бронзе главными веществами структуры является алюминий вперемешку с медью, магниевые композиции обычно применяют на практике только алюминий. При создании спиралей для электрических нагревательных аппаратов добвляют фехраль – это комплекс из железа, хрома и опять-таки алюминия. Требуется сказать, что добавочный элемент в виде представленного металла в «автоматных сталях» существенно облегчают обработку продукции: будет хорошее и четкое обламывание готовой детали в конечном итоге процесса.

Алюминий – это крайне важный компонент в нынешнее время, из него производят массу необходимых миру деталей и продуктов, которые применяются в повседневности. Прогресс не стоит на месте и постоянно ученые ищут новые методики добычи алюминия, чтобы сделать процесс этот менее затратным и более продуктивным.

производство алюминия