Aluminiul este folosit pentru producerea de produse și aliaje pe baza acestuia.

Alierea este procesul de introducere a elementelor suplimentare în topitură care îmbunătățesc proprietățile mecanice, fizice și chimice ale materialului de bază. Aliarea este un concept general al unui număr de procedee tehnologice efectuate în diferite etape ale obținerii unui material metalic în scopul îmbunătățirii calității produselor metalurgice.

Introducerea diverselor elemente de aliereîn aluminiu își schimbă semnificativ proprietățile și uneori îi conferă noi proprietăți specifice.

Rezistența aluminiului pur nu satisface nevoile industriale moderne, prin urmare, pentru fabricarea oricăror produse destinate industriei, nu se folosește aluminiu pur, ci aliajele sale.

Cu o creștere diferită a dopajului se dobândește rezistența, duritatea, rezistența la căldurăși alte proprietăți. În același timp, apar și modificări nedorite: the conductivitate electrică, se agravează în multe cazuri rezistență la coroziune, aproape întotdeauna crește densitate relativa. Excepție este aliajul cu mangan, care nu numai că nu reduce rezistența la coroziune, dar chiar o crește ușor, și magneziul, care crește și rezistența la coroziune (dacă nu este mai mare de 3%) și reduce densitatea relativă, deoarece este mai ușor decât aluminiu.

Aliaje de aluminiu

Aliajele de aluminiu conform metodei de fabricare a produselor din acestea sunt împărțite în două grupe:
1) deformabil (au o ductilitate ridicată când este încălzit),
2) turnătorie (au fluiditate bună).

Această diviziune reflectă principalele proprietăți tehnologice ale aliajelor. Pentru a obține aceste proprietăți, aluminiul este introdus cu diverse elemente de aliereși în cantități diferite.

Materiile prime pentru obținerea aliajelor de ambele tipuri sunt nu numai aluminiu pur comercial, ci și aliaje binare aluminiu-siliciu, care conțin 10-13% Si și diferă ușor între ele în cantitatea de impurități de fier, calciu, titan și mangan. Conținutul total de impurități din ele este de 0,5-1,7%. Aceste aliaje se numesc silumini. Pentru a obține aliaje forjate, elementele de aliere solubile în acesta sunt introduse în principal în aluminiu într-o cantitate care nu depășește limita solubilității lor la temperatură ridicată. Aliajele forjate atunci când sunt încălzite sub tratament sub presiune ar trebui să aibă o structură omogenă a soluției solide, oferind cea mai mare ductilitate și cea mai scăzută rezistență. Acest lucru determină buna lor lucrabilitate prin presiune.

Principalele elemente de aliere din diferite aliaje forjate sunt cupru, magneziu, mangan și zinc, în plus, siliciu, fier, nichel și alte câteva elemente sunt, de asemenea, introduse în cantități relativ mici.

Duralumin - aliaje de aluminiu cu cupru

Aliajele întăribile caracteristice sunt duraluminiul - aliaje de aluminiu cu cupru, care conțin impurități constante de siliciu și fier și pot fi aliate cu magneziu și mangan. Cantitatea de cupru din ele este în intervalul 2,2-7%.

Cuprul se dizolvă în aluminiu într-o cantitate de 0,5% la temperatura camerei și 5,7% la o temperatură eutectică de 548 C.

Tratament termic al duraluminului constă din două etape. În primul rând, este încălzit deasupra liniei de solubilitate limită (de obicei până la aproximativ 500 C). La această temperatură, structura sa este o soluție solidă omogenă de cupru în aluminiu. Prin întărire, adică răcire rapidă în apă, această structură se fixează la temperatura camerei. În acest caz, soluția devine suprasaturată. In aceasta stare, i.e. in stare de intarire, duraluminiul este foarte moale si ductil.

Structura duraluminiului întărit are o stabilitate redusă și chiar și la temperatura camerei apar spontan schimbări în ea. Aceste modificări se reduc la faptul că atomii de cupru în exces sunt grupați în soluție, dispuși într-o ordine apropiată de cea caracteristică cristalelor compusului chimic CuAl. Compusul chimic nu este încă format și, în plus, nu este separat de soluția solidă, dar datorită distribuției neuniforme a atomilor în rețeaua cristalină a soluției solide, în acesta apar distorsiuni, care duc la o creștere semnificativă a durității și rezistență cu scăderea simultană a ductilității aliajului. Procesul de modificare a structurii unui aliaj întărit la temperatura camerei se numește îmbătrânirea naturală.

Îmbătrânirea naturală se produce mai ales intens în primele ore, dar este complet finalizată, dând aliajului rezistența maximă, după 4-6 zile. Dacă aliajul este încălzit la 100-150 C, atunci îmbătrânire artificială. În acest caz, procesul este finalizat rapid, dar întărirea are loc mai puțin. Acest lucru se explică prin faptul că la o temperatură mai mare, deplasările de difuzie ale atomilor de cupru se realizează mai ușor; prin urmare, formarea fazei de CuAl este finalizată și este separată de soluția solidă. Efectul de întărire al fazei obținute se dovedește a fi mai mic decât efectul distorsiunii rețelei de soluție solidă care apare în timpul îmbătrânirii naturale.

Compararea rezultatelor îmbătrânirii duraluminului la diferite temperaturi arată că întărirea maximă este asigurată în timpul îmbătrânirii naturale în termen de patru zile.

Aliaje de aluminiu cu mangan și magneziu

Dintre aliajele de aluminiu neîntăribile, aliajele pe bază de Al-Mn și Al-Mg au câștigat cea mai mare importanță.

mangan și magneziu, precum și cuprul, au o solubilitate limitată în aluminiu, care scade odată cu scăderea temperaturii. Cu toate acestea, efectul întăririi în timpul tratamentului lor termic este mic. Acest lucru este explicat după cum urmează. În procesul de cristalizare în fabricarea aliajelor care conțin până la 1,9% Mn, excesul de mangan eliberat din soluția solidă ar fi trebuit să formeze cu aluminiu un compus chimic Al (MnFe) solubil în acesta, care nu se dizolvă în aluminiu. În consecință, încălzirea ulterioară deasupra liniei de solubilitate limită nu asigură formarea unei soluții solide omogene, aliajul rămâne eterogen, constând dintr-o soluție solidă și particule de Al (MnFe), iar acest lucru duce la imposibilitatea întăririi și îmbătrânirii ulterioare.

În cazul sistemului Al-Mg, motivul lipsei de întărire în timpul tratamentului termic este diferit. Cu un conținut de magneziu de până la 1,4%, nu poate exista întărire, deoarece în aceste limite se dizolvă în aluminiu la temperatura camerei și nu are loc precipitarea fazelor în exces. La un continut mai mare de magneziu, stingerea urmata de imbatranire chimica duce la eliberarea unei faze in exces - compusul chimic MgAl.

Cu toate acestea, proprietățile acestui compus sunt de așa natură încât procesele care preced izolarea lui și apoi incluziunile rezultate nu provoacă un efect de întărire vizibil. În ciuda acestui fapt, introducerea atât a manganului, cât și a magneziului în aluminiu este benefică. Își măresc rezistența și rezistența la coroziune (cu un conținut de magneziu de cel mult 3%). În plus, aliajele de magneziu sunt mai ușoare decât aluminiul pur.

Alte elemente de aliere

De asemenea, pentru a îmbunătăți unele dintre caracteristicile aluminiului, următoarele sunt utilizate ca elemente de aliere:

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

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

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

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

Fier. În cantități mici (>0,04%), este introdus în timpul producției de fire pentru a crește rezistența și a îmbunătăți caracteristicile de fluaj. De asemenea, fierul reduce lipirea de pereții matrițelor atunci când turnați într-o matriță de răcire.

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

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

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

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

Staniul îmbunătățește prelucrarea.

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

Aplicarea aliajelor de aluminiu

Majoritatea aliajelor de aluminiu au rezistență ridicată la coroziune în atmosfera naturală, apa de mare, soluții de multe săruri și substanțe chimice și în majoritatea alimentelor. Această din urmă proprietate, combinată cu faptul că aluminiul nu distruge vitaminele, îi permite să fie utilizat pe scară largă. în producția de veselă. Structurile din aliaj de aluminiu sunt adesea folosite în apa de mare. Aluminiul este utilizat pe scară largă în construcții sub formă de panouri de placare, uși, rame de ferestre și cabluri electrice. Aliajele de aluminiu nu sunt supuse unei coroziuni severe mult timp in contact cu betonul, mortarul, tencuiala, mai ales daca structurile nu sunt frecvent umede. Aluminiul este, de asemenea, utilizat pe scară largă în inginerie mecanică, deoarece are calități fizice bune.

Dar industria principală, în prezent pur și simplu de neconceput fără utilizarea aluminiului, este, desigur, aviația. În aviație, toate caracteristicile importante ale aluminiului au fost utilizate pe deplin.

Proprietățile fizice ale aluminiului

Aluminiul este un metal moale, ușor, alb-argintiu, cu o conductivitate termică și electrică ridicată. Punct de topire 660°C.

În ceea ce privește prevalența în scoarța terestră, aluminiul ocupă locul 3 după oxigen și siliciu printre toți atomii și pe locul 1 între metale.

Avantajele aluminiului și aliajelor sale includ densitatea scăzută (2,7 g/cm3), caracteristicile de rezistență relativ ridicate, conductivitate termică și electrică bună, fabricabilitatea și rezistența ridicată la coroziune. Combinația acestor proprietăți face posibilă clasificarea aluminiului drept unul dintre cele mai importante materiale tehnice.

Aluminiul și aliajele sale se împart după metoda de producție în deformabile, supuse tratamentului sub presiune și turnătorie, utilizate sub formă de turnare modelată; privind utilizarea tratamentului termic - pe necălit termic și întărit termic, precum și pe sisteme de aliere.

Chitanță

Aluminiul a fost obținut pentru prima dată de Hans Oersted în 1825. Metoda modernă de obținere a fost dezvoltată independent de americanul Charles Hall și francezul Paul Héroux. Constă în dizolvarea oxidului de aluminiu Al2O3 într-o topitură de criolit Na3AlF6, urmată de electroliză folosind electrozi de grafit. Această metodă de obținere necesită cantități mari de energie electrică și, prin urmare, a fost solicitată abia în secolul al XX-lea.

Aplicație

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

Principalul dezavantaj al aluminiului ca material structural este rezistența sa scăzută, deci este de obicei aliat cu o cantitate mică de cupru și magneziu (aliajul se numește duraluminiu).

Conductivitatea electrică a aluminiului este comparabilă cu cuprul, în timp ce aluminiul este mai ieftin. Prin urmare, este utilizat pe scară largă în inginerie electrică pentru fabricarea firelor, ecranarea acestora și chiar în microelectronică pentru fabricarea conductorilor în cipuri. Adevărat, aluminiul ca material electric are o proprietate neplăcută - din cauza peliculei puternice de oxid, este dificil să-l lipiți.

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

Introducerea aliajelor de aluminiu în construcții reduce consumul de metal, crește durabilitatea și fiabilitatea structurilor la exploatarea acestora în condiții extreme (temperatură scăzută, cutremur etc.).

Aluminiul este utilizat pe scară largă în diferite tipuri de transport. În stadiul actual al dezvoltării aviației, aliajele de aluminiu sunt principalele materiale structurale în construcția aeronavelor. Aluminiul și aliajele pe bază de acesta sunt din ce în ce mai folosite în construcțiile navale. Corpurile, suprastructurile punților, comunicațiile și diferitele tipuri de echipamente ale navei sunt fabricate din aliaje de aluminiu.

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

aluminiu prețios

Aluminiul este unul dintre cele mai populare și utilizate pe scară largă metale astăzi. Încă din momentul descoperirii sale, la mijlocul secolului al XIX-lea, a fost considerat unul dintre cele mai valoroase datorită calităților sale uimitoare: alb ca argintiul, ușor și neafectat de mediu. Valoarea lui era mai mare decât prețul aurului. Nu este surprinzător că aluminiul a fost folosit pentru prima dată la crearea de bijuterii și obiecte decorative scumpe.

În 1855, la Expoziția Universală de la Paris, aluminiul era principala atracție. Articolele din aluminiu au fost plasate într-o vitrină adiacentă diamantelor coroanei franceze. Treptat, s-a născut o anumită modă pentru aluminiu. Era considerat un metal nobil, puțin studiat, folosit exclusiv pentru a crea opere de artă.

Cel mai adesea, aluminiul a fost folosit de bijutieri. Cu ajutorul unui tratament special de suprafață, bijutierii au obținut cea mai deschisă culoare a metalului, motiv pentru care a fost adesea echivalat cu argintul. Dar, în comparație cu argintul, aluminiul avea un luciu mai moale, ceea ce i-a făcut pe bijutieri și mai îndrăgostiți de el.

Deoarece proprietățile chimice și fizice ale aluminiului la început au fost puțin studiate, bijutierii înșiși au inventat noi tehnici de prelucrare. Aluminiul este ușor de prelucrat din punct de vedere tehnic, acest metal moale vă permite să creați imprimeuri ale oricăror modele, să aplicați desene și să creați forma dorită a produsului. Aluminiul a fost acoperit cu aur, lustruit și adus la nuanțe mate.

Dar, în timp, aluminiul a început să scadă în preț. Dacă în 1854-1856 costul unui kilogram de aluminiu era de 3 mii de franci vechi, atunci la mijlocul anilor 1860, se dădeau deja aproximativ o sută de franci vechi per kilogram de acest metal. Ulterior, din cauza costului redus, aluminiul a demodat.

În prezent, primele produse din aluminiu sunt foarte rare. Majoritatea nu au supraviețuit deprecierii metalului și au fost înlocuite cu argint, aur și alte metale și aliaje prețioase. Recent, în rândul specialiștilor s-a reînnoit interesul pentru aluminiu. Acest metal a făcut obiectul unei expoziții separate organizată în 2000 de Muzeul Carnegie din Pittsburgh. Situat în Franța Institutul de Istorie a Aluminiului, care în special este angajată în studiul primelor bijuterii realizate din acest metal.

În Uniunea Sovietică, aparatele de catering, ibricurile etc. erau fabricate din aluminiu. Și nu numai. Primul satelit sovietic a fost realizat din aliaj de aluminiu. Un alt consumator de aluminiu este industria electrică: din el sunt realizate fire de linii de transmisie de înaltă tensiune, înfășurări ale motoarelor și transformatoarelor, cabluri, baze de lămpi, condensatoare și multe alte produse. În plus, pulberea de aluminiu este folosită în explozivi și propulsori solizi pentru rachete, folosindu-se de capacitatea sa de a se aprinde rapid: dacă aluminiul nu a fost acoperit cu o peliculă subțire de oxid, s-ar putea declanșa în aer.

Cea mai recentă invenție este spuma de aluminiu, așa-numita. „spumă metalică”, despre care se prevede un viitor mare.

[ abstract ]

Lucrari de laborator - Aliaje turnate si topire [lucru de laborator]

Diagrama aluminiu-cupru. Recoacerea. Diagrama stării carburii de fier [document]

Prezentare - Aluminiu [ abstract ]

Oțeluri și aliaje de structură [document]

Metale și aliaje neferoase [curs]

1.doc

AGENȚIA FEDERALĂ DE TRANSPORT FERROVIAR

INSTITUȚIE DE ÎNVĂȚĂMÂNT DE STAT

„Universitatea de Stat de Transport din Irkutsk”

Eseu

Subiect:

„Aluminiu și aliajele sale”

Introducere...............................................................................................................

…………………………………………….

Fiecare dintre aceste elemente oferă proprietăți specifice aliajului; se adaugă numai la baza de aluminiu, doi-doi, trei-trei. Aliajele de aluminiu sunt grupate în „Serii” în funcție de construcția lor, așa cum este descris mai jos. Caracteristicile mecanice pot fi mărite, în anumite limite, prin poziție.

Rezistența lor la coroziune este mai mică decât cea a altor aliaje de aluminiu; din acest motiv, in aplicatiile critice, au nevoie de sisteme de protectie; din același motiv, sunt disponibile și lemn de tilo subțire acoperit cu alte aliaje cu o rezistență mai bună la coroziune.

………………………………………..

Prelucrarea aluminiului…………………………………………………………

……………………………………….

^ Aliaje de aluminiu ………………………………………………………….

………………………………….

…………………………………….

Alte elemente de aliere…………………………………………………

Se caracterizează prin prelucrabilitate excelentă și sudabilitate limitată cu posibilitatea de ardere. Aceasta este strângerea aliajelor; caracteristicile mecanice sunt de obicei inferioare celor ale aliajelor comerciale. Au o bună sudabilitate la topire.

Au o bună formabilitate, prelucrabilitate, curățenie și sudabilitate. Acestea sunt aliaje de tratament termic; după tratamentul termic se dezvoltă cele mai înalte caracteristici mecanice dintre aliajele de aluminiu. Aliajele cu cele mai înalte performanțe mecanice pot avea susceptibilitate tensorală la coroziune; din acest motiv, au fost dezvoltate stări specifice de tratament „stabilizate”.

^ Principalii compuși naturali ai aluminiului ....................................................

Proprietăți chimice…………………………………………………………..

……………………………………………….

^ Aplicarea aluminiului ………………………………………………………

Concluzie………………………………………………………………………

Bibliografie……………………………………………………………

Ele sunt utilizate pentru structurile de aeronave și vehicule și, în general, pentru piese puternic încărcate. Aliaje industriale pure din aluminiu. . Ingineria mecanică modernă necesită oțel cu proprietăți diferite. Într-un caz, trebuie să reziste la presiuni mari, în altele nu reacționează cu acizi și baze, în al treilea rând, este rezistent la diferite temperaturi și așa mai departe. Prin urmare, oțelul este aliat cu aditivi de aliere sau elemente de aliere precum wolfram, vanadiu, crom, mangan, nichel, titan, siliciu și altele.

Introducere

Aluminiul este un metal alb-argintiu cu o conductivitate electrică și termică ridicată. Are o densitate scăzută - de aproximativ trei ori mai mică decât cea a fierului, cuprului și zincului. Prin urmare, rezistența specifică a acestui metal este mare. Domeniul de aplicare al aluminiului și, în special, al aliajelor sale este foarte larg. Acestea din urmă ocupă acum locul doi după aliajele care conțin fier. Prin urmare, cea mai mare parte a aluminiului topit este cheltuită tocmai pentru obținerea diferitelor aliaje care au o mare varietate de proprietăți. O gamă largă de proprietăți ale aliajelor de aluminiu se datorează adăugării diferiților aditivi la metal, care formează cu acesta soluții solide sau compuși intermetalici (compuși chimici ai metalelor). Dintre aliajele de aluminiu, partea leului revine unor astfel de aliaje ușoare precum duraluminiul și siluminul. În metalurgie, aluminiul este folosit nu numai ca bază pentru aliaje, ci și utilizat pe scară largă ca adiții de aliere la cuprul și alte metale.

Vanadiul, de exemplu, face oțelul rezistent la uzură și îi crește rezistența. Acest lucru se datorează faptului că oxigenul și azotul se dizolvă în metalul topit în timpul procesării într-un cuptor Martin, convertor sau cuptor electric. Când metalul este blocat în matriță, gazul începe să se separe, dar nu tot. Unele dintre ele sunt blocate în metal și rămân acolo sub formă de bule. Acestea reduc rezistența oțelului. Vanadiul intră într-o reacție chimică cu gazele, formând compuși de vanadiu care plutesc pe suprafața metalului topit și sunt separați de zgură.

^ Aliajele de aluminiu sunt utilizate pe scară largă în viața de zi cu zi, în construcții, arhitectură, auto, construcții navale, aviație și tehnologia spațială.

Menționăm în special semifabricatele și produsele din aluminiu, acoperite la suprafață cu o peliculă protectoare de oxid de aluminiu, și produsele din aliaje de aluminiu sinterizat cu cadru de oxid de aluminiu. Au proprietăți fizice, mecanice și chiar decorative deosebite. Deci, de exemplu, diverse bijuterii sunt realizate din aluminiu acoperit cu o peliculă colorată electrochimic, care seamănă cu aur.

În plus, vanadiul lubrifiază cristalele de oțel, ceea ce îi crește rezistența. Tungstenul reduce, de asemenea, cristalele de oțel, dar pe lângă creșterea rezistenței, îl face și ignifug. Cromul, combinat cu nichel, transformă oțelul într-o saltea fără silicon și fără mătase, în timp ce manganul o face rezistentă la uzură.

Adesea, mai mulți aditivi sunt adăugați în oțel. Acest lucru îi conferă proprietăți deosebit de valoroase și diverse. În prezent, oțelurile refractare conțin uneori mai mult de 10 adaosuri de aliere. De regulă, acești aditivi sunt introduși în metal nu sub formă pură, ci sub formă de aliaje de fier. Oțelul, în care se introduc aditivi care îi conferă proprietăți deosebite, se numește oțel aliat.

aluminiu - metal moale, ușor, alb-argintiu, cu conductivitate termică și electrică ridicată. Punct de topire 660°C.

^ În ceea ce privește prevalența în scoarța terestră, aluminiul ocupă locul 3 după oxigen și siliciu printre toți atomii și pe locul 1 între metale.

Avantajele aluminiului și aliajelor sale includ densitatea scăzută (2,7 g/cm3), caracteristicile de rezistență relativ ridicate, conductivitate termică și electrică bună, fabricabilitatea și rezistența ridicată la coroziune. Combinația acestor proprietăți face posibilă clasificarea aluminiului drept unul dintre cele mai importante materiale tehnice.

Aliajele sunt compuși din două sau mai multe substanțe formate ca urmare a cristalizării topiturii. Acestea includ atât metale, cât și nemetale: arsen, carbon, siliciu și altele. Proprietățile aliajului sunt fundamental diferite de proprietățile substanțelor constitutive. Poate avea o rezistență mai mare decât metalul său individual și poate avea, de asemenea, un punct de topire diferit. Majoritatea produselor metalice sunt fabricate din aliaje.

Oricine a văzut fier pur, cupru sau staniu știe că acestea sunt metale relativ moi. Chiar și în cele mai vechi timpuri, oamenii au observat că un amestec de cupru topit și staniu formează o nouă substanță numită bronz. Săbiile de bronz erau mai dure decât cuprul și fierul și, de asemenea, mai fiabile decât lamele de silex. Procesul de amestecare a două metale a fost numit aliaj, iar amestecurile de metale nou obținute au fost numite, respectiv, aliaje. Alinierea și alierea sunt procese inerent legate și, uneori, putem vorbi despre aceeași coincidență a celor două concepte.

Aluminiu și aliajele sale se împart după metoda de producție în deformabile, supuse tratamentului sub presiune și turnătorie, utilizate sub formă de turnare modelată; cu privire la utilizarea tratamentului termic - pe neîntărit termic și întărit termic, precum și pe sisteme dopaj.

^ diagrama de stare

Din nou, în antichitate, fierarii au observat că forjarea fierului fierbinte a devenit mult mai puternică decât bronzul. Motivul pentru aceasta a fost că carbonul a fost adăugat metalului topit în timpul procesului de întărire, care a fost impregnat cu o rețea cristalină de fier. Acest lucru a condus la un nou aliaj pe care acum îl cunoaștem ca oțel. Cantitatea de carbon din acesta determină duritatea acestuia și dacă aliajul rezultat va fi oțel sau fontă. Dacă se adaugă crom în oțel, acesta devine inoxidabil, wolfram îl face mai dur, iar manganul îl face mai rezistent la uzură.

diagramă de echilibru, diagramă de fază - o reprezentare grafică a relației dintre parametrii de stare ai unui sistem fizic și chimic (temperatura, presiunea etc.) și compoziția acestuia. Conform diagramei de stare, se pot stabili, de exemplu, temperaturile de la începutul și sfârșitul transformărilor de fază, compoziția chimică a fazelor. Diagrama de stare este utilizată pe scară largă în știința metalelor.

Forjare - călire oțel. Alte aliaje care sunt sau sunt de valoare pentru oameni sunt alama și duraluminiul. Aliajele de fier cu nichel și crom au o rezistență electrică ridicată, ceea ce le face potrivite pentru producerea elementelor de încălzire.

Sunt rezistente la căldură și la acizi și, prin urmare, sunt utilizate pe scară largă în industrie. Nitinolul este un aliaj de nichel și titan. Are o anumită „memorie” și, dacă este supus la deformare, după încălzirea ulterioară, aliajul își va restabili forma inițială. Nitinol este un aliaj care este deosebit de potrivit pentru utilizarea în nave spațiale și vehicule.

^ Clasificarea aliajelor de aluminiu

În funcție de metoda de producție, aliajele industriale de aluminiu sunt împărțite în sinterizat, turnat și forjat (Fig. 1).

Aliajele turnate suferă o transformare eutectică, în timp ce aliajele forjate nu. Acestea din urmă sunt, la rândul lor, necălite termic (aliaje în care nu există transformări de fază în stare solidă) și deformabile, călite termic (aliaje întărite prin călire și îmbătrânire).

Punctul de topire al majorității aliajelor este mai mic decât cel al metalului cu cel mai scăzut punct de topire din compoziție. Această proprietate poate fi utilă, de exemplu, un aliaj de plumb și staniu utilizat pentru lipirea metalelor. Rețelele cristaline ale aliajelor de metale lichide și solide solubile sunt cele trei tipuri principale și sunt foarte asemănătoare cu soluțiile solide, adică. e. poate să nu aibă o compoziţie permanentă. În figura de mai jos, prima dintre diagrame este o rețea metalică cristalină omogenă a oricărui metal. Dacă aliajele metalice ale două metale au raze atomice apropiate ca mărime, se pot forma rețele cristaline metalice cu atomi substituiți.

^ Aliajele de aluminiu sunt de obicei aliate cu Cu, Mg, Si, Mn, Zn, mai rar cu Li, Ni, Ti.

Aliaje de aluminiu deformate neîntărite prin tratament termic

Acest grup de aliaje include aluminiu comercial și aliaje rezistente la coroziune, sudabile, neîntărite (aliaje de aluminiu cu mangan și magneziu). Aliajele AMts aparțin sistemului Al - Mi (Fig. 1).

Acestea sunt, de exemplu, aliaje de aur - cupru și aur - argint. Când aliajele metalice cu diferențe semnificative în dimensiunea razelor atomice formează o rețea cristalină metalică cu atomi „încorporați”. O versiune mixtă este, de asemenea, posibilă la alierea a trei sau mai multe metale. În unele cazuri, în timpul procesului de aliere se pot forma compuși intermetalici.

Diferite tipuri de aliaje metalice cristaline. Aliajele cristaline ale aliajelor de metale care sunt solubile în lichid, dar insolubile în stare solidă sunt pur și simplu amestecuri mecanice. De exemplu, fierul nu poate forma un aliaj cu plumb sau bismut din cauza densității sale diferite. Cu toate acestea, există posibilitatea de a amesteca aceste metale de către metalurgistul de pulberi. Aceasta este o tehnologie fără deșeuri care creează forme complexe care sunt inaccesibile altor metode tehnologice.

^ Fig.1. Diagrama de stare "aluminiu - element de aliaj":

1 - aliaje deformabile, neîntăribile termic;

2 - aliaje deformabile, călite termic.

^ Fig.2. Diagrama de stare „aluminiu – mangan”:

Metalurgia pulberilor pulberi metalice creează piese complicate. Sunt extrem de precise și nu necesită prelucrare ulterioară. Procesul lor de producție este caracterizat de economie și lipsă de protecție, aceasta din urmă având și un beneficiu pentru mediu. Piesele din metalurgia pulberilor pot avea un grad ridicat de complexitate, care poate fi dificil în metodele clasice precum forjare, turnare, ștanțare și presare.

Pulberea metalică poate fi produsă printr-o serie de metode, inclusiv reacții chimice, metode electrochimice, atomizare mecanică și atomizare în topitură. În cazul atomizării mecanice, pulberile metalice pot fi obținute din așchii și deșeuri de metal, care sunt zdrobite în mori mecanice sau în aparate sub influența unor vârtejuri puternice. Pulverizarea prin topire se aplică metalelor cu un punct de topire scăzut, care sunt topite în picături fine în stare topită folosind aer comprimat.

–concentrația de Mn în aliajele industriale.

Fig.3. Microstructura aliajului AMC

^ Fig.6. Microstructura duraluminiu după:

a) stingerea în apă de la temperatura T2;

b) întărire și îmbătrânire artificială la T3

În compoziție se adaugă aluminiu, beriliu sau alte elemente precum fosfor, aluminiu, zinc, plumb. Excepție este aliajul de cupru cu zinc și aliajele de cupru-nichel. Aliaje, cupru, fără staniu: unul dintre cele mai populare este bronzul de aluminiu, precum și mierea permanentă, dar nu au legătură cu bronzul. Staniul este a doua componentă a aliajului, cuprul este primul. A treia componentă poate acționa: zinc, aluminiu, arsen și altele. Acest aliaj este cel mai folosit aliaj. Omenirea a fost în ea încă din Egiptul antic.

Multă vreme a fost un material de protecție strategică. A trecut doar un secol până când a făcut instrumentele. Este format din cositor și miere. Acest metal a fost unul dintre primele absorbite de om. În comparație cu mierea, are mai multe avantaje precum duritatea, tehnologia, rezistența. Crearea bronzului a deschis multe posibilități diferite pentru umanitate, care sunt încă în uz astăzi.

(dreapta - schematic)

Structura aliajului Amts constă dintr-o soluție a-solidă de mangan în aluminiu și precipitate secundare ale fazei MnAl (Fig. 3).În prezența fierului, în loc de MnAl, se formează o fază complexă (MnFe) Al, care este practic insolubil în aluminiu, prin urmare aliajul Amts este întărit prin tratament termic.

^ Compoziția acestor aliaje are limite foarte înguste: 1-1,7% Mn;

Bronzul cu plumb este slab prelucrat prin presiune, șlefuire sau tăiere. Calitățile lituaniene nu sunt inferioare altor metale. Acest aliaj are o rezistență ridicată la coroziune și proprietăți anti-fricțiune. Poate fi folosit pentru mecanismul pieselor mecanice sau în industria chimică pentru producția de fitinguri. Plumbul, fosforul pot îmbunătăți proprietățile antifricțiune. Vasul din bronz poate fi aliat și cu zinc, nichel, aluminiu, arsenic. Adăugarea de până la unsprezece procente de zinc nu schimbă caracteristicile bronzului, dar este mult mai ieftină.

0,05 - 0,20% Cu; se adaugă cupru pentru a reduce coroziunea.

Permis până la 0,6–0,7% Fe și. n 0,6-0,7% Si, ceea ce duce la o oarecare întărire a aliajelor fără o pierdere semnificativă a rezistenței la coroziune.

Pe măsură ce temperatura scade, rezistența crește rapid.De aceea, aliajele din acest grup au găsit o largă aplicație în tehnologia criogenică.

Aliajul de bronz cu transplanturi de zinc se numește „Amiraalitate”, este bine protejat de coroziune și apa de mare. Oferim en-gros, bronz, alamă, cupru și aliaje neferoase în vrac sau plăți amânate. Selecție mare de semifabricate în stoc. Intotdeauna in prezenta cupru si aliaje neferoase, plumb, amiralitate, plumb bronz, preturile sunt optime de la vanzator. Pentru cumpărătorii angro, prețul este de preferat. Depozitul are cea mai mare selecție de produse pentru producție pe scară largă. Avem și condiții atractive pentru retaileri.

Aliajele AMg (magnalium) aparțin sistemului A1 - Mg (Fig. 4). Magneziul formează o soluție a-solidă cu aluminiu, iar în intervalul de concentrație de la 1,4 la 17,4% Mg, se eliberează o fază b secundară (MgAl), dar aliajele care conțin până la 7% Mg dau foarte puțină întărire în timpul tratamentului termic, deci s-au întărit prin deformare-călire plastică.

Mereu disponibile, produse din alamă, cupru, bronz și laminate, prețul se datorează caracteristicilor tehnologice de producție, fără a ține cont de costurile suplimentare. Pretul comenzii depinde de volum si conditii suplimentare de livrare. Găsiți-ne online. Pe acest segment, Auremo este un furnizor profitabil. Calitatea este conformă cu standardele internaționale. Cel mai bun preț de la vânzător. Pentru a vă familiariza cu catalogul de produse, consultați lista noastră de prețuri și obțineți informațiile de care aveți nevoie, veți fi la poziția site-ului nostru.

Denumirea și semnificația tratamentului termic

Consultantul online va sta mereu la dispozitie si va raspunde la toate intrebarile dumneavoastra. Așteptăm cu nerăbdare comenzile dumneavoastră - adresa de internet a companiei în secțiunea de contact. Folosit pentru produse care au fost întărite termic prin încălzire la temperatură scăzută după lucru la rece. Este potrivit doar pentru aliajele care au un proces de îmbătrânire la niveluri normale de temperatură aliate deoarece sunt prelucrate la cald.

Desemnarea tratamentului termic al produselor laminate

Grupul de metale neferoase include cuprul, plumbul, zincul, staniul, nichelul, aluminiul și magneziul.

Aliaje ale sistemelor A1–Mn. și A1–- Mg sunt utilizate în stările recoapte, prelucrate la rece și semi-lucrate. În aliajele industriale, magneziul este conținut în intervalul de la 0,5 la 12 ... 13%, aliajele cu conținut scăzut de magneziu au cea mai bună capacitate de modelare, aliajele cu conținut ridicat de magneziu au proprietăți bune de turnare (Tabelul 5) aplicații.

^ Bărcile de salvare, plăcile, scări exterioare, lucruri practice etc. sunt realizate pe nave din aliaje din această grupă.

Aliaje de aluminiu deformate întărite prin tratament termic

Acest grup de aliaje include aliaje de rezistență ridicată și normală. Compozițiile unor aliaje forjate întăribile la căldură sunt prezentate în Tabelul 6 din Anexă. Aliajele de aluminiu deformabile tipice sunt duraluminii (marcați cu litera D) - aliaje ale sistemului A1 - Cu - Mg. Într-un mod foarte simplificat, procesele care au loc în timpul tratamentului termic de întărire al duraluminului pot fi luate în considerare folosind diagrama Al - Cu (Fig. 5).

Fig.4. Diagrama de stare "aluminiu - magneziu".

‚ – concentrația de Mg în aliajele industriale.

Fig.5. Un fragment din diagrama de stare "aluminiu - cupru":

Т1 – temperatura de topire;

Т2 – temperatura de întărire;

T3 - temperatura de imbatranire artificiala.

Fig.7. Diagrama de stare "aluminiu - siliciu":

a) vedere generală;

b) după introducerea modificatorului.

În timpul călirii, care constă în încălzirea aliajului deasupra liniei de solubilitate variabilă, menținerea la această temperatură și răcirea rapidă, a structurii unei soluții solide a - suprasaturate (luminoasă în Fig. 6a) și a incluziunilor insolubile de compuși feruginoși și de mangan (întunecată). ) e reparat. Aliajul în stare proaspăt călită are o rezistență scăzută s6 = 30 kg/mm3 (300 MPa); d = 18%; duritate HB75.

O soluție solidă suprasaturată este instabilă. Cea mai mare rezistență este obținută odată cu îmbătrânirea ulterioară a aliajului întărit. Îmbătrânirea artificială constă în expunerea la o temperatură de 150 - 180 de grade. În acest caz, fazele de întărire CuAl2, CuMgAl2, Al12Mn2Cu sunt separate de soluția supersaturată de a-solid.

^ Microstructura aliajului îmbătrânit este prezentată în Fig. 6b. Constă dintr-o soluție solidă și incluziuni ale diferitelor faze enumerate mai sus.

Prelucrarea aluminiului

^ Toate aliajele de aluminiu pot fi împărțite în două grupuri :

Aliaje de aluminiu forjat – destinate producerii de semifabricate (tablete, plăci, tije, profile, țevi etc.), precum și forjate și matrițe prin laminare, presare, forjare și ștanțare.

A) ^ Întărit prin tratament termic:

Duraluminii, „duralumini” (D1, D16, D20*, aliaje de aluminiu de cupru și mangan) - sunt prelucrați satisfăcător prin tăiere în stările întărite și îmbătrânite, dar slab în starea recoaptă. Duraluminii sunt bine sudați prin puncte și nu prin fuziune datorită tendinței lor de a crapa. Aliajul D16 este utilizat pentru fabricarea de piese, cadre, stringers și largi de aeronave, cadre portante, structuri de construcție și caroserii auto.

^ Aliaj Avial (AB) prelucrat satisfăcător prin tăiere după întărire și îmbătrânire, bine sudat prin argon-arc și sudare de contact. Acest aliaj este folosit la fabricarea diverselor semifabricate (table, profile, tevi etc.) folosite pentru elementele structurale care suporta sarcini moderate, in plus, pale de elice de elicopter, piese forjate de motor, cadre, usi, care necesita ductilitate mare la rece. si stare calda.

^ Aliaj de înaltă rezistență (B95) are o rezistență la tracțiune de 560-600 N/mm2, este bine prelucrat prin tăiere și sudat prin sudură în puncte. Aliajul este utilizat în construcțiile de aeronave pentru structurile încărcate (lavoare, stringers, cadre, lăți) și pentru cadre portante din structurile de construcții.

^ Aliaje pentru forjare și ștanțare (AK6, AK8, AK4-1 [rezistent la caldura]). Aliajele de acest tip se disting prin ductilitate ridicată și proprietăți satisfăcătoare de turnare, care fac posibilă obținerea de lingouri de înaltă calitate. Aliajele de aluminiu din acest grup sunt bine prelucrate prin tăiere și sudate satisfăcător prin contact și sudare cu arc cu argon.

B ) Neîntărit prin tratament termic:

Aliaje de aluminiu cu mangan (AMts) și aluminiul cu magneziu (AMg2, AMg3, AMg5, AMg6) sunt ușor de prelucrat prin presiune (ștanțare, îndoire), sudează bine și au o bună rezistență la coroziune. Tăierea este dificilă, așadar, pentru a obține un fir, se folosesc robinete (role) speciale fără așchii care nu au muchii tăietoare.

Aliaje de aluminiu turnat - concepute pentru turnare modelată (de regulă, sunt bine prelucrate prin tăiere).

^ Aliaje de aluminiu cu siliciu (silici) Al-Si (AL2, AL4, AL9) se disting prin proprietăți ridicate de turnare, iar piesele turnate - prin densitate mare. Siluminile sunt relativ ușor de prelucrat.

^ Aliaje de aluminiu cu cupru Al-Cu (AL7, AL19) după tratament termic, au proprietăți mecanice ridicate la temperaturi normale și ridicate și sunt bine prelucrate prin tăiere.

^ Aliaje de aluminiu cu magneziu Al-Mg (AL8, AL27 ) au o rezistență bună la coroziune, proprietăți mecanice îmbunătățite și sunt bine prelucrate prin tăiere. Aliajele sunt folosite în construcții navale și aviație.

^ Aliajele de aluminiu rezistente la căldură (AL1, AL21, AL33) sunt bine prelucrate prin tăiere.

În ceea ce privește frezarea, filetarea și strunjirea, aliajele de aluminiu pot fi, de asemenea, împărțite în două grupe. În funcție de stare (călită, îmbătrânită, recoaptă), aliajele de aluminiu pot aparține diferitelor grupe în funcție de ușurința prelucrării:

Aliaje moi și ductile de aluminiu care cauzează probleme la prelucrare:

a) Recoacet: D16, AB.

b) Neîntărit prin tratament termic: AMts, AMg2, AMg3, AMg5, AMg6.

Aliaje de aluminiu relativ dure și rezistente, care sunt destul de ușor de prelucrat (în multe cazuri în care nu este necesară o productivitate crescută, aceste materiale pot fi prelucrate cu o unealtă standard pentru uz general, dar dacă trebuie să creșteți viteza și calitatea prelucrării, trebuie să utilizați un instrument specializat):

a) Întărit și îmbătrânit artificial: D16T, D16N, AVT.

b) Forjare: AK6, AK8, AK4-1.

c) Turnătorii: AL2, AL4, AL9, AL8, AL27, AL1, AL21, AL33.

Aliaje de aluminiu și aplicațiile acestora

^ Aluminiul este folosit pentru producerea de produse și aliaje pe baza acestuia.

aliere - procesul de introducere a elementelor suplimentare în topitură care îmbunătățesc proprietățile mecanice, fizice și chimice ale materialului de bază. Dopajul este un concept general al seriei procedee tehnologice efectuate în diferite etape ale obţinerii unui material metalic în vederea îmbunătăţirii calităţii produselor metalurgice.

^ Introducerea diferitelor elemente de aliere în aluminiu îi schimbă în mod semnificativ proprietățile și, uneori, îi conferă noi proprietăți specifice.

Rezistența aluminiului pur nu satisface nevoile industriale moderne, prin urmare, pentru fabricarea oricăror produse destinate industriei, nu se folosește aluminiu pur, ci aliajele sale.

Cu diferite aliaje, rezistența, creșterea durității, rezistența la căldură și alte proprietăți sunt dobândite. În acest caz, apar și modificări nedorite: conductivitatea electrică scade inevitabil, în multe cazuri rezistența la coroziune se înrăutățește, iar densitatea relativă crește aproape întotdeauna. Excepție este aliajul cu mangan, care nu numai că nu reduce rezistența la coroziune, dar chiar o crește ușor, și magneziul, care crește și rezistența la coroziune (dacă nu este mai mare de 3%) și reduce densitatea relativă, deoarece este mai ușor decât aluminiu.

^ Aliaje de aluminiu

Aliajele de aluminiu conform metodei de fabricare a produselor din acestea sunt împărțite în două grupe:

1) deformabil (au o ductilitate ridicată când este încălzit),

2) turnătorie (au fluiditate bună).

Această diviziune reflectă principalele proprietăți tehnologice ale aliajelor. Pentru a obține aceste proprietăți, în aluminiu se introduc diferite elemente de aliere și în cantități inegale.

Materiile prime pentru obținerea aliajelor de ambele tipuri sunt nu numai aluminiu pur comercial, ci și aliaje binare aluminiu-siliciu, care conțin 10-13% Si și diferă ușor între ele în cantitatea de impurități de fier, calciu, titan și mangan. Conținutul total de impurități din ele este de 0,5-1,7%. Aceste aliaje se numesc silumini. Pentru a obține aliaje forjate, elementele de aliere solubile în acesta sunt introduse în principal în aluminiu într-o cantitate care nu depășește limita solubilității lor la temperatură ridicată. Aliajele forjate atunci când sunt încălzite sub tratament sub presiune ar trebui să aibă o structură omogenă a soluției solide, oferind cea mai mare ductilitate și cea mai scăzută rezistență. Acest lucru determină buna lor lucrabilitate prin presiune.

Principalele elemente de aliere din diferite aliaje forjate sunt cuprul, magneziul, manganul și zincul, în plus, siliciul, fierul, nichelul și alte câteva elemente sunt, de asemenea, introduse în cantități relativ mici.

^ Duralumin - aliaje de aluminiu cu cupru

Aliajele întăribile caracteristice sunt duraluminiul - aliaje de aluminiu cu cupru, care conțin impurități constante de siliciu și fier și pot fi aliate cu magneziu și mangan. Cantitatea de cupru din ele este în intervalul 2,2-7%.

^ Cuprul se dizolvă în aluminiu într-o cantitate de 0,5% la temperatura camerei și 5,7% la o temperatură eutectică de 548 C.

Tratamentul termic al duraluminului constă în două etape. În primul rând, este încălzit deasupra liniei de solubilitate limită (de obicei până la aproximativ 500 C). La această temperatură, structura sa este o soluție solidă omogenă de cupru în aluminiu. Prin întărire, adică rapid racire in apa, aceasta structura este fixata in camera temperatura. În acest caz, soluția devine suprasaturată. In aceasta stare, i.e. in stare de intarire, duraluminiul este foarte moale si ductil.

Structura duraluminiului întărit are o stabilitate redusă și chiar și la temperatura camerei apar spontan schimbări în ea. Aceste modificări se reduc la faptul că atomii de cupru în exces sunt grupați în soluție, dispuși într-o ordine apropiată de cea caracteristică cristalelor compusului chimic CuAl. Compusul chimic nu este încă format și, în plus, nu este separat de soluția solidă, dar datorită distribuției neuniforme a atomilor în rețeaua cristalină a soluției solide, în acesta apar distorsiuni, care duc la o creștere semnificativă a durității și rezistență cu scăderea simultană a ductilității aliajului. Procesul de modificare a structurii unui aliaj întărit la temperatura camerei se numește îmbătrânire naturală.

Îmbătrânirea naturală se produce mai ales intens în primele ore, dar este complet finalizată, dând aliajului rezistența maximă, după 4-6 zile. Dacă aliajul este încălzit la 100-150 C, atunci va avea loc o îmbătrânire artificială. În acest caz, procesul este finalizat rapid, dar întărirea are loc mai puțin. Acest lucru se explică prin faptul că la o temperatură mai mare, deplasările de difuzie ale atomilor de cupru se realizează mai ușor; prin urmare, formarea fazei de CuAl este finalizată și este separată de soluția solidă. Efectul de întărire al fazei obținute se dovedește a fi mai mic decât efectul distorsiunii rețelei de soluție solidă care apare în timpul îmbătrânirii naturale.

Compararea rezultatelor îmbătrânirii duraluminului la diferite temperaturi arată că întărirea maximă este asigurată în timpul îmbătrânirii naturale în termen de patru zile.

^ Aliaje de aluminiu cu mangan și magneziu

Dintre aliajele de aluminiu neîntăribile, aliajele pe bază de Al-Mn și Al-Mg au câștigat cea mai mare importanță.

Manganul și magneziul, precum și cuprul, au o solubilitate limitată în aluminiu, care scade odată cu scăderea temperaturii. Cu toate acestea, efectul întăririi în timpul tratamentului lor termic este mic. Acest lucru este explicat după cum urmează. În procesul de cristalizare în fabricarea aliajelor care conțin până la 1,9% Mn, excesul de mangan eliberat din soluția solidă ar fi trebuit să formeze cu aluminiu un compus chimic Al (MnFe) solubil în acesta, care nu se dizolvă în aluminiu. În consecință, încălzirea ulterioară deasupra liniei de solubilitate limită nu asigură formarea unei soluții solide omogene, aliajul rămâne eterogen, constând dintr-o soluție solidă și particule de Al (MnFe), iar acest lucru duce la imposibilitatea întăririi și îmbătrânirii ulterioare.

^ În cazul sistemului Al-Mg motivul lipsei de întărire în timpul tratamentului termic este diferit. Cu un conținut de magneziu de până la 1,4%, nu poate exista întărire, deoarece în aceste limite se dizolvă în aluminiu la temperatura camerei și nu are loc precipitarea fazelor în exces. La un continut mai mare de magneziu, stingerea urmata de imbatranire chimica duce la eliberarea unei faze in exces - compusul chimic MgAl.

Cu toate acestea, proprietățile acestui compus sunt de așa natură încât procesele care preced izolarea lui și apoi incluziunile rezultate nu provoacă un efect de întărire vizibil. În ciuda acestui fapt, introducerea atât a manganului, cât și a magneziului în aluminiu este benefică. Își măresc rezistența și rezistența la coroziune (cu un conținut de magneziu de cel mult 3%). În plus, aliajele de magneziu sunt mai ușoare decât aluminiul pur..

^ Alte elemente de aliere

De asemenea, pentru a îmbunătăți unele dintre caracteristicile aluminiului, următoarele sunt utilizate ca elemente de aliere:

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

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

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

^ Galiu se adaugă în cantitate de 0,01 - 0,1% la aliaje, din care se mai fac anozi de sacrificiu.

Fier. În cantități mici (>0,04%), este introdus în timpul producției de fire pentru a crește rezistența și a îmbunătăți caracteristicile de fluaj. De asemenea, fierul reduce lipirea de pereții matrițelor atunci când turnați într-o matriță de răcire.

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

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

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

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

^ Tin îmbunătățește performanța de tăiere.

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

Principalii compuși naturali ai aluminiului:

1. Nefeline - (Na, K) 2O AlO3 2Si2.

2. Criolit - А1F3 3NaF

3. Bauxita - minereu de aluminiu Al2O3 xH2O (se gaseste de obicei cu impuritati de oxizi de siliciu SiO2, fier Fe2O3, carbonat de calciu CaCO3).

4. Caolin - A12O3 2SiO2 2H2O.

5. Alumina - un amestec de caolini cu nisip SiO2, calcar CaCO3, magnezit MgCO3.

Proprietăți chimice:

Aluminiul are o activitate chimică ridicată (în seria tensiunilor metalelor, ocupă un loc între magneziu și zinc).

Aluminiul este ușor oxidat de oxigenul atmosferic, fiind acoperit cu o peliculă protectoare puternică de oxid de aluminiu Al2O3, care previne oxidarea ulterioară și interacțiunea cu alte substanțe, ceea ce duce la rezistența sa ridicată la coroziune.

4Al 3O2 = 2Al2O3

Dacă filmul de oxid de aluminiu este distrus, atunci aluminiul interacționează activ cu apa la temperatura obișnuită:

2Al 6H2O \u003d 2Al (OH) 3 ZH2

1. Privat de pelicula de oxid, aluminiul se dizolvă ușor în:

- alcaline cu formare de aluminați

2Al 2NaOH 2H2O = 2NaAlO2 3H2

- acizi diluați cu degajare de hidrogen

2A16HC1 = 2AlCI3ZH2

2A1 ZH2SO4 \u003d Al2 (S04) 3 3H2

- acidul azotic puternic diluat și concentrat pasivează aluminiul, astfel încât recipientele din aluminiu sunt folosite pentru depozitarea și transportul acidului azotic. Dar când este încălzit, aluminiul se dizolvă în acid azotic:

Al 6HNO3 (conc.) \u003d Al (NO3) 3 ZNO2 ZH2O

2. Aluminiul interacționează cu:

- halogeni

2Аl ЗВr2 = 2АlВr3

- la temperaturi ridicate cu alte nemetale (sulf, azot, carbon)

^ 2Al 3S \u003d Al2S3 (sulfură de aluminiu)

2Al N2 = 2AlN (nitrură de aluminiu)

4Al 3C \u003d A14C3 (carbură de aluminiu)

Reacțiile continuă cu eliberarea unei cantități mari

căldură. 3. Aluminiul se caracterizează prin reacții aluminoterme -

recuperarea metalelor din oxizii lor cu aluminiu.

^ Aluminotermia este folosită pentru a obține metale rare care formează o legătură puternică cu oxigenul: niobiu Nb, tantal Ta, molibden Mo, wolfram W etc.

2Al 3W3 \u003d 3W A12O3

Un amestec de pulbere fină de Al și minereu de fier magnetic Fe3O4 se numește termită, care, atunci când este aprinsă, eliberează o cantitate mare de căldură, iar temperatura amestecului crește la 3500 ° C. Acest proces este utilizat în sudarea cu termită.

8Al 3Fe3O4 = 9Fe 4Al2O3

Aplicarea aliajelor de aluminiu

Majoritatea aliajelor de aluminiu au rezistență ridicată la coroziune în atmosfera naturală, apa de mare, soluții de multe săruri și substanțe chimice și în majoritatea alimentelor. Această ultimă proprietate, combinată cu faptul că aluminiul nu distruge vitaminele, îi permite să fie utilizat pe scară largă la fabricarea vaselor. Structurile din aliaj de aluminiu sunt adesea folosite în apa de mare. Aluminiul este utilizat pe scară largă în construcții sub formă de panouri de placare, uși, rame de ferestre și cabluri electrice. Aliajele de aluminiu nu sunt supuse unei coroziuni severe mult timp in contact cu betonul, mortarul, tencuiala, mai ales daca structurile nu sunt frecvent umede. Aluminiul este, de asemenea, utilizat pe scară largă în inginerie mecanică, tk. are calități fizice bune.

Dar industria principală, în prezent pur și simplu de neconceput fără utilizarea aluminiului, este, desigur, aviația. În aviație, toate caracteristicile importante ale aluminiului au fost utilizate pe deplin.

^ Aplicarea aluminiului

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

Principalul dezavantaj al aluminiului ca material structural - rezistență scăzută, deci este de obicei aliat cu o cantitate mică de cupru și magneziu (aliajul se numește duraluminiu).

Conductivitatea electrică a aluminiului este comparabilă cu cuprul, în timp ce aluminiul este mai ieftin. Prin urmare, este utilizat pe scară largă în inginerie electrică pentru fabricarea firelor, ecranarea acestora și chiar în microelectronică pentru fabricarea conductorilor în cipuri. Adevărat, aluminiul ca material electric are o proprietate neplăcută - din cauza peliculei puternice de oxid, este dificil să-l lipiți.

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

Introducerea aliajelor de aluminiu în construcții reduce consumul de metal, crește durabilitatea și fiabilitatea structurilor la exploatarea acestora în condiții extreme (temperatură scăzută, cutremur etc.).

Aluminiul este utilizat pe scară largă în diferite tipuri de transport. În stadiul actual al dezvoltării aviației, aliajele de aluminiu sunt principalele materiale structurale în construcția aeronavelor. Aluminiul și aliajele pe bază de acesta sunt din ce în ce mai utilizate în constructii navale. Corpurile navelor sunt realizate din aliaje de aluminiu. suprastructuri de punte, comunicații și diverse tipuri de echipamente pentru nave. Cercetările sunt în curs de dezvoltare pentru a dezvolta aluminiul spumat ca material deosebit de puternic și ușor.

Concluzie

Este dificil să găsești o industrie în care să se folosească aluminiul sau aliajele sale - de la microelectronică la metalurgia grea. Dintre toate metalele ușoare, aluminiul se caracterizează prin cel mai mare volum de producție, ocupându-se pe locul al doilea în industria mondială după producția de oțel. Acest lucru se datorează proprietăților mecanice bune, luminozității, punctului de topire scăzut, care facilitează prelucrarea, calităților externe ridicate, mai ales după prelucrare specială. Având în vedere caracteristicile enumerate și multe alte proprietăți fizice și chimice ale aluminiului, cantitatea sa inepuizabilă din scoarța terestră, putem spune că aluminiul este unul dintre cele mai promițătoare materiale ale viitorului.

^ Bibliografie

Tihonov V.N. Chimia analitică a aluminiului. M., „Știință”, 1971

aliaje de aluminiu. Utilizarea aliajelor de aluminiu. Ghid de referință. Colegiul editorial I.V. Gorynin și alții. Moscova „Metalurgie”, 1978.

Aluminiu. Proprietăți și metalurgie fizică. Director. J.E. Trapa. Moscova, Metalurgie, 1989.

Aluminiu. N.G. Kliuchnikov, A.F. Wells. Uchpedgiz, 1958.

Știința metalelor și tehnologia metalelor. Ed. Da. Solntseva,
M.: „Metalurgie”, 1988, 512 p.

Yu.M. Lakhtin, V.P. Leontiev. Stiinta Materialelor. M.: „Inginerie”, 1980, 493 p.

), care a primit aplicație industrială, a fost dezvoltat în 1909 de A. Wilm (Germania). Odată cu producerea acestui A. s. initiala legata. perioada de dezvoltare a construcției de aeronave metalice. În RSFSR, în 1922, la o fabrică de prelucrare a metalelor neferoase din satul Kolchugino, regiunea Vladimir, a început producția industrială a produselor din tablă și secțiuni din aluminiu autohton. lanț-aluminiu (creatorii Yu. G. Muzalevsky și S. M. Voronov), care diferă ca compoziție de duraluminiu german. Marele rol jucat de A. s. în industria aeronautică, este determinată de o combinație reușită de proprietăți: densitate scăzută (2500-2900 kg/m3), rezistență ridicată (până la 500-600 MPa), rezistență la coroziune, fabricabilitate în turnare, tratare sub presiune, sudare și tăiere. Datorită rezistenței specifice ridicate începând cu anii 20. Secolului 20 La fel de. sunt cel mai important material structural in constructia aeronavelor.
Principalele componente de aliere ale A. s. - magneziu, zinc, siliciu. Ca rezultat al alierei aluminiului cu unul, două sau mai multe elemente dintre cele enumerate în diferite combinații, precum și mici adăugări de unul sau mai multe metale tranziționale - mangan, crom, titan, zirconiu, nichel, fier, vanadiu - mai mult de 150 A se obţin şi se folosesc în industrie.Cu. În anii 70. în numărul componentelor de aliere A. s. au intrat si bauturi.
Toate A. s. de obicei împărțite în deformabile, din care sunt realizate table, plăci, profile și alte semifabricate prin deformarea lamelară a unei țagle turnate, și turnătorii, care sunt destinate exclusiv turnării modelate. Din deformabil Și. aliajele următoarelor sisteme sunt de cea mai mare importanță.
Aluminiu - magneziu cu adaos de mangan, titan, zirconiu (aliaje AM-2, AM-5, AM-6; numărul din marcă arată conținutul aproximativ de magneziu în procente). Aceste aliaje nu sunt întărite prin tratament termic; în stare recoaptă, se caracterizează prin rezistență moderată (până la 350 MPa pentru AM-6), ductilitate ridicată, rezistență foarte mare la coroziune și sudabilitate bună. Utilizat pe scară largă pentru structurile sudate critice.
Aluminiu - cupru - magneziu cu aditivi de mangan - duralumini (D1, D16, D18, V65, D19, V17, VAD1). întărit prin tratament termic; sunt supuse, de regulă, întăririi și îmbătrânirii naturale. Acestea sunt caracterizate printr-o combinație de rezistență statică ridicată (până la 450-500 MPa) în cameră și temperaturi ridicate (până la 150-175°C), rezistență ridicată la oboseală și tenacitate la rupere. Această combinație de proprietăți a determinat utilizarea pe scară largă a acestor aliaje, în special a D16 și D16ch (impurități pure de fier și siliciu), în construcția de aeronave. Dezavantajul este rezistența scăzută la coroziune; produsele necesită o protecție atentă împotriva coroziunii.
Aluminiu - zinc - magneziu - cupru cu adaosuri de mangan, crom, zirconiu. Supus întăririi și îmbătrânirii artificiale. Aliajele au cel mai mare A. cu. rezistență (până la 700 MPa pentru V96T). Cu toate acestea, odată cu îmbătrânirea până la putere maximă, sensibilitatea acestor diamante crește. la fisurarea coroziunii, plasticitatea și valorile caracteristicilor de rezistență structurală sunt reduse. Pentru aceste aliaje au fost introduse moduri de îmbătrânire de înmuiere (supraînvechire), care asigură o combinație de rezistență suficient de mare (420–470 MPa pentru V93 și V95) cu valori satisfăcătoare de rezistență la fisurare la coroziune și rezistență structurală. Aliajul V95, în special V95pch-ul său (creșterea purității impurităților de fier și siliciu), este unul dintre cele mai importante materiale structurale în construcția de aeronave.
Aluminiu - magneziu - litiu cu adaosuri de mangan și zirconiu. Supus întăririi și îmbătrânirii artificiale. O caracteristică distinctivă este combinația dintre rezistența suficient de mare (420-450 MPa) cu cea mai scăzută rezistență pentru A. s. industrial. densitate (2500 kg/m), modul mare de elasticitate (75 GPa) și sudabilitate satisfăcătoare. Dezavantaje: ductilitate redusă, proprietăți slabe de prelucrare.
Dintre aliajele de turnare, aliajele următoarelor sisteme sunt de cea mai mare importanță.
Aluminiu - siliciu, (silici) cu adaos de magneziu, cupru, mangan, titan, nichel (AL2, AL4, AL9, AL5, AL34) sunt cele mai comune aliaje de aluminiu de turnătorie. În prezența magneziului și aliajele de cupru sunt întărite prin tratament termic. Proprietățile mecanice variază foarte mult (rezistența de la 15 MPa pentru AL2 la 350 MPa pentru AL34). Aliajele se caracterizează prin proprietăți de turnare foarte bune, rezistență satisfăcătoare la coroziune și sudabilitate bună.
Aluminiu - cupru cu adaosuri de mangan, titan, nichel, zirconiu, ceriu, cadmiu (AL7, AL19, ALZZ, VAL10). Se întăresc prin întărire urmată de îmbătrânire artificială. Acest grup include cea mai puternică (până la 500 MPa pentru VAL10) și cea mai rezistentă la căldură (90 MPa pentru AL33) turnătorie A. cu. Dezavantaje: rezistență scăzută la coroziune, proprietăți reduse de turnare.
Alături de deformabil la turnătorie A. cu. in industria aeronautica se folosesc materiale sinterizate - pulbere de aluminiu sinterizat si aliaj de aluminiu sinterizat.

Aviație: Enciclopedie. - M.: Marea Enciclopedie Rusă. redactor-șef G.P. Svișciov. 1994 .

Vedeți ce este „aliaje de aluminiu” în alte dicționare:

Aliaje pe bază de aluminiu. Primul A. s. primit în anii 50. secolul al 19-lea; erau un aliaj de aluminiu cu siliciu și se caracterizau prin rezistență scăzută și rezistență la coroziune. Multă vreme, Si a fost considerat o impuritate dăunătoare în A. s. ...... Marea Enciclopedie Sovietică

ALIEJE DE ALUMINIU- aliaje pe baza de aluminiu cu adaosuri de Cu, Mg, Zn, Si, Mn, Li, Cd, Zr, Cr si alte elemente. Aliajele de aluminiu au conductivitate electrică și termică ridicată, rezistență bună la coroziune. Sunt utilizate în multe ramuri ale ingineriei mecanice. De… … Dicţionar metalurgic

Ele sunt utilizate pe scară largă în construcția de nave militare ca materiale, a căror utilizare ajută la ușurarea greutății carenei navei. AS sunt împărțite în turnate și laminate. Turnat A.S. reprezintă un aliaj de aluminiu cu cupru (2 3%), ... ... Dicționar marin

aliaje de aluminiu- aliaje pe baza de aluminiu (Al) cu adaosuri de Cu, Mg, Zn, Si, Mn, Li, Cd, Zr, Cr si alte elemente; caracterizat prin densitate scăzută (de la 2,5 la 2,9 g / cm3), rezistență specifică ridicată cu plasticitate suficient de satisfăcătoare, ... ... Dicţionar enciclopedic de metalurgie

aliaje de aluminiu Enciclopedia „Aviație”

aliaje de aluminiu- aliaje de aluminiu. Mai întâi A. s. (duralumin), care a primit aplicație industrială, a fost dezvoltat în 1909 de A. Wilm (Germania). Odată cu producerea acestui A. s. asociat cu perioada inițială de dezvoltare a construcției de aeronave metalice. În RSFSR în 1922 la uzina ...... Enciclopedia „Aviație”

Aliaje pe bază de aluminiu cu adaosuri de cupru, magneziu, zinc, siliciu, mangan, litiu, cadmiu, zirconiu, crom și alte elemente. La fel de. au mecanic ridicat cu tine și densitate scăzută, conductivitate electrică și termică ridicată, coroziune bună. ...... Marele dicționar politehnic enciclopedic

ALIEJE DE ALUMINIU- aliaje cu o rezistență la tracțiune de 190 MPa sau mai mult, măsurată la o temperatură de 293K (20C) ... Glosar de concepte și termeni formulați în documentele normative ale legislației ruse

Când este aliat, aluminiul se combină cu multe metale; dintre aliajele obținute în acest fel, aliajul de cupru cu aluminiu, bronz de aluminiu (vezi asta în continuare) merită cea mai mare atenție... Dicţionar Enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

aliaje de aluminiu sinterizat (SAS)- materiale de înaltă rezistență obținute prin sinterizare din pulberi sau granule de Al aliat. În Rusia, SAS cu un conținut ridicat de Si (silici hiperutectice) gradează SAS 1 (25 30 ... Dicţionar Enciclopedic de Metalurgie Citiţi mai multe

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

Istoria descoperirii aluminiului

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

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

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

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

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

Caracteristicile generale ale atomului de aluminiu

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

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

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

Aluminiul ca substanță simplă: proprietăți fizice

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

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

Există mai multe proprietăți fizice de bază care sunt caracteristice aluminiului.

1. Grad ridicat de maleabilitate și plasticitate. Din acest metal este realizată o folie ușoară, puternică și foarte subțire, se rulează și ea într-un fir.
2. Punct de topire - 660 0 С.
3. Punct de fierbere - 2450 0 С.
4. Densitate - 2,7 g/cm 3.
5. Rețeaua cristalină este volumetrică, centrată pe față, metalică.
6. Tip conexiune - metal.

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

Proprietățile chimice ale aluminiului

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

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

• acizi;
• alcalii;
• halogeni;
• gri.

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

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

• acizi- AL + HCL \u003d AlCL3 + H2;
• alcalii- 2Al + 6H2O + 2NaOH \u003d Na + 3H2;
• halogeni- AL + Hal = ALHal 3 ;
• gri- 2AL + 3S = AL 2 S 3 .

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

Capacitate de recuperare

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

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

Distribuția în natură

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

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

Cele mai comune substanțe care conțin metalul în cauză sunt:

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

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

Chitanță

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

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

Aplicație

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

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

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

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

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

Proprietățile hidroxidului de aluminiu

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

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

Agenția Federală pentru Educație a Federației Ruse

Universitatea Tehnologică de Stat

„Institutul de oțel și aliaje din Moscova”

Olimpiada școlară rusă

„Tehnologii inovatoare și știința materialelor”

Etapa a II-a: Concurs științific și de creație

Direcție (profil):

"Știința materialelor și tehnologia materialelor noi"

"Proprietățile aluminiului și aplicații în industrie și viața de zi cu zi"

Am facut treaba:

Zaitsev Viktor Vladislavovici

Moscova, 2009

1. Introducere

4. Utilizarea aluminiului și a aliajelor sale în industrie și viața de zi cu zi

4.1 Aviația

4.2 Constructii navale

4.3 Transportul feroviar

4.4 Transport rutier

4.5 Construcție

4.6 Industria petrolieră și chimică

4.7 Vase de gătit din aluminiu

5. Concluzie

5.1. Aluminiul este materialul viitorului

6. Lista literaturii folosite

1. Introducere

În eseul meu pe tema „Proprietățile aluminiului și aplicațiile în industrie și viața de zi cu zi”, aș dori să subliniez particularitatea acestui metal și superioritatea lui față de altele. Întregul meu text este dovada că aluminiul este metalul viitorului și fără el dezvoltarea noastră ulterioară va fi dificilă.

1.1 Definiția generală a aluminiului

Aluminiu ( lat. Aluminiu, din alamen - alaun) - un element chimic III gr. sistem periodic, număr atomic 13, masă atomică 26,98154. Metal alb-argintiu, ușor, ductil, cu conductivitate electrică ridicată, tm = 660 °C. Activ chimic (acoperit cu o peliculă protectoare de oxid în aer). În ceea ce privește prevalența în natură, se situează pe locul 3 în rândul elementelor și pe locul 1 în rândul metalelor (8,8% din masa scoarței terestre). În ceea ce privește conductivitatea electrică, aluminiul se află pe locul 4, pe locul doi după argint (este pe primul loc), cuprul și aurul, care, având în vedere prețul scăzut al aluminiului, are o importanță practică deosebită. Există de două ori mai mult aluminiu decât fierul și de 350 de ori mai mult decât cuprul, zincul, cromul, staniul și plumbul combinate. Densitatea sa este de numai 2,7 * 10 3 kg/m 3 . Aluminiul are o rețea cubică centrată pe față și este stabil la temperaturi de la -269 °C până la punctul de topire (660 °C). Conductivitatea termică este la 24°C 2,37 W×cm -1 ×K -1 . Rezistența electrică a aluminiului de înaltă puritate (99,99%) la 20°C este de 2,6548×10 -8 Ohm×m, sau 65% din rezistența electrică a standardului internațional de cupru recoapt. Reflexivitatea suprafeței lustruite este de peste 90%.

1.2 Istoricul producției de aluminiu

Descoperirea documentată a aluminiului a avut loc în 1825. Fizicianul danez Hans Christian Oersted a obținut pentru prima dată acest metal când l-a izolat prin acțiunea amalgamului de potasiu pe clorură de aluminiu anhidru (obținut prin trecerea clorului printr-un amestec fierbinte de oxid de aluminiu și cărbune). După ce a alungat mercurul, Oersted a obținut totuși aluminiu contaminat cu impurități. În 1827, chimistul german Friedrich Wöhler a obținut aluminiu sub formă de pulbere prin reducerea hexafluoraluminatului de potasiu. Metoda modernă de producere a aluminiului a fost descoperită în 1886 de un tânăr cercetător american, Charles Martin Hall. (Din 1855 până în 1890 s-au obținut doar 200 de tone de aluminiu, iar în următorul deceniu, 28.000 de tone din acest metal au fost obținute în întreaga lume prin metoda Hall.) Aluminiul cu o puritate de peste 99,99% a fost obținut pentru prima dată prin electroliză în 1920. În 1925, Edwards a publicat câteva informații despre proprietățile fizice și mecanice ale unui astfel de aluminiu. În 1938 Taylor, Willey, Smith și Edwards au publicat un articol care oferă unele dintre proprietățile aluminiului pur 99,996%, obținut tot în Franța prin electroliză. Prima ediție a monografiei despre proprietățile aluminiului a fost publicată în 1967. Până de curând, se credea că aluminiul, ca metal foarte activ, nu poate apărea în natură în stare liberă, ci în 1978. în rocile platformei siberiei s-a descoperit aluminiu nativ - sub formă de mustăți de numai 0,5 mm lungime (cu fire groase de câțiva micrometri). Aluminiul nativ a fost găsit și în solul lunar livrat pe Pământ din regiunile Mărilor Crizei și Abundenței. Se presupune că aluminiul metalic poate fi format prin condensare din gaz. Cu o creștere puternică a temperaturii, halogenurile de aluminiu se descompun, trecând într-o stare cu o valență mai mică a metalului, de exemplu, AlCl. Când un astfel de compus se condensează cu scăderea temperaturii și absența oxigenului, în faza solidă are loc o reacție de disproporționare: unii dintre atomii de aluminiu sunt oxidați și trec în starea trivalentă obișnuită, iar unii sunt redusi. Aluminiul monovalent poate fi redus doar la metal: 3AlCl > 2Al + AlCl 3 . Această ipoteză este susținută și de forma filamentoasă a cristalelor native de aluminiu. De obicei, cristalele cu această structură se formează datorită creșterii rapide din faza gazoasă. Probabil, pepitele microscopice de aluminiu în solul lunar s-au format într-un mod similar.

2. Clasificarea aluminiului după gradul de puritate și proprietățile sale mecanice

În anii următori, datorită relativității ușurinței de pregătire și a proprietăților atractive, au fost publicate multe lucrări despre proprietățile aluminiului. Aluminiul pur și-a găsit o largă aplicație în special în electronică - de la condensatoare electrolitice până la vârful ingineriei electronice - microprocesoare; în crioelectronică, criomagnetică. Metodele mai noi de obținere a aluminiului pur sunt metoda de purificare a zonei, cristalizarea din amalgame (aliaje de aluminiu cu mercur) și izolarea din soluții alcaline. Gradul de puritate al aluminiului este controlat de valoarea rezistenței electrice la temperaturi scăzute. În prezent, se utilizează următoarea clasificare a aluminiului în funcție de gradul de puritate:

Proprietățile mecanice ale aluminiului la temperatura camerei:

3. Principalele elemente de aliere din aliajele de aluminiu și funcțiile acestora

Aluminiul pur este un metal destul de moale - de aproape trei ori mai moale decât cuprul, astfel încât chiar și plăcile și tijele de aluminiu relativ groase sunt ușor de îndoit, dar atunci când aluminiul formează aliaje (există un număr mare de ele), duritatea sa poate crește de zece ori. Cele mai utilizate pe scară largă:

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

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

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

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

Fier. În cantități mici (>0,04%) este introdus în timpul producției de fire pentru a crește rezistența și a îmbunătăți caracteristicile de fluaj. De asemenea, fierul reduce lipirea de pereții matrițelor atunci când turnați într-o matriță de răcire.

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

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

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

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

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

Cuprul întărește aliajele, întărirea maximă se realizează cu un conținut de cupru de 4 - 6%. Aliajele cu cupru sunt utilizate în producția de pistoane pentru motoarele cu ardere internă, piese turnate de înaltă calitate pentru avioane.

Staniul îmbunătățește prelucrarea.

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

Aluminiul este unul dintre cele mai comune și mai ieftine metale. Fără el, este dificil să ne imaginăm viața modernă. Nu e de mirare că aluminiul este numit metalul secolului al XX-lea. Se pretează bine la prelucrare: forjare, ștanțare, laminare, trefilare, presare. Aluminiul pur este un metal destul de moale; este folosit pentru a face fire electrice, piese structurale, folie alimentara, ustensile de bucatarie si vopsea "argintie". Acest metal frumos și ușor este utilizat pe scară largă în tehnologia construcțiilor și a aviației. Aluminiul reflectă foarte bine lumina. Prin urmare, este utilizat pentru fabricarea oglinzilor - prin depunerea metalului în vid.