Алюминий

Алюминий и его производство

Алюминий образует прочные химические связи с кислородом, что делает его восстановление из природных оксидов и алюмосиликатов более сложным процессом по сравнению с другими металлами. Это связано с его высокой реакционной способностью и высокой температурой плавления всех его руд, таких как бокситы и корунды.

Обычное восстановление до металла обжигом оксида с углеродом, как это происходит в металлургических процессах восстановления железа, невозможно для алюминия, так как его сродство к кислороду выше, чем у углерода.

Однако существует альтернативный метод получения алюминия, который заключается в неполном восстановлении алюминия с образованием промежуточного продукта — карбида алюминия Al4C3. Этот продукт затем подвергается разложению при температуре 1900—2000 °С, в результате чего образуется металлический алюминий. Этот метод считается более выгодным, чем классический электролитический способ производства алюминия (процесс Холла — Эру), поскольку он требует меньше энергии и приводит к образованию меньшего количества углекислого газа.

Процесс Холла — Эру был разработан независимо американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру в 1886 году. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием расходуемых коксовых или графитовых анодных электродов. Этот метод требует значительных затрат электроэнергии и получил промышленное применение только в XX веке.

Алюминиевый прокат

Сегодня не менее востребованным является металл – алюминий. Он выглядит особенно красиво, благодаря своему необыкновенному серебристо-белому цвету. Сплавы алюминия на сегодняшний день особенно востребованы, так как спрос на них всегда велик. Одними из основных легирующих элементов, является цинк, медь, магний, кремний, марганец, и так далее. Данные сплавы подразделяются на две группы, а именно литейные и деформируемые. Соответственно с литейных сплавов изготавливают отлив всевозможных форм, а вот с деформируемых изготавливают листы, профили, и другие изделия.

Дюраль, состоящая из сплавов алюминия магния и меди, считается одним из самых известных и соответственно востребованных сплавов Он отличается сверх прочностью, так как после курса определенной закалки он становится минимум в 7 раз прочнее чистого алюминия. Тем самым имеет очень легкий вес, он почти втрое легче железа, что и делает его особенно удобным.

Основные свойства алюминиевых сплавов

• оптимальная цена;
• повышенная антикоррозийность;
• высочайшее качество производства;
• максимальная прочность и пластичность;
• не боязнь высоких температур;
• отличная тепло- и электропроводность;
• антимагнитность;
• длительный срок службы;
• простота обслуживания;
• стильный внешний вид;
• простая ремонтопригодность;
• малый вес.

Применение алюминиевых сплавов

Круг применения их достаточно большой, это могут быть различные промышленные сферы. В строительной сфере данный сплав нашел отличное применение, а именно, для изготовления строительного проката - уголки, профиля, труб разного сечения как круглого, так и прямоугольного. Многие люди пришли к общему выводу, что данный тип сплава является просто незаменимым во многих сферах. Он способен поддаваться работе в различных средах, что и делает его особенно универсальным.

Алюминий используется в большей части в промышленности, нежели в строительстве,. В строительстве он может применяться в изготовлении оконных рам. Особые качества - легкость и жесткость, применение в машиностроении и металлоконструкциях, где нужен малый вес и и преобладают большие нагрузки, для распределения нагрузок используют фермы.

Алюминий мы можем предложить вам в различных количествах, так как на складе всегда имеется не малый запас этого сплава. На нашем складе в любое время присутствуют: алюминиевый прокат, алюминиевые сплавы, алюминиевый лист. При желании вы сможете заказать нужное количество металла, без каких-либо ограничений. Наш персонал с удовольствием поможет вам найти нужный тип. При необходимости предоставив бесплатную консультацию, которая поможет каждому сделать правильный выбор быстро легко и надежно! Работать с нами всегда комфортно и легко!

Алюминий — это лёгкий металл, который широко применяется в различных областях. Он обладает рядом преимуществ, которые делают его незаменимым во многих сферах.

Одно из главных достоинств алюминия — его лёгкость. Это делает его идеальным материалом для создания конструкций, которые должны быть лёгкими и прочными одновременно.

Алюминий также обладает высокой коррозионной стойкостью. При контакте с воздухом он мгновенно покрывается прочной оксидной плёнкой, которая защищает его от дальнейшего окисления. Это делает алюминий идеальным материалом для использования в условиях повышенной влажности или агрессивной среды.

Ещё одно преимущество алюминия — его высокая теплопроводность. Это делает его идеальным материалом для создания радиаторов, теплообменников и других устройств, где необходимо быстро передавать тепло.

Алюминий также является неядовитым материалом, что делает его безопасным для использования в пищевой промышленности и медицине.

Эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным материалом для производства кухонной посуды, алюминиевой фольги и упаковки. Он также широко используется в авиационной и космической промышленности, где его лёгкость и прочность являются ключевыми факторами.

Однако у алюминия есть и недостатки. Один из них — его малая прочность. Чтобы компенсировать этот недостаток, алюминий часто сплавляют с другими металлами, такими как медь и магний. Полученный сплав, называемый дюралюминием, обладает большей прочностью и жёсткостью.

Алюминий также имеет более низкую электропроводность, чем медь. Однако это компенсируется его лёгкостью и низкой стоимостью.

Ещё один недостаток алюминия — образование на его поверхности прочной оксидной плёнки, которая может затруднить пайку и ухудшить контактное сопротивление. Это может привести к повышенному нагреву в местах электрических соединений и снижению надёжности электрического контакта.

Несмотря на эти недостатки, алюминий остаётся одним из самых востребованных материалов в мире. Его уникальные свойства делают его незаменимым во многих областях, от строительства до электроники.

Физические свойства алюминия

Алюминий — это металл серебристо-белого цвета с низкой плотностью 2712 кг/м³. Он имеет относительно низкую температуру плавления: 658 °C для технического алюминия и 660 °C для алюминия высокой чистоты.

Алюминий обладает рядом уникальных свойств, которые делают его ценным материалом для различных отраслей промышленности. Он имеет высокую теплопроводность, которая вдвое больше, чем у железа, и составляет половину теплопроводности меди. Это означает, что алюминий эффективно передаёт тепло, что делает его полезным для применения в теплообменниках и радиаторах.

Кроме того, алюминий обладает высокой электропроводностью, составляющей 65 % от электропроводности меди. Это делает его идеальным материалом для изготовления проводов и кабелей.

Алюминий также характеризуется высокой пластичностью: технический алюминий имеет пластичность 35 %, а чистый алюминий — 50 %. Это позволяет прокатывать алюминий в тонкий лист и даже фольгу, что делает его пригодным для упаковки продуктов питания и других целей.

Модуль Юнга алюминия составляет 70 ГПа, а коэффициент Пуассона — 0,34. Это указывает на то, что алюминий является упругим материалом, который может выдерживать значительные нагрузки без деформации.

Алюминий также обладает высокой светоотражательной способностью и является слабым парамагнетиком. Он может переходить в сверхпроводящее состояние при температуре 1,2 К. Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами, наиболее известными из которых являются дюралюминий (сплав с медью и магнием) и силумин (сплав с кремнием).

Одним из таких свойств является удельная теплоёмкость, которая показывает, сколько тепла необходимо затратить, чтобы нагреть единицу массы вещества на один градус Цельсия. Удельная теплоёмкость алюминия составляет примерно 897 Дж/(кг·°C), что говорит о том, что алюминий быстро нагревается и остывает.

При переходе из твёрдого состояния в жидкое и наоборот алюминий поглощает определённое количество теплоты. Теплота плавления алюминия составляет примерно 390 кДж/кг, а теплота испарения — около 10,53 МДж/кг. Это означает, что для плавления одного килограмма алюминия требуется 390 кДж энергии, а для его испарения — 10,53 МДж.

Температура кипения алюминия составляет 2518,8 °C. Это очень высокая температура, которая позволяет использовать алюминий в условиях, где другие материалы могут плавиться или разрушаться.

Эти свойства делают алюминий идеальным материалом для использования в различных областях, включая строительство, авиацию, автомобильную промышленность и многие другие.

временное сопротивление литого алюминия — 10—12 кг/мм², деформируемого — 18—25 кг/мм², сплавов — 38—42 кг/мм² Твёрдость по Бринеллю — 24—32 кгс/мм², твёрдость по Моосу — 2,75

Прокатывается в тонкий лист и даже фольгу

Алюминий обладает высокой электропроводностью (37·106 См/м — 65 % от электропроводности меди) и теплопроводностью (203,5 Вт/(м·К)), обладает высокой светоотражательной способностью.

Слабый парамагнетик.

Температурный коэффициент линейного расширения 24,58⋅10−6 К−1 (20—200 °C).

Удельное сопротивление 0,0262—0,0295 Ом·мм²/м

Температурный коэффициент электрического сопротивления 4,3⋅10−3 K−1. Алюминий переходит в сверхпроводящее состояние при температуре 1,2 К.

Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью, магнием (дюралюминий) и кремнием (силумин).

Теплопроводность алюминия вдвое больше, чем железа и равна половине теплопроводности меди.

Химические свойства алюминия

Алюминий — это металл с уникальными свойствами, который благодаря своей прочности и лёгкости находит широкое применение в различных отраслях промышленности. При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой, которая защищает его от коррозии. Эта плёнка образуется на поверхности металла в результате реакции алюминия с кислородом воздуха.

Оксидная плёнка имеет важное значение для алюминия, поскольку она предотвращает его взаимодействие с окружающей средой. Без этой плёнки алюминий был бы более подвержен коррозии и окислению, что могло бы привести к его разрушению.

Однако при определённых условиях оксидная плёнка может быть разрушена, что делает алюминий уязвимым к коррозии.

Например, это может произойти при контакте алюминия с растворами солей аммония, горячими щелочами или в результате амальгамирования. В таких случаях алюминий выступает как активный металл-восстановитель.

Чтобы предотвратить разрушение оксидной плёнки и обеспечить защиту алюминия от коррозии, можно добавить к нему такие металлы, как галлий, индий или олово. Эти металлы образуют легкоплавкие эвтектики на поверхности алюминия, которые смачивают его и предотвращают контакт с окружающей средой.

Алюминий также обладает высокой реакционной способностью и может взаимодействовать с различными веществами. При комнатной температуре он реагирует с галогенами (кроме фтора), образуя соответствующие галогениды алюминия. С другими неметаллами, такими как кислород, азот, углерод и фосфор, алюминий реагирует при нагревании, образуя оксиды, нитриды, карбиды и фосфиды соответственно.

Алюминий также может реагировать с водой, особенно после удаления оксидной плёнки. В таких условиях он образует гидроксид алюминия. Кроме того, алюминий легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах, а при нагревании — в кислотах-окислителях, образующих растворимые соли алюминия.

Реакции алюминия с простыми веществами:

• 4Al + 3O2 → 2Al2O3 (образование оксида алюминия);
• 2Al + 3Hal2 → 2AlHal3 (Hal = Cl, Br, I) (образование галогенидов алюминия);
• 2Al + 3S → Al2S3 (образование сульфида алюминия);
• 2Al + N2 → 2AlN (образование нитрида алюминия);
• 4Al + 3C → Al4C3 (образование карбида алюминия);
• 2Al + P → AlP (образование фосфида алюминия).

Реакции алюминия со сложными веществами:

• 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑ (образование гидроксида алюминия и водорода после удаления оксидной плёнки);
• 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑ (растворение алюминия)

Сплавы на основе алюминия

В качестве конструкционного материала чаще всего используются не чистый алюминий, а различные сплавы на его основе.

Существует несколько систем обозначений сплавов, включая американский стандарт H35.1 ANSI и российские ГОСТы, такие как ГОСТ 1583 для литейных алюминиевых сплавов и ГОСТ 4784 для деформируемых алюминиевых сплавов. Также существует международная система маркировки алюминиевых сплавов ISO R209 b.

Алюминиево-магниевые сплавы (Al-Mg)

Алюминиево-магниевые сплавы (ANSI: серия 5ххх для деформируемых сплавов и 5xx.x для сплавов для фасонного литья; ГОСТ: АМг) характеризуются сочетанием удовлетворительной прочности, хорошей пластичности, очень хорошей свариваемости и коррозионной стойкости. Они также отличаются высокой вибростойкостью.

В сплавах системы Al-Mg, содержащих до 6 % магния, образуется эвтектическая система соединения Al3Mg2 с твёрдым раствором на основе алюминия. Наибольшее распространение в промышленности получили сплавы с содержанием магния от 1 до 5 %.

Увеличение содержания магния в сплаве значительно повышает его прочность. Каждый процент магния увеличивает предел прочности сплава на 30 МПа, а предел текучести — на 20 МПа. При этом относительное удлинение уменьшается незначительно и составляет от 30 до 35 %.

Сплавы с содержанием магния до 3 % (по массе) остаются стабильными при комнатной и повышенной температуре даже в значительно нагартованном состоянии. Однако с ростом концентрации магния в нагартованном состоянии структура сплава становится нестабильной. Кроме того, увеличение содержания магния свыше 6 % приводит к ухудшению коррозионной стойкости сплава.

Для улучшения прочностных характеристик сплавы системы Al-Mg легируют хромом, марганцем, титаном, кремнием или ванадием. Меди и железа в этих сплавах стараются избегать, так как они снижают их коррозионную стойкость и свариваемость.

Алюминиево-марганцевые сплавы (Al-Mn)

Алюминиево-марганцевые сплавы (ANSI: серия 3ххх; ГОСТ: АМц) обладают хорошей прочностью, пластичностью и технологичностью, высокой коррозионной стойкостью и хорошей свариваемостью.

Основные примеси в сплавах системы Al-Mn — железо и кремний. Эти элементы уменьшают растворимость марганца в алюминии. Для получения мелкозернистой структуры сплавы этой системы легируют титаном.

Присутствие достаточного количества марганца обеспечивает стабильность структуры нагартованного металла при комнатной и повышенной температурах.

Алюминиево-медные сплавы (Al-Cu, Al-Cu-Mg)

Механические свойства сплавов этой системы в термоупрочнённом состоянии достигают, а иногда и превышают, механические свойства низкоуглеродистых сталей. Эти сплавы высокотехнологичны. Однако у них есть и существенный недостаток — низкое сопротивление коррозии, что приводит к необходимости использовать защитные покрытия.

В качестве легирующих добавок могут применяться марганец, кремний, железо и магний. Наиболее сильное влияние на свойства сплава оказывает магний: легирование им заметно повышает пределы прочности и текучести. Добавка кремния в сплав повышает его способность к искусственному старению. Легирование железом и никелем повышает жаропрочность сплавов второй серии.

Нагартовка этих сплавов после закалки ускоряет искусственное старение, а также повышает прочность и сопротивление коррозии под напряжением.

Сплавы системы Al-Zn-Mg (Al-Zn-Mg-Cu)

Сплавы этой системы ценятся за очень высокую прочность и хорошую технологичность. Представитель системы — сплав 7075 является самым прочным из всех алюминиевых сплавов. Эффект столь высокого упрочнения достигается благодаря высокой растворимости цинка (70 %) и магния (17,4 %) при повышенных температурах, резко уменьшающейся при охлаждении.

Однако существенным недостатком этих сплавов является крайне низкая коррозионная стойкость под напряжением. Повысить сопротивление коррозии сплавов под напряжением можно легированием медью.

Нельзя не отметить открытой в 1960-е годы закономерности: присутствие лития в сплавах замедляет естественное и ускоряет искусственное старение. Помимо этого, присутствие лития уменьшает удельный вес сплава и существенно повышает его модуль упругости. В результате этого открытия были разработаны новые системы сплавов Al-Mg-Li, Al-Cu-Li и Al-Mg-Cu-Li.

Алюминиево-кремниевые сплавы (силумины)

Алюминиево-кремниевые сплавы, известные как силумины, представляют собой группу литейных сплавов на основе алюминия, содержащих от 4 до 22 % кремния. Эти сплавы обладают рядом уникальных свойств, которые делают их незаменимыми в различных областях применения.

Состав и свойства силумина

Помимо алюминия и кремния, в состав силуминов могут входить небольшие количества других элементов, таких как железо, медь, марганец, кальций, титан и цинк. Добавление этих элементов позволяет улучшить определённые свойства сплава, такие как прочность, пластичность и коррозионную стойкость.

Силумины обладают хорошими литейными свойствами, что делает их удобными для изготовления сложных отливок. Они также имеют относительно низкую плотность, что делает их лёгкими и экономичными в использовании.

Применение силумина

Силумины широко используются в автомобильной, авиационной и судостроительной промышленности для изготовления различных деталей, таких как блоки цилиндров, картеры, поршни, корпуса насосов и другие. Они также применяются в производстве бытовой техники, такой как теплообменники, запорная арматура и мясорубки.

Благодаря своей устойчивости к коррозии, силумины также используются в строительстве и архитектуре для изготовления декоративных элементов и фасадов зданий.

Преимущества и недостатки силумина

Силумины обладают рядом преимуществ, таких как лёгкость, прочность, устойчивость к коррозии и хорошие литейные свойства. Однако они также имеют некоторые недостатки, такие как хрупкость и склонность к образованию усадочных раковин и пористости при литье.

Несмотря на эти недостатки, силумины остаются важным материалом для многих отраслей промышленности благодаря своим уникальным свойствам и универсальности.

Авиаль

Авиаль — это комплексный сплав на основе алюминия, который содержит магний и кремний. Он также может включать в себя другие элементы, такие как медь, марганец, железо и цинк. Этот сплав был разработан специально для конструкций летательных аппаратов и обладает высокой пластичностью, сопротивлением усталости, хорошей коррозионной стойкостью и свариваемостью.

Авиаль широко используется для изготовления сложных по форме деталей, в частности прессованных, кованых и штампованных. Из этого сплава делают лопасти винтов вертолётов, детали двигателей, профили и обшивки строительных конструкций.

Предел прочности авиаля составляет от 330 до 380 МПа. Содержание меди в сплаве обычно не превышает 0,1 %, чтобы обеспечить высокую коррозионную стойкость. Для упрочнения авиаль подвергают закалке и искусственному старению.

Разработка и внедрение авиаля в производство проводились под руководством С. М. Воронова в 1930–1940-х годах. Первый термически упрочняемый сплав системы Al–Mg–Si был создан в 1923 году В. Джефрисом и Р. Арчером в США.

Биологическая роль и токсичность алюминия

Алюминий — один из самых распространённых элементов в земной коре. Он встречается в виде различных минералов и входит в состав многих горных пород. В небольших количествах алюминий содержится в почве, воде и воздухе.

В организме человека алюминий присутствует в незначительных концентрациях. Он участвует в некоторых физиологических процессах, например, в формировании костной ткани и регуляции активности некоторых ферментов. Однако избыток алюминия может быть вреден для здоровья.

Токсичность алюминия зависит от его формы и концентрации. В больших дозах алюминий может вызывать различные нарушения здоровья, такие как анемия, остеопороз, неврологические расстройства и заболевания почек.

Особенно опасен алюминий для людей с заболеваниями почек, так как он может накапливаться в организме и вызывать серьёзные осложнения. Также алюминий может быть вреден для детей и пожилых людей, чей организм более чувствителен к воздействию токсичных веществ.

Для предотвращения отравления алюминием необходимо соблюдать меры предосторожности при работе с алюминиевыми изделиями и избегать употребления воды и пищи, загрязнённых алюминием. Также важно контролировать содержание алюминия в питьевой воде и продуктах питания.

Марки сплава алюминия

Алюминий — это лёгкий металл серебристо-белого цвета, который обладает высокой устойчивостью к коррозии и хорошей электропроводностью. Благодаря этим свойствам алюминий широко используется в различных отраслях промышленности, таких как авиация, космонавтика, автомобилестроение, строительство и производство бытовой техники.

Существует множество марок алюминиевого сплава, каждая из которых имеет свои уникальные свойства и область применения. Вот некоторые из наиболее распространённых марок:

АК9 — сплав алюминия с кремнием, магнием и марганцем. Обладает высокой прочностью и твёрдостью, но низкой пластичностью. Используется для изготовления деталей, требующих высокой износостойкости, например, для производства поршней двигателей внутреннего сгорания.

АК12 — сплав алюминия с кремнием. Обладает хорошими литейными свойствами и высокой жидкотекучестью. Используется для изготовления сложных отливок, таких как корпуса насосов, детали автомобилей и самолётов.

АК7 — сплав алюминия с кремнием, магнием и марганцем. Обладает высокой прочностью и пластичностью. Используется для изготовления деталей, требующих высокой прочности и устойчивости к коррозии, таких как рамы велосипедов, детали автомобилей и самолётов.

АК5М2 — сплав алюминия с кремнием, магнием, марганцем и медью. Обладает высокой прочностью, твёрдостью и износостойкостью. Используется для изготовления деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, таких как зубчатые колёса, валы и оси.

АК9Ч — сплав алюминия с кремнием, магнием, марганцем и хромом. Обладает высокой прочностью, твёрдостью и коррозионной стойкостью. Используется для изготовления деталей, работающих в условиях агрессивной среды, таких как детали насосов, клапаны и фитинги.

Выбор марки алюминиевого сплава зависит от требований к изделию, таких как прочность, твёрдость, пластичность, коррозионная стойкость и другие. Важно учитывать условия эксплуатации изделия, чтобы выбрать наиболее подходящий сплав.

Алюминий — это лёгкий металл, который широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своей прочности, устойчивости к коррозии и хорошей электропроводности. Существует несколько марок алюминия, которые отличаются своими характеристиками и областью применения. Рассмотрим некоторые из них.

АД1 — это технический алюминий, который отличается высокой пластичностью и коррозионной стойкостью. Он легко поддаётся обработке давлением, сварке и пайке. АД1 используется для изготовления фольги, проволоки, труб, радиаторов и других изделий.

АМг2 — это сплав алюминия с магнием, который обладает высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. АМг2 хорошо поддаётся сварке и обработке давлением. Этот сплав используется для изготовления листов, профилей, труб, а также деталей самолётов, судов и автомобилей.

АМг3 — это сплав алюминия с магнием, который отличается высокой пластичностью и коррозионной стойкостью. АМг3 хорошо поддаётся сварке и обработке давлением. Этот сплав используется для изготовления листов, профилей, труб, а также деталей самолётов, судов и автомобилей.

АМц — это сплав алюминия с марганцем, который обладает высокой пластичностью и коррозионной стойкостью. АМц хорошо поддаётся сварке и обработке давлением. Этот сплав используется для изготовления листов, профилей, труб, а также деталей самолётов, судов и автомобилей.

В95 — это высокопрочный сплав алюминия с цинком, магнием и медью. В95 обладает высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. Этот сплав плохо поддаётся сварке, но хорошо обрабатывается давлением. В95 используется для изготовления деталей самолётов, судов и автомобилей, которые подвергаются высоким нагрузкам.

Каждая из этих марок алюминия имеет свои уникальные характеристики, которые делают её подходящей для определённых задач. Выбор марки алюминия зависит от требований к изделию, таких как прочность, устойчивость к коррозии, пластичность и другие.