Алюминий и его сплавы: свойства, производство и применение.

Алюминий сравнительно молодой металл. Название его происходит от латинского слова — так 500 лет до н.э. называли алюминиевые квасцы, которые использовались для протравливания при крашении тканей и дубления кож.
Алюминий как элемент был открыт в 1825 г., когда были получены первые небольшие комочки этого металла. Начало его промыш-ленного освоения относится к концу XIX столетия — после открытия технологии его получения путем электролиза глинозема, рас-творенного в расплавленном криолите. Этот принцип лежит и в основе современного промышленного извлечения алюминия из глинозема во всех странах мира.
Развитие электроэнергетического комплекса в 60-70 гг. позволило построить большое количество мощных алюминиевых заводов и занять ведущее место на мировом рыке алюминия.
Алюминий представляет собой серебристо-белый пла-стичный металл. В воздушной среде он быстро покрывается окисной пленкой, которая защищает его от коррозии. Алюминий химически стоек против азотной и органических кислот, но разрушается щелочами, а также соляной и серной кислотами. Важнейшее свойство алюминия — небольшая плотность, он в три раза легче железа. Механические свойства алюминия невысоки: сопротивление на разрыв — 5-9 кгс/мм2, относительное удлинение — 25-45%. Высокая пластичность (достигается отжигом при температурах 350-410°С) этого металла позволяет прокатывать его в очень тонкие листы, например, фольга может иметь толщину до 0,005 мм. Алюминий хорошо сваривается, однако трудно обрабатывается резанием. Для повышения прочности в алюминий вводят кремний, марганец, медь и другие компоненты. Значительные природные запасы алюминия, его небольшая плотность, высокие антикоррозионные свойства и хорошая электропроводность способствовали широкому распространению этого металла в различных отраслях техники. Алюминий и его сплавы применяются в самолетои машиностроении, при строительстве зданий и линий электропередач, во многих отраслях промышленности. Из него изготовляют различные емкости и арматуру для химической промышленности, в пищевой промышленности применяется упаковочная фольга из алюминия и его сплавов (для обертки кондитерских и молочных изделий). Широкое признание получила алюминиевая посуда. Алю-миний хорошо подвергается различным тонким покрытиям и окраске, поэтому его используют и как декоративный материал.
Алюминий всех марок содержит более 99% чистого алюминия. В зависимости от химического состава он подраз-деляется на алюминий особой, высокой и технической чистоты, обозначается буквой А и цифрой, показывающей десятые и сотые доли процента после 99%, например, А85 — содержит 99,85% алюминия.
Алюминиевые сплавы. Так как прочность алюминия очень незначительна, то в качестве конструкционных материалов применяют его сплавы. Сплавы подразделяются на деформируемые — в основном, дюралюминий и литейные — главным образом силумин.
Дюралюминий, дюраль (от нем.
Duren — город, где впервые было начато промышленное производство сплава,) — сплав алюминия с медью (2,2-5,2%), магнием (2-2,7%) и марганцем (0,2-1,0%). Его подвергают закалке в воде после нагрева до температуры около 500 °С и упрочняющему старению. По своим механическим свойствам он приближается к среднеуглеродистым сталям. Применяется, главным образом, в виде различного проката — листы, уголок, трубы и т.д. Как конструкционный материал он используется для транспортного и авиационного машиностроения.
Силумин — сплав алюминия и кремния, обладает хорошими литейными свойствами, мягкий, применяется для изготовления неответственных деталей методом литья и давления. Кроме алюминия (основа) и кремния (10-13%) в этот сплав входят: железо — 0,2-0,7%, марганец — 0,05-0,5%, кальций — 0,07
0, 2%, титан — 0,05-0,2%, медь — 0,03% и цинк — 0,08%. Могут использоваться также сплавы алюминия с цинком, магнием и т.д.
Производство алюминия. Производство алюминия — сложный технологический процесс. В свободном виде алюминий, вследствие своей активности, не встречается. Его получают из минералов — бокситов, нефелинов и алунитов, при этом сначала производят глинозем, а затем из глинозема путем электролиза получают алюминий. Технологическая схема производства алюминия состоит из процессов:
1. Получение глинозема А!203 путем выщелачивания концентрированным раствором щелочи измельченного боксита и его последующего прокаливания.
2. Растворение глинозема в расплаве криолита (Na3AlF6) и его электролиз в ванне с угольным анодом и покрытым угольными блоками катодом. Катионы алюминия нейтрализуются на катоде и выпадают в расплав. На производство 1 т алюминия уходит 17-18 тыс. кВт электроэнергии.
3. Электролитическое рафинирование, аналогичное ра-финированию меди, где анодом являются алюминиевые блоки. Алюминий всех марок содержит более 99% алюминия.
Состояние отрасли. Алюминиевая промышленность является одной из немногих отраслей, которые восстановили и перешагнули уровень дореформенного выпуска продукции (рис. 3.12) — в 2007 г. выпуск алюминия превысил дореформенный уровень более чем на 30%. Сдерживающим фактором увеличения выпуска алюминия можно считать недостаток освоенных месторождений алюминиевых руд и получения высококачественных концентратов. Успешное развитие отрасли можно объяснить двумя факторами — своевременной переориентацией отрасли на внешний рынок и сложившимся дешевым относительно мировых цен уровнем стоимости электроэнергии. На экспорт поступает, в основном, первичный, не прошедший обработку алюминий — в 2007 г. экспорт необработанного алюминия составил 3352 тыс. т (более 90% выпуска).
<< | >>
Источник: Багров Н.М.. Основы отраслевых технологий. 2010

Еще по теме Алюминий и его сплавы: свойства, производство и применение.:

  1. Сталь, ее свойства, производство и применение
  2. Глава XXII. Закон экономического вменения в его применении к продуктам конкретных средств производства
  3. Титан: свойства и применение
  4. Никель: свойства и применение.
  5. Легкоплавкие металлы: общая характеристика, свойства и применение.
  6. Основные виды, свойства и применение
  7. Основные виды термопластичных пластмасс, их свойства и применение
  8. Основные виды термореактивных пластмасс, их свойства и применение
  9. Процесс внимания и его свойства
  10. Медь и ее сплавы.
  11. Чугун. Производство, классификация и применение.