Сопротивление литого алюминия 10-12 кг/мм², деформируемого 18-25 кг/мм², сплавов 38-42 кг/мм². Пластичность технического алюминия 35%, чистого 50%. Прокат с повышенной электропроводностью 37·106 cм/м, теплопроводностью 203,5 Вт/(м·К), и повышенной светоотражаемостью.
Масса доли элементов в сплавах алюминия
- Дуралюмин — дюраль, дюралюминий, от названия немецкого города, где было начато промышленное производство сплава. Сплав алюминия (основа) с медью (Cu: 2,2-5,2%), магнием (Mg: 0,2-2,7%) марганцем (Mn: 0,2-1%). Подвергается закалке и старению, часто плакируется алюминием. Является конструкционным материалом для авиационного и транспортного машиностроения.
- Силумин — легкие литейные сплавы алюминия (основа) с кремнием (Si: 4-13%), иногда до 23% и некоторыми другими элементами: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Изготавливают детали сложной конфигурации, главным образом в авто- и авиастроении.
- Магналии — сплавы алюминия (основа) с магнием (Mg: 1-13%) и другими элементами, обладающие высокой коррозийной стойкостью, хорошей свариваемостью, высокой пластичностью. Изготавливают фасонные отливки (литейные магналии), листы, проволоку, заклепки и т.д. (деформируемые магналии).
Основные достоинства всех сплавов алюминия состоят в их малой плотности (2,5-2,8 г/см3), высокая прочность (в расчете на единицу веса), удовлетворительная стойкость против атмосферной коррозии, сравнительная дешевизна и простота получения и обработка.
Обучающее видео Алюминий и его сплавы
Модули упругости алюминия и коэффициент Пуассона
| Алюминиевая бронза, литье | 10500 | 4200 | — |
| Алюминиевая проволока тянутая | 7000 | — | — |
| Алюминий катаный | 6900 | 2600-2700 | 0,32-0,36 |
Физические свойства алюминия
Алюминий характеризуется высокой электропроводностью, теплопроводностью, стойкостью к коррозии и морозу, пластичностью. Он хорошо поддаётся штамповке, ковке, волочению, прокатке. Металл хорошо сваривается различными видами сварки. Важным свойством является малая плотность около 2,7 г/см³. Температура плавления составляет около 660°С.
Механические, физико-химические и технологические свойства алюминия зависят от наличия и количества примесей, которые ухудшают свойства чистого металла. Основные естественные примеси – это кремний, железо, цинк, титан и медь.
По степени очистки различают алюминий высокой и технической чистоты. Практическое различие заключается в отличии коррозионной устойчивости к некоторым средам. Чем чище металл, тем он дороже. Технический алюминий используется для изготовления сплавов, проката и кабельно-проводниковой продукции. Металл высокой чистоты применяют в специальных целях.
Соединяем медный и алюминиевый провод, как правильно и надежно, видео,энергомаг
По показателю электропроводности алюминий уступает только золоту, серебру и меди. А сочетание малой плотности и высокой электропроводности позволяет конкурировать в сфере кабельно-проводниковой продукции с медью. Длительный отжиг улучшает электропроводность, а нагартовка ухудшает.
Теплопроводность алюминия повышается с увеличением чистоты металла. Примеси марганца, магния и меди снижают это свойство. Алюминий обладает высокой удельной теплоёмкостью и теплотой плавления. Эти показатели значительно больше, чем у большинства металлов.
Чем выше степень чистоты алюминия, тем больше он способен отражать свет от поверхности. Металл хорошо полируется и анодируется.
Алюминий имеет большое сродство к кислороду и покрывается на воздухе тонкой прочной плёнкой оксида алюминия. Эта плёнка защищает металл от последующего окисления и обеспечивает его хорошие антикоррозионные свойства.
Металл обладает стойкостью к атмосферной коррозии, морской и пресной воде, практически не вступает во взаимодействия с органическими кислотами, концентрированной или разбавленной азотной кислотой.
На нашем сайте, в каталоге алюминиевого проката, вы можете ознакомится и приобрести следующие виды продукции из алюминия:
Области применения алюминия
Широко применяется как конструкционный профиль, при изготовлении кухонной посуды, фольги в пищевой промышленности. Также в авиационной и авиакосмической промышленности. Недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому для упрочнения алюминий сплавляют с медью и магнием, получая дюралюминий.
Алюминий применяется в электротехнике для изготовления проводов, экранирования и даже в микроэлектронике при напылении проводников на поверхности кристаллов микросхем. Благодаря комплексу свойств алюминиевые трубы широко распространены в тепловом оборудова6нии. Профильные трубы используются в строительстве и производственных сборках конструкций, при изготовлении мебели. Сплавы алюминия не приобретают хрупкость при сверхнизких температурах, используется в криогенной технике. Повышенный коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью вакуумного напыления делает алюминий оптимальным материалом для изготовления зеркал.
Для декора входных и лестничных конструкций используется рифленые листы. При изготовлении облицовочных, противоскользящих и декоративных покрытий. В автомобилестроении для производства порогов и ступеней. Листовой прокат применяются в конструкциях, топливной, пищевой и химической промышленностях, также в строительстве и машиностроении.
Производиться при помощи горячего, а затем холодного деформирования. Лист производят из сплава алюминия, и покрывают тонким слоем чистого алюминия. Материал обретает особую пластичность, прочность и устойчивость к негативным внешним факторам. Благодаря своим эксплуатационным характеристикам листы используются в строительстве чаще всего применяют как изоляционный или отделочный материал.
В авиастроении алюминий используется как базовый материал, из-за своей легкости. Из прутков изготавливают детали силового каркаса самолетов и других узлов. Также прутки востребованы в автомобильной промышленности.
Проволока применяется главным образом в сварочных работах и электротехники. Также используется в строительстве, машиностроении, пищевой и мебельной промышленности. Как универсальный крепеж, применяется при изготовлении сеток, мебельной фурнитуры, пружин, заклёпок, различных декоративных элементов.
Для изготовления легких и прочных конструкций не заменим уголок. Он используется для элементов морских, речных и воздушных судов, комплектующих для автомобилей. Уголок применяют для ограждающих сооружений, декоративных и умеренно нагруженных несущих конструкций. Как заготовка для изготовления деталей посредством последующей обработки. Прочность увеличивается за счет термической обработки, для увеличения срока службы подвергают анодному оксидированию.
Швеллера выполняют функцию стыковочного, базового элемента, встречаются в различных перемычках, карнизах, дверных и оконных профилях. Конструкции, изготовленные с их применением, отличают высокая жесткость, прочность и легкость. Благодаря пластичности, из него можно создавать инженерные, дизайнерские системы разных форм.
Анодированный швеллер обладает высокими электроизоляционными свойствами и не подвержен накапливанию статического заряда, что важно при возведении высотных зданий. Благодаря швеллерам возможно изготавливать конструкции без применения сварки. Получая разборные сооружения, которые можно перенести частично или полностью на другое место. Данная технология, к примеру, используется при создании сезонных или временных складов, построек.
Полосы используются для закрывания соединительных швов между плитами. Как материал для изготовления декоративных элементов в производстве автомобилей, из них штампуют элементы отделки салона. Также используют в авиастроении, промышленности и других областях. Полосы обладают водо- и паронепроницаемостью. Не токсичны, можно использовать в сложных климатических условиях.
В электротехнике из полос делают экранирующие и токопроводящие изделия.
Без использования алюминия невозможно было бы создать современных сооружений, мощных и легких машин, сверхбыстрых ракет и самолетов, а также предметов быта.
Источник: metallrc.ru
2.2 Производство алюминия
С кислородом взаимодействует только в мелкораздробленном состоянии при высокой температуре:
реакция сопровождается большим выделением тепла.
Выше 200°С реагирует с серой с образованием сульфида алюминия:
При 500°С – с фосфором, образуя фосфид алюминия:
При 800°С реагирует с азотом, а при 2000°С – с углеродом, образуя нитрид и карбид:
С хлором и бромом взаимодействует при обычных условиях, а с йодом при нагревании, в присутствии воды в качестве катализатора:
С водородом непосредственно не взаимодействует.
С металлами образует сплавы, которые содержат интерметаллические соединения – алюминиды, например, CuAl2, CrAl7, FeAl3 и др.
Взаимодействие с водой
Очищенный от оксидной пленки алюминий энергично взаимодействует с водой:
в результате реакции образуется малорастворимый гидроксид алюминия и выделяется водород.
Взаимодействие с кислотами
Легко взаимодействует с разбавленными кислотами, образуя соли:
8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O (в качестве продукта восстановления азотной кислоты также может быть азот и нитрат аммония).
С концентрированной азотной и серной кислотами при комнатной температуре не взаимодействует, при нагревании реагирует с образованием соли и продукта восстановления кислоты:
Взаимодействие со щелочами
Алюминий – амфотерный металл, он легко реагирует со щелочами:
в растворе с образованием тетрагидроксодиакваалюмината натрия:
при сплавлении с образованием алюминатов:
Восстановление металлов из оксидов и солей
Алюминий – активный металл, способен вытеснять металлы из их оксидов. Это свойство алюминия нашло практическое применение в металлургии:
Области применения
Алюминий обладает целым рядом свойств, которые выгодно отличают его от других металлов. Это − небольшая плотность алюминия, хорошая пластичность и достаточная механическая прочность, высокие тепло- и электропроводность. Алюминий нетоксичен, немагнитен и коррозионностоек к ряду химических веществ. Благодаря всем этим свойствам, а также относительно невысокой стоимости по сравнению с другими цветными металлами он нашел исключительно широкое применение в самых различных отраслях современной техники.
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.
Наиболее ценные свойства всех алюминиевых сплавов − малая плотность
(2,65÷2,8), высокая удельная прочность (отношение временного сопротивления к плотности) и удовлетворительная стойкость против атмосферной коррозии.
Алюминиевые сплавы подразделяют на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы подвергают горячей и холодной обработке давлением, поэтому они должны обладать высокой пластичностью. Из деформируемых сплавов широкое применение нашли дуралюмины − сплавы алюминия с медью, магнием и марганцем. Имея небольшую плотность, дуралюмины по механическим свойствам близки к мягким сортам стали. Из деформируемых
алюминиевых сплавов, а также из чистого алюминия в результате обработки давлением (прокатка, штамповка) получают листы, полосы, фольгу, проволоку, стержни различного профиля, трубы. Расход алюминия на изготовление этих полуфабрикатов составляет около 70 % его мирового производства.
Остальной алюминий применяется для изготовления литейных сплавов, порошков, раскислителей, а также 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 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.
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 изготавливают авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали.
Алюминием и его сплавами отделывают железнодорожные вагоны, изготавливают 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 нетоксичности 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 хранения 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 раз личных химических веществ и атмосферной коррозии. Высокая отражающая способность такого алюминия используется для изготовления из него отражающих поверхностей нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал.
В металлургической промышленности алюминий используют в качестве восстановителя при получении ряда металлов (например, хрома, кальция, марганца) алюмотермическими 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. По масштабам производства и значению в народном хозяйстве алюминий прочно занял первое место среди других цветных металлов.
Источник: studfile.net
Применение
По масштабам применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа 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
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. Сплавы алюминия отличаются малой плотностью, повышенной (по сравнению с чистым алюминием) коррозионной стойкостью и высокими технологическими свойствами: высокой тепло- и электропроводностью, жаропрочностью, прочностью и пластичностью. На поверхности сплавов алюминия легко наносятся защитные и декоративные покрытия.
Применение сплавов алюминия
Разнообразие свойств алюминиевых сплавов обусловлено введением в алюминий различных добавок, образующих с ним твердые растворы или интерметаллические соединения. Основную массу алюминия применяют для получения легких сплавов — дуралюмина (94% Al, 4% Cu, по 0,5% Mg, Mn, Fe и Si), силумина (85-90% Al, 10-14% Si, 0,1% Na) и др.
Этот сплав после закалки приобретает особую твёрдость и становится примерно в 7 раз прочнее чистого алюминия. В то же время он почти втрое легче железа. Его получают, сплавляя алюминий с небольшими добавками меди, магния, марганца, кремния и железа. Широко распространены силумины – литейные сплавы алюминия с кремнием.
Производятся также высокопрочные, криогенные (устойчивые к морозам) и жаропрочные сплавы. На изделия из алюминиевых сплавов легко наносятся защитные и декоративные покрытия. Легкость и прочность алюминиевых сплавов особенно пригодились в авиационной технике. Например, из сплава алюминия, магния и кремния делают винты вертолетов.
Сравнительно дешевая алюминиевая бронза (до 11% Al) обладает высокими механическими свойствами, она устойчива в морской воде и даже в разбавленной соляной кислоте. Из алюминиевой бронзы в СССР с 1926 по 1957 чеканились монеты достоинством 1, 2, 3 и 5 копеек. В металлургии алюминий используется не только как основа для сплавов, но и как одна из широко применяемых легирующих добавок в сплавах на основе меди, магния, железа, никеля 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 — циркалой — широко применяют в ядерном реакторостроении.
Алюминий применяют в производстве взрывчатых веществ. Алюмотол, литая смесь тринитротолуола с порошком алюминия, – одно из самых мощных промышленных взрывчатых веществ. Аммонал – взрывчатое вещество, состоящее из аммиачной селитры, тринитротолуола и порошка алюминия. Зажигательные составы содержат алюминий и окислитель – нитрат, перхлорат.
Пиротехнические составы «Звездочки» также содержат порошкообразный алюминий. Смесь порошка алюминия с оксидами металлов (термит) применяют для получения некоторых металлов и сплавов, для сварки рельсов, в зажигательных боеприпасах.
Особо следует отметить окрашенные пленки из оксида алюминия на поверхности металлического алюминия, получаемые электрохимическим путем. Покрытый такими пленками металлический алюминий называют анодированным алюминием. Из анодированного алюминия, по внешнему виду напоминающему золото, изготовляют различную бижутерию.
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.
В настоящее время четвертая часть всего алюминия идет на нужды строительства, столько же потребляет транспортное машиностроение, примерно 17% часть расходуется на упаковочные материалы и консервные банки, 10% – в электротехнике.
Источник: www.allmetals.ru