Алюминий области применения: в строительстве, в промышленности, в быту

Содержание

Алюминий применение и свойства — Справочник химика 21

Адсорбенты можно разделить на следующие общие категории бокситы (природные минералы, состоящие в основном из А1зОз) активированная окись алюминия (очищенный боксит) гели (вещества, состоящие из окиси кремния или алюмогеля и получаемые с помощью химических реакций) молекулярные сита (натрийкальциевые силикаты, или цеолиты) углерод (древесный уголь), адсорбционные свойства которого получаются в результате активирования. Все эти вещества, кроме угля, применяются для осушки газа. Активированный уголь используется для извлечения углеводородов из природного гааа и очистки газа от некоторых примесей. Активность угля по воде очень незначительна. Первые четыре класса адсорбентов приведены в порядке возрастания их стоимости, определяемой их свойствами. Чем больше поглотительная активность адсорбента, тем он дороже стоит, хотя пропорциональность здесь и не соблюдается. Окончательный выбор адсорбента должен производиться с учетом стоимости оборудования, срока службы адсорбента, эффективности его применения в данном процессе и т.

д. Чрезмерное внимание к одной лишь стоимости может [c.240]
Адсорбенты по мере насыщения содержащимися в масле загрязнениями теряют адсорбирующую способность и подлежат замене или регенерации путем десорбции. Адсорбенты, не являющиеся дорогостоящими и дефицитными материалами (отбеливающие глины, отходы алюминиевого производства), как правило, по окончании цикла очистки заменяют свежим материалом. Широкое применение синтетических адсорбентов (силикагель, активированная окись алюминия, цеолиты) выгодно только при условии, что возможно многократное восстановление их свойств повторное использование в процессах очистки. Для восстановления качества адсорбентов их продувают горячим воздухом, обрабатывают растворителем, промывают водой, прокаливают. Эти методы можно применять как индивидуально, так и в различных сочетаниях, причем при последовательном применении двух или нескольких методов эффективность регенерации увеличивается.

Наибольшее распространение получила двухстадийная регенерация — продувка адсорбента горячим воздухом при —200°С (для извлечения масла и удаления воды) и последующее [c.124]

Свойства и применение алюминия. Главное свойство алюминия — его легкость удельный вес твердого алюминия 2,72. Он легко окисляется, но при этом образуется только поверхностная пленка окиси алюминия, которая предохраняет его от дальнейшего окисления. Кислоты, особенно разбавленные, растворяют алюминий. Концентрированная азотная кислота вследствие образования пленки А1(ЫОз)з слабо действует на алюминий (пассивирование алюминия). Щелочи хорошо растворяют алюминий с образованием алюминатов.

[c.462]

Благодаря исключительно высокому сопротивлению коррозии титан — прекрасный материал для изготовления химической аппаратуры. Но главное свойство титана, способствующее все большему его применению в современной технике, — высокая жаростойкость как самого титана, так и его сплавов с алюминием и другими металлами. Кроме того, эти сплавы обладают жаропрочностью— способностью сохранять высокие механические свойства ири повышенных температурах. Все это делает сплавы титана весьма ценными материалами для самолето- и ракетостроения. [c.649]

В качестве наполнителей применяют различные неорганические и органические материалы — порошкообразные, волокнистые или слоистые. К порошкообразным материалам относятся древесная мука, опилки, некоторые минеральные вещества к волокнистым— асбест, стеклянное волокно к слоистым — текстиль, стеклянная ткань, древесная стружка, бумага и др. (Газонаполненные пластмассы — пенопласты и поропласты — составляют особую группу.) Наибольшее повышение механической прочности достигается обычно при применении слоистых и волокнистых наполнителей. В табл. 68 сопоставлены основные механические свойства пластмасс, приготовленных на основе полиэфирной смолы, со свойствами смолы в чистом состоянии, а также со свойствами сплавов алюминия и конструкционной стали.

[c.597]

Новый этап начался в 1949 г., когда был разработан процесс каталитического риформинга с широким применением бифункциональных катализаторов. Это послужило толчком для разработки процессов изомеризации парафиновых углеводородов при давлении водорода в паровой фазе, температурах 350-500 °С на окисных, сульфидных катализаторах и металлах VIH группы, нанесенных на носители, обладающие кислотными свойствами — оксид алюминия, промотированный фтором, и алюмосиликаты [5—9]. [c.5]

Активная окись алюминия. Активная окись алюминия используется для производства катализаторов процессов риформинга, изомеризации, гидроочистки, гидрокрекинга и др. Широкое применение находит она также в процессах адсорбции (для осушки газов, очистки масел, очистки газов и жидкостей от фторсодержащих соединений). В промышленных масштабах ее получают переосаждением гидрата глинозема путем его растворения в кислотах (серной, азотной) или в щелочи (едком натре) с последующими гидролизом, формовкой, сушкой и прокаливанием. Свойства синтезированной окиси зависят от структуры и морфологии исходной гидроокиси, а также от условий термообработки. Существует большое число модификаций окиси алюминия. Их классификация, обозначения, условия получения даны в [30, 31 ]. В промышленности активная окись алюминия

[c.387]

В термических реакциях наблюдается движение двойной связи [455—458], а в разветвленных структурах может происходить некоторое перемещение метильных групп, уже присутствующих в системе, но новые разветвленные структуры не образуются. То же можно сказать и о мягких катализаторах, таких как алюминий нри 400—450° С [459—461] и сульфат алюминия при 270—290° С [462—464]. Однако катализаторы, обладающие кислотными свойствами, вызывают перемещение метильных групп или разветвление цепи. Это в особенности справедливо для тех случаев, когда олефины проходят через окисленный алюминий при 300° С-370° С [465, 466, 462, 461], глины при 290° С [467], кремний-алюминиевые катализаторы крекинга при 400—600° С [468, 469] и кислоты, такие как фосфорная, при 200—350° С [470]. Сильные кислоты, такие как серная кислота и хлористый алюминий, являются эффективными агентами изомеризации при комнатной температуре, но их применение сопровождает значительный крекинг углеводородов.

[c.120]

Природные соединения алюминия. Получение алюминия. Его свойства и применение. Открытие П. Н. Бекетовым реакции восстановления металлических окислов алюминием. Алюминотермия. Корунд. Окись алюминия, ее гидрат. Амфотерность алюминия. Алюминаты. Алюминиевые квасцы. [c.143]

Поглотитель пальба . Из довольно большого числа различных сплавов наиболее широкое применение получили бариево-алюминиевые таблетки, имеющие, например, состав 65% Ва + 35% А1 ( альба ). Как известно, алюминий обладает свойством, покрывшись весьма тонкой пленкой окиси, далее оставаться в чистом виде пленка окиси не позволяет реакции кислорода воздуха с алюминием распространяться в глубь металла. Составляя значительную часть бариево-алюминиевого сплава, алюминий свое свойство преграждать тонкой окисной пленкой путь реакции с кислородом воздуха в большой мере распространяет и на сплав, который по сравнению с чистым барием обладает гораздо большей устойчивостью в атмосфере.

[c.172]

Свойства и применение алюминия. Благодаря многим замечательным свойствам алюминий стал одним из важнейших технических металлов и по объему мирового производства занимает такое же место, как медь, свинец и цинк. Алюминий является основой наиболее распространенных легких сплавов, имеющих огромное применение в современном машиностроении, электротехнике, химической промышленности и быту. Потребность в алюминии, применение которого позволяет облегчить различные конструкции (что особенно важно для средств транспорта), огромна. [c.174]

В водной среде в интервале pH 2—6 кислая окись алюминия обладает свойствами анионита, причем она прочно связывает периодат-и иодат-ионы даже в присутствии больших количеств различных анионов, в частности хлорид-ионов. Поэтому кислую окись алюминия используют в качестве ионообменного материала для удаления перйодата и иодата из реакционной смеси в тех случаях, когда высокая концентрация или высокое содержание анионов исключает возможность применения метода А.

Ниже приводится типичный пример определения иодата по методу Б. [c.75]

Обращаясь к данным табл. 3.5, можно заметить, что за последние 20 лет для адсорбции ПАУ, экстрагируемых из образцов воздуха, наиболее часто использовался оксид алюминия. Применение оксида алюминия [5—7] описано в первых работах, посвященных жидкостной хроматографии ПАУ в 1934 г. Тогда же были получены данные о зависимости между химической структурой, физическими свойствами веществ и адсорбируемостью их на оксиде алюминия. Спустя 15 лет оксид алюминия использовали для количественного определения содержащихся в воздухе ПАУ [44, 153].

[c.144]

Наибольшее применение для осушки жидкостей имеет активированная окись алюминия, что связано с невысокой стоимостью ее и хорошими адсорбционными свойствами. При проектировании установок влагоемкость окиси алюминия обычно принимается равной 4—5% (по массе), т. е. такой же, как и при осушке газов.

Если для осушки жидкостей применяется силикагель, алюмогель или молекулярные сита, то влагоемкость этих адсорбентов принимается равной влагоемкости окиси алюминия. [c.264]

Несомненно существуют области применения некоторых ресурсов, в которых они не могут быть заменены альтернативными материалами. Так, например, сочетание твердости и низкой плотности алюминия, высокотемпературные свойства молибдена, низкая температура плавления олова для использования в припое, текучесть ртути и радиоактивность урана трудно дублировать. Однако нельзя категорически утверждать, что невозможно найти подходящее альтернативное техническое решение.

[c.131]

Алюминий, имея большое сродство к кислороду, не разрушается при обычных условиях на воздухе и в кислороде, так как покрывается очень тонкой (толщиной порядка 0,00001 лш) пленкой окиси алюминия А1аОз, предохраняющей его от дальнейшего окисления. Эта пленка прочная и при нагревании пламенем горелки полоски алюминия не наблюдается образования капель этого металла, как это бывает при нагревании олова. Расплавленный конец полоски алюминия, закрепленной в штативе горизонтально, примет вертикальное положение (рис. 112), но жидкий алюминий не выливается. Он оказывается заключенным в прочный чехольчик из окиси алюминия. На свойстве алюминия не окисляться на воздухе основано применение этого металла в металлургии для покрытия им железных изделий с поверхности с целью предохранения от ржавления и придания жаростойкости. Процесс этот называют алитированием. Алитирование производится путем погружения изделий в расплавленный алюминий или нагреванием их в смеси порошков алюминия и окиси алюминия. При нагревании алюминий проникает в железо, образуя с ним раствор, не подвергающийся разрушению даже при нагревании до 1000°С. Тонкий порошок алюминия применяют в качестве краски для покрытия железных изделий с целью защиты их от коррозии. [c.391]

Ухудшение сырьевой базы, связанное с истощением запасов малосернистых нефтей, неизбежно приводит к увеличению в общем балансе производства нефтяного кокса доли сернистых и высокосернистых сортов. Проблема квалифицированного использования таких сортов стоит весьма остро [24]. За рубежом при производстве алюминия исполь зуют коксы с содержанием серы 2% и вьпне [25]. Требования к качеству нефтяного кокса, применяемого для изготовления графитированных электродов, складываются из условий производства и эксплуатации электродной продукции [19]. Главным фактором стабильности свойств нефтяного кокса является применение для коксования остатков определенного происхождения и свойств [3, 26-28]. [c.19]

Свойства и применение алюминия [c.15]

Эффективность отделения марганца от других элементов на катионитах повышается с применением комплексообразушш,их реагентов [26, 210, 555, 559, 566, 639, 893, 1073, 1196, 1337, 1485] (рис. 42, 43). При отделении марганца от алюминия используют свойство последнего образовывать комплекс с комплексоном И при pH 3,3—4,4. Марганец в этих условиях не образует комплексоната и сорбируется катионитом [26, 639]. Отделение алюминия [c. 133]

Помимо применения красителей для крашения текстильных материалов они используются также для многих других целей. Их можно использовать для окраски бумаги, кожи, масел, мыла, пластических масс, для приготовления красок, лаков, печатных чернил, для подкраски пищевых продуктов, медикаментов и косметики. В последнее время красители применяют также для крашения анодированного алюминия. Применение красителей в качестве индикаторов, красящих веществ в бактериологических и гистологических исследованиях, сенсибилизаторов для светочувствительных пленок и пластинок в фотографии также основано на красящих или светопоглощающих свойствах красителей. С другой стороны, красители можно использовать и для других целей, например в качестве [c.349]

Оппанол В не вулкапизируется. Если, одпако, добавить к изобутену около 2% вес. дпенов, как, напрпмер, нзонрена или бутадиена, то в результате полимеризации нри —80° в присутствии хлористого алюминия получают легко вулканизируемый сополимер (бутилкаучук), производимый в настоящее время в очень больших количествах вследствие его некоторых исключительно ценных свойств. Он приблизительно в 10 раз менее проницаем для воздуха, чем натуральный каучук, исключительно устойчив против действия озона и значительно менее подвержен старению. Широчайшее применение оп находит в производстве автомобильных камер [66]. [c.225]

НИЯ тем, что сам по себе является электронно нейтральным. Было сделано предположение [69], что это свойство галоидных металлов обусловливает их тенденцию к образованию более высокомолекулярных полимеров, чем в случае применения протонных кислотных катализаторов. Но такое предположение не объясняет промотирующее действие галоидво дородных кислот, воды и других промотирующих веществ в реакциях,, катализируемых хлористым алюминием и фтористым бором. [c.229]

Можно работать нри значительно более низких давлениях, если использовать в качестве катализатора алкилалюминий в смеси с тетрахлорэтаном [266, 267], окисью хрома на носителе [268— 270], никелем или кобальтом на древесном угле [271] или промо-тированным молибдатом алюминия [272]. При этом полимеры имеют более линейную структуру. Подобным образом может быть получен и полипропилен. Из этилено-нропиленовых и этилено-бутеновых смесей можно получить высокомолекулярные сополимеры с хорошей эластичностью. Полиэтилен представляет интерес прежде всего с точки зрения его отличных электроизоляционных свойств его химическая стойкость, легкость обработки, легкий вес и большая упругость дают возможность его применения для многих других целей. [c.581]

Свойства и применение. Низшие нитропарафины при обычной температуре —жидкости (нитрометан кипит при 102 °С, нитроэтан — при 114,8°С, 1-нитропропан—при 131 °С тетранитрометан при 125,7 °С разлагается) их плотности составляют от 1,14 (нитрометан) до 1,002 (1-нитропропан). Они широко применяются как растворители (ацетата целлюлозы при экстракции ароматических углеводородов, хлористого алюминия при алкилировании и полимеризации), пластификаторы, карбюранты для реактивных двигателей, взрычатые вещества. Тетр а нитрометан часто используют как агент мягкого нитрования, так как он менее коррозионноактивен, чем HNO3, а также в качестве добавки для повышения цетанового числа дизельных топлив. [c.310]

Дороговизна платины предопределила её малое содержание в промышленных катализаторах риформинга и, следовательно, необходимость её эффективного использования. Этому способствовало применение в качестве носителя оксида алюминия, известного как лучший носитель для катализаторов ароматизации. Для придания катализатору необходимой бифункцио-нальности (нужной для всего комплекса реакций) носителю следовало придать кислотные свойства промотированием галоидами (фтором, хлором). [c.3]

Эффективный способ устранения подвулканизации смесей — экранирование поверхности частиц соединения металла защитной пленкой. Например, описан способ повышения стабильности резиновых смесей за счет использования окиси цинка, покрытой сульфидом цинка, и окиси цинка, покрытой фосфатом цинка [8]. Применение органических кислот и их ангидридов в качестве замедлителей реакции солеобразования с окисью цинка снижает подвулканизацию смесей карбоксилсодержащих каучуков и одновременно существенно улучшает свойства вулканизатов [8]. Применение в качестве вулканизующих агентов алкоголятов алюминия, магния, а также различных перекисей двухвалентных металлов (Zn02, ВаОг и др.) позволяет существенно повысить стойкость резиновых смесей к подвулканизации [7]. Особенностью карбоксилсодержащих каучуков является повышенная стойкость в процессе теплового старения, очень высокое сопротивление разрастанию трещин (больше 300 тыс. циклов) [1]. По комплексу свойств карбоксилсодержащие каучуки представляют существенный интв—рес для различных областей применения. [c.403]

Природные активированные алюмосиликатные катализаторы крекинга представляют собой главным образом монтмориллонито-вые глины, обработанные серной кислотой, сформованные и прокаленные. Применялись и другие природные алюмосиликаты — каолин, галлуазит. В процессе кислотной обработки из природного алюмосиликата удаляются кальций, натрий и калий, часть содержащихся в его структуре железа и алюминия. В катализаторах, полученных на основе различных глин, содержание алюминия (считая на АЬОз) составляет от 17,5 до 45%. Катализаторы этого типа обладают относительно низкой устойчивостью к действию высоких температур. Высокое содержание железа отрицательно влияет на их свойства, так как железо катализирует паразитную реакцию распада на углерод и водород. Антидетонационные свойства бензинов, получаемых при крекинге с катализаторами из природных алюмосиликатов, существенно ниже, чем при применении синтетических катализаторов. В настоящее время катализаторы на основе природных алюмосиликатов практически не применяют. [c.209]

Николай Николаевич Бекетов (1826—1911)—крупный русский ученый — физико-химик. Выдающимся трудом Бекетова являются его Исследования над явлениями вытеснения одних элементов другими , опубликованные в 1865 г. Он открыл свойство алюминия вытеснять при высокой температуре металлы из их оксидов. 3)то открытие впоследствии легло в основу металлотермии (см. 192), получившей широкое применение в металлургии. Бекетон осуществил многочисленные термохимические измерения. Он впервые (с 1865 г.) ввел прциодаваиие фн 1И 1еской химии как учебной дисциплины. [c.291]

Исследовано влияние количества и свойств растворенных солей на разделение суспензий глинистых сланцев [220]. Опыты проведены с применением анионоактнвного, катионоактивного и неионогенного флокулянтов в присутствии хлоридов натрия, кальция и магния, карбонатов натрия, кальция и магния, сульфатов натрия, магния, железа и алюминия при концентрации 100—5000 ч. на 1 млн. Установлено, что эффективность действия флокулянтов зависит от концентрации и валентности ионов солей, причем влияние этих факторов на каждый флокулянт различно. [c.196]

Вязкостные свойства металлов характеризуются допустимой ударной нагрузкой, определяемой по методу Шарпи (метод 7-образной зарубки). Чувствительность метода У-образной зарубки зависит от структуры металла. Границентрические кубические кристаллы выдерживают испытание по методу Шарпи при низких температурах. Аустенитные нержавеющие стали, стали, легированные никелем, алюминий и медь имеют границентрическую кристаллическую структуру, поэтому они обладают свойствами, которые необходимы для работы при низких температурах. Наилучшим металлом для применения в этих условиях является нержавеющая сталь марки 304, по она слишком дорога и поэтому применяется только в случае крайней необходимости. В обычных процессах сжижения природного газа при температурах до —162,2° С широко применяются аппараты и трубы, изготовленные из стали, содержащей 3,5-9% [c.203]

Более длительной работе никеля на кизельгуре препятствует малая механическая прочность кизельгура вследствие его химического взаимодействия с водой при высоких температурах и высоких pH среды. Поэтому представляют интерес работы по применению для гидрогеиолиза катализаторов на носителях, устойчивых к воздействию реакционной среды, — на окиси алюминия алюминатах кальция [47], а также сплавных порошкообразных медно-алюминиевых катализаторов [42]. Такие катализаторьг должны быть, очевидно, стабильнее никеля на кизельгуре их активность и селективность в процессе гидрогеиолиза углеводов может значительно отличаться от соответствующих свойств никеля на кизельгуре, так как применение окиси алюминия в качестве носителя значительно увеличивает прочность связи водорода с поверхностью [48]. Следует, однако, заметить, что большая твердость никелевого катализатора на окиси алюминия по сравнению-с никелем на кизельгуре может вызвать значительную эрозию оборудования, трубопроводов и арматуры, а повышенная плотность этих катализаторов затрудняет их использование в суспендированном виде необходимы работы по усовершенствованию таких катализаторов. [c.121]

Кислотную функцию в алюмон/атиновом катализаторе выполняет окись алюминия. Она определяет активность катализатора в реакциях изомеризации и гидрокрекинга. Для усиления кислотности в окись алюминия вводят 0,3% фтора или 0,5—2% хлора. Более высокое содержание галогена значительно повышает крекирующие свойства катализатора и приводит к увеличению выхода газа. Применение хлора в качест]1о промотора имеет некоторое преимущество перед использованием фтора. Хлор в меньшей мере способствует реакциям крекинга и, кроме того, стабилизирует высокую дисперсность платины за сче» образования комплекса с платиной и окисью алюминия. [c.256]

Для нанесения покрытия используют чаще всего цинк, алюминий и хром, а иногда и другие металлы. В последнее время цинк становится дефицитным металлом, и его стараются меньще использовать для покрытий, в то время как алюминий получает все более широкое применение. По мнению академика Я-М. Коло-тыркина, алюминий не уступает цинку по своим свойствам, а в некоторых средах обладает лучшим защитным эффектом, более технологичен и значительно дешевле. [c.76]

Таким образом, путем катионной полииеризации могут быть получены олигомеры винилалкиловых эфиров, обладающие хорошими вязкостно- и низкотемпературными характеристиками и имеющие высокую термоокислительную стабильность и смазывающие свойства. Вопрос о применении олигомеров винилалкиловых эфиров в качестве основ или базовых компонентов синтетических смазочных масел может быть решен после выявления причин, вызывающих коррозию алюминия при окислении этих олигомеров. [c.40]

Некоторые соли тяжелых металлов нафтеновых кислот, в частности нафтенаты меди, растворимы в неполярных растворителях и поэтому могут применяться в виде растворов. Качественная реакция Харичкова на нафтеновые кислоты [20] основана на свойстве нафтенатов меди при растворении в петролейном эфире давать зеленое окрашивание. Нафтенаты тяжелых металлов способны растворяться в нашатырном спирте в виде комплексных аммиачных солей. Этим свойством пользуются, чтобы высадить в виде пленки нерастворимые нафтенаты путем нейтрализации или упаривания их аммиачных растворов. Особенно большое и важное применение получили нафтенаты алюминия. Раствор их в скипидаре используется в качестве лака для покрытия поверхности дерева и металлов. Способность нафтената алюминия диспергировать в углеводородах обеспечила ему успешное применение в качестве наполнителя резины, а затем и в качестве одного из компонентов рецептур напалма (вязких зажигающих композиций) [21]. [c.313]

Урок по теме:»Применение алюминия»

Урок по теме «Применение алюминия»

Цель:

Изучить области применения алюминия; показать учащимся взаимосвязь строения вещества и его свойств с областями применения; систематизировать и конкретизировать знания учащихся о физических и химических свойствах алюминия и его соединений, об амфотерных особенностях алюминия, оксида и гидроксида алюминия. На примере изучаемого материала развивать мотивацию и познавательный интерес к предмету, умения рассуждать, обобщать и анализировать изучаемый материал.

Задачи урока:

Образовательные:

— выявление и оценка степени овладения системой знаний и комплексом навыков и умений об амфотерных элементах и их соединениях на примере алюминия, готовности учащихся успешно применять полученные знания на практике, позволяющие обеспечить обратную связь и оперативную корректировку учебного процесса.

Развивающиеся :

-совершенствовать умения экспериментально подтверждать химические свойства веществ, на основе теоретических знаний, выполнять практические задания, выявлять существенное, делать выводы, устанавливать межпредметные связи, развивать экспериментальные умения, формировать мировоззренческие понятия о познаваемости природы.

Воспитательные :

— воспитание положительной мотивации учения, правильной самооценки и чувства ответственности.

Тип урока: комбинированный

Формы работы учащихся:

эвристическая беседа, решение проблемных ситуаций, химический эксперимент, тестирование, разноуровневая работа, групповая работа, индивидуальная.

Методы и приемы обучения:

проблемный, поисковый, демонстрационный химический эксперимент, работа в группах, устные ответы у доски, самостоятельная работа с текстами, взаимоконтроль.

Оборудование урока:

Презентация, научно-познавательные тексты по теме урока, ПСХЭ, растворы серной, соляная кислоты, гидрокида натрия, ноутбуки. Карточки с заданиями, инструкции. Лабораторное оборудование.

Учащиеся должны знать:

строение атома алюминия, физические и химические свойства алюминия как простого вещества, области применения.

Учащиеся должны уметь:

давать характеристику алюминия, как химического элемента, так и простого вещества. Записывать уравнения реакций, доказывающие химические свойства алюминия в молекулярном и окислительно-восстановительном виде.

План урока:

Организационный момент
Изучение нового материала
1. Вступительное слово учителя, подводящее к раскрытию темы урока.
2. Сообщения учащихся
3. Формулируется тема урока.
4. Постановка проблемного вопроса
5. Доклад учащегося по новой теме.
6. Решение проблемной ситуации
7. Формирование умений и навыков по новой теме
Актуализация знаний
1. Самостоятельная работа с использованием материалов единой коллекции образовательных

ресурсов -1

1. Работа в парах.
2. Гимнастика для глаз
3. Индивидуальная работа.
4. Виртуальная лаборатория
5. Химический эксперимент
6. Физкультминутка
7. Самостоятельная работа с использованием материалов единой коллекции образовательных ресурсов-2.
8. Тестирование
Домашнее задание
Рефлексия

План-конспект урока.

Организационный момент

Изучение нового материала

2.1. Вступительное слово учителя, подводящее к раскрытию темы урока.(слайд 1)

Сегодня мы продолжаем изучать один из самый распространенный в 21 веке металл Алюминий.

А знаете ли вы, что на протяжении столетия алюминий является героем многих произведений. Давайте послушаем приготовленные вами сообщения. (Работа с ноутбуками по презентации)

2.2. Сообщения учащихся.

1 ученик -Поэт Андрей Вознесенский написал в 1959 году стихотворение «Осень», в котором использовал алюминий в качестве художественного образа:

…А за окошком в юном инее

лежат поля из алюминия…(слайд 2)

2 ученик — Виктор Цой написал песню «Алюминиевые огурцы» с припевом:

Я сажаю алюминиевые огурцы

На брезентовом поле(слайд 3)

3 ученик — В повести Герберта Уэллса «Война миров» (1897 год) марсиане, покинув один из своих лагерей, оставили (бросили) в нём несколько листов алюминия. Примечательно, что главный герой повести считал, что марсиане делали алюминий из глины, что соответствует современной действительности. (слайд 4)

4 ученик -В «Юношеском романе» Валентин Катаев рассказывает о событиях Первой мировой войны, в которых алюминий оказался главным действующим лицом. В то время немцы изготовляли из этого металла дистанционные трубки для шрапнели и головки некоторых видов снарядов. После артиллерийских дуэлей земля вокруг позиции была усеяна алюминиевыми боеголовками. Русские солдаты собирали их как грибы, затем плавили на огне и отливали в формы. Получались алюминиевые ложки. Вот что пишет об этом В. Катаев: «Литейный завод работал полным ходом… Была даже, помнится, установлена рыночная цена на алюминиевую ложку. Сорок копеек штука. Куда не посмотришь, всюду сидят солдаты и , согнувшись, шлифуют только что отлитые шершавые алюминиевые ложки наждачной бумагой.» (слайд 5)

5 ученик — В повести Н. Г. Чернышевского «Что делать?» (1862—1863) один из главных героев повести в своём письме другому пишет, что ему довелось увидеть слиток металла, «который называется алюминиум», и что, учитывая свойства алюминия, он уверен, что за алюминием большое будущее (во времена Н. Г. Чернышевского алюминий ещё только начинали открывать). (слайд 6)

2.3. Формулируется тема урока:

Тема урока: Применение алюминия.(запись в тетрадь) (слайд 7)

2.4.Постановка проблемного вопроса:

Учитель: Н.Г. Чернышевский 150 лет назад сказал “Алюминий – крылатый металл. Этому металлу принадлежит будущее”. Так ли это сейчас? (слайд 8)

2.5.Доклад учащегося по новой теме. (слайд 9)

«В настоящее время алюминий и его сплавы применяют во многих областях промышленности и техники.

Электропроводность алюминия сравнима с медью, при этом алюминий дешевле. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Правда, у алюминия как электротехнического материала есть неприятное свойство – из-за прочной оксидной пленки его тяжело паять.

В приборостроении он используется при производстве кино- и фотоаппаратуры, различных контрольно-измерительных приборов.

Алюминий применяется при изготовлении аппаратуры для производства и хранения крепкой азотной кислоты, пероксида водорода, органических веществ и пищевых продуктов благодаря его высокой коррозионной стойкости и не токсичности.

Алюминий широко использоваться для изготовления тары для консервирования и храпения продуктов сельского хозяйства. Но хранение не ограничивается маленькими баночками, алюминий используется для строительства зернохранилищ и других быстровозводимых сооружений, востребованных в сельском хозяйстве.

Основные достоинства алюминия— легкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость, высокая теплопроводность, не ядовитость сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки.

Также широко алюминий применяется в военной промышленности при строительстве самолетов, танков, артиллерийских установок, ракет, зажигательных веществ, и дл многих других целей в военной технике.

Широкое применение алюминий высокой чистоты находит в таких новых областях техники как ядерная энергетика.

Большое распространение алюминий получил как антикоррозийное покрытие в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.

Широко используется еще одно полезное свойство алюминия – его высокая отражающая способность. Поэтому из него изготавливаются различные отражающие поверхностей нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал.

Алюминий используют в металлургической промышленности в качестве восстановителя при получении ряда металлов, таких как хром, кальций, марганец.

Не обойтись без алюминия и его сплавов сплавы в промышленном и гражданском строительстве. Он используется для изготовления каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и др.

Способность алюминия гореть в воздухе ярким пламенем, используется при приготовлении красочных фейерверков и изготовление бенгальских огней.

Будущее за алюминием – это не просто слова, это реальность. Уже создана алюминированная ткань, она «умеет» согревать и охлаждать. Из этой ткани изготавливают шторы, плащи, одеяла, которые весят всего 55г и помещаются в портсигаре. Можно не сомневаться, что геологи, туристы, рыбаки по достоинству оценят изделия из такой ткани. Поможет она и пожарным.

Исходя из всех вышеперечисленных способов применения алюминия, можно сказать, что алюминий прочно занял первое место среди других цветных металлов по масштабам производства и значению в хозяйстве»

2.6.Решение проблемной ситуации

Обучающиеся выдвигают, доказывают или опровергают свою гипотезу по проблеме урока: “Алюминий – металл будущего?”

Учитель еще раз предлагает посмотреть основные отросли применения алюминия. (слайд 9)

2.7. Формирование умений и навыков по новой теме.

Задание 1. Установите соответствие между свойствами алюминия и его областью применения:

Физические и химические свойства алюминия Область применения.

1.Высокая теплопроводность А. алюмотермия

2.Лёгкий Б. Электрические провода

3.Высокий коэффициент отражения В. Изготовление кухонной посуды

4.Высокая электропроводность Г. Самолётостроение

5.Восстановительные свойства Д. Изготовление зеркал

6.Нетоксичность Е. Изготовление цистерн для азотной кислоты

! Самопроверка. (слайд 10)

Учитель:Закончим изучение новой темы шуточным стихотворением:

Спорить я не буду с вами, Трубы, яхты, корабли,

Сверху газы, знаем сами. Самолеты и мосты,

Только здесь у нас в низине Ложки, провода, кастрюли –

Всех важнее алюминий. Без меня пропали б люди.

Серебристый я и легкий, И замечу вам, друзья,

А веществ даю-то сколько! В розыске российском я.

Глина, шпат, слюда, боксит, Ищет всякий, стар и млад,

Но люблю я свой оксид. А найдет – бежит сдавать.

Красным цветом он – рубин,

Синим – сказочный сапфир.

3.Актуализация знаний.

Учитель: Следующий этап нашего урока – повторение и закрепление химических свойств алюминия и его соединений. Давайте вспомним строение атома алюминия. (При повторении пройденного материала обучающиеся используют карточку-задания (приложение 1) и карточку –оценочный лист (приложение 2))

3. 1.Самостоятельная работа с использованием материалов единой коллекции образовательных

ресурсов -1 (слайд 11)

Задние 2. Характеристика алюминия по положению в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева.

3.2. Работа в парах. ( учащиеся выполняют задания разного уровня сложности, затем взаимопроверка)

Задание 3. Химические свойства алюминия.

Задания 1 уровня: Найдите соответствие между реагентами и продуктами реакции, расставьте коэффициенты.

1.Al+O₂ А AlCl₃ +H₂

2.Al+Cl₂ Б AlCl₃

3.Al+HCl В AlCl₃ +H₂ О

4. Al+HgCl₂ Г AlCl₃ +Hg

Д AlCl₃ +HgCl₃

е Al₂O₃

Задания 2 уровня: Закончите следующие уравнения химических реакций, назовите продукты:

Al + Br₂ =

Al + Н₂SO₄(р-р) =

Al + NaOH +Н₂О =

! Взаимопроверка.

Вывод:

? -Скажите, что вы можете сказать о свойствах алюминия

(обучающиеся должны отметить, что алюминий проявляет амфотерные свойства и является в реакциях восстановителем)

Учитель: Именно из-за амфотерности в алюминиевой посуде нельзя хранить кислую капусту или огурцы в рассоле, кислое молоко, соленую рыбу, блюда из картофеля: длительное воздействие кислот и щелочей разрушает оксидную пленку на алюминии, и металл проникает в пищу. Повышенное содержание алюминия в крови вызывает возбуждение центральной нервной системы, нарушается минеральный обмен.

3.3. Гимнастика для глаз.

Упражнение выполняется стоя, руки на поясе, плечи развернуты. Плакат находится впереди вверху, укреплен над доской.

С помощью стрелок указаны траектории, по которым должен двигаться взгляд в процессе выполнения физкультминуток:

вверх – вниз, влево – вправо, по часовой стрелке, по восьмерке. Каждая траектория отличается от других цветом. Это делает схему яркой, красочной и привлекает внимание.

?-В каких еще реакциях алюминий является восстановителем (Ответ: в соединениях с солями и оксидами менее активных металлов)

3.4.Индивидуальная работа.

Задание 4. Восстановительные свойства алюминия.

Задания 1 уровня:

Определите окислитель и восстановитель в реакции, расставьте коэффициенты:

AI + CuSO₄ = AI₂(SO₄)₃ + Cu

Задания 2 уровня:

Запишите уравнение реакции взаимодействия алюминия с оксидом ванадия (V), составьте электронный баланс.

! Самопроверка. (слайд 12)

^{0 +2 +3 0} ^{0 +}⁵^{+3 0}

2AI +3 CuSO₄ = AI₂(SO₄)₃ +3 Cu 2. 10AI + 3V ₂O₅ = 5AI₂O₃ + 6V

^{0 +3} ^{0 +3}

AI — 3е = AI 2 — восстановитель AI — 3е = AI 5 — восстановитель

^{+2 0}^{+5 0}

Cu +2е = Cu 3 — окислитель V +5е = V 3 — окислитель

?- Какое соединение образует алюминий в результате реакции горения.

— Какие свойства проявляет оксид алюминия.

3.5.Виртуальная лаборатория. (слайд 13)

Задание 5. Амфотерные свойства оксида алюминия

С помощью виртуальной лаборатории докажите амфотерные свойства оксида алюминия. Запишите

Уравнения реакции, отметить признак реакции.

?— Какое еще соединение алюминия изучили на предыдущем уроке.

-Как можно получить гидроксид алюминия.

3.6. Химический эксперимент

Задание 6. Получение и химические свойства алюминия.

Задания 1 уровня:

Демонстрация опыта 1: Получение гидроксида алюминия реакцией обмена. (приложение 3)

Карточка – инструкция:

Получение гидроксида алюминия реакцией обмена.

Цель: получить гидроксид алюминия реакцией обмена.

Оборудование: штатив для пробирок, в котором находятся две пробирки.

Реактивы: растворы гидроксида натрия, хлорида алюминия, нитрат алюминия

Ход лабораторного опыта:

В одну пробирку налейте 1-2 мл. раствора хлорида алюминия, во вторую 1-2 мл. раствора нитрата алюминия
Добавьте несколько капель гидроксида натрия.
Что наблюдаете.
Запишите уравнение реакции обмена в тетрадь и на доске.

Вывод:_________.

Правила работы с кислотами и щелочами:

Соблюдай осторожность при работе с кислотами и щелочами! В случае попадания на кожу – промой водой!

?-Какие свойства проявляет гидроксид алюминия.

-Давайте докажем амфотерность гидроксида алюминия с помощью опыта.

Задания 2 уровня:

Демонстрация опыта 2: Амфотерные свойства гидроксида алюминия. (приложение 4)

Карточка – инструкция:

Амфотерные свойства гидроксида алюминия.

Цель: изучить химические свойства гидроксида алюминия.

Оборудование: штатив для пробирок, в котором находятся две пробирки № 1 и №2 с гидроксидом алюминия полученного в результате опыта № 1.

Реактивы: растворы гидроксида калия, серной кислоты

Ход лабораторного опыта:

В пробирку № 1 содержащего гидроксид алюминия добавить р-р гидроксид натрия, что наблюдаете?
Запишите уравнение реакции № 1.
В пробирку № 2 содержащего гидроксид алюминия добавить р-р серной кислоты, что наблюдаете?
Запишите уравнение реакции № 2.

Вывод_________________

Правила работы с кислотами и щелочами:

Соблюдай осторожность при работе с кислотами и щелочами! В случае попадания на кожу – промой водой!

3.7. Физкультминутка.

Стойка: руки за голову, голову наклонить вниз; 1—2 — выпрямить голову,

локти отвести назад, подняться на носки — вдох;

3—4 — выдох (повторить 8—10 раз).

3.8.Самостоятельная работа с использованием материалов единой коллекции образовательных

ресурсов-2. (слайд 14)

Задание 7. Генетическая ряд алюминия.

Задания 2 уровня: Составьте схему генетического превращения, запишите в тетрадь, составьте уравнения реакции . Один ученик работает у доки.

Задания 1 уровня: Составить генетическую ряд алюминия:

+O₂NaOHt

AI ———— AICI₃————AI(OH)₃———AI₂O₃

3. 9. Тестирование.

1. Амфoтерные соединения образует

а) Са б)Na в) Аl г) Li

2. Не подвержен коррозии

а) Аl б)Fe в)Na г)Li

3. В ряду Na– Мg– Аl– Si

а) увеличивается число энергетических уровней в атомах

б) усиливаются металлические свойства элементов

в) уменьшается высшая степень окисления элементов

г) ослабевают металлические свойства элементов

4. Какую химическую реакцию положил в основу рассказа «Бенгальские огни» его автор Н. Носов?

а) взаимодействие алюминия с хлором

б) взаимодействие алюминия с водой

в) взаимодействие алюминия с кислородом

г) взаимодействие алюминия с серой

5. Алюминий реагирует с каждым из набора веществ:

а) азот и хлорид натрия

б) кислород и концентрированная азотная кислота

в) соляная кислота и гидроксид натрия

г) аргон и нашатырь

6.Гидроксид алюминия проявляет амфотерные свойства при взаимодействии с:

а) NaOH и CаSO₄ в) H₂SO₄ и KOH

б) KOH и Na₂ O г) HCl и CaCl₂

7. Выберите физические свойства, характерные для алюминия

а) лёгкий, электропроводный, серебристо-белый.

б) тяжёлый, тугоплавкий, электропроводный

в)легкоплавкий, твёрдый, полупроводник

г) пластичный, токсичный, теплопроводный

8.Какой из указанных металлов является более активным , чем алюминий ;

а) Na б) Zn в) Fe г) Cu

! Самопроверка. (слайд 15)

4. Д.з.

5. Рефлексия

Учащиеся отвечают на вопросы:

?— Что узнали нового?

-Пригодится ли вам это в жизни?

-Какую оценку вы себе поставили?

Карточка – задания к уроку : «Применение алюминия и его соединений» (Приложение 1)

Ф. И. ученика

Задание 1. Установите соответствие между свойствами алюминия и его областью применения:

Физические и химические свойства алюминия Область применения.

1.Высокая теплопроводность А. алюмотермия

2.Лёгкий Б. Электрические провода

3.Высокий коэффициент отражения В. Изготовление кухонной посуды

4.Высокая электропроводность Г. Самолётостроение

5.Восстановительные свойства Д. Изготовление зеркал

6.Нетоксичность Е. Изготовление цистерн для азотной кислоты

Каждый правильный ответ 0,5 баллов. (макс 3 балла)

Задание 2. Самостоятельная работа с использованием материалов единой коллекции образовательных

ресурсов -1 (макс 2 балла)

Задание 3. Химические свойства алюминия.

Задания 1 уровня:

Задания 2 уровня:

Найдите соответствие между реагентами и продуктами реакции, расставьте коэффициенты.

1.Al+O₂ А AlCl₃ +H₂

2.Al+Cl₂ Б AlCl₃

3.Al+HCl В AlCl₃ +H₂ О

4. Al+HgCl₂ Г AlCl₃ +Hg

Д AlCl₃ +HgCl₃

е Al₂O₃

Каждый правильный ответ 0,5 баллов. (макс 2 балла)

Закончите следующие уравнения химических реакций, назовите продукты:

Al + Br₂ =

Al + Н₂SO₄(р-р) =

Al + NaOH +Н₂О =

Каждый правильный ответ 1 баллов. (макс 3 балла)

Задание 4. Восстановительные свойства алюминия.

Задания 1 уровня:

Задания 2 уровня:

Определите окислитель и восстановитель в реакции, расставьте коэффициенты:

AI + CuSO4 = AI2(SO4)3 + Cu

(макс 2 балла)

Запишите уравнение реакции взаимодействия алюминия с оксидом ванадия (V), составьте электронный баланс.

(макс 3 балла)

Задание 5. Амфотерные свойства оксида алюминия (Виртуальная лаборатория).

Запись реакций в тетрадь. (макс 2 балла)

Задание 6. Получение и химические свойства алюминия. (Химический эксперимент) Запись реакций в тетрадь.( Оцениваются учащиеся выполняющие демонстрационные опыты 1 уровень -макс. 2 балла, 2 уровень –макс 3 балла)

Задание 7. Генетическая ряд алюминия. А) Самостоятельная работа с использованием материалов единой коллекции образовательных ресурсов-2. (макс 1 балл)

Б) Задания 1 уровня: +O₂NaOH_t

AI ———— AICI₃————AI(OH)₃———AI₂O₃

В)Задание 2 уровня:

Превращение составленное при сам.р.№2.

Запись реакций в тетрадь. ( Оцениваются учащиеся работающие у доски 1 уровень -макс. 2 балла, 2 уровень –макс 3 балла)

Задание 8. Тестирование.

1. Амфoтерные соединения образует

а) Са б)Na в) Аl г) Li

2. Не подвержен коррозии

а) Аl б)Fe в)Na г)Li

3. В ряду Na– Мg– Аl– Si

а) увеличивается число энергетических уровней в атомах

б) усиливаются металлические свойства элементов

в) уменьшается высшая степень окисления элементов

г) ослабевают металлические свойства элементов

4. Какую химическую реакцию положил в основу рассказа «Бенгальские огни» его автор Н. Носов?

а) взаимодействие алюминия с хлором

б) взаимодействие алюминия с водой

в) взаимодействие алюминия с кислородом

г) взаимодействие алюминия с серой

5. Алюминий реагирует с каждым из набора веществ:

а) азот и хлорид натрия

б) кислород и концентрированная азотная кислота

в) соляная кислота и гидроксид натрия

г) аргон и нашатырь

6.Гидроксид алюминия проявляет амфотерные свойства при взаимодействии с:

а) NaOH и CаSO₄ в) H₂SO₄ и KOH

б) KOH и Na₂ O г) HCl и CaCl₂

7. Выберите физические свойства, характерные для алюминия

а) лёгкий, электропроводный, серебристо-белый.

б) тяжёлый, тугоплавкий, электропроводный

в)легкоплавкий, твёрдый, полупроводник

г) пластичный, токсичный, теплопроводный

8.Какой из указанных металлов является более активным , чем алюминий ;

а) Na б) Zn в) Fe г) Cu

Каждый правильный ответ 0,5 баллов. (макс 4 балла)

Оценочный лист (Приложение 2)

Ф.И. учащегося

Вид работы обучающегося по ходу урока.

Бальная оценка за каждое задание

Количество баллов заработанных обучающимися

Сообщения обучающихся

Макс -5 баллов.

Задание 1.

Установите соответствие:

За каждый правильный ответ – 0,5 балла.

Макс – 3 балла.

Задание2. Сам. р. № 1.

Макс – 2 балла

Задание 3.

Химические свойства алюминия.

1 уровня: За каждый правильный ответ – 0,5 балла. Макс – 2 балла.

2 уровня: За каждый правильный ответ – 1 балл. Макс – 3 балла.

Задание 4.

Восстановительные свойства алюминия.

1 уровня: Макс – 2 балла.

2 уровня: Макс – 3 балла.

Задание 5.

Виртуальная лаборатория

Макс 2 балла.

3адание 6.

Химический эксперимент

Д. о. 1: Макс. – 2 балла.

Д. о. 2: Макс. – 3 балла.

Задание 7.

Генетическая связь.

Сам. р. № 1. – 1 балл

1 уровня: Макс. – 2 баллов.

2 уровня: Макс. – 3 баллов.

3адание 8. Тестирование .

Макс. – 4 баллов.

Устная работа на уроке.

Макс. – 2 баллов

Количество баллов

От 26-30 оценка «5»

________ баллов

От 20-25 оценка «4»

От 15-19 оценка «3»

Менее 15 баллов —-

Оценка __________

(приложение 3)

Карточка – инструкция:

Получение гидроксида алюминия реакцией обмена.

Цель: получить гидроксид алюминия реакцией обмена.

Оборудование: штатив для пробирок, в котором находятся две пробирки.

Реактивы: растворы гидроксида натрия, хлорида алюминия, нитрат алюминия

Ход лабораторного опыта:

1. В одну пробирку налейте 1-2 мл. р-ра хлорида алюминия, во вторую 1-2 мл. р-ра нитрата алюминия

2. Добавьте несколько капель гидроксида натрия.

3. Что наблюдаете.

4. Запишите уравнение реакции обмена в тетрадь и на доске.

Вывод:_________.

Правила работы с кислотами и щелочами:

Соблюдай осторожность при работе с кислотами и щелочами! В случае попадания на кожу – промой водой!

(приложение 4)

Карточка – инструкция:

Амфотерные свойства гидроксида алюминия.

Цель: изучить химические свойства гидроксида алюминия.

Оборудование: штатив для пробирок, в котором находятся две пробирки № 1 и №2 с гидроксидом алюминия полученного в результате опыта № 1.

Реактивы: растворы гидроксида калия, серной кислоты

Ход лабораторного опыта:

1. В пробирку № 1 содержащего гидроксид алюминия добавить р-р гидроксид натрия, что наблюдаете?

2. Запишите уравнение реакции № 1.

3. В пробирку № 2 содержащего гидроксид алюминия добавить р-р серной кислоты, что наблюдаете?

4. Запишите уравнение реакции № 2.

Вывод_________________

Правила работы с кислотами и щелочами:

Соблюдай осторожность при работе с кислотами и щелочами! В случае попадания на кожу – промой водой!

Приложение 5

Задание 7. Генетическая ряд алюминия.

Задания 1 уровня: +O₂NaOH_t

AI ———— AICI₃————AI(OH)₃———AI₂O₃

МАКС-2021: российские ученые представили термостойкий сплав для авиации и космоса

На международном авиационно-космическом салоне МАКС-2021 НИТУ «МИСиС» представил инновационный сплав на основе алюминия для авиации и линий электропередач. Ученым удалось повысить термостойкость алюминиевого сплава до 450 °C, а также добиться лучшей электропроводности за счет добавления кальция. Полученный материал может применяться для изготовления облегченных электропроводов, в частности, в авиации. Статья о разработке опубликована в журнале Metals.

Алюминий наряду с медью является основным металлом для изготовления проводов. Он обладает немного более низким уровнем электропроводности, но при этом стоит намного дешевле. При этом он в 3,5 раза легче меди, что обеспечило ему широкое применение в линиях электропередач, различных летательных аппаратах и других областях, где снижение веса является критически важным.

Существенным минусом алюминия является низкая термостойкость — он выдерживает нагрев до 150 °C, а при более высоких температурах охрупчивается, что приводит к разрушению проводов. Для того, чтобы увеличить термостойкость и расширить потенциальные области применения алюминиевых проводов, требуется вводить в металл легирующие добавки. Ранее ученым НИТУ «МИСиС» и Уфимского государственного авиационного технического университета удалось повысить термостойкость алюминия до 400 °C путем добавления в сплав циркония.

Продолжая работу по созданию алюминиевых сплавов повышенной термоустойчивости, ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Уфимского государственного авиационного технического университета и Сибирского федерального университета нашли способ повысить термостойкость алюминия до 450 °C. Экспериментальный сплав, содержащий 0.8% кальция, 0.5% циркония, 0.5% железа и 0.25% кремния, был изготовлен методом литья в электромагнитном кристаллизаторе (ЭМК). Использование данной технологии позволило добиться оптимальной микроструктуры материала, подходящей как для холодного волочения проволоки диаметром 3 мм, так и для холодной прокатки полосы диаметром 2 мм. При этом отжиг при температуре 450 ◦C позволяет добиться необходимого баланса прочности и электропроводности.

Авторы работы отмечают, что новый материал отличается более высокой прочностью, электропроводностью и термостойкостью как по сравнению со сплавами на основе алюминия и циркония, так и со сплавами на основе алюминия и редкоземельных металлов. Улучшенной электропроводности удалось добиться за счет добавления кальция.

Николай Белов, главный научный сотрудник кафедры «Обработка металлов давлением» НИТУ «МИСиС», профессор, д.т.н.:
«Полученный сплав можно использовать и в космической отрасли, поскольку, по сравнению с используемым сейчас проводниковым сплавом 01417, он обладает существенными преимуществами по стоимости, термостойкости и технологичности. В новом материале место редкоземельных элементов был использован кальций, причем в гораздо меньшем количестве (около 1%) и небольшие добавки циркония, железа и кремния. Отсутствие дорогостоящих элементов приводит к существенному снижению стоимости, а малое количество интерметаллидных частиц и их благоприятная морфология обеспечивает деформационную пластичность, что позволяет проводить холодное волочение литой заготовки. Наличие циркония позволяет сформировать наночастицы, которые вносят основной вклад в повышение термостойкость проволоки».

Свойства и области применения алюминиевых сплавов легированных цирконием

С развитием новых отраслей науки и техники расширяются и требования к свойствам алюминиевых сплавов. Это приводит, как правило, к усложнениям их состава. Всё чаще в качестве легирующих компонентов находят применение добавки таких тугоплавких элементов, как цирконий, марганец, хром, титан, ванадий, бор и другие.

Работами М.В.Мальцева, В.И.Добаткина, А.Кибулы и других авторов показано, что последние при введении в расплав способствуют измельчению зерна слитков, устраняют структурную неоднородность, существенно улучшают литейные и механические свойства сплавов, обеспечивают получение крупногабаритных поковок и штамповок, а также других полуфабрикатов, изготовляемых с малой степенью деформации из сплавов Д16, АЦМ, 1911,1915. Для таких литейных сплавов как ВАЛ-1, ВАЛ-5, АЛ4М и других также показана целесообразность использования тугоплавких легирующих компонентов [4].

Широкое распространение для легирования алюминиевых сплавов получил цирконий, который, как и другие переходные металлы, обладает резко выраженным модифицирующим действием.

Диаграмма состояния системы Al-Zr относится к перитектическому типу. Как свидетельствует диаграмма, рис.1.1, между жидкостью(0,11% циркония) со стороны чистого алюминия и соединением ZrAl₃происходит перитектическая реакция с образованием твердого раствора алюминия (0,28% циркония). Температура реакции составляет 660,5^°С.

В работе указывается, что изучение двойных диаграмм состояния, характеризующих взаимодействие между алюминием и легирующими компонентами, позволяет судить об эффективности того или иного элемента как модификатора. Наиболее эффективными модификаторами являются те металлы, которые образуют с алюминием диаграммы состояния перитектического или эвтектического типа с тугоплавкими соединениями, ликвидус которых в значительной мере смещён в сторону алюминия. Примером такой диаграммы и является диаграмма Al-Zr.

Кроме способности измельчать зерно, цирконий, в значительной мере может оказывать влияние на температуру рекристаллизации алюминиевых сплавов. Последнее действие связано с образованием и распадом твёрдых пересыщенных растворов циркония в алюминии. В готовом изделии, как правило, отсутствуют пересыщенные твёрдые растворы. В процессе технологического цикла производства полуфабрикатов, связанного с многочисленными нагревами сплава, чередующимися с деформациями, происходит распад этих твёрдых растворов с выделением вторичных алюминидов. Степень распада твёрдого раствора, дисперсность и характер распределения продуктов распада, в конечном итоге, определяют влияние переходных металлов на механические свойства деформированных полуфабрикатов.

Елагин в работе рассматривая влияние переходных металлов на температуру рекристаллизации, указывает, что наибольший эффект на температуру рекристаллизации оказывают дисперсные интерметаллиды — продукты распада твёрдых растворов. В меньшей степени повышают температуру рекристаллизации, не распавшиеся твёрдые растворы. И совсем к противоположному эффекту приводит коагуляция продуктов распада твёрдых растворов. Твёрдые растворы различных переходных металлов отличаются по своей устойчивости. Наиболее устойчивым является твёрдый раствор циркония и алюминия. В основном объёме этого раствора распад идёт очень медленно. Также замедлена коагуляция продуктов распада по сравнению с другими сопоставимыми сплавами.

Так в работе отмечается увеличение жидко текучести сплавов Al-Mg. В сплаве АЛ27-1 добавки циркония уменьшают склонность к трещинообразованию и снижают содержание водорода.

По данным Козловской замена части марганца в сплаве Д16 на цирконий способствует получению сильно выраженного пресс — эффекта, отсутствию крупнокристаллического ободка и повышению пластичности в поперечном направлению.

В сплавах системы Al-Zr-Mg добавки циркония в значительной мере снижают коррозию под напряжением, а также повышают коррозионную стойкость алюминиевых сплавов в агрессивных средах.

Приведенные далеко не полные сведения о роли циркония в алюминиевых сплавах свидетельствуют о том, что цирконий всё шире используется как легирующий элемент.

Почему возможно применение алюминия в промышленности. Алюминиевые сплавы

«Крылатый металл» является одним из самых распространенных в быту и производстве. Алюминий используется при создании мостов, автомобилей, самолетов и лаже смартфонов.

О том, где еще может использоваться алюминий, рассказывает Life.ru .

В небе и в космосе

Впервые алюминий «полетел» в 1900 году — в виде каркаса и винтов огромного дирижабля LZ-1 Фердинанда Цеппелина. Но мягкий чистый металл годился только для медлительных летательных аппаратов легче воздуха. По-настоящему «крылатый» алюминий был уже прочнее в пять раз, поскольку содержал в своём составе марганец, медь, магний, цинк в разных процентных соотношениях — небо и космос покоряли разновидности дюралюминия, сплава, изобретённого ещё в начале ХХ века немецким инженером Альфредом Вильмом.

Материал был перспективным, но имел и немало ограничений — требовал так называемого старения, то есть набирал заложенную в него прочность не сразу, а лишь со временем. Да и сварке не поддавался… И тем не менее покорение космоса началось именно с дюраля, из которого в том числе выполнен и шар знаменитого первого искусственного спутника Земли.

Гораздо позже, в разгар космической эпохи, начали появляться сплавы и материалы на основе алюминия с куда более замечательными свойствами. К примеру, дружба алюминия с литием позволила сделать детали самолётов и ракет значительно легче, не снижая прочности, а сплавы с титаном и никелем обладают свойством «криогенного упрочнения»: в космическом холоде пластичность и прочность их только возрастают. Из тандема алюминия и скандия была выполнена обшивка космического челнока «Буран»: алюминиево-магниевые пластины стали гораздо прочнее на разрыв, сохранив при этом гибкость и вдвое повысив температуру плавления.

Более современные материалы — не сплавы, а композиты. Но и в них основой чаще всего является алюминий. Один из современных и перспективных авиакосмических материалов называется «бороалюминиевый композит», где волокна бора прокатываются сэндвичем со слоями алюминиевой фольги, образуя под высокими давлениями и температурами крайне прочный и лёгкий материал. К примеру, лопатки турбин продвинутых авиационных двигателей представляют собой бороалюминиевые несущие стержни, одетые в титановую «рубашку».

В автопроме и на транспорте

Сегодня у новых моделей Range Rover и Jaguar доля алюминия в конструкции кузова составляет 81%. Первые же эксперименты с алюминиевыми кузовами принято приписывать компании Audi, презентовавшей A8 из лёгких сплавов в 1994 году. Однако ещё в начале ХХ века этот лёгкий металл на деревянном каркасе был фирменным стилем кузовов знаменитых британских спорткаров Morgan. Настоящее «алюминиевое вторжение» в автопром началось в 1970-е, когда заводы массово принялись использовать этот металл для блоков цилиндров двигателей и картеров коробок передач вместо привычного чугуна; чуть позже распространение получили легкосплавные колёса вместо штампованных стальных.

В наши дни ключевой тренд автопрома — электричество. И лёгкие сплавы на основе алюминия приобретают особую актуальность в кузовостроении: «энергосберегающий» металл делает электромобиль легче, а значит, увеличивает пробег на одном заряде батарей. Алюминиевые кузова использует марка Tesla — законодатель мод на рынке автомобилей будущего, и этим, собственно, всё сказано!

Отечественных автомобилей с алюминиевыми кузовами пока нет. Но нержавеющий и лёгкий материал уже начинает проникать в российскую транспортную сферу. Характерный пример — ультрасовременные скоростные трамваи «Витязь-М», чьи салоны полностью выполнены из алюминиевых сплавов, практически вечных и не нуждающихся в постоянной подкраске. Стоит отметить, что на создание одного трамвайного интерьера требуется до 1,7 тонны алюминия, который поставляет Красноярский алюминиевый завод «Русала».

«Потолок, стены, стойки — всё алюминиевое. И это не просто обшивка листами, детали сложные, совмещающие в себе и отделочные, и несущие элементы, и туннели для вентиляции и проводки, — рассказывает Виталий Деньгаев, гендиректор компании «Красноярские машиностроительные компоненты», где были созданы алюминиевые салоны «Витязя». — Плюс помимо эстетики мы получаем ещё и высочайшую безопасность: в отличие от пластиков и синтетики алюминиевый салон не выделяет вредных веществ, если возникло возгорание!»

С 17 марта этого года 13 трамваев «Витязь-М» начали ходить по Москве и к 5 апреля уже перевезли первую сотню тысяч пассажиров! Этот быстрый и бесшумный городской транспорт с салонами на 260 человек, с Wi-Fi, климат-контролем, местами для инвалидов и детских колясок и прочими элементами комфорта, рассчитан на срок службы в 30 лет, что вдвое больше, чем у составов прошлых моделей. В ближайшие три года столица получит 300 «Витязей», 100 из которых встанут на рельсы уже в этом сезоне.

В принтерах будущего

Элементарными любительскими 3D-принтерами, печатающими из пластиковой нити, уже никого не удивишь. Сегодня начинается эра полноценной серийной 3D-печати деталей из металла. Алюминиевый порошок — едва ли не самый распространённый материал для технологии, называемой AF (от Additive Fabrication, «аддитивное производство»). Additive по-английски — «добавка», и в этом глубокий смысл названия технологии: деталь производится не из болванки, от которой в процессе обработки отрезается лишний материал, а наоборот — добавлением материала в рабочую зону инструмента.

Металлический порошок выходит из дозатора AF-машины и послойно спекается лазером в единую прочную массу монолитного алюминия. Детали, которые делаются цельными по методу AF, поражают воображение своей пространственной сложностью; выполнить их классическими методами даже на самых современных металлообрабатывающих станках — невозможно! За счёт ажурной конструкции детали, созданные на машинах аддитивной печати из порошков алюминиевых сплавов, имеют прочность, как у монолита, будучи при этом в несколько раз легче. Производятся они безотходно и быстро — такие металлические «кружева» незаменимы в биомедицине, авиации и космонавтике, в точной механике, при изготовлении пресс-форм и так далее.

Ещё недавно все технологии, связанные с Additive Fabrication, были иностранными. Но сейчас активно развиваются отечественные аналоги. Например, в Уральском федеральном университете (УрФУ) готовится к запуску экспериментальная установка по производству металлических порошков для AF-3D-печати. Установка работает на принципе распыления расплавленного алюминия струёй инертного газа, такой метод позволит получать металлические порошки с любыми заданными параметрами размерности зерна.

В строительстве и освещении

Алюминий может быть также фасадным и кровельным материалом, срок службы которого не ограничивается парой лет и который крайне удобен для дизайнеров и монтажников! Для строительства разработаны особые патентованные сплавы и композиты с самыми разными свойствами — Alclad, Kal-Alloy, Kalzip, Dwall Iridium. Из алюминия можно штамповать детали, в которых кровельная плоскость составляет единое целое с несущими элементами. Это необходимо, к примеру, для создания раздвижных крыш стадионов.

Покрытые специальной разновидностью фторполимера, родственной тефлону, алюминиевые детали крыш выдерживают огромные нагрузки от ветра и осадков. А при сооружении кровель огромных размеров, где общая длина листа от края до края может достигать нескольких десятков метров, используют особую технологию, разработать которую также позволила пластичность алюминия. Чтобы избежать ненадёжного соединения множества небольших листов, на стройплощадку подвозят алюминиевую ленту шириной в несколько метров, свёрнутую в огромный рулон, и прямо на стройплощадке пропускают через специальную машину, делающую ровную ленту профилированной, а значит жёсткой. По специальным направляющим с роликами алюминиевый профиль подают на крышу здания. Эту технологию разработала британская Corus Group, один из мировых лидеров в области производства кровельных алюминиевых листов (ныне в составе Tata Steel).

В нашей же стране алюминиевая архитектура по-настоящему разворачивается только сейчас, с отставанием от мировых темпов, но бодро их нагоняя, — из последних примеров внедрения можно назвать крышу стадиона «Зенит-Арена» в Санкт-Петербурге, объекты казанской Универсиады, сочинский аэропорт, строящийся сейчас в Нижнем Новгороде уникальный легкосплавный мост и другие объекты.

Здание построено, кровля возведена, теперь нужен свет! И тут алюминий снова в тренде. Это не только «крылатый» металл, но ещё и «металл света». Сейчас в мире горят миллиарды LED-ламп и число их ежесекундно растёт. В каждой лампе установлен алюминиевый радиатор, отводящий лишнее тепло от кристаллов светодиодов, не дающий им перегреться. Но куда более важную роль алюминий играет при изготовлении основы самих светодиодов — лейкосапфира. Так называется искусственный кристалл из особо чистого оксида алюминия. Сейчас тонны сырья для кристаллов в основном завозятся из-за границы, однако недавно в Набережных Челнах при поддержке Ростеха запущена первая в стране линия по производству особо чистого оксида алюминия для выращивания монокристаллов лейкосапфиров. В Алюминиевой ассоциации убеждены, что в течение 2-3 лет наши предприятия смогут полностью заместить импорт в Россию особо чистого оксида алюминия, что резко стимулирует отечественное светодиодное производство.

В нашей жизни — повсюду…

…Просто мы не всегда об этом знаем! Практически все качественные гаджеты сделаны на основе алюминиевых сплавов: рамки и крышки смартфонов, планшетов, ноутбуков, корпуса «пауэрбанков» и многое другое. Спортивный инвентарь, детские коляски, кулинарная посуда, батареи отопления, мебельная фурнитура — список сфер, где задействован лёгкий металл, безграничен. Но почему мы не всегда об этом знаем? Дело в том, что алюминий и его сплавы в «голом виде», как та, всем известная, но безнадёжно устаревшая алюминиевая ложка, в наши дни почти не встречается. Сегодня бал правит технология анодирования, которая позволяет покрывать детали из алюминия и его сплавов прочной износостойкой плёнкой оксида. Анодирование не пачкает рук и может получить практически любой цвет и текстуру.

Одно из перспективнейших бытовых алюминиевых направлений — велосипедные рамы. Алюминиевая рама очень лёгкая, поэтому и поднимать велосипед, и ездить на нём очень удобно. Рама не ржавеет при повреждениях краски, легирующие добавки делают металл очень прочным, а технологии под названиями «баттинг» и «гидроформинг» позволяют производить трубы с переменной толщиной и с любыми изгибами, облегчая и усиливая раму именно там, где это нужно.

Миллионы велосипедов — огромный рынок! Однако пока рамы всех продаваемых и собираемых в нашей стране двухколёсников — импортные… «Впрочем, в этой сфере наметилась небольшая революция: инженеры «Русала» разработали особый новый сплав, идеально подходящий для велорам, и ведут работу по развитию производства рам в нашей стране , — рассказывает заместитель редактора журнала «Металлоснабжение и сбыт» Леонид Хазанов. — Проект поддерживают «Русал», как единственный российский производитель алюминия, расположенный в Набережных Челнах завод алюминиевых профилей «Татпроф», готовый делать трубы для рам, и отечественная компания — сборщик велосипедов «Веломоторс». Если задуманные масштабы производства будут реализованы, наши рамы должны стать дешевле китайских и при этом куда выше по качеству».

Россия — мировой алюминиевый лидер, входящий в первую тройку производителей этого металла. СССР начал строить алюминиевые заводы в начале тридцатых годов ХХ века, к середине десятилетия полностью избавившись от импорта. Однако по-настоящему в «алюминиевую эру» мы вступаем, как ни странно, только сейчас. Основной владелец «Русала» Олег Дерипаска неоднократно заявлял, что уровень потребления алюминия в России гораздо ниже общемирового и сегодня наконец настало время сломить этот тренд и приложить максимум усилий и средств для создания перерабатывающих мощностей на территории страны и вытеснить импортную продукцию, к качеству которой зачастую возникает масса вопросов.

Долгие годы инженеры-проектировщики избегали использования алюминия, поскольку в устаревших нормативных документах алюминиевые сплавы и композиты просто не фигурировали — сегодня же нормативы, ГОСТы и СНИПы пересматриваются и обновляются в духе времени. И практически все сферы промышленности ждут открытия для себя новых областей использования этого металла.

Фото из открытых источников

В настоящее время алюминий и его сплавы используют практически во всех областях современной техники. Важнейшие потребители алюминия и его сплавов — авиационная и автомобильная отрасли промышленности, железнодорожный и водный транспорт, машиностроение, электротехническая промышленность и приборостроение, промышленное и гражданское строительство, химическая промышленность, производство предметов народного потребления.

Большинство алюминиевых сплавов имеют высокую коррозионную стойкость в естественной атмосфере, морской воде, растворах многих солей и химикатов и в большинстве пищевых продуктов. Конструкции из алюминиевых сплавов часто используют в морской воде. Морские бакены, спасательные шлюпки, суда, баржи строятся из сплавов алюминия с 1930 г. В настоящее время длина корпусов кораблей из сплавов алюминия достигает 61 м. Существует опыт алюминиевых подземных трубопроводов, сплавы алюминия обладают высокой стойкостью к почвенной коррозии. В 1951 году на Аляске был построен трубопровод длиной 2,9 км. После 30 лет работы не было обнаружено ни одной течи или серьёзного повреждения из-за коррозии.

Алюминий в большом объёме используется в строительстве в виде облицовочных панелей, дверей, оконных рам, электрических кабелей. Алюминиевые сплавы не подвержены сильной коррозии в течение длительного времени при контакте с бетоном, строительным раствором, штукатуркой, особенно если конструкции не подвергаются частому намоканию. При частом намокании, если поверхность алюминиевых изделий не была дополнительно обработана, он может темнеть, вплоть до почернения в промышленных городах с большим содержанием окислителей в воздухе. Для избежания этого выпускаются специальные сплавы для получения блестящих поверхностей путём блестящего анодирования — нанесения на поверхность металла оксидной плёнки. При этом поверхности можно придавать множество цветов и оттенков. Например, сплавы алюминия с кремнием позволяют получить гамму оттенков, от серого до чёрного. Золотой цвет имеют сплавы алюминия с хромом.

В промышленности используются также и алюминиевые порошки. Применяются в металлургической промышленности: в алюминотермии, в качестве легирующих добавок, для изготовления полуфабрикатов путём прессования и спекания. Этим методом получают очень прочные детали (шестерни, втулки и др.). Также порошки используются в химии для получения соединений алюминия и в качестве катализатора (например, при производстве этилена и ацетона). Учитывая высокую реакционную способность алюминия, особенно в виде порошка, его используют во взрывчатых веществах и твёрдом топливе для ракет, используя его свойство быстро воспламеняться.

Учитывая высокую стойкость алюминия к окислению, порошок используются в качестве пигмента в покрытиях для окраски оборудования, крыш, бумаги в полиграфии, блестящих поверхностей панелей автомобилей. Также слоем алюминия покрывают стальные и чугунные изделия во избежание их коррозии.

По масштабам применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа (Fe) и его сплавов. Широкое применение алюминия в различных областях техники и быта связано с совокупностью его физических, механических и химических свойств: малой плотностью, коррозионной стойкостью в атмосферном воздухе, высокой тепло — и электропроводностью, пластичностью и сравнительно высокой прочностью. Алюминий легко обрабатывается различными способами — ковкой, штамповкой, прокаткой и др. Чистый алюминий применяют для изготовления проволоки (электропроводность алюминия составляет 65,5% от электропроводности меди, но алюминий более чем в три раза легче меди, поэтому алюминий часто заменяет медь в электротехнике) и фольги, используемой как упаковочный материал. Основная же часть выплавляемого алюминия расходуется на получение различных сплавов. На поверхности сплавов алюминия легко наносятся защитные и декоративные покрытия.

Разнообразие свойств алюминиевых сплавов обусловлено введением в алюминий различных добавок, образующих с ним твердые растворы или интерметаллические соединения. Основную массу алюминия используют для получения легких сплавов — дуралюмина (94% — алюминий, 4% медь (Cu), по 0,5% магний (Mg), марганец (Mn), железо (Fe) и кремний (Si)), силумина (85-90% — алюминий, 10-14% кремний (Si), 0,1% натрий (Na)) и др. В металлургии алюминий используется не только как основа для сплавов, но и как одна из широко применяемых легирующих добавок в сплавах на основе меди (Cu), магния (Mg), железа (Fe), >никеля (Ni) и др.

Сплавы алюминия находят широкое применение в быту, в строительстве и архитектуре, в автомобилестроении, в судостроении, авиационной и космической технике. В частности, из алюминиевого сплава был изготовлен первый искусственный спутник Земли. Сплав алюминия и циркония (Zr) — широко применяют в ядерном реакторостроении. Алюминий применяют в производстве взрывчатых веществ. При обращении с алюминием в быту нужно иметь в виду, что нагревать и хранить в алюминиевой посуде можно только нейтральные (по кислотности) жидкости (например, кипятить воду). Если, например, в алюминиевой посуде варить кислые щи, то алюминий переходит в пищу, и она приобретает неприятный «металлический» привкус. Поскольку в быту оксидную пленку очень легко повредить, то использование алюминиевой посуды все-таки нежелательно.

Использование алюминия и его сплавов во всех видах транспорта и в первую очередь — воздушного позволило решить задачу уменьшения собственной («мертвой») массы транспортных средств и резко увеличить эффективность их применения. Из алюминия и его сплавов изготовляют авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач. Алюминием и его сплавами отделывают железнодорожные вагоны, изготовляют корпуса и дымовые трубы судов, спасательные лодки, радарные мачты, трапы. Широко применяют алюминий и его сплавы в электротехнической промышленности для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока. В приборостроении алюминий и его сплавы используют в производстве кино — и фотоаппаратуры, радиотелефонной аппаратуры, различных контрольно-измерительных приборов. Благодаря высокой коррозионной стойкости и не токсичности алюминий широко применяют при изготовлении аппаратуры для производства и хранения крепкой азотной кислоты, пероксида водорода, органических веществ и пищевых продуктов. Алюминиевая фольга, будучи прочнее и дешевле оловянной, полностью вытеснила ее как упаковочный материал для пищевых продуктов. Все более широко используется алюминий при изготовлении тары для консервирования и храпения продуктов сельского хозяйства, для строительства зернохранилищ и других быстровозводимых сооружений. Являясь одним из важнейших стратегических металлов, алюминий, как и его сплавы, широко используется в строительстве самолетов, танков, артиллерийских установок, ракет, зажигательных веществ, а также для других целей в военной технике.

Алюминий высокой чистоты находит широкое применение в новых областях техники — ядерной энергетике, полупроводниковой электронике, радиолокации, а также для защиты металлических поверхностей от действия различных химических веществ и атмосферной коррозии. Высокая отражающая способность такого алюминия используется для изготовления из пего отражающих поверхностей нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал. В металлургической промышленности алюминий используют в качестве восстановителя при получении ряда металлов (например, хрома, кальция, марганца) алюмо-термическими способами, для раскисления стали, сварки стальных деталей.

Широко применяют алюминий и его сплавы в промышленном и гражданском строительстве для изготовления каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и др. В Канаде, например, расход алюминия для этих целей составляет около 30 % от общего потребления, в США — более 20 %. По масштабам производства и значению в хозяйстве алюминий прочно занял первое место среди других цветных металлов.

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственный технологический университет

«Московский институт стали и сплавов»

Российская олимпиада школьников

«Инновационные технологии и материаловедение»

II-й этап: Научно-творческий конкурс

Направление (профиль):

«Материаловедение и технологии новых материалов»

«Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту »

Работу выполнил:

Зайцев Виктор Владиславович

Москва, 2009

1. Введение

4. Применение алюминия и его сплавов в промышленности и быту

4. 1 Авиация

4.2 Судостроение

4.3 Железнодорожный транспорт

4.4 Автомобильный транспорт

4.5 Строительство

4.6 Нефтяная и химическая промышленность

4.7 Алюминевая посуда

5. Заключение

5.1. Алюминий — материал будущего

6. Список используемой литературы

1. Введение

В своём реферате на тему ”Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту” я хотел бы указать на особенность этого металла и его превосходство перед другими. Весь мой текст является доказательством того, что алюминий метал будущего и без него будет трудным наше дальнейшее развитие.

1.1 Общее определение алюминия

Алюминий (лат. Aluminium, от alumen — квасцы) — химический элемент III гр. периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154. Серебристо-белый металл, легкий, пластичный, с высокой электропроводностью, tпл = 660 °С. Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой). По распространенности в природе занимает 3-е место среди элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земной коры). По электропроводности алюминий — на 4-м месте, уступая лишь серебру (оно на первом месте), меди и золоту, что при дешевизне алюминия имеет огромное практическое значение. Алюминия вдвое больше, чем железа, и в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома, олова и свинца вместе взятых. Его плотность равна всего 2,7*10 3 кг/м 3 . Алюминий имеет решётку гранецентрированного куба, устойчив при температурах от — 269 °С до точки плавления (660 °С). Теплопроводность составляет при 24°С 2,37 Вт×см -1 ×К -1 . Электросопротивление алюминия высокой чистоты (99,99%) при 20°С составляет 2,6548×10 -8 Ом×м, или 65% электросопротивления международного эталона из отожжённой меди. Отражательная способность полированной поверхности составляет более 90%.

1.2 История получения алюминия

Документально зафиксированное открытие алюминия произошло в 1825. Впервые этот металл получил датский физик Ганс Христиан Эрстед, когда выделил его при действии амальгамы калия на безводный хлорид алюминия (полученный при пропускании хлора через раскаленную смесь оксида алюминия с углем). Отогнав ртуть, Эрстед получил алюминий, правда, загрязненный примесями. В 1827 немецкий химик Фридрих Вёлер получил алюминий в виде порошка восстановлением гексафторалюмината калием. Современный способ получения алюминия был открыт в 1886 молодым американским исследователем Чарльзом Мартином Холлом. (С 1855 до 1890 было получено лишь 200 тонн алюминия, а за следующее десятилетие по методу Холла во всем мире получили уже 28000т. этого металла) Алюминий чистотой свыше 99,99% впервые был получен электролизом в 1920г. В 1925 г. в работе Эдвардса опубликованы некоторые сведения о физических и механических свойствах такого алюминия. В 1938г. Тэйлор, Уиллей, Смит и Эдвардс опубликовали статью, в которой приведены некоторые свойства алюминия чистотой 99,996%, полученного во Франции также электролизом. Первое издание монографии о свойствах алюминия вышло в свет в 1967г. Еще недавно считалось, что алюминий как весьма активный металл не может встречаться в природе в свободном состоянии, однако в 1978г. в породах Сибирской платформы был обнаружен самородный алюминий — в виде нитевидных кристаллов длиной всего 0,5 мм (при толщине нитей несколько микрометров). В лунном грунте, доставленном на Землю из районов морей Кризисов и Изобилия, также удалось обнаружить самородный алюминий. Предполагают, что металлический алюминий может образоваться конденсацией из газа. При сильном повышении температуры галогениды алюминия разлагаются, переходя в состояние с низшей валентностью металла, например, AlCl. Когда при понижении температуры и отсутствии кислорода такое соединение конденсируется, в твердой фазе происходит реакция диспропорционирования: часть атомов алюминия окисляется и переходит в привычное трехвалентное состояние, а часть — восстанавливается. Восстановиться же одновалентный алюминий может только до металла: 3AlCl > 2Al + AlCl 3 . В пользу этого предположения говорит и нитевидная форма кристаллов самородного алюминия. Обычно кристаллы такого строения образуются вследствие быстрого роста из газовой фазы. Вероятно, микроскопические самородки алюминия в лунном грунте образовались аналогичным способом.

2. Классификация алюминия по степени чистоты и его механические свойства

В последующие годы благодаря сравнительной простоте получения и привлекательным свойствам опубликовано много работ о свойствах алюминия. Чистый алюминий нашёл широкое применение в основном в электронике — от электролитических конденсаторов до вершины электронной инженерии — микропроцессоров; в криоэлектронике, криомагнетике. Более новыми способами получения чистого алюминия являются метод зонной очистки, кристаллизация из амальгам (сплавов алюминия со ртутью) и выделение из щёлочных растворов. Степень чистоты алюминия контролируется величиной электросопротивления при низких температурах. В настоящее время используется следующая классификация алюминия по степени чистоты:

Механические свойства алюминия при комнатной температуре:

3. Основные легирующие элементы в алюминиевых сплавах и их функции

Чистый алюминий — довольно мягкий металл — почти втрое мягче меди, поэтому даже сравнительно толстые алюминиевые пластинки и стержни легко согнуть, но когда алюминий образует сплавы (их известно огромное множество), его твердость может возрасти в десятки раз. Наиболее широко применяются:

Бериллий добавляется для уменьшения окисления при повышенных температурах. Небольшие добавки бериллия (0,01 — 0,05%) применяют в алюминиевых литейных сплавах для улучшения текучести в производстве деталей двигателей внутреннего сгорания (поршней и головок цилиндров).

Бор вводят для повышения электропроводимости и как рафинирующую добавку. Бор вводится в алюминиевые сплавы, используемые в атомной энергетике (кроме деталей реакторов), т.к он поглощает нейтроны, препятствуя распространению радиации. Бор вводится в среднем в количестве 0,095 — 0,1%.

Висмут. Металлы с низкой температурой плавления, такие как висмут, свинец, олово, кадмий вводят в алюминиевые сплавы для улучшения обрабатываемости резанием. Эти элементы образуют мягкие легкоплавкие фазы, которые способствуют ломкости стружки и смазыванию резца.

Галлий добавляется в количестве 0,01 — 0,1% в сплавы, из которых далее изготавливаются расходуемые аноды.

Железо. В малых количествах (»0,04%) вводится при производстве проводов для увеличения прочности и улучшает характеристики ползучести. Так же железо уменьшает прилипание к стенкам форм при литье в кокиль.

Индий. Добавка 0,05 — 0,2% упрочняют сплавы алюминия при старении, особенно при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в алюминиево-кадмиевых подшипниковых сплавах.

Примерно 0,3% кадмия вводят для повышения прочности и улучшения коррозионных свойств сплавов.

Кальций придаёт пластичность. При содержании кальция 5% сплав обладает эффектом сверхпластичности.

Кремний является наиболее используемой добавкой в литейных сплавах. В количестве 0,5 — 4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание кремния с магнием делают возможным термоуплотнение сплава.

Магний. Добавка магния значительно повышает прочность без снижения пластичности, повышает свариваемость и увеличивает коррозионную стойкость сплава.

Медь упрочняет сплавы, максимальное упрочнение достигается при содержании меди 4 — 6%. Сплавы с медью используются в производстве поршней двигателей внутреннего сгорания, высококачественных литых деталей летательных аппаратов.

Олово улучшает обработку резанием.

Титан. Основная задача титана в сплавах — измельчение зерна в отливках и слитках, что очень повышает прочность и равномерность свойств во всём объёме.

Алюминий — один из самых распространенных и дешевых металлов. Без него трудно представить себе современную жизнь. Недаром алюминий называют металлом 20 века. Он хорошо поддается обработке: ковке, штамповке, прокату, волочению, прессованию. Чистый алюминий — довольно мягкий металл; из него делают электрические провода, детали конструкций, фольгу для пищевых продуктов, кухонную утварь и «серебряную» краску. Этот красивый и легкий металл широко используют в строительстве и авиационной технике. Алюминий очень хорошо отражает свет. Поэтому его используют для изготовления зеркал — методом напыления металла в вакууме.

В настоящее время алюминий и его сплавы применяют во многих областях промышленности и техники. Прежде всего алюминий и его сплавы используют авиационная и автомобильная отрасли промышленности. Широко применяется алюминий и в других отраслях промышленности: в машиностроении, электротехнической промышленности и приборостроении, промышленном и гражданском строительстве, химической промышленности, производстве предметов народного потребления.

В авиапромышленности алюминий стал главным металлом благодаря тому, что его использование позволило решить задачу уменьшения массы транспортных средств и резко увеличить эффективность их применения. Из алюминия и его сплавов изготовляют авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали.

В электротехнической промышленности алюминий и его сплавы применяют для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока. В приборостроении он используется при производстве кино- и фотоаппаратуры, радиотелефонной аппаратуры, различных контрольно-измерительных приборов.

Алюминий начали широко применять при изготовлении аппаратуры для производства и хранения крепкой азотной кислоты, пероксида водорода, органических веществ и пищевых продуктов благодаря его высокой коррозионной стойкости и нетоксичности.

Алюминиевая фольга стала очень распространенным упаковочным материалом, так как она гораздо прочнее и дешевле оловянной. Также алюминий стал широко использоваться для изготовления тары для консервирования и храпения продуктов сельского хозяйства. Но хранение не ограничивается маленькими баночками, алюминий используется для строительства зернохранилищ и других быстровозводимых сооружений, востребованных в сельском хозяйстве.

Широкое применение алюминий высокой чистоты находит в таких новых областях техники как ядерная энергетика, полупроводниковая электроника, радиолокация.

Большое распространение алюминий получил как антикоррозийное покрытие, он прекрасно защищает металлические поверхности от действия различных химических веществ и атмосферной коррозии, по этому широко используется в сфере производства различного .

Широко используется еще одно полезное свойство алюминия — его высокая отражающая способность. Поэтому из него изготовливаются различные отражающие поверхностеи нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал.

Алюминий используют в металлургической промышленности в качестве восстановителя при получении ряда металлов, таких как хром, кальций, марганец. Он также используется для раскисления стали и сварки стальных деталей.

Не обойтись без алюминия и его сплавов сплавы в промышленном и гражданском строительстве. Он используется для изготовления каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и др. В Канаде, например, расход алюминия для этих целей составляет около 30 % от общего потребления, в США- более 20 %.

Алюминий имеет колоссальное значение в промышленности вследствие повышенной пластичности, высокого уровня тепло- и электропроводности, низкой коррозии, поскольку образующаяся на поверхности пленка Al2O3 выступает защитником от окисления. Из алюминия получается отличный тонкий прокат, фольга, любой формы профиль при помощи прессования и других видов обработки давления. Из него создают разного типа провода, применяемые в электроаппаратуре.
Алюминий, как и железо очень редко применяется в чистом виде. Чтобы придать им заданные полезные качества на производстве добавляют небольшие количества (не больше 1 %) иных элементов, называемых легирующими. Таким образом получают сплавы железа, алюминия и других металлов.

Физические параметры алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы имеют плотность, которая незначительно отличается от плотности чистого металла (2.7 г/см3). Она колеблется от 2.65 г/см3 для сплава АМг6 до 2.85 г/см3 для сплава В95.
Процедура легирования почти не оказывает влияния на величину модуля упругости и модуля сдвига. К примеру, модуль упругости упрочненного дюралюминия Д16Т почти такой же, как модуль упругости чистого металла А5 (Е=7100 кгс/мм2). Тем не менее, за счет того, что максимум текучести сплавов на несколько единиц превышает максимум текучести чистого алюминия, сплавы алюминия уже можно использовать в качестве конструкционного материала с различным уровнем нагрузок (все зависит от марки сплава и его состояния).
Вследствие низкого показателя плотности удельное значение максимума прочности, максимума текучести и модуля упругости (соответствующие параметры, разделенные на величину плотности) для прочных алюминиевых сплавов можно сравнить с такими же показателями удельных величин для стали и титановых сплавов. Это дает возможность алюминиевым сплавам с высокой прочностью вы ступать конкурентами для стали и титана, однако исключительно до температур не выше 200 С.
Большая часть алюминиевых сплавов отличается худшей электро- и теплопроводностью, коррозионной стойкостью и свариваемостью в сравнении с чистым алюминием.
Известно, что сплавы с более высокой степенью легирования характеризуются существенно меньшей электро- и теплопроводностью. Эти показатели находятся в непосредственной зависимости от состояния сплава.
Самые лучшие коррозионные свойства алюминиевых сплавов наблюдаются у сплавов АМц, АМг, АД31, а худшие — у высоко-прочных сплавов Д16, В95, АК. Помимо этого, коррозионные показатели термоупрочняемых сплавов в значительной степени зависят от режима закалки и старения. К примеру, сплав Д16 чаще всего используется в естественно-состаренном состоянии. Тем не менее, при температуре более 80оС его коррозионные показатели существенно снижаются и для использования в условиях более высоких температур зачастую применяют искусственное старение.
Хорошо поддаются всем видам сварки сплавы АМц и Амг. В процессе сварки нагартованного проката в области сварочного шва осуществляется отжиг, по этой причине прочность шва приравнивается к прочности основного материала в отожженном состоянии.

Виды алюминиевых сплавов

Сегодня очень развито производство алюминиевых сплавов. Существует два типа алюминиевых сплавов:

деформируемые, из которых создают листы, трубы, профиль, паковки, штамповки
литейные, из которых осуществляется фасонное литье.

Широкое применение алюминиевых сплавов обусловлено их свойствами. Такие сплавы очень популярны в авиации, автомобилестроении, судостроении и прочих сферах народного хозяйства.
Неупрочняемые сплавы Al — Mn (АМц) и Al — Mg (АМг) являются коррозионностойкими материалами, из которых изготавливают бензобаки, маслобаки, корпуса судов.
Упрочняемые сплавы Al -Mg — Si (АВ, АД31, АД33) применяются для создания лопастей и деталей кабин вертолетов, барабанов колес гидросамолетов.
Сплав алюминия и меди — дюралюминий или дюраль. Сплав с кремнием называют силумином. Сплав с марганцем — АМц имеет повышенную коррозионную стойкость. Такие элементы, как Ni, Ti, Cr, Fe в сплаве способствуют повышению жаропрочности сплавов, затормаживанию процесса диффузии, а присутствие лития и бериллия повышают модуль упругости.
Жаропрочные алюминиевые сплавы системы Al — Cu — Mn (Д20, Д21) и Al — Cu — Mg — Fe — Ni (АК — 4 — 1) используют для создания поршней, головок цилиндров, дисков, лопаток компрессоров и прочих деталей, которым предстоит функционировать при температурах до 300°С. Жаропрочности можно достичь легированием Ni, Fe, Ti, (Д20, Д21, АК — 4 — 1).
Литейные алюминиевые сплавы используют для создания литых заготовок. Это сплавы Al — Si (силумины), Al — Cu (дюрали), Al — Mg (Амг). В числе силуминов стоит отметить сплавы Al — Si (AЛ — 2), Al — Si — Mg (АЛ — 4, АЛ — 9, АЛ — 34), упрочняемые при помощи термообработки. Силумины отлично поддаются литью, а также обработке резанием, свариванием, также их можно анодировать и даже пропитывать лаками.
Высокопрочные и жаропрочные литейные сплавы систем Аl — Cu — Mn (АЛ — 19), Al — Cu — Mn — Ni (АЛ — 33), Al — Si — Cu — Mg (АЛ — 3, АЛ — 5). Прошедшие процесс легирования хромом, никелем, хлором или цинком выдерживают температуру до 300°С. Из них создают поршни, головки блока, цилиндров.
Спеченный алюминиевый порошок (САП) получают методом прессования (700 МПа) при температуре от 500 до 600°С алюминиевой пудры. САП отличается повышенной прочностью и уровнем жаропрочности до 500°С.

Марки алюминиевых сплавов

Определенные характеристики алюминиевых сплавов соответствуют конкретным маркам этих сплавов. Признанные международные и национальные нормативы (раньше были немецкие DIN, а сегодня европейские EN, американские ASTM и международные ISO) также как и российские ГОСТы рассматривают по отдельности чистый алюминий и его сплавы. Чистый алюминий согласно этим документам делят на марки (grades), а не на сплавы (alloys).
Все марки алюминия делят на:

алюминий высокой чистоты (99,95 %)
технический алюминий, имеющий около 1 % примесей или добавок.

Стандарт EN 573-3 определяет разные по чистоте версии алюминия, к примеру, «алюминий EN AW 1050A», и алюминиевые сплавы, к примеру, «сплав EN AW 6060». В тоже время, достаточно часто алюминий называют сплавом, к примеру, «алюминиевый сплав 1050А».
В российских стандартах, к примеру, в документе ГОСТ 4784-97 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые» и иных документах по алюминию и алюминиевым сплавам, вместо термина «обозначения» используется близкие термин «марка», только в английском эквиваленте «grade». По существующим стандартам нужно использовать фразы типа «алюминий марки АД0» и «алюминиевый сплав марки АД31».
Однако зачастую термин «марка» используют лишь для алюминия, а алюминиевые сплавы называют просто «алюминиевыми сплавами» без всяких марок, к примеру, «алюминиевый сплав АД31».
Иногда люди путают термин «марка» с термином «маркировка». ГОСТ 2.314-68 определяет термин маркировка, как совокупность знаков, характеризующих продукт, к примеру, обозначение, шифр, номер партии (серии), дата изготовления, товарный знак фирмы. При этом марка — это монтажные или транспортные обозначения. Следовательно, обозначение или марка сплава — это всего лишь небольшая часть маркировки, но не сама маркировка.
Марку алюминия или сплава наносят на один из торцов слитка, чушки. При помощи несмываемой краски наносят цветные полосы, которые являются маркировкой. К примеру, согласно ГОСТ 11069-2001 алюминий марки А995 промаркирован четырьмя зелеными вертикальными полосами.
Согласно документу ГОСТ 11069-2001 марки алюминия обозначаются цифрам после запятой в процентном содержании алюминия: А999, А995, А99, А85, А8, А7, А6, А5 и А0. При этом самый чистый алюминий — А999, в нем содержится 99,999 % алюминия. Он используется для лабораторных опытов. В промышленной отрасли используют алюминий высокой чистоты — от 99,95 до 99,995 % и технической чистоты — от 99,0 до 99,85 %.

Состояния (обработки) полуфабрикатов из деформируемых алюминиевых сплавов

Маркировка		Состояние, назначение
		Состояние, назначение
		После изготовления, без дополнительной термической обработки. Степень нагартовки и механические свойства не контролируются
		Горячекатаное
		Горячепрессованное
		Отожженное (мягкое). Наиболее высокая пластичность и стабильность размеров
		Нагартованное (холоднодеформированное)
		Усиленно нагартованное (прокаткой листов около 20 %, для максимального упрочнения)
		Нагартованное на три четверти (3/4), повышение прочности
		Полунагартованное (1/2), повышение прочности
		Нагартованное на одну четверть (1/4), повышение прочности
		Закаленное* (нестабильное, обычно указывается длительность естественного старения после закалки), повышение прочности
		Закаленное + естественно состаренное. Получение достаточно высокой прочности, повышенной пластичности, трещиностойкостии, сопротивления усталости
		Закаленное + искусственно состаренное на максимальную прочность
		Закаленное + искусственно состаренное. Улучшение характеристик сопротивления коррозии, трещиностойкости, пластичности при некотором снижении прочности. В русской маркировке возрастание первой цифры при букве указывает на увеличение степени перестаривания и разупрочнения


	Т31, Т36, Т37, Т39	Закаленное + естественно состаренное + нагартованное. На степень деформации нагартовки указывает вторая цифра. Повышение прочности при снижении характеристик пластичности, трещиностойкости
	Т81, Т83, Т86, Т87	Закаленное + нагартованное + искусственно состаренное. На степень деформации (нагартовки) указывает вторая цифра. Повышение прочности
		Закаленное + искусственно состаренное + нагартованное. Повышение прочности особенно при совмещении с процессом формообразования детали

Алюминий и сплавы. Свойства.

Свойства алюминия

Алюминий и его сплавы имеют малую плотность 2,64— 2,89 г/см³. Прочностные же свойства зависят от легирования, термической обработки, степени деформирования и могут достигать высоких значений. По прочности многие алюминиевые сплавы не уступают конструкционным сталям.

Чистый алюминий (суммарное содержание примесей не более 0,05%) имеет гранецентрированную кубическую решетку с параметрами 4,04 А. Температура его плавления 659,8—660,2° С, температура кипения 1800—2500° С.

Для сплавов алюминия электропроводность составляет 30—50% электропроводности меди, а для чистого алюминия 62—65% электропроводности меди.

Алюминий окисляется с образованием окисной пленки Аl₂0₃, которая защищает его от дальнейшего окисления,Химический состав деформируемых и литейных алюминиевых сплавов по ГОСТам 4784—65 и 2685—63.

Из алюминиевых сплавов в основном изготовляют конструкции, работающие при сравнительно низких температурах не свыше 350° С. Так дуралюмин используют для работы при температурах не более 200° С, сплавы типа В95 до 125° С, авиали до 80—100° С при длительной работе и до 200° С при кратковременной. Специальные сплавы САП (спеченный алюминиевый порошок) применяют и для работы при более высоких температурах. До температуры 100° С кратковременные механические свойства меняются мало. Обращает внимание высокое относительное удлинение алюминиевых сплавов при низких температурах.

Характеристики длительной прочности термически не упрочняемых сплавов обычно ниже, чем термически упрочняемых.

Длительные выдержки сплавов типа авиаль при температурах свыше 80—100° С приводят к их упрочнению и снижению пластических свойств. Исследованиями, проведенными авторами, установлено, что относительное удлинение снижается при указанных условиях с 20—25% (исходное состояние после закалки и естественного старения) до 1—2%. Подобное ухудшение свойств, при которых возможно хрупкое разрушение конструкций, является существенным препятствием применения сплавов такого типа для работы при температурах выше 80° С.

Циклическая прочность

Циклическая прочность деформируемых сплавов при симметричном изгибе на базе 5*10⁸циклов составляет 3,5 кГ/мм² для сплава А ДМ, 4,2—6,3 кГ/мм² для сплава АДН, 5—6,5 кГ/мм² для сплава АМцАМ, 15 кГ/мм² для сплава В95.

Области применения литейных сплавов различны. Сплавы группы I рекомендуют для литья в песчаные формы, кокиль и для литья под давлением. Сплав АЛ22 обычно применяют в закаленном состоянии, а сплав АЛ23 и АЛ29 — в литом. Сплавы группы II имеют высокие литейные свойства благодаря наличию в сплавах двойной эвтектики, которая уменьшает также литейную усадку и склонность к образованию горячих трещин. Сплавы AЛ2, АЛ4 и АЛ9 обладают повышенной коррозионной стойкостью, поэтому их применяют для изделий, работающих во влажной и морской средах. С целью получения заданных механических свойств отливки подвергают термической обработке по различным режимам.

Сплавы группы III обладают высокими механическими свойствами, особенно пределом текучести и повышенной жаропрочностью. У этих сплавов пониженные литейные свойства и коррозионная стойкость, кроме того, они склонны к образованию горячих трещин. Для выполнения отливок сложной формы такие сплавы не рекомендуют. Сплав АЛ7 применяют для деталей, испытывающих средние нагрузки и температуры не свыше 200° С. Сплав АЛ 19 по сравнению с АЛ 17 имеет более высокую жаропрочность (в 2 раза), и применяют его для силовых деталей в условиях статических и ударных нагрузок при температурах до 300° С.

Сплавы группы IV применяют для всех способов литья. По литейным свойствам они менее технологичны, чем сплавы II.

Сплавы группы V применяют для самых разнообразных деталей, работающих при высоких температурах. К этой группе относятся также самозакаливающиеся сплавы.

Механические свойства

Механические свойства всех вышеуказанных, литейных сплавов зависят от режимов термической обработки, определяющей структурное и фазовое состояние сплавов.

Высокая коррозионная стойкость алюминия объясняется образованием окисиой пленки Аl₂0₃. Коррозионная стойкость алюминия зависит от влияния агрессивной среды на растворимость защитной окисной пленки, от чистоты обработки поверхности и режима термической обработки. Чистый алюминий обладает высокой стойкостью в сухом и влажном воздухе. В азотной кислоте концентрации 30—50% при увеличении температуры скорость коррозии алюминия возрастает. При концентрации азотной кислоты выше 80% коррозия резко снижается. Алюминий обладает высокой стойкостью в разбавленной серной кислоте и в концентрированной при 20° С. Средние концентрации серной кислоты (более 40%) наиболее опасны для алюминия. При комнатных температурах алюминий устойчив в фосфорной и уксусных кислотах. Такие, как муравьиная, щавелевая, трихлоруксусная и другие хлороорганические кислоты значительно разрушают алюминий. В растворах едких щелочей окисная пленка алюминия растворяется. Растворы углекислых солей калия и натрия оказывают меньшее влияние на скорость коррозии алюминия.

Алюминий при температурах до 300° С обладает хорошей стойкостью в жидких металлических средах, например, натрии.

Коррозионная стойкость алюминия в воде и водяном паре при повышенных температурах (выше 200° С) зависит от чистоты алюминия. Если происходит движение среды, то скорость коррозии повышается в 10—60 раз.

Основными видами коррозии алюминиевых сплавов является межкристаллитная коррозия и коррозия под напряжением. Для повышения коррозионных свойств применяют защитные покрытия, такие, как плакирование, оксидные пленки, лакокрасочные покрытия, смазки, хромовые или никель-хромовые гальванические покрытия.

Технология производства

Технология производства и термическая обработка могут оказывать существенное влияние на коррозионные свойства сплавов. Сплавы АД, АД1, АМц, АМг2 и АМгЗ мало чувствительны к методам производства. Коррозионная стойкость сплавов АМг5, АМгб во многом зависит от методов производства. У этих сплавов при длительном нагреве на 60—70° С проявляется склонность к межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением.

Сплавы Д1, Д18, Д16 и типа В95 имеют пониженную коррозионную стойкость. Подобные сплавы применяют с соответствующей защитой от коррозии. Сплавы типа авиаль обладают высокой коррозионной стойкостью в воде высокой чистоты с добавлением углекислого газа при температурах до 100° С.

При изучении влияния облучения на некоторые характеристики алюминия установлено, что после облучения интегральным потоком 1,1 х 10¹⁹ нейтрон/см² при 80° С критическое напряжение сдвига увеличивается в 5 раз. При этом электросопротивление алюминия повышается на 30%. Влияние облучения на электрическое и критическое сопротивления сдвигу снимается при температуре около 60° С.

Из разработанных свариваемых, термически обрабатываемых, самозакаливающихся при сварке сплавов, наиболее характерны сплавы системы Аl—Zn—Mg. Однако, обладая удовлетворительными прочностными свойствами, они склонны к коррозии под напряжением и замедленному разрушению. Такая склонность вызвана переходом от зонной к фазовой стадии старения даже при комнатных температурах эксплуатации сварных соединений. Поэтому сплавы системы Аl—Zn-Mg можно применять в условиях низких температур, исключающих переход к фазовому старению при низком уровне сварочных напряжений. Содержание цинка и магния должно быть при этом минимальным.

Высокая стойкость

К самозакаливающимся сплавам относится сплав 01911, по химическому составу он является среднелегированным сплавом системы Аl—Zn-Mg. Высокая стойкость против коррозии под напряжением обеспечивается суммарным содержанием цинка и магния до 6,5% и дополнительным введением марганца, хрома, меди и циркония. Причем медь ухудшает свариваемость сплава, поэтому для его сварки применяют проволоку марки 01557, аналогичную по химическому составу сплаву АМг5, но с добавкой циркония й хрома. Сплавы Д20 и АК8 достаточно прочны, но имеют низкую общую коррозионную стойкость. Они обладают высокой стойкостью против коррозии под напряжением и замедленного разрушения.

Перспективными являются спеченные сплавы. К числу жаростойких относятся сплавы типа САП, которые можно применять для конструкций, работающих при температурах до 400—500° С. САП содержит до 13% тугоплавкой окисной фазы, поэтому температура плавления его очень высокая (2000° С).

Из сплавов САП-1 (6,0—9,0% А1₂0₃) и САП-2 (9,1 — 13,0% А1₂0₃) изготовляют такие же полуфабрикаты, как из алюминиевых сплавов. Сплав САП-3 применяют только для прессованных полуфабрикатов. Наибольшая масса прессованных полуфабрикатов до 400 кг. Размеры изготовляемых листов 1000 X Х7000 мм при толщине от 0,8 до 10 мм.

Сплавы имеют высокие прочностные свойства. Так у сплава САП-1 при 20° С о_в = 35 кГ/мм², а у САП-3 40 кГ/мм². Подобными свойствами обладает сплав САС-1 (25—30% Si и 7% Nі), получаемый из распыленного порошка. Он износостоек, достаточно прочен (<т_а = 25,0-28,0 кГ/мм²), имеет коэффициент линейного расширения, близкий к стали, и высокий модуль упругости.

Сплавы САС-1 и САП не склонны к коррозии под напряжением и замедленным разрушениям. Сплав САП можно применять при сравнительно высоких температурах эксплуатации. При сварке этих сплавов обычно применяют присадочную проволоку марки АМг6.

Материалы с сатйа: http://ruswelding.com

Алюминиевый прокат: виды и сферы применения

Листовой прокат алюминиевых сплавов является уникальным по физико-химическим параметрам материалом.

Малый вес при высокой прочности.
Простота обработки.
Высокая устойчивость к коррозии.
Длительный срок службы.

Виды алюминиевого проката

Выпускают различные виды алюминиевого проката:

пруток – его изготавливают круглым, шестигранным или четырехгранным;
алюминиевый прокат-труба. Применяется в дорожном строительстве, при проведении отделочных работ и в других сферах. Выпуск регламентирован госстандартами 18475, 18482, 23697;
профиль – бывает П- и С-образным, а также полым и сплошным. Такой прокат часто используется в строительной отрасли;
производство алюминиевого проката-листа осуществляется согласно ГОСТу 21631-76. Востребован во многих отраслях производства. Разновидностью является рулон – тонкий листовой прокат, который сворачивается в ленты (в том числе и обычная пищевая фольга).

Листы легко подвергаются механической обработке: сверлению, распилу и резке. Им просто придать нужную форму посредством гофрирования, штамповки, вытяжки, гибки.

Области применения

Разнообразие видов выпускаемого проката, а также его высокие потребительские свойства обусловили широкое применение алюминия в различных сферах:

судостроение и авиационная промышленность;
бытовое и промышленное строительство;
выпуск высокотехнологических деталей;
производство железнодорожного и автомобильного транспорта;
изготовление антикоррозионных труб;
монтаж коммуникационных сетей в электротехнической промышленности;
использование в декоративных целях;
монтаж несущих и вспомогательных конструкций в строительстве;
производство отелочных материалов.

В продаже представлен конструкционный алюминиевый прокат и профиль (изготавливаемый по ГОСТам) различного сортамента: как круглый, так и других сечений.

Три основных области применения алюминия в промышленности

Алюминий считается лучшим металлом, который выбирают профессионалы обрабатывающей промышленности. Отчасти это связано с его коррозионной стойкостью, высокой прочностью и низкой плотностью. Алюминий также нетоксичен, что делает его идеальным для любого применения, связанного с упаковкой пищевых продуктов. Хотя существует множество применений алюминия, вот 3 основных применения.

Потребительские товары

Благодаря нетоксичным свойствам алюминий отлично подходит для упаковки пищевых продуктов.Большое количество алюминия используется для упаковки продуктов питания, лекарств и напитков. Не влияет на вкус еды; он удерживает, отталкивает воду и продлевает срок хранения продуктов. Кроме того, алюминий также используется для изготовления подносов, фольги, посуды, посуды, холодильников и тостеров.

Алюминий также используется во многих наших электронных устройствах. К ним относятся смартфоны, ноутбуки и телевизоры. Наша способность делать наши мобильные устройства легче, изящнее и долговечнее благодаря алюминию, который прочнее пластика и легче стали.Алюминий также является отличным проводником тепла, что помогает предохранять электронные устройства от перегрева.

Транспорт

На протяжении десятилетий транспортная промышленность добавляла все больше алюминия в каждый вид транспорта. Это из-за его прочности и легкости. Благодаря алюминию поезда могут повысить свою топливную эффективность и снизить выбросы углерода. В авиационной промышленности алюминий используется для изготовления деталей самолетов и навигационных приборов.Он также используется НАСА на своих космических аппаратах, поскольку он легок и прочен под давлением. На автомобильную промышленность также повлиял алюминий. Более легкие рамы означают лучшую топливную экономичность.

Электрооборудование

Низкая плотность алюминия

делает его одним из лучших вариантов для линий электропередач на большие расстояния. Потому что она легче и пластичнее меди; его гораздо проще склеить в проволоку. Его коррозионно-стойкие свойства защищают провод от атмосферных воздействий. В результате алюминий заменил медную проводку в трансформаторах и почти во всех обновленных системах электропроводки.Он также используется в блоках предохранителей, спутниковых антеннах, звуковых системах и бытовой технике.

По мере развития технологий мы продолжим видеть диверсификацию алюминия. В Avion Alloys мы понимаем важность алюминия для обрабатывающей промышленности в США и во всем мире. Вот почему у нас есть склады по всей стране, чтобы удовлетворить спрос, поставляя алюминий и другие металлы высокого качества. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить бесплатное ценовое предложение.

20 февраля 2019 г.,

Все, что вам нужно знать: алюминий

Как бы вы отреагировали, если бы кто-то сказал вам, что обменяет кусок золота на старую банку с газировкой, которая висела в задней части холодильника?

Вы бы, наверное, хорошо посмеялись, не так ли? Что ж, вернемся на пару сотен лет назад в начало девятнадцатого века, и алюминий, содержащийся в вашей банке с газировкой, когда-то считался одним из самых драгоценных металлов в мире (да, даже в большей степени, чем золото)!

Однако перенесемся в сегодняшний день, и это кажется довольно диковинным, учитывая, что алюминий практически везде, куда мы идем. В настоящее время алюминий считается наиболее широко используемым «цветным металлом» в мире, его производство и применение превосходит все другие металлы, за исключением чугуна и стали.

Тем не менее, поскольку он является наиболее распространенным металлом в земной коре, вторым по популярности металлом в мире и третьим по распространенности элементом на нашей планете, знания об этом широко используемом металле довольно скудны.

Итак, что же такое алюминий? И почему это так важно?

Что такое алюминий?

Если вы не химик, имеющий доступ к контролируемой лабораторной среде, вероятность вашего взаимодействия с «чистым алюминием» мала или равна нулю.Это связано с тем, что химические свойства металлического алюминия настолько реактивны по отношению к кислороду, что при контакте он сразу же цепляется за атомы кислорода. Поговорим о серьезной химии 😉! В результате образуется вещество, известное как гидратированный оксид алюминия. ¹

Гидратированный глинозем, более известный как боксит руда , добывается из земной коры и очищается для извлечения алюминия. После извлечения из боксита чистый алюминий часто оказывается слишком мягким и пластичным для коммерческого использования.

По этой причине алюминий почти всегда сочетается с другими легирующими металлами или элементами. К ним обычно относятся медь, магний, марганец, кремний, олово и / или цинк. За счет создания алюминиевого сплава улучшается общая прочность металла, а также многие другие различные физические свойства, необходимые для применения.

Итак, когда вы сталкиваетесь с повседневными предметами в своей жизни, такими как алюминиевые банки, фольга для готовки или упаковка для пищевых продуктов, просто помните, что вы на самом деле контактируете не с чистым алюминием, а с алюминиевыми сплавами, которые состоят только на 90-99%. алюминий.⁷

Как производится алюминий?

К настоящему времени вы знаете, что алюминий не встречается в чистом виде. Вместо этого соединения алюминия существуют в скалистых глыбах руды, погребенных в земной коре. Эта руда, как упоминалось ранее, называется бокситом, и она является основным источником алюминия в мире.

Чтобы извлечь алюминий из боксита и начать делать из него полезные предметы (например, фольгу, которой вы покрываете вкусные остатки еды вашей матери), задействованы два основных процесса: первый — это процесс Байера (1886 г.), а второй — Холл. Процесс Эру (1889 г.).

1. Процесс Байера: Поскольку бокситы состоят из оксида алюминия, молекул воды и ряда примесей, воду и примеси сначала необходимо удалить. Сырой боксит добывают, а затем измельчают, смешивают, измельчают и превращают в суспензию. Затем эту суспензию обрабатывают теплом и давлением, чтобы очистить остатки боксита и оставить только оксид алюминия. ²

2. Процесс Холла – Эру: оксид алюминия (известный как оксид алюминия), оставшийся после этого, подвергается плавлению, требующему чрезвычайно большого количества энергии. Оксид алюминия помещают в расплавленную смесь и подвергают электролизу, чтобы атомы алюминия отделились от атомов кислорода. В свою очередь, получается металлический алюминий. Затем неочищенный алюминий отливают в алюминиевые заготовки / слитки для легирования и дальнейшей обработки. ³

Производство алюминия может показаться не таким уж сложным на первый взгляд, но это далеко не так. Вот почему процесс вторичной переработки стал таким важным. Добыча и производство алюминия, который используется в нашем обществе, — сложный, трудоемкий и энергоемкий процесс.К счастью, переработка позволяет легко восстанавливать алюминий, потребляя всего 5% энергии, которая требовалась для его первоначального извлечения.

Типы алюминия

Гипотетически, предположим, вы добыли себе немного настоящего хорошего сырого алюминия и обнаружили, что у вас осталась блестящая заготовка. Чем вы сейчас занимаетесь? Расплавьте эту присоску и сплавляйте ее, вот что!

Чистый алюминий чрезвычайно мягкий и часто недостаточно прочный для большинства коммерческих применений и проектов. Чтобы исправить это, чистый алюминий плавится и смешивается с другими элементами, такими как железо, кремний, медь, магний, марганец и цинк.За счет легирования этих других элементов улучшаются такие свойства алюминия, как прочность, плотность, удобоукладываемость, электропроводность и коррозионная стойкость.

В процессе легирования алюминия могут быть получены три различных типа сплавов в зависимости от их свойств и методов, используемых для их обработки: технически чистый, поддающийся термообработке и не поддающийся термообработке.

Каждый тип алюминиевого сплава может быть далее подразделен и охарактеризован его основным легирующим элементом.Это можно уменьшить, присвоив каждому типу сплава четырехзначный номер, чтобы помочь его классифицировать, где первая цифра определяет общий класс (или серию).

1. Техническая чистота: сплавы , состоящие из алюминия чистотой 99% или выше. ⁴

1xxx Серия: имеет отличную коррозионную стойкость, отличную обрабатываемость, а также высокую теплопроводность и электрическую проводимость. Эта серия обычно используется для линий передачи, которые соединяют национальные сети через U.С.

2. Термически обрабатываемые: сплавы , упрочняемые в процессе экстремального нагрева и охлаждения. Сплавы нагревают до определенных точек, чтобы равномерно распределить элементы внутри, а затем закаливают (быстро охлаждают), чтобы заморозить их на месте.

2xxx Серия: в качестве основного легирующего элемента используется медь. Эти сплавы обладают хорошим сочетанием высокой прочности и ударной вязкости. Часто используются для производства самолетов.
6xxx: основные легирующие элементы — кремний и магний.Эти сплавы универсальны, поддаются термообработке, формуются, свариваются, прочные и устойчивые к коррозии. Часто используются для автомобильного производства.
7xxx: цинк используется в качестве основного легирующего элемента с небольшими количествами магния, меди или хрома для повышения прочности. Эти сплавы поддаются термообработке и обладают очень высокой прочностью. Часто используются в сфере коммерческих авиаперевозок.

3. Нетермообрабатываемые сплавы: сплавы, упрочняемые с помощью процесса, известного как холодная обработка.Этот процесс происходит за счет «обработки» металла на этапах прокатки или ковки и создания дислокаций в атомной структуре металла для увеличения прочности. ⁵

3xxx Серия: марганец является основным легирующим элементом, часто с добавлением небольшого количества магния. Эти сплавы обладают средней прочностью и хорошей обрабатываемостью. Часто используются для изготовления алюминиевых банок для напитков и кухонной утвари.
4xxx: кремний — основной легирующий элемент.Эти сплавы имеют более низкие температуры плавления, не вызывая хрупкости. Часто используются для сварочной проволоки и строительных конструкций.
5xxx: магний является основным легирующим элементом. Эти сплавы обладают средней и высокой прочностью, хорошей свариваемостью и коррозионной стойкостью в водной среде. Часто используются в строительстве и на море.

Зачем нужен алюминий?

К настоящему времени вы должны иметь твердое представление о том, что такое алюминий и как он производится, но возникает большой вопрос: зачем мы его используем?

Алюминий в изобилии, недорог, легкий, пластичный, прочный, пластичный, проводящий, и этот список можно продолжить.Одна из важнейших характеристик, отличающих алюминий, — это его изменчивость.

Ни один другой металл не может сравниться с алюминием, когда дело доходит до разнообразия применений, которые он имеет при сплавлении с другими элементами. Кроме того, алюминий подлежит вторичной переработке на неопределенный срок и является одним из немногих материалов в мире, который оплачивает стоимость его собственного сбора.

Сочетание экологичности с универсальностью делает алюминий не только одним из самых важных металлов в мире, но и одним из самых используемых в бесчисленных отраслях промышленности.

От глубин космоса до дна океана алюминий присутствует повсюду и вносит свой вклад как в развитие нашего общества, так и в улучшение нашей жизни. ⁶

Если окажется, что это не все, что вы хотели знать, и многое другое, посетите страницу блога Boyd Metals для получения более интересной информации о металлургической промышленности и не забудьте проверить наши БЕСПЛАТНЫЕ цифровые акции Закажите все, что вам нужно для обработки, нажав на изображение ниже.

Наш индексированный PDF-файл с возможностью поиска позволяет легко найти нужную информацию.

Что внутри?

Технические характеристики стандартной продукции
Общие таблицы преобразования и руководства
Доступные услуги обработки по видам продукции

Источники изображений:
^{1 http://muharraq27.blogspot.com/2010/12/aluminium-processing.html} ² ^{https: // recyclenation.com / 2014/03 / recycle-aluminium /} ^{3 https://www.lightmetalage. com/news/industry-news/recycling-remelt/hydro-starts-new-recycling-line/} ^{4 https://www.indiamart.com/cmeri-durgapur-durgapur/}

Все о 6061 Алюминий (свойства, прочность и применение)

Металлический алюминий и его сплавы используются в большинстве, если не во всех современных промышленных процессах из-за его широкой доступности и огромного количества применений. Сплав — это металл, полученный путем объединения двух или более металлических элементов для достижения улучшенных свойств материала.Процесс легирования включает добавление определенных металлических «легирующих» элементов в основной металл, чтобы придать ему особые свойства, такие как повышенная прочность, коррозионная стойкость, проводимость, ударная вязкость и т. Д., Или желаемое сочетание этих свойств. Сплавы с низким процентным содержанием легирующих элементов (около <4%) классифицируются как деформируемые сплавы и пригодны для обработки, тогда как сплавы с более высоким процентным содержанием (до 22%) классифицируются как литые сплавы и обычно являются хрупкими. Алюминиевая ассоциация (AA Inc.) является ведущим специалистом в области алюминиевых сплавов и разработал четырехзначную систему именования, используемую для отличия деформируемых сплавов друг от друга на основе их основных легирующих элементов. В этой статье будет подробно рассмотрен алюминиевый сплав 6061, выделены его физические свойства, а также общие области применения этого очень полезного материала.

Алюминий типа 6061 относится к алюминиевым сплавам 6ххх, в состав которых входят те смеси, в которых в качестве основных легирующих элементов используются магний и кремний.Вторая цифра указывает на степень контроля примесей для основного алюминия. Когда эта вторая цифра представляет собой «0», это означает, что основная часть сплава представляет собой технический алюминий, содержащий существующие уровни примесей, и не требуется особого внимания для ужесточения контроля. Третья и четвертая цифры — это просто обозначения отдельных сплавов (обратите внимание, что это не относится к алюминиевым сплавам 1xxx). Номинальный состав алюминия типа 6061 составляет 97,9% Al, 0,6% Si, 1,0% Mg, 0,2% Cr и 0,28% Cu. Плотность алюминиевого сплава 6061 составляет 2.7 г / см ³ (0,0975 фунта / дюйм ³). Алюминиевый сплав 6061 поддается термообработке, легко формируется, поддается сварке и хорошо сопротивляется коррозии.

Механические свойства

Механические свойства алюминиевого сплава 6061 различаются в зависимости от того, как он подвергается термообработке или становится прочнее с помощью процесса отпуска. Чтобы упростить эту статью, значения прочности для этого сплава будут взяты из закаленного алюминиевого сплава 6061 (6061-T6), который является обычным для алюминиевых листов и прутков.Его модуль упругости составляет 68,9 ГПа (10000 фунтов на квадратный дюйм), а его модуль сдвига составляет 26 ГПа (3770 фунтов на квадратный дюйм). Эти значения измеряют жесткость сплава или сопротивление деформации и приведены в таблице 1. Как правило, этот сплав легко соединяется с помощью сварки и легко деформируется в самые желаемые формы, что делает его универсальным производственным материалом.

Два важных фактора при рассмотрении механических свойств — это предел текучести и предел прочности. Предел текучести описывает максимальное напряжение, необходимое для упругой деформации детали при заданном нагружении (растяжение, сжатие, скручивание и т. Д.).). Предел прочности, с другой стороны, описывает максимальное количество напряжения, которое материал может выдержать до разрушения (подвергаясь пластической или остаточной деформации). Для статических приложений предел текучести является более важным конструктивным ограничением в соответствии с отраслевыми стандартами проектирования; тем не менее, максимальная прочность может быть полезна для определенных приложений, в которых она необходима. Алюминиевый сплав 6061 имеет предел текучести 276 МПа (40000 фунтов на квадратный дюйм) и предел прочности на разрыв 310 МПа (45000 фунтов на квадратный дюйм).Эти значения приведены в таблице 1.

Прочность на сдвиг — это способность материала противостоять сдвигу противоположными силами вдоль плоскости, так же как ножницы разрезают бумагу. Когда два лезвия ножниц закрываются, их противодействующие силы действуют на плоскость поперечного сечения бумаги и заставляют ее выходить из строя «при сдвиге». Это значение полезно при скручивании (валы, стержни и т. Д.), Где скручивание может вызвать такое напряжение сдвига в материале. Прочность на сдвиг алюминиевого сплава 6061 составляет 207 МПа (30000 фунтов на кв. Дюйм), и эти значения приведены в таблице 1.

Усталостная прочность — это способность материала противостоять разрушению при циклической нагрузке, когда небольшая нагрузка постоянно передается на материал с течением времени. Это значение полезно для приложений, где деталь подвергается повторяющимся циклам нагрузки, например, оси транспортного средства или поршни. Усталостная прочность алюминиевого сплава 6061 составляет 96,5 МПа (14000 фунтов на квадратный дюйм), что рассчитано с использованием 500000000 циклов непрерывного циклического нагружения ниже предела текучести. Эти значения приведены в таблице 1.

Таблица 1: Обзор механических свойств алюминиевого сплава 6061.

Механические свойства	Метрическая система	Английский
Предел прочности на разрыв	310 МПа	45000 фунтов на кв. Дюйм
Предел текучести при растяжении	276 МПа	40000 фунтов на кв. Дюйм
Прочность на сдвиг	207 МПа	30000 фунтов на кв. Дюйм
Усталостная прочность	96.5 МПа	14000 фунтов на кв. Дюйм
Модуль упругости	68,9 ГПа	10000 тысяч фунтов / кв. Дюйм
Модуль сдвига	26 ГПа	3770 тысяч фунтов / кв. Дюйм

Коррозионная стойкость

При контакте с воздухом или водой алюминиевый сплав 6061 образует слой оксида, который не позволяет ему вступать в реакцию с элементами, вызывающими коррозию лежащего под ним металла.Степень коррозионной стойкости зависит от атмосферных / водных условий; однако при температуре окружающей среды коррозионное воздействие в воздухе / воде обычно незначительно. Важно отметить, что из-за содержания меди 6061 он немного менее устойчив к коррозии, чем другие типы сплавов (например, алюминиевый сплав 5052, не содержащий меди). При контакте с щелочной почвой могут наблюдаться некоторые коррозионные эффекты, такие как точечная коррозия, но это в значительной степени зависит от условий почвы.6061 особенно хорошо противостоит коррозии от концентрированной азотной кислоты, а также аммиака и гидроксида аммония. Коррозионное воздействие можно полностью устранить, нанеся на сплав защитный слой, на который сплав 6061 хорошо реагирует.

Применение алюминия типа 6061

Алюминий типа 6061 — один из наиболее широко используемых алюминиевых сплавов. Его свариваемость и формуемость делают его пригодным для многих универсальных применений. Его высокая прочность и коррозионная стойкость делают сплав 6061 особенно полезным в архитектурных, конструкционных и автомобильных приложениях.Список его применений является исчерпывающим, но некоторые основные области применения алюминиевого сплава 6061 включают:

Сводка

В этой статье представлен краткий обзор свойств, прочности и областей применения алюминия 6061. Для получения информации о других продуктах обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах. У нас также есть направляющие для других типов алюминия, включая алюминий 5052, алюминий 3003 и алюминий 7075.

Прочие изделия из алюминия

Ведущие поставщики и производители алюминия в США
Различные марки алюминия (свойства и применение)
Все о 7075 Алюминий (свойства, прочность и применение)
Все о 5052 Алюминий (свойства, прочность и применение)
Все о 2024 г. Алюминий (свойства, прочность и применение)
Все о 6063 Алюминий (свойства, прочность и применение)
Все о 3003 Алюминий (свойства, прочность и применение)
6061 Алюминий vs.7075 Алюминий — Различия в свойствах, прочности и областях применения
6061 Алюминий по сравнению с алюминием 6063 — Различия в свойствах, прочности и областях применения
6061 Алюминий против алюминия 5052 — Различия в свойствах, прочности и областях применения
6061 Алюминий и алюминий 2024 г. — Различия в свойствах, прочности и областях применения
3003 Алюминий по сравнению с алюминием 6061 — Различия в свойствах, прочности и областях применения

Источники:

https: // materialsdata.nist.gov/bitstream/handle/11115/173/Aluminium%20and%20Aluminium%20Alloys%20Davis.pdf?sequence=3&isAllowed=y
https://sites.esm.psu.edu
https://www.nrc.gov/docs/ML0633/ML0633.pdf
https://materialsdata. nist.gov/bitstream/handle/11115/185/Understanding%20Waught%20and%20Cast%20Al%20Alloy%20Designations.pdf?isAllowed=y&sequence=3

Больше от Metals & Metal Products

алюминиевых сплавов для литья под давлением | Алюминиевое литье

Поделиться страницей + Алюминиевые отливки легкие и способны выдерживать самые высокие рабочие температуры из всех литых под давлением сплавов.

Алюминиевый сплав Характеристики:

Высокие рабочие температуры
Превосходная коррозионная стойкость
Легкий
Очень хорошая прочность и твердость
Хорошая жесткость и удельная масса
Отличные экранирующие свойства EMI и RFI
Отличная теплопроводность
Высокая электропроводность
Хорошие отделочные характеристики
Полная пригодность для вторичной переработки

Прочность, коррозионная стойкость и теплоотдача алюминия дает конструкторам-механикам значительные преимущества. А наша запатентованная технология тонких стенок алюминия сделала литье алюминия под давлением еще более широким применением.

Хотите узнать больше о процессе литья под давлением? Ознакомьтесь с другими нашими ресурсами по литью под давлением здесь.

Преимущества литья алюминия под давлением

Одним из наиболее значительных преимуществ литья алюминия под давлением является то, что оно позволяет создавать более легкие детали — с большим количеством вариантов отделки поверхности, чем у других сплавов для литья под давлением.Алюминий также может выдерживать самые высокие рабочие температуры из всех литых под давлением сплавов. К тому же литой алюминий универсален, устойчив к коррозии; он сохраняет высокую размерную стабильность благодаря тонким стенкам и может использоваться практически в любой отрасли.

Подробнее о литье под давлением тонкостенного алюминия.

Применение литья алюминия под давлением:

Алюминиевые отливки повышают топливную экономичность автомобилей за счет снижения веса
Алюминий используется в широком спектре сетевого и инфраструктурного оборудования в телекоммуникационной и вычислительной отраслях, поскольку корпуса и корпуса радиочастотных фильтров требуют отвода тепла.
В портативных устройствах алюминиевые отливки обеспечивают защиту от электромагнитных / радиопомех, жесткость и долговечность при минимальном весе
Благодаря отличным электрическим характеристикам и экранирующим свойствам алюминия, даже в высокотемпературных средах, литой под давлением алюминий идеально подходит для электронных разъемов и корпусов

Переработка алюминиевых отливок под давлением

Знаете ли вы, что более 95 процентов алюминиевых отливок, производимых в Северной Америке, изготавливаются из вторичного алюминия после бытового использования?

Существует очень небольшая функциональная разница между первичным (извлеченным или чистым) и вторичным (переработанным) алюминием, когда речь идет о литье под давлением.Вторичные алюминиевые сплавы получают путем смешивания и плавления чистого алюминия с другими материалами, такими как магний, железо и медь. Использование чистого алюминия в литье довольно редко из-за дороговизны его добычи. Простота использования при литье под давлением в сочетании с меньшим весом и прочностью делает алюминиевые сплавы лучшим выбором для дизайнеров практически из любой отрасли.

Вторичный алюминий более экономичен в производстве, чем первичный алюминий, поскольку для его производства требуется всего 5 процентов энергии.Большая часть энергии, потребляемой при литье алюминия под давлением, используется для нагрева и повторного плавления металла во время изготовления. По этой причине Dynacast может сэкономить больше времени, энергии и денег за счет переплавки на месте.

Алюминиевые сплавы, которые предлагает Dynacast

A380 — один из наиболее часто используемых алюминиевых сплавов с рядом значительных преимуществ
Читать далее
Если ваш компонент очень сложный, 383, также известный в Азии как ADC12, часто используется как альтернатива A380.
Читать далее
B390 — алюминиевый сплав с высокой твердостью и хорошей износостойкостью.
Читать далее
A413 — это алюминиевый сплав с отличной герметичностью.
Читать далее
413 — это сплав на основе алюминия, который используется для литья под давлением деталей.
Читать далее
K-Alloy — это литой под давлением алюминиевый сплав с холодной камерой, который был разработан для защиты компонентов от суровых условий эксплуатации.
Читать далее
A360 — это алюминиевый сплав с превосходной герметичностью и текучестью.
Читать далее

5 наиболее распространенных применений алюминия

В последние несколько недель мы выступали за алюминий и доказали его полезность как в прошлом, так и в настоящем и (потенциально) в будущем. Обычный человек не особо задумывается о различии между различными металлами, встречающимися в наши дни, но как только вы станете более «металлически грамотными», мир действительно может выглядеть совсем по-другому! Таким образом, в этом блоге мы собираемся показать вам 5 наиболее распространенных применений алюминия; возможно, в местах, о которых вы даже не ожидали.

# 5 — Прецизионные трубки в автомобилях, холодильниках, кондиционерах, солнечных панелях и т. Д.

Как мы уже объясняли в другом месте в блоге ранее, использование чистого алюминия очень редко в коммерческом мире. Обычно цветной металл смешивают с другими металлами для создания сплава в зависимости от желаемого использования.

Когда дело доходит до прецизионных трубок, приложения с высокой теплопередачей позволяют широко использовать их в автомобильной промышленности, на рынке переменного тока и солнечной энергии, а также для транспортировки жидкостей или газов.Было отмечено, что он очень похож на пластик в том, как с ним можно работать, не ломаясь, и в том, что он очень широко перерабатывается.

# 4 — Линии электропередач

Легкий вес и долговечность алюминия делают его идеальным кандидатом для передачи энергии на большие расстояния, но, поскольку он является довольно плохим проводником, его необходимо смешивать со свойствами меди (которая обычно слишком тяжелая и дорогая. для самостоятельной работы), а еще лучше бор. Способность противостоять коррозии и общее отсутствие необходимости в дорогостоящей опорной конструкции является плюсом, а сами алюминиевые сплавы часто усилены сталью — настоящий союз, сделанный в металлическом раю!

# 3 — Алюминиевый прокат

Одно из немногих явных применений алюминия в более распространенном повседневном использовании, с его более неформальным названием, оловянная фольга производится в процессе металлообработки «прокатки», при котором листовые слитки отливаются из расплавленных алюминиевых заготовок.

, затем повторно прокатывают на листовых и фольгопрокатных станах до желаемой толщины (или ее отсутствия) или путем непрерывной разливки и холодной прокатки.Непроницаемый для кислорода и воды, его можно использовать не только для приготовления пищи, но и для сохранения ее свежести, поэтому это действительно очень редкий день, когда вы не заметите где-нибудь кусочек оловянной фольги.

# 2 — Радиаторы для охлаждения ЦП и графических процессоров

Высокая термостойкость, устойчивость к коррозии и биологическому обрастанию алюминиевых сплавов, а также его теплопроводность сделали их основным материалом для большинства коммерческих радиаторов. Это пассивные теплообменники, которые охлаждают устройство (обычно микропроцессор или видеокарту) за счет отвода тепла от устройства в окружающую среду.Радиаторы бывают в виде медной фольги печатной платы или отдельного устройства и крепятся различными способами, включая теплопроводящую ленту или эпоксидную смолу.

# 1 — Строительство

Совершенно очевидно; Алюминий очень необходим в строительных работах! От световых люков до мостов, лестниц и перил, будь то стержни, двери или проводка, низкие эксплуатационные расходы и способность красить, формовать и соединяться с другими материалами не оставляют оснований для того, чтобы не рассматривать это для выбранного вами проекта.

Мы ежедневно видим алюминий, даже не задумываясь об этом, и, несомненно, использование алюминиевых уголков, труб и коробок в строительстве — лишь некоторые из его главных главных ролей.

5 Применение алюминия в коммерческих целях — MSI Structural Steel

5 Применение алюминия в коммерческих целях

Алюминий — один из самых полезных металлов. Его уникальные свойства делают его подходящим для коммерческого и промышленного использования, а цена алюминия делает его конкурентоспособным по сравнению с другими металлическими материалами.Однако широкой публике мало известно о применении алюминия помимо упаковки.

Алюминиевая банка для газировки и упаковка из фольги повсеместно используются в американской пищевой экосистеме. Не проходит и дня, чтобы вы не увидели один из этих распространенных вариантов в руках потребителей. Но поскольку эти предметы легко складываются, из-за них алюминий имеет репутацию хрупкого и хрупкого, хотя это далеко от истины. Тем не менее, те самые свойства, которые позволяют сверхтонкому листу металла работать так хорошо, являются теми же свойствами, которые дают нам так много коммерческого применения алюминия.

Что такое алюминий?

Алюминий — один из самых распространенных элементов на планете, но он редко встречается в чистом металлическом виде. Чаще всего он встречается в форме оксида алюминия или силиката алюминия. После очистки его часто отливают из заготовок в пригодную для использования форму или раскатывают в листы. Конкретный состав сплава определяется предполагаемым использованием конечного продукта.

Какими свойствами обладает алюминий? 5 коммерческого использования алюминия

Хотя свойства данного алюминиевого состава точно регулируются другими элементами, легированными с ним, есть некоторые свойства, которые являются постоянными и дают нам множество применений для алюминия.

Устойчивость к коррозии — Хотя чистый алюминий очень реактивен — поэтому он почти никогда не встречается в природе без кремния или кислорода, — обработанный алюминий, который вы получаете от поставщика металла, является совершенно противоположным. Такая устойчивость к коррозии означает меньшие затраты на обслуживание и покраску.
Высокое отношение прочности к массе — Большинство людей, глядя на алюминиевую фольгу или банки, упускают из виду прочность на разрыв, необходимую для тонкого материала, который можно сгибать, но который нелегко сломать.В увеличенном масштабе это то же свойство, которое удерживает в небе большие самолеты и делает алюминиевые строительные материалы одними из самых безопасных.
Высокопроводящий — Хотя он и не так эффективен, как медь — алюминий составляет всего около 63% проводящего материала, он все же остается эффективным проводящим материалом. Как только вес будет учтен, он станет отличным. Когда алюминий сравнивается с равной массой меди, он может передавать примерно вдвое больше энергии.
Простота работы — Алюминий — это легкий металл.Он очень податлив и очень пластичен, что делает его удобным выбором для изготовления или вытяжки проволоки.
Термостойкость — Алюминий легко переносит высокие температуры, сопротивляется изменению формы и повреждениям. Это эффективный теплообменник.

Каковы коммерческие применения алюминия?

Это одни из наиболее распространенных и важных коммерческих применений алюминия.

Конструкция — Помимо сопротивления и высокой прочности по отношению к весу, алюминий находит множество применений в большинстве современных зданий.Перила, стержни, двери и проводка — все это жизненно важные части процесса строительства, которые стали легче и прочнее с помощью алюминия. Его легко красить, формировать и соединять с другими материалами, что делает его правильным выбором на рабочем месте.

Cooling Solutions — Алюминий — наиболее часто используемый материал для радиаторов в электронных устройствах. Тепло передается через термопасту от электронного компонента (например, процессора) к ребристому алюминиевому радиатору, где оно рассеивается в воздухе. Между тем, алюминиевые трубы и трубки помогают поддерживать работу кондиционеров и циркуляцию жидкостей благодаря их способности без повреждений выдерживать высокие давления и температуры.

Линии электропередачи большой протяженности — Хотя медь может быть стандартом для линий электропередачи вашего дома или офиса, линии электропередачи на большие расстояния требуют другого решения. Алюминиевые линии электропередачи обладают высокой проводимостью, но имеют меньший вес, требуя меньшего количества опор электропередачи без риска поломки линий электропередач под собственным весом.

Светильники, знаки и конструкции — Многие большие световые решения, например, используемые на парковках, сделаны с алюминиевыми опорами. Это также идеальный материал для столбов и самих указателей. Алюминиевые трубы также использовались для изготовления смотровых площадок, навесов и легких мостов.
сильный.

Листовой прокат — это то, что создает наиболее заметные коммерческие применения алюминия, упаковок и контейнеров. В то время как алюминий можно свернуть в сверхтонкую фольгу для упаковки пищевых продуктов или более толстые листы для консервных банок, его также можно свернуть для использования в качестве устойчивых к погодным условиям и нагрузкам поверхностей, таких как обшивка гигантского реактивного самолета, легкая кровля или более крупные проекты по производству листов.

Приготовление пищи — Алюминиевые кастрюли и сковороды являются основным продуктом пищевой промышленности. Благодаря небольшому весу и невысокой стоимости многие кухни начинали с алюминиевого оборудования. Коррозионная стойкость делает его идеальным для использования в емкостях для хранения и питья.

Маркетинговые материалы — Алюминий дешев, прост в обработке и хорошо отображает графику. Алюминиевые бутылки с водой, настольные аксессуары и медальоны могут быть экономичным способом заставить ваших клиентов думать о вас. Дайте им прочный брендовый предмет, которым они пользуются каждый день, и они будут знать ваш бренд и доверять ему.

Подходит ли мне какое-нибудь применение алюминия? 5 коммерческого использования алюминия

Если в вашем бизнесе используется металл, металл или требуется металлическое решение для вывесок, алюминий может быть для вас правильным выбором.Это экономически выгодно, и есть состав, доступный для ваших нужд и применений алюминия.

Как выбрать правильного поставщика алюминия?

При выборе поставщика убедитесь, что вы выбрали партнера, знакомого с различными вариантами использования алюминия. Они могут помочь убедиться, что вы подберете правильную композицию для своего проекта. Поставщик, имеющий опыт, также может помочь с изготовлением и предоставить некоторые столь необходимые сведения, основанные на опыте.

MSI, Inc., имеет 55-летний опыт обслуживания потребностей в металле в районе Большого Лос-Анджелеса. У нас есть необходимые знания, материалы и опыт, чтобы помочь вам сделать ваш проект успешным. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить расценки на все ваши потребности в металле и производстве.

Применение алюминия в военных целях — Clinton Aluminium

При обсуждении алюминия и того, как он повлиял на армию Соединенных Штатов, трудно понять, с чего начать.С тех пор, как алюминий впервые стал коммерчески жизнеспособным в начале 20-го ^{-го и}-го века, он использовался в вооруженных силах по-разному, слишком много, чтобы перечислить его в одном посте. Этот удивительно универсальный металл изменил то, как мы защищаем американских истребителей и сражаемся с врагами, от самолетов до продуктовых складов и всего остального.

Поскольку фунт за фунтом алюминий прочнее стали, неудивительно, что он является важным материалом для различных военных применений.На протяжении более 100 лет все виды наших вооруженных сил полагались на алюминий, и благодаря их исследованиям и инвестициям стали возможны многие важные достижения в области алюминиевых сплавов. Мы рассмотрим некоторые из этих достижений и дадим краткий обзор того, как алюминий используется сегодня.

Почему военные ценят алюминий?

Как уже упоминалось, алюминий — один из самых прочных металлов. Благодаря высокому соотношению прочности и веса он также достаточно легкий, чтобы использоваться во многих полевых операциях, где вес является важным фактором.

Логистика — огромная часть военных операций. Каждый раз, когда вы можете снизить вес, не жертвуя качеством или долговечностью, вы экономите деньги. Независимо от того, говорите ли вы о повышении топливной эффективности автомобилей с алюминиевыми компонентами или о более низкой стоимости доставки алюминиевых материалов, этот металл помогает вооруженным силам США лучше использовать свои ограниченные ресурсы.

Также важен тот факт, что изделия из алюминия созданы, чтобы служить долго. По сравнению со многими другими металлами алюминий обладает превосходной коррозионной стойкостью, что означает, что он лучше выдерживает экстремальные условия окружающей среды.Нетрудно понять, насколько это может быть критично в военной операции.

Кроме того, прочность алюминия означает, что он подходит для боевых применений. Военные предъявляют высокие требования к прочности и безопасности. Военные машины, бронежилеты, оружие и другое снаряжение способны выдерживать одни из самых суровых условий, которые только можно представить, благодаря алюминию.

Более того, в последние десятилетия все больше военной техники становится высокотехнологичной. Тепловая и электрическая проводимость алюминия идеально подходит для электронных устройств и мобильных компьютеров, где важны долговечность и надежность.

В каких областях военные были пионерами в производстве алюминия?

Вероятно, первое использование алюминия в военных целях, о котором многие подумают, было в самолетах первых мировых войн, особенно Второй мировой войны. Алюминиевые фюзеляжи и другие важные детали, такие как шасси и пропеллеры, были намного легче других металлов, но при этом сохраняли свою прочность. Первые военные самолеты достигли огромных успехов всего за несколько лет, что сделало возможным авиационный бум 50-х и 60-х годов.

Самолеты никоим образом не были первым применением алюминия в военных целях. Фактически, вы можете быть удивлены, узнав, что Франция впервые использовала алюминий в военных целях еще в 1892 году в торпедных катерах. Во время испано-американской войны, всего несколько лет спустя, США использовали алюминий в столбах для палаток и столовых. Интересно отметить, что во время той войны Тедди Рузвельт носил с собой алюминиевую флягу.

Еще одна важная область, в которой военные сыграли важную роль в достижении серьезных успехов, — это хранение продуктов.Хотя алюминий не стал широко использоваться в консервных банках до 60-х годов, многие из основных достижений в хранении продуктов питания произошли из-за потребности военных в вариантах контейнеров, которые были бы безопасными для пищевых продуктов, надежными в течение длительных периодов времени и легкими, чтобы их можно было использовать в качестве по возможности переносной. Хотя во время Второй мировой войны все еще использовалась луженая сталь, к концу войны во Вьетнаме алюминий стал нормой.

Другой способ, которым военные стали лидером в использовании алюминия, — это транспорт.Мы уже упоминали о самолетах, но наземная техника и водный транспорт также зависят от алюминия. Одним из основных преимуществ алюминия для военной техники является его способность поглощать удары, что является ценным свойством в военной операции. Вот почему Хамви и другая бронетехника широко используют алюминий. Легкость алюминия не только увеличивает топливную экономичность транспортных средств, но также их легче транспортировать в поле.

Наконец, другие способы использования алюминия в вооруженных силах включают боеприпасы (как стрелковое, так и артиллерийское), бронетехнику, бронежилеты и многое другое.

Какие сплавы чаще всего используются в военной сфере?

Когда дело доходит до бронированных машин, они, как правило, используют сплавы серий 5xxx и 7xxx, включая 5083 и 7039. Эти марки соответствуют военным требованиям, поскольку они устойчивы к снарядам, устойчивы к коррозии, легки и пригодны для сварки. Перед утверждением алюминиевый броневой лист пройдет баллистические испытания с использованием бронебойных и осколочно-имитирующих снарядов, чтобы убедиться, что они безопасны для военнослужащих в боевых условиях.

Для военных самолетов широко используется сплав 2024, который обеспечивает отличную усталостную прочность и высокую прочность на растяжение. В основном он находится в фюзеляже и крыльях. Среди других сплавов — нетермообрабатываемый сплав 5052, который является чрезвычайно прочным, пластичным и устойчивым к коррозии. 6061, благодаря своему легкому весу, часто используется в авиакосмической отрасли, а 7050 отличается очень высокой стойкостью к коррозионному растрескиванию под напряжением. Один из самых прочных сплавов — 7068, который является отличным выбором для компонентов самолетов, которые могут оказаться в боевых условиях.Ни одно упоминание о военных самолетах не было бы полным без упоминания 7075, обладающего превосходной усталостной прочностью. Это был критически важный сплав во время Второй мировой войны и до сих пор широко используется.

Алюминий применение и свойства — Справочник химика 21

Урок по теме:»Применение алюминия»

МАКС-2021: российские ученые представили термостойкий сплав для авиации и космоса

Свойства и области применения алюминиевых сплавов легированных цирконием

Почему возможно применение алюминия в промышленности. Алюминиевые сплавы

В небе и в космосе

В автопроме и на транспорте

В принтерах будущего

В строительстве и освещении

В нашей жизни — повсюду…

1. Введение

1.1 Общее определение алюминия

1.2 История получения алюминия

2. Классификация алюминия по степени чистоты и его механические свойства

3. Основные легирующие элементы в алюминиевых сплавах и их функции

Физические параметры алюминиевых сплавов

Виды алюминиевых сплавов

Марки алюминиевых сплавов

Алюминий и сплавы. Свойства.

Свойства алюминия

Циклическая прочность

Механические свойства

Технология производства

Высокая стойкость

Алюминиевый прокат: виды и сферы применения

Виды алюминиевого проката

Области применения

Три основных области применения алюминия в промышленности

Потребительские товары

Транспорт

Электрооборудование

Все, что вам нужно знать: алюминий

Что такое алюминий?

Как производится алюминий?

Типы алюминия

Зачем нужен алюминий?

Все о 6061 Алюминий (свойства, прочность и применение)

Механические свойства

Таблица 1: Обзор механических свойств алюминиевого сплава 6061.

Коррозионная стойкость

Применение алюминия типа 6061

Сводка

Прочие изделия из алюминия

Источники:

Больше от Metals & Metal Products

алюминиевых сплавов для литья под давлением | Алюминиевое литье

Переработка алюминиевых отливок под давлением

Алюминиевые сплавы, которые предлагает Dynacast

5 наиболее распространенных применений алюминия

# 5 — Прецизионные трубки в автомобилях, холодильниках, кондиционерах, солнечных панелях и т. Д.

# 4 — Линии электропередач

# 3 — Алюминиевый прокат

# 2 — Радиаторы для охлаждения ЦП и графических процессоров

# 1 — Строительство

5 Применение алюминия в коммерческих целях — MSI Structural Steel

Применение алюминия в военных целях — Clinton Aluminium

Почему военные ценят алюминий?

В каких областях военные были пионерами в производстве алюминия?

Какие сплавы чаще всего используются в военной сфере?

Добавить комментарий Отменить ответ