Алюминий и его свойства: Д16 Алюминиевый сплав статья свойства химические и физические на сайте магазина цветного металлопроката Ку-Прум

Содержание

Алюминиевый сплав АК7 описание химических и физических свойств на сайте Ку-Прум — цветной металлопрокат

Алюминиево-кремниевый сплав АК7 (или АЛ9) – типичный силумин, востребованный в строительстве, авиастроении, машинном, автотракторном и тракторном производстве. Его ценят за превосходные литейные свойства, хорошую свариваемость, обрабатываемость и сопротивление коррозии. Из него изготавливают отливки сложных форм, имеющие повышенную плотность, небольшую усадочную пористость и способность к горячему трещинообразованию. Такие литые детали легко выдерживают средние нагрузки в ответственном узле, и увеличивают срок его службы.

Химический состав

Силумин АК7 выплавляется по ГОСТу 1583-93 из чистого алюминия или шихтовых материалов. В его составе содержится до 93,6% алюминия и легируемые добавки кремния – 6-8%. Кремний снижает пластичность и прочность сплава, поскольку образует в его структуре хрупкие включения и интерметаллические соединения.

Минимальные примеси бериллия повышают плотность и чистоту сплава АК7, а также способствуют упрочнению оксидной пленки, образуемой на его поверхности, и положительно влияют на его противоокислительные свойства.

Не менее вредны добавки железа, которые вызывают формирование эвтектических кристаллов в виде пластин и снижают пластичность силумина АК7. Однако, их содержание можно в значительной степени понизить при изготовлении отливок литьем в землю, тогда как при литье под давлением и в металлические формы количество эвтектики максимально.

Марки сплава АК7

В зависимости от химического состава и доли неметаллических примесей, различают несколько модификаций алюминиево-кремниевого сплава АК7:

АК7 – нормальной чистоты сплав, отличающийся невысокой пластичностью и хорошими механическими свойствами;
АК7ч – чистый и менее хрупкий сплав, способный выдерживать сильные вибрации длительное время;
АК7пч – повышенной чистоты сплав, обладающий улучшенными антифрикционными и механическими параметрами.

В нашей компании вы можете приобрести сплавы: АК7, АК7п и АК7ч в чушках, весом 13-14, 5 кг с доставкой в любой регион России. Они полностью соответствует стандартам ГОСТ 1583-93, поставляется со всеми необходимыми сертификатами и документами.

Физические свойства

Сплав алюминия АК7 относится к силуминам системы Al—Si—Mg, отличается хорошими технологическими свойствами – жидкотекучестью, антикоррозийностью и свариваемостью. При этом он довольно плохо поддается механической обработке, поскольку в его структуре образуются хрупкие игольчатые кристаллы кремния и его соединений. Для того, чтобы увеличить прочность сплава АК7, его в расплавленном состоянии модифицируют галогенидами: фторидом и хлоридом натрия. Образующиеся силициды натрия обволакивают кристаллы кремния, затрудняют их рост и повышают предел механической прочности алюминиево-кремниевого сплава в 2 раза.

Отливки АК7 упрочняют с помощью термической закалки и искусственного старения. Для исключения пережога используют двух- или трехступенчатый нагрев до 500-55 градусов, выдерживая детали в горячей воде по 2-3 часа. После высокотемпературной обработки пластичность и прочность сплава АК7 повышается, что особенно важно при производстве сложных и тонкостенных литых заготовок.

Применение

Благодаря отличным литьевым свойствам, алюминиево-кремниевый сплав АК7 активно используется при литье сложных деталей и механизмов, применяемых в машиностроении:

корпуса помп;
деталей самолетов;
карбюраторов;
картеров двигателей;
редукторов;
поршней;
головок цилиндров и др.

Такие отливки хорошо зарекомендовали себя при эксплуатации в агрессивных средах и температурах, не выше 200 градусов.

Силумин АК7 – один из алюминиевых сплавов, допущенных ГОСТом к изготовлению различной посуды. В частности, из него делают посуду, используемую при жарке и запекания пищи, а также различные столовые приборы – цельнометаллические и комбинированные вилки, ложки.

Изделия из сплава АК7, в отличие от чугунных аналогов, отличаются более легким весом и меньшей стоимостью, а по степени износостойкости ни в чем им не уступают.

Сплав алюминия, маркируемый АК7п (для пищевых целей), востребован при изготовлении отдельных узлов и корпусов нагружаемых кухонных бытовых приборов: соковыжималок, мясорубок. В его составе содержание мышьяка и свинца должны быть снижены до минимума, а примеси бериллия полностью исключены. Использование АК7п при изготовлении столовой посуды и приборов в каждом случае требует обязательного согласования с Минздравом.

Помимо алюминия, наша компания занимается также продажей медного, латунного и бронзового металлопроката.

Алюминий и его свойства

Цель: Рассмотреть строение, свойства, применение алюминия, используя современные технологии обучения.

Задачи:

Образовательная – выявление и оценка степени овладения системой знаний и комплексом навыков и умений об амфотерных элементах на примере алюминия, готовности учащихся успешно применять полученные знания на практике, позволяющих обеспечить обратную связь и оперативную корректировку учебного процесса.
Развивающая – развитие критического мышления, самостоятельности и способности к рефлексии, обеспечение системности учения, а так же развитие терминологического мышления; умения ставить и разрешать проблемы, анализировать, сравнивать, обобщать и систематизировать.

Воспитательная – воспитание положительной мотивации учения, правильной самооценки, чувства ответственности, уверенности и требовательности к себе.

Понятия: химический знак “Аl”, химический элемент, простое вещество, электронная оболочка, степень окисления, переходный элемент.

Оборудование: алюминий, пробирки, штатив пробирочный, спиртовка, спички, пробиркодержатель, горячая вода в стакане. (Презентация)

Ход урока

1. Организационный момент. Побуждение к изучению темы

Учитель: Мы продолжаем изучение большой и важной темы: “Металлы”.

Великие законы мирозданья
В сущности, наивны и просты.
И порой Вам не хватает знанья
Для разгадки этой простоты.

2. Формирование интереса к изучаемой теме

– Сегодня нам предстоит познакомиться с металлом хорошо знакомым нам с детства.

Прослушав историческую справку, попробуйте определить о каком металле 3-й группы, сегодня пойдет речь.

Историческая справка. “Однажды к древнеримскому императору Тиберию правившему Римом в 14–27 гг. н. э., пришёл ремесленник и принёс чашу невиданной красоты, изготовленную из серебристого и на удивление лёгкого металла. На вопрос императора о названии чудесного металла ремесленник ответил, что металл получен им из …глины и пока не имеет названия. “Дальновидный” император, испугавшись, что новый металл, который можно получать из обыкновенной глины, обесценит серебро и подорвёт могущество Рима, повелел: чашу уничтожить, ремесленника обезглавить, а его мастерскую сравнять с землёй!”

Теперь, по прошествии тысячелетий, мы не можем сказать, сколько правды лежит в основе этой легенды, рассказанной римским историком Плинием Старшим в своей “Естественной истории”, но значительная доля правды в ней кроется.

Как вы думаете, о каком металле идет речь? (Алюминий.)

Учитель: Таким образом, тема нашего урока: “Алюминий и его свойства”. (Учащиеся записывают в тетрадь число, тему урока.)

3. Актуализация знаний об особенностях строения атома алюминия

Учитель: С чего мы начинаем изучение химического элемента? (С характеристики его положения в П.С. Д.И. Менделеева.)

Учитель: Сейчас вам предлагается осуществить данную задачу, а именно дать характеристику алюминия по его положению в П.С. Д.И. Менделеева.

I. Характеристика химического элемента (заголовок в тетрадь)

Учащимся предлагается самостоятельно выполнить данное задание в тетрадях. Данное задание может быть выполнено полностью самостоятельно и оценено высоким баллом, либо с использованием “помогалочки”.(см слайд)

Порядковый номер13
Атомная масса 27
Период 3
Группа 3(подгруппа А,)
Строение атома (заряд ядра 13, число протонов13, нейтронов14, электронов13, электронная формула. 1S²2S²2P⁶3S²3P¹)

Рефлексия этапа работы.

После выполнения задания в классе разворачивается коллективное обсуждение по следующим вопросам:

Сколько электронов находится на внешнем уровне атома алюминия? Ответ: три электрона.
Какую степень окисления проявляет алюминий? Ответ: +3
Алюминий будет отдавать или принимать электроны? Ответ: отдавать.
Значит алюминий это… Ответ: металл.
Какой же это металл: активный или неактивный?

Ответы могут быть разные: из своего жизненного опыта ребята отвечают, что это неактивный металл (алюминиевые провода не реагируют с водой), другие делают предположение об активности алюминия, так как он находится в электрохимическом ряду напряжения металлов сразу после активных металлов.

Учитель: Для решения вопроса об активности алюминия, что мы должны рассмотреть?

Учащийся: Физические и химические свойства алюминия, как простого вещества?

4. Формирование знаний о физических свойствах алюминия – простого вещества

Учитель: Используя свои наблюдения, выданные вам материалы, назовите физические свойства алюминия.

II. Физические свойства алюминия. (Записываем заголовок в тетрадь.)

Лабораторная работа по теме: “Физические свойства алюминия”.

Работу выполняют в группах. Работают по инструктивным карточкам. Для более чётких и быстрых ответов используются таблицы “Относительная твёрдость металлов”, “Плотность металлов”, “Температура плавления металлов”, “Относительная теплопроводность и электрическая проводимость металлов”, которые находятся на каждой парте.

(Самостоятельная работа учащихся с образцами алюминия по инструктивной карточке.

)

Рассмотрите алюминиевую пластинку, ответьте на вопросы:

Каково агрегатное состояние алюминия? (1 группа)
Каков цвет алюминия? (2 группа)
Имеется ли блеск? (3 группа)
Какова плотность алюминия? Как рассчитали? Каковы данные в таблице? (4 группа)
Какова твердость алюминия? Как испытывали? Каковы справочные данные? (1 группа)
Обладает ли алюминий пластичностью? Лёгкий ли это металл?( 2 группа)
Прочный ли металл алюминий? (3 группа)
Наблюдается ли растворение алюминия в воде? (4 группа)
Обладает ли алюминий теплопроводностью? А электропроводностью? Каким металлам уступает алюминий? (1,3 группы)
Обладает ли алюминий магнитными свойствами? (2 группа)

По табличным данным, какова температура плавления у алюминия? (4 группа)

Учитель (обобщает). Алюминий легкий металл, серебристо – белого цвета, с металлическим блеском. Плотность – 2,7г/см³, твердость – 2,9, пластичный, обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью, не обладает магнитными свойствами, t⁰_пл = 660⁰С.

Хотя алюминий является активным металлом, в воде он не растворяется, так как на его поверхности образуется оксидная плёнка. (просмотр слайда о физических свойствах алюминия)

Благодаря чему алюминий обладает такими свойствами? (Благодаря строению кристаллической решетки)

? А какова кристаллическая решетка алюминия (металлическая)
? Какова химическая связь в металле? (металлическая)

5. Формирование знаний о химических свойствах алюминия.

Учитель: А теперь перейдем к изучению химических свойств алюминия. Запишите в тетрадь заголовок III. Химические свойства алюминия. (записываем заголовок в тетрадь)

Учитель: Что особенного в химических свойствах алюминия?

Обратимся к таблице: “Электрохимический ряд напряжения металлов”

Алюминий расположен там сразу после щелочных и щелочно – земельных металлов. А это значит, что алюминий – очень активный металл. Алюминий восстанавливает все атомы, находящиеся справа от него в электрохимическом ряду напряжения металлов, простые вещества – неметаллы. Из сложных соединений алюминий восстанавливает ионы водорода и ионы менее активных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется. Почему? (Покрыт прочной оксидной пленкой.)

Учитель: Поверхность Алюминия покрыта защитной оксидной плёнкой, которая защищает металл от воздействия компонентов воздуха и воды.

С какими же веществами должен взаимодействовать алюминий, если в химических реакциях он выступает восстановителем? (Алюминий может реагировать с простыми и сложными веществами. )

Учитель: Рассмотрим химические свойства алюминия. Предлагается видео демонстрация опытов “Взаимодействие алюминия с простыми веществами: йодом, бромом, серой и кислородом.

Лабораторная работа

1. Взаимодействие алюминия с простыми веществами

Цель: выяснить отношение алюминия к простым веществам – йоду, сере, кислороду, как восстановителя

Опыт 1. Взаимодействие алюминия с бромом
Опыт 2. Взаимодействие алюминия с кислородом
Опыт 3. Взаимодействие алюминия с йодом
Опыт 4. Взаимодействие алюминия с серой

После демонстрации опытов учащимся предлагается выполнить задание по выяснению отношения алюминия к простым веществам.

Задание (Групповая работа)

Напишите уравнения реакций, происходящих между алюминием и йодом, серой, бромом и кислородом.
Укажите окислитель и восстановитель.
Сделайте вывод о химической активности алюминия по отношению к простым веществам.
Проверьте друг у друга правильность записей по образцу.

Образец выполнения задания

Уравнения к данной работе учащиеся по очереди записывают на доске, рассматривают как ОВР. Учитель исполняет роль консультанта.

Учитель: При каких условиях алюминий реагировал с простыми веществами?

Учащийся: При использовании дополнительной энергии или катализатора (Н₂О).

Учитель: При комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта очень прочной тонкой оксидной плёнкой, которая и защищает металл от внешних воздействий и воды.

2. Взаимодействие алюминия со сложными веществами

Цель: Изучить отношение алюминия к воде, кислотам, солям и щелочам с помощью видеодемонстрации опытов.

Опыт 1. Взаимодействие алюминия со щелочью
Опыт 2. Взаимодействие алюминия с солью
Опыт 3. Взаимодействие алюминия с кислотой
Опыт 4. Взаимодействие алюминия с водой

После демонстрации учащимся предлагается выполнить задание по выяснению отношения алюминия к сложным веществам.

Образец выполнения задания.

Опыт 1.

Наблюдали: алюминий хорошо растворяется в растворе соляной кислоты, выделяется газ водород.

Вывод: Алюминий – активный металл.

Опыт 2.

Наблюдали: алюминий взаимодействует с раствором гидроксида натрия с выделением водорода.

Вывод: Алюминий образует амфотерные соединения.

6.Формирование знаний о применении алюминия

Учитель: А теперь попросим ребят получивших задание на прошлом уроке рассказать о применении алюминия. Учащиеся приготовили презентацию по теме: “Области применения алюминия” Их задание было следующим: Используя материалы презентации, указать на каких свойствах алюминия, основана каждая область его применения.

IV. Применение алюминия. (Приложение 1). (Запишем заголовок в тетрадь)

– в электротехнике
– для производства легких сплавов (дюралюмин, силумин) в самолето– и автомобилестроении
– для покрытия чугунных и стальных изделий с целью повышения их коррозионной стойкости
– для термической сварки
– для получения редких металлов в свободном виде
– в строительной промышленности
– для изготовления контейнеров, фольги и т. п.

7. Подведение итогов урока. Рефлексия

1. Над какой темой мы сегодня работали?
2. Что нового вы узнали об алюминии?
3. Решили ли мы проблему об активности алюминия?
4. Какими путями решали эту проблему?
5. К каким выводам пришли?
6. Оцените свою работу на уроке:

– материал усвоен (на всех этапах урока “4”, “5”) проголосуйте красным жетоном
– материал усвоен недостаточно (оценки “3”, “4”) проголосуйте желтым жетоном
– материал не усвоен (оценки “2”, “3”) проголосуйте синим жетоном

8. Закрепление знаний

В течении 5 минут ответьте на вопросы теста, поменяйтесь ответами с учеником сидящим справа от вас, проверьте работу вашего соседа и выставьте ему оценку:

“5” – допустима 1 ошибка
“4” – 2 ошибки
“3” – 3 ошибки
“2” – более 3 ошибок

9.

Домашнее задание

1) § 13, стр 68-71
2) вопросы 1,2,3(у.), 5 (п), стр.75.

Приложение 2

Алюминий: свойства и преимущества

Что такое алюминий? Это химический элемент, который в природе встречается на Земле. Это самый распространенный металл на нашей планете, так как он составляет примерно 8% земной коры. Он очень универсален, что делает его вторым наиболее часто используемым металлом после стали в различных областях, таких как производство автомобилей и зданий. Спустя столетия после начала промышленного производства алюминия спрос на него во всем мире быстро вырос до примерно 29 миллионов тонн в год, из которых примерно 22 миллиона тонн приходится на первичный алюминий. Для сравнения, из металлолома повторно используется 7 млн тонн алюминия. Стоит отметить, что алюминий относится к металлам, используемым в машиностроении, поскольку его соотношение прочности к весу выше, чем у стали.

Преимущества использования алюминия связаны с его замечательными свойствами:

• Стойкость к коррозии

Когда алюминий подвергается воздействию воздуха и влаги, образуется слой оксидной пленки для защиты алюминиевой поверхности от экстремальных воздействий. окисление. Этот самозащитный оксидный слой придает алюминию устойчивость к износу, устойчивость к атмосферным воздействиям даже в промышленной атмосфере, которая способствует атмосферным воздействиям. Анодирование может дополнительно использоваться для повышения стойкости оксидного слоя на поверхностях.

• Тепло- и электропроводность

Алюминий отлично проводит тепло и электричество. Теплопроводность алюминия составляет от 50 до 60 процентов теплопроводности меди, что делает его очень применимым в крупномасштабном производстве кухонной утвари. Теплопроводность связана с переходом из одной среды в другую; таким образом, алюминиевые теплообменники используются в химической, пищевой и авиационной промышленности. Высокая проводимость алюминия (1350) составляет около 62 процентов от Международного стандарта на отожженную медь (IACS), что делает его эффективным для использования в качестве электрического проводника и имеет около трети удельного веса меди.

• Отражательная способность

Гладкий алюминий обладает высокой отражательной способностью в электромагнитном спектре от радиоволн, а также в инфракрасном и тепловом диапазонах. Он отражает около 80% света и 90% тепла, попадающего на его поверхность. Эта высокая отражательная способность придает алюминию декоративный вид и делает его эффективным для использования против излучения света и тепла в таких областях, как кровля и автомобильные теплозащитные экраны.

• Нетоксичные свойства

Нетоксичность алюминия была открыта столетия назад при его первом промышленном использовании. Эта характеристика делает его пригодным для использования в кухонной утвари, не оказывая вредного воздействия на организм человека. Это также облегчает его использование в фольге для упаковки пищевых продуктов в перерабатывающей промышленности.

• Возможность повторного использования

Повторное использование алюминия не имеет себе равных. Примечательно, что существует значительная разница в свойствах между переработанным и первичным алюминием. Около 5% энергии, используемой при производстве первичного алюминия, необходимо для переработки алюминия. В настоящее время около 60% алюминия перерабатывается в конце своего жизненного цикла.

• Обрабатываемость

В большинстве случаев алюминий не нуждается в защитном покрытии. Такие методы отделки, как пескоструйная обработка, полировка и чистка проволочной щеткой, удовлетворяют большинство потребностей в отделке, и в большинстве случаев используемая отделка поверхности достаточна и не требует дополнительной отделки. Там, где требуется чистый алюминий или дополнительная защита, применяется широкий спектр отделки поверхности, например, краска, химические и электрохимические методы.

• Прочность

Чистый алюминий для коммерческого использования имеет предел прочности при растяжении 90 МПа, что делает его очень подходящим для конструкционных материалов. Работа над ним с помощью таких процессов, как холодная прокатка, делает его прочнее. Дальнейшее увеличение прочности достигается путем легирования его такими элементами, как медь, марганец и кремний в измеренных процентах. Сплавы намного прочнее и могут быть дополнительно упрочнены путем термической обработки.

• Высокое соотношение прочности и веса

Отношение прочности к весу алюминия намного выше, чем у конструкционной стали. Эта функция делает его подходящим для проектирования и строительства прочных и легких конструкций, обладающих многими преимуществами для движущихся конструкций, таких как корабли, транспортные средства и самолеты.

• Простота изготовления

Простота изготовления алюминия является одной из его важнейших особенностей из-за меньшей степени обрабатываемости любыми методами литья. Алюминий можно изготовить нужной толщины из фольги, которая тоньше бумаги, до алюминиевой проволоки, подлежащей прокатке, алюминиевых листов, которые можно прокатывать, штамповать и вытягивать. По сути, скорость и простота обработки алюминия в значительной степени способствуют низкой стоимости производства алюминиевых деталей. Металлический алюминий можно точить, фрезеровать и растачивать на высокой скорости, на что способны машины в сочетании с его гибким характером.

• Пластичность

Алюминий пластичен, что означает, что из него можно втягивать провода без разрушения. Однако его пластичность ниже, чем у меди. Алюминий также имеет низкую плотность и температуру плавления. В расплавленном виде алюминий можно отливать несколькими способами благодаря его гибкости для производства желаемых продуктов, таких как листы, фольга, трубы и стержни.

• Прочность при низких температурах

Алюминий и его сплавы доказали свою пригодность при низких температурах. В отличие от других металлов, таких как сталь, которые становятся хрупкими при воздействии низких температур, алюминий и его сплавы становятся прочнее. При низких температурах увеличивается не только прочность, но и показатели прочности при растяжении, текучести и ударных нагрузках. Кроме того, в этих условиях повышается коррозионная стойкость алюминия, что делает его пригодным для использования в холодных и ледяных регионах без ускоренного разрушения из-за наличия влаги.

• Непроницаемый и не имеющий запаха

Алюминий, даже свернутый в виде фольги, имеет толщину 0,007 мм, является достаточно непроницаемым и не издает ни запаха, ни вкуса. Кроме того, он нетоксичен и в сочетании с отсутствием запаха и непроницаемостью делает его идеальным для упаковки таких продуктов, как фармацевтические препараты и продукты питания.

• Немагнитный

Алюминий не притягивает магниты и поэтому на языке неспециалистов называется парамагнитным. Эта особенность делает его идеальным для экранирования антенн и компьютерных дисков.

• Звуко- и звукопоглощение

Алюминий хорошо поглощает звук, что делает его идеальным материалом для изготовления потолков на крышах и амортизаторов в автомобилях. Вспененный алюминий, его пористость, состав материала, толщина и различные виды обработки делают его звуко- и ударопроницаемым.

Источники и дополнительная литература

Алюминиевый сплав – Общая информация – Введение в алюминий и его сплавы . Aalco.co.uk. Получено 27 мая 2020 г. с http://www.aalco.co.uk/datasheets/Aluminium-Alloy_Introduction-to-Aluminium-and-its-alloys_9.ashx.

Асминтернэшнл.орг. (2020). Основные характеристики алюминия . Асминтернэшнл.орг. Получено 27 мая 2020 г. с https://www.asminternational.org/documents/10192/3456792/06787G_Sample.pdf/c4151917-99fc-46e8-a310-d5578d0af160.

ДЖУКАНОВИЧ, Г. (2016). Алюминиевые сплавы в судостроении – быстрорастущее направление . Aluminiuminsider.com. Получено 27 мая 2020 г. с https://aluminiuminsider.com/aluminium-alloys-in-shipbuilding-a-fast-growing-trend/.

Коррозионные свойства алюминия и его сплавов

За последние 100 лет алюминий и алюминиевые сплавы нашли широкое применение почти во всех отраслях промышленности, уступая только стали. Основная причина заключается в относительной распространенности материала наряду с его высокими механическими и металлургическими свойствами.

Эти же свойства могут быть точно разработаны для соответствия широкому спектру требований с использованием различных процессов легирования, отпуска и изготовления. Гибкость алюминиевых сплавов, наряду с присущей им коррозионной стойкостью, позволила использовать их в различных отраслях промышленности, от транспорта, упаковки и общего строительства до аэрокосмической промышленности.

Основные свойства алюминия

Алюминий — металлический химический элемент. Его атомы образуют кристаллическую решетку, подобную кристаллической решетке аустенитных сталей, а это означает, что у него нет температуры вязко-хрупкого перехода (в отличие от неаустенитных сталей).

Кроме того, он легче стали, при этом его плотность составляет всего одну треть. Однако алюминиевые сплавы имеют высокое отношение прочности к весу. Чистый алюминий — достаточно пластичный материал с низкой прочностью на растяжение, но высокопрочные сплавы могут иметь прочность на растяжение до 690 МПа (100 фунтов на квадратный дюйм).

Кроме того, алюминий сохраняет свою прочность при экстремально низких температурах, что делает его хорошим материалом для криогенных применений. Он также является отличным проводником тепла и электричества и не является ферромагнитным, что является важной характеристикой для использования в электронной и электротехнической промышленности (узнайте больше об этом предмете в разделе «Контроль коррозии в электронных устройствах»).

Алюминий обладает высокой отражающей способностью и имеет привлекательную естественную отделку. Большинство сплавов легко перерабатываются и нетоксичны, что делает их отличным выбором для упаковки продуктов питания и напитков.

Кроме того, его можно легко изготовить с помощью большинства распространенных методов металлообработки, а его свариваемость варьируется от довольно хорошей до приличной, в зависимости от сплава.

Естественная коррозионная стойкость алюминия

Одним из важнейших свойств алюминия является его коррозионная стойкость, которая позволяет конструкциям иметь достаточно длительный срок службы даже в тех случаях, когда указанная конструкция подвергается экстремальным погодным изменениям, морская вода и пресноводная среда или различные почвы и химические вещества.

В сочетании с отличными механическими свойствами, эта естественная коррозионная стойкость способствовала использованию алюминия практически во всем: от строительства кораблей, трубопроводов, линий электропередач, различных резервуаров и трубопроводов для химикатов до производства напитков и продуктов питания, а также высокоэффективных аэрокосмических приложений (для более о применении в аэрокосмической отрасли см. «Авиационные покрытия для предотвращения коррозии»).

По иронии судьбы причина такой коррозионной стойкости не в низкой реакционной способности алюминия, а совсем в другом. Алюминий является высокореактивным элементом, и только бериллий и магний более реакционноспособны из всех конструкционных металлов.

Однако та же самая реакционная способность заставляет чистый алюминий спонтанно связываться с кислородом в высокоинертный оксидный слой. Этот оксидный барьер имеет толщину всего 5 нм (50 Å) в нормальной атмосфере, но этого более чем достаточно для защиты ядра, поскольку слой мгновенно восстанавливается при повреждении (при условии присутствия кислорода).

Кроме того, в то время как температура плавления чистого алюминия довольно низкая и составляет 660°C (1220°F), эта оксидная пленка имеет температуру плавления более 2000°C (3632°F), что делает сварку алюминия довольно сложной. Используется переменный ток, так как он способен разорвать пленку, а не расплавить ее.

По сути, единственные ситуации, когда алюминий подвержен коррозии, это когда нет кислорода для восстановления поврежденного оксидного слоя или если слой поврежден быстрее, чем может произойти самовосстановление (например, в чрезвычайно кислых средах). ).

Коррозия алюминия

Коррозия алюминия обычно связана с потоком электронов между анодной и катодной областями материала в электролите, как это обычно происходит при электрохимической коррозии других распространенных металлов. Интенсивность коррозии в этом случае зависит от разности потенциалов двух областей, что обусловлено дефектами микроструктуры, вызванными изготовлением, сваркой и другими способами соединения. Эффект дополнительно усиливается разницей в электрическом потенциале легирующих материалов (сплав никогда не бывает идеально однородным, поэтому существуют микрообласти, где легирующий материал может находиться в несколько больших количествах).

Само собой разумеется, что этот эффект только усугубляется, если алюминиевый сплав находится в контакте с металлом (или другим сплавом) с другим потенциалом.

Из-за антикоррозионного эффекта оксидной пленки образование однородной коррозии редко, и более вероятно, что произойдет некоторая форма локализованной коррозии, обычно из-за сочетания электрохимических и механических факторов. .

Чаще всего это происходит в форме механической деградации, при которой процесс коррозии усиливается питтингом, кавитацией, эрозией и истиранием.

Локальная коррозия также может быть вызвана коррозионным растрескиванием под напряжением (SCC), когда мы имеем статическое растягивающее напряжение в агрессивной среде, или коррозионной усталостью, если нагрузки (и напряжения) являются динамическими.

С другой стороны, хотя однородная коррозия алюминия встречается редко, она может возникать в сильнокислой или щелочной среде (поэтому следует избегать значений pH ниже 4 или выше 9).

В средах, где оксидная пленка может растворяться, таких как гидроксид натрия или фосфорная кислота, алюминий разрушается с постоянной скоростью, зависящей от концентрации и температуры раствора. В зависимости от этих факторов коррозия может варьироваться от поверхностного повреждения до полного и быстрого растворения. Эту равномерную коррозию легче всего оценить, измерив потерю веса или толщины.

Равномерная коррозия наиболее распространена в чистом алюминии, разбавленных сплавах и нетермообрабатываемых сплавах. Шероховатость поверхности, изменения толщины и различные концентрации легирующих элементов могут значительно изменить состав поверхности материала и создать локальные области положительных и отрицательных ионов, которые приводят к более локальным формам коррозии.

Кроме того, если поверхностный оксидный слой нерастворим в окружающей среде, это приводит к локализованным слабым местам в пленке, где вероятность коррозии значительно выше, чем в других областях. Как уже было сказано, на эти недостатки дополнительно влияет механическое воздействие.

Наиболее распространенными видами локальной коррозии алюминия являются:

Точечная коррозия.
Щелевая коррозия, включая пятнающую коррозию и коррозию припарки.
Нитевидная коррозия.
Межкристаллитная коррозия.
Отслаивающая коррозия, представляющая собой более серьезную форму межкристаллитной коррозии, которая часто возникает в оперении фюзеляжа и обшивке крыльев самолетов.
Гальваническая коррозия (Хотя гальваническая коррозия обычно носит сильно локализованный характер, в некоторых случаях она может проявляться в виде равномерного утончения материала, если она происходит в присутствии высокопроводящего электролита и если анодная площадь достаточно велика).
Биологическая коррозия, которая обычно сопровождает и ускоряет точечную или щелевую коррозию.

Как равномерная, так и локальная коррозия имеют электрохимическую природу, а в случае локальной коррозии (которая встречается чаще) она вызвана разницей электрического потенциала локализованной области.