Информация

Алюми́ний — элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 13. Обозначается символом Al (лат. Aluminium). Относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости (после кислорода и кремния) химический элемент в земной коре.

Простое вещество алюминий (CAS-номер: 7429-90-5) — лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия.

Физические свойства алюминия

Температура плавления алюминия технической чистоты (99,5 % А1) 658°С.
С повышением степени чистоты температура плавления алюминия возрастает и для металла высокой чистоты (99,996 % А1) составляет 660,24°С. Удельная теплота плавления алюминия-около 390 Дж/г, удельная теплоемкость при 0°С-0,88 Дж/(г.°С). При переходе алюминия из жидкого состояния в твердое объем его уменьшается на 6,6 % (99,75% А1). Кипит алюминий при 2500 °С.
Плотность алюминия меньше плотности железа в 2,9 раза, меди-в 3,3 раза.
В твердом виде алюминий легко подвергается ковке, прокатке, волочению, резанию. Из него можно вытягивать тончайшую проволоку и катать фольгу.
Пластичность алюминия возрастает по мере повышения, его чистоты. Временное сопротивление литого алюминия технической чистоты составляет 88-118 Па, прокатанного 176-275 Па. Относительное удлинение соответственно равно 18-25 и 3-5 %, а твердость по Бринеллю НВ 235-314 и 440-590.

Одно из преимуществ алюминия перед другими металлами это его высокая теплопроводность и электропроводность. От колебания степени чистоты алюминия теплопроводность алюминия составляет 238 Вт/(м-°С) (99,7% А1) и 247 Вт/(м.°С) (99,99% А1). От чистоты алюминия также зависит и его электропроводность. Для алюминия технической чистоты (99,5 % А1) она составляет 62,5 % от электропроводности меди, а для алюминия высокой чистоты (99,997% А1) 65,45 %.На электропроводность алюминия в неодинаковой степени влияют различные примеси. Примеси хрома, ванадия и марганца больше всего снижают электропроводность. В сою очередь степень деформации и режим термической обработки влияют на электропроводность менее чем различные примеси. Влияние деформации на электропроводность устраняется путем отжига.
Еще одно выдающееся свойство алюминия — это его способность отражать световые и тепловые лучи, показатели отражения близки по значению к степени отражения световых и тепловых лучей серебром. И показатели эти могут повышаться с повышением чистоты состава алюминия.


Области применения алюминия

Алюминий необычный металл и выделяется целым рядом свойств, которые достаточно сильно отличают его от других металлов. Среди этих свойств стоит отметить следующие:
Небольшая плотность.
Хорошая пластичность.
Достаточная механическая прочность.
Высокие тепло- и электропроводность.

Алюминий нетоксичен, немагнитен и обладает повышенной стойкостью к коррозии по отношению к ряду химических веществ. Обладая всеми этими свойствами, а также относительно невысокой стоимостью относительно других цветных металлов он нашел широкое применение в самых различных отраслях промышленности.
Значительная часть алюминия используется в виде сплавов с кремнием медью, магнием, цинком, марганцем и другими металлами. Промышленные алюминиевые сплавы обычно содержат не менее двух-трех легирующих элементов, которые вводятся в алюминий главным образом для повышения механической прочности.
Больше всего ценятся такие свойства всех алюминиевых сплавов, как малая плотность (2,65-2,8), высокая удельная прочность (отношение временного сопротивления к плотности) и удовлетворительная стойкость против атмосферной коррозии.

Алюминиевые сплавы классифицируются, как деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы обладают высокой пластичностью, поскольку их подвергают горячей и холодной обработке давлением. Из деформируемых сплавов большой популярностью пользуются дуралюмины – это сплав в котором сочетаются алюминий, медь, магний и марганц. Отличительная особенность дуралюминов - небольшая плотность, благодаря которой они схожи по механическим свойствам с мягкими сортами стали. С помощью обработки давлением (прокат, штамповка), их деформируемых алюминиевых сплавов, а также чистого алюминия получают листы,плиты, рулоны, полосы, фольгу, проволоку, стержни различного профиля, трубы. Около 70 % мирового производства алюминия идет на изготовление этих видов полуфабрикатов . Остальной алюминий применяется для изготовления литейных сплавов, порошков, раскислителей и для других целей.
Из литейных сплавов получают фасонные отливки различной конфигурации.
Широко известны литейные сплавы на основе алюминия-силумины, в которых основной легирующей добавкой служит кремний (до 13%).
В настоящее время алюминий и его сплавы, такие, как 1105, АД1, ВД1, А5, А0, АМг, Амц, Д1, Д16 и т.д., используют практически во всех областях современной техники. Весомую долю в общее потребление алюминия и его сплавов вносят авиационная и автомобильная отрасли промышленности, железнодорожный и водный транспорт, машиностроение, электротехническая промышленность и приборостроение, промышленное и гражданское строительство, химическая промышленность, производство предметов народного потребления.
Применение алюминия и его сплавов во всех видах транспорта, а в особенности воздушного привело к уменьшения собственной массы транспортных средств и к резкому увеличению эффективности их использования. Авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и многие другие детали также изготавливают из алюминия и его сплавов.
Алюминий и его сплавы применяют также при отделке железнодорожных вагонов, изготовлении корпусов и дымовых труб судов, спасательных лодок, радарных мачт, трапов.
Активно используют 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. Учитывая высокую коррозионную стойкость и нетоксичность алюминия его широко применяют при изготовлении аппаратуры для производства и хранения крепкой азотной кислоты, пероксида водорода, органических веществ и пищевых продуктов. Алюминиевая фольга, обладая большей прочностью и будучи дешевле оловянной, полностью заменила ее как упаковочный материал для пищевых продуктов.
Все больше и больше используется алюминий при изготовлении тары для консервирования и храпения продуктов сельского хозяйства, при строительстве зернохранилищ и других зданий, сооружений и конструкций. Алюминий, а также его сплавы является стратегическим металлом и поэтому широко используется в военной промышленности при строительстве военной техники и оружия: самолетов, танков, артиллерийских установок, ракет, зажигательных веществ, а также для других целей в военной технике.
Также алюминий широко применяется в таких областях техники как - ядерная энергетика, полупроводниковая электроника, радиолокация, а также для защиты от воздействия различных химических веществ на металлические поверхности, а также от атмосферной коррозии. Отражающие поверхности нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал своим существованием также обязаны алюминию, в частности его высокой отражающей способности.
Алюминий применяется и в металлургической промышленности в качестве восстановителя при получении некоторых металлов алюмотермическими методами, для сварки стальных деталей или раскисления стали.
Активно применяется алюминий и его сплавы в промышленном и гражданском строительстве при изготовления каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и др. конструкций.