Легкий алюминий – Чем отличаются алюминий, дюралюминий и пищевой алюминий 🚩 дюралюминий свойства 🚩 Разное

Есть ли металлы легче алюминия? | Техника и Интернет

Развитие производства полимерных и композиционных материалов отнюдь не отодвигает легкие металлы на второй план. Объем их производства продолжает расти, особенно это относится к алюминию и его сплавам. Но есть и «более другие» легкие металлы и сплавы.

Самые легкие — все щелочные металлы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Но в промышленности из них в качестве легкого материала применяют только литий, да и то в сплавах.

Литий — самый легкий из металлов, он почти вдвое легче воды. Но, к сожалению, в чистом виде применить его в качестве конструкционного материала невозможно — он слишком активен, вступает во взаимодействие и с водой, и с воздухом. А вот в сплавах, например, с алюминием, — пожалуйста.

Современные алюмо-литиевые сплавы по многим параметрам превосходят традиционные сплавы, и в ряде случаев конкурируют с пластмассами, упрочненными волокнами. Необходимую вязкость таких сплавов обеспечивают введением в них легирующих элементов — марганца, циркония и меди, соответствующей технологией изготовления материала, приводящей к образованию мелкозернистой структуры, а также применением термомеханической обработки, влияющей на равномерность выделения дисперсных фаз.

Благодаря этому достигают необходимой комбинации прочности и вязкости, что при малой плотности и высокой жесткости позволяет рассматривать алюмо-литиевые сплавы как наиболее перспективный материал для легких конструкций.

Алюмо-литиевые сплавы интересны для авиакосмической промышленности. Это вызвано тем, что добавка лития одновременно повышает модуль упругости и понижает плотность сплава, тем самым способствуя уменьшению массы конструкций.

Из щелочноземельных металлов в конструкционных материалах используют только магний и бериллий. Кальций и стронций, несмотря на то, что они легче алюминия, практически не используют.

Сплавы магния многочисленны и делятся на две группы: литейные и деформируемые.

Благодаря низкой плотности и высокой удельной прочности их используют в авиакосмической технике в качестве конструкционных материалов. Магний придает им легкость — магниевые сплавы на треть легче алюминия.

Около пятой части выплавляемого магния используют в автомобилестроении.

Магний предпочтителен и при изготовлении композитов с металлической матрицей. Расплавленный алюминий, например, реагирует с армирующими волокнами карбида кремния, образуя карбид алюминия. Магний в отношении этих волокон инертен.

Бериллий одновременно относится и к легким, и к редким металлам, а следовательно, и к дорогим. Но основной недостаток этого металла, препятствующий его применению в технике, — высокая токсичность.

Еще один отрицательный фактор — хрупкость бериллия. Однако плюсов у него значительно больше.

Бериллий — один из наиболее легких металлов. Он в 1,5 раза легче алюминия и в 4 раза легче нержавеющей стали. По модулю упругости он превосходит и сталь, и титан, и алюминий. Важно, что его прочностные свойства не утрачиваются вплоть до температуры 800 градусов.

Несмотря на высокую стоимость и токсичность, бериллий используют там, где он незаменим. Так, в США из него были изготовлены панели серии космических кораблей «Аджена», части антенны на спутнике связи «Тэксэт-1» и отражатель ядерного ракетного двигателя «Нерва-1».

Алюминий находится в третьей группе элементов. Других металлов легче алюминия в этой группе нет. В четвертой группе легче алюминия только кремний. Но значение его столь велико, что он заслуживает отдельной статьи.

Подведем итоги. Металлов легче алюминия много, больше десятка. Но не все из них, увы, могут его заменить или дополнить.

Однако все меняется…

shkolazhizni.ru

Есть ли металлы легче алюминия

Легкие металлы сосредоточены в главных подгруппах первых четырех групп периодической системы элементов. Названием они обязаны тому, что их плотность, как правило, ниже 5 т/м3.

Развитие производства полимерных и композиционных материалов отнюдь не отодвигает легкие металлы на второй план. Объем их производства продолжает расти, особенно это относится к алюминию и его сплавам. Но есть и «более другие» легкие металлы и сплавы.

Самые легкие – все щелочные металлы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Но в промышленности из них в качестве легкого материала применяют только литий, да и то в сплавах.

Литий – самый легкий из металлов, он почти вдвое легче воды. Но, к сожалению, в чистом виде применить его в качестве конструкционного материала невозможно – он слишком активен, вступает во взаимодействие и с водой, и с воздухом. А вот в сплавах, например, с алюминием, – пожалуйста.

Современные алюмо-литиевые сплавы по многим параметрам превосходят традиционные сплавы, и в ряде случаев конкурируют с пластмассами, упрочненными волокнами. Необходимую вязкость таких сплавов обеспечивают введением в них легирующих элементов – марганца, циркония и меди, соответствующей технологией изготовления материала, приводящей к образованию мелкозернистой структуры, а также применением термомеханической обработки, влияющей на равномерность выделения дисперсных фаз.

Благодаря этому достигают необходимой комбинации прочности и вязкости, что при малой плотности и высокой жесткости позволяет рассматривать алюмо-литиевые сплавы как наиболее перспективный материал для легких конструкций.

Алюмо-литиевые сплавы интересны для авиакосмической промышленности. Это вызвано тем, что добавка лития одновременно повышает модуль упругости и понижает плотность сплава, тем самым способствуя уменьшению массы конструкций.

Из щелочноземельных металлов в конструкционных материалах используют только магний и бериллий. Кальций и стронций, несмотря на то, что они легче алюминия, практически не используют.

Сплавы магния многочисленны и делятся на две группы: литейные и деформируемые.

Благодаря низкой плотности и высокой удельной прочности их используют в авиакосмической технике в качестве конструкционных материалов. Магний придает им легкость – магниевые сплавы на треть легче алюминия.

Около пятой части выплавляемого магния используют в автомобилестроении.

Магний предпочтителен и при изготовлении композитов с металлической матрицей. Расплавленный алюминий, например, реагирует с армирующими волокнами карбида кремния, образуя карбид алюминия. Магний в отношении этих волокон инертен.

Бериллий одновременно относится и к легким, и к редким металлам, а следовательно, и к дорогим. Но основной недостаток этого металла, препятствующий его применению в технике, – высокая токсичность.

Еще один отрицательный фактор – хрупкость бериллия. Однако плюсов у него значительно больше.

Бериллий – один из наиболее легких металлов. Он в 1,5 раза легче алюминия и в 4 раза легче нержавеющей стали. По модулю упругости он превосходит и сталь, и титан, и алюминий. Важно, что его прочностные свойства не утрачиваются вплоть до температуры 800 градусов.

Несмотря на высокую стоимость и токсичность, бериллий используют там, где он незаменим. Так, в США из него были изготовлены панели серии космических кораблей «Аджена», части антенны на спутнике связи «Тэксэт-1» и отражатель ядерного ракетного двигателя «Нерва-1».

Алюминий находится в третьей группе элементов. Других металлов легче алюминия в этой группе нет. В четвертой группе легче алюминия только кремний. Но значение его столь велико, что он заслуживает отдельной статьи.

Подведем итоги. Металлов легче алюминия много, больше десятка. Но не все из них, увы, могут его заменить или дополнить.

Однако все меняется…


Школа Жизни

masterotvetov.com

Магний легче алюминия

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Легкий металл магний можно назвать «младшим братом» алюминия. По распространенности в земной коре он занимает среди металлов третье место после алюминия и железа. Магниевая соль свое название maqneзia alba («белая магнезия») получила от античного города Магнезия (ныне — Маниза в Турции). Английский химик Хэмфи Дэви (1778-1829) предложил, что это соединение представляет собой окисел металла, который он и назвал магнием. Дэви в 1808 г. приготовил магниевую амальгаму, т.е. сплав магния с ртутью, но нам не известно, удалось ли ему извлечь магний из амальгамы. Принято считать, что первые граммы чистого магния удалось получить французскому химику Бюсси в 1829 г. Однако далеко не все соединения магния могут быть использованы как исходное сырье для промышленного производства металла. Чаще всего для промышленного магния используют природные вещества, содержащие его хлориды, особенно встречающуюся в калийных месторождениях двойную соль магния-карналлит (MgCi

2·KCi·6H2O). В некоторых странах магний добывают из морской воды. После сложных операций обогащения получают обожженный хлорид магния, из которого затем путем электролиза его расплава извлекают металлический магний. Такой процесс, как и аналогичный процесс производства алюминия, требует очень большого расхода электроэнергии. Для получения магния с успехом применяют термические (пирометаллургические) методы, хотя в этом случае магний оказывается еще дороже, чем при электролитическом его производстве. Благодаря совершенствованию технологии и оборудования стоимость магния, получаемого термическими методами, удается постепенно снижать, и эти методы приобретают все большее значение.

Полученный в результате дополнительных процессов рафинирования очищенный магний представляет собой белый серебристый металл с точкой плавления 650 0С. По плотности (1,74 г/см3) это самый легкий из технических металлов. По своей структуре магний относится к металлам с гексагональной кристаллической решеткой. На воздухе поверхность магния, как и алюминия, быстро покрывается окисной пленкой.

Чистый магний не используют в качестве конструкционного материала, потому что его прочностные свойства невысоки. Прочность на растяжение в литом состоянии составляет всего 80-120 Н/мм2, а относительное удлинение при разрыве 4-6%.

Магний образует сплавы со многими металлами. Две важнейшие группы из них составляют сплавы магний-алюминий-цинк и магний-церий с малыми добавками тория или циркония.

Если вначале использовали преимущественно литейные магниевые сплавы, то за последние четыре десятилетия всю большую роль начинают играть деформируемые сплавы. Хорошие механические свойства сплавы приобретают при содержании в них 3-7% алюминия и 0,5-1% цинка. Например, магниевый сплав Mg — Al7 — Zn имеет прочность на растяжение 260-290 Н/мм2 при относительном удлинении 2-6%.

Добавка циркония в магний и его сплавы способствует образованию более мелкого зерна, что значительно улучшает механические свойства сплавов. Церий и торий повышают жаропрочность и горячую твердость сплавов. Такое сложное легирование позволило применять магний в тех областях техники, где прежде он был непригоден. Если образец из сплава магний-алюминий-цинк, нагретый до 150 0С, удлиняется на 0,1% за 1000 ч уже при напряжении 10 Н/мм2, то у жаропрочных магниевых сплавов такая деформация наступает при нагрузке в шесть раз большей. Некоторые магниевые сплавы обладают такой структурой, что способны, подобно алюминиевым сплавам, к упрочнению в процессе старения.

Магний — горючий металл. Он воспламеняется при температуре 550-600 0С и быстро сгорает ослепительно ярким пламенем, при этом образуется окись магний в виде густого белого дыма. Еще не так давно фотографы использовали для вспышки магниевый порошок (теперь же на смену ему пришла лампа-вспышка).

Огнеопасность магния и его сплавов способствовала возникновению определенного предубеждения против технического применения этих материалов. Однако эту опасность нетрудно полностью предотвратить, соблюдая простые меры предосторожности. При литье расплавленные магниевые сплавы закрывают слоем солей или используют защитный сернистый газ. При обработке магния резанием, если технологический процесс ведется неправильно, может загореться мелкая стружка, а при сухом шлифовании образующаяся мелкая магниевая пыль в смеси с воздухом взрывается. Горящий магний ни в коем случае нельзя тушить водой — только песком или специальными средствами. Компактные детали или отходы магния в виде крупных кусков совершенно безопасны в пожарном отношении

Существенное достоинство магниевых сплавов состоит в том, что они хорошо обрабатываются резанием. При одинаковых скоростях резания магний требует примерно вдвое меньшего усилия, чем латунь, и в шесть раз меньшего, чем сталь.

mykonspekts.ru

Алюминий — важнейший легкий металл — Металлы — основа техники — Практическая химия

Поместим полоску листового алюминия или кусочек алюминиевой проволоки в несветящуюся часть пламени бунзеновской горелки. Металл покроется плотным слоем оксида алюминия Аl2О3. Чистый алюминий плавится при 658 °С, однако в данном случае этого не произойдет, так как он защищен пленкой оксида.

Оксид алюминия плавится при 2700 °С в кислородно-водородной горелке или в электрической дуге. Переплавленный оксид алюминия обладает большой твердостью. Eгo используют в качестве синтетического корунда при производстве камней для часов.

Загрязненный корунд применяется в качестве абразива (наждак). Драгоценные камни — рубин и сапфир — состоят из оксида алюминия со следами красящих добавок (оксидов хрома, кобальта и титана). Сейчас их получают синтетически.

Оксид алюминия можно получить в виде серовато-белого порошка, если кусок алюминиевой фольги (серебряной бумаги) подержать в пламени. Фольга полностью окислится. Если тонкий порошок алюминия (он продается в качестве серебряной и золотой краски) распылить в пламени, то он воспламенится и образует искры.

Чтобы расплавить металл, положим кусочек алюминия в маленький фарфоровый тигель, который закроем крышкой для уменьшения окисления. Нагреем его на самом сильном пламени бунзеновской горелки или, лучше, в тигельной печи. Если при застывании энергично размешать расплавленный металл железной проволокой, то образуется алюминиевая крупка, которая применяется в металлургии.

Для обнаружения алюминия растворим небольшое количество исследуемого металла. Однако сделать это не так-то просто, потому что всегда присутствующая на поверхности пленка оксида защищает металл от дальнейшего разрушения разбавленными кислотами. Даже концентрированная азотная кислота (в которой растворяется большинство металлов) почти не разрушает алюминий, так как защитная способность пленки оксида под ее окисляющим действием еще усиливается. (Проверьте!) Если мы зальем алюминиевые опилки концентрированной соляной кислотой, то сначала не заметим никакой реакции. Только через некоторое время металл начнет растворяться с образованием хлорида алюминия и выделением водорода. Так как реакция экзотермична, смесь нагревается, причем растворение усиливается. Содержимое стакана может, наконец, закипеть и вспениться.

Осторожно! Применять только небольшие количества! Так как кислота может выплеснуться, надо держаться на расстоянии и надеть защитные очки!

Разбавим полученный раствор и проведем с ним несколько реакций. При добавлении в него разбавленного раствора едкого натра в осадок выпадает студенистый бесцветный гидроксид алюминия:

А1С13 + 3NаОН → 3NaCl +А1(ОН)3

При дальнейшем добавлении концентрированного раствора едкого натра образуется растворимый алюминат натрия:

Al(OH)3 + 3NaOH → Na3[Al(OH)6]

Нашатырный спирт также осаждает гидроксид алюминия, однако в избытке нашатырного спирта осадок не растворяется, в то время как гидроксид цинка растворяется с образованием комплексного соединения.

Отфильтруем немного гидроксида алюминия. Высушим фильтр с осадком и затем нагреем на угле в пламени паяльной лампы. При этом гидроксид алюминия отщепляет воду и переходит в оксид, который при нагревании дает яркое белое свечение. Охладим его немного и смочим несколькими каплями сильно разбавленного раствора соли кобальта. Если после этого прокалить оксид еще некоторое время паяльной лампой, масса окрасится в голубой цвет в результате образования алюмината кобальта (тенардовой сини).

Как и при обнаружении цинка, мы можем добавить нитрат или хлорид кобальта непосредственно в раствор, затем намочить полоску фильтровальной бумаги в полученном растворе и сильно прокалить золу, полученную при ее сжигании. Тот, кто вопреки указаниям будет использовать писчую бумагу, получит почти во всех случаях положительный результат, так как соединения алюминия применяют для пропитки бумаги.

Источник: Э.Гроссе, Х.Вайсмантель, «Химия для любознательных»

www.himhelp.ru

Легкий как алюминий, прочный как титан

Когда дело касается материалов, используемых в автомобильной, авиационной и космической промышленности, всегда лучше, когда вес материала минимален, а его прочность — высока. Другими словами, чем выше соотношение прочности используемых материалов к их весу, тем более экономичными, экологически чистыми и безопасными являются выпускаемые автомобили и летательные аппараты. Недавно, благодаря работе исследователей из университета Северной Каролины, США, и университета Катара, Канада, появился новый сплав, плотность которого практически равна плотности алюминия, а прочность выше, чем у чистого титана.

 Новый материал является металлическим сплавом с высоким уровнем энтропии. Его формула Al20Li20Mg10Sc20Ti30 указывает на то, что он состоит из пяти разных металлов, лития, магния, титана, алюминия и скандия, смешанных в приблизительно равных пропорциях. Абсолютная плотность нового сплава равна 2.67 грамма на кубический сантиметр. Он был получен путем тщательного смешивания порошков ингредиентов с гранулами около 12 нанометров, которые были сплавлены методом физического диффузионного плавления под давлением в 5.9 ГПа.

 «Новый сплав одновременно демонстрируем низкую плотность, что определяет его малый вес, и высочайшую прочность. Значение соотношения этих показателей столь высоко, что к нему даже близко не приближаются значения аналогичного показателя любого из существующих конструкционных материалов» — рассказывает доктор Карл Кох, ученый из университета Северной Каролины, — «Самыми близкими показателями соотношения плотности к прочности обладают лишь некоторые виды специализированной керамики. Но керамика более жестка и более хрупка, нежели любой металлический сплав».

Со слов исследователей, единственным материалом, который имеет более высокое значение отношения прочности к весу, является углеродное волокно. Однако, это волокно имеет меньшую жесткость, что позволит ему изгибаться и деформироваться при большой нагрузке, что в конце концов приводит к механическому излому этого материала.

 Но, для того, чтобы новый сплав стал материалом, используемым в промышленности, еще требуется разработка простого метода его изготовления, подходящего для условий крупномасштабного производства. Кроме этого, доктор Кох и его коллеги работают над проблемой исключения из состава сплава скандия, на долю которого приходится 20 процентов от общего веса и который сам по себе является весьма дорогостоящим материалом.

 

Источник: http://tehnowar.ru/

www.festivalnauki.ru

Алюминий, что такое, основные свойства, где применяется – Алюминиевая Ассоциация

Алюминий чрезвычайно распространен в природе: по этому параметру он занимает четвертое место среди всех элементов и первое — среди металлов (8,8% от массы земной коры), но не встречается в чистом виде. Его в основном добывают из бокситов, хотя известно несколько сот минералов алюминия (алюмосиликаты, алуниты и т. п.), абсолютное большинство которых не подходит для получения металла.

Алюминий обладает замечательными свойствами, которые объясняют широчайший спектр его применения. По объемам использования в самых разных отраслях промышленности он уступает только железу. Ковкий и пластичный, алюминий легко принимает любые формы. Оксидная пленка делает его устойчивым к коррозии, а значит, срок службы изделий из алюминия может быть очень долгим. Кроме того, к списку достоинств необходимо добавить высокую электропроводимость, нетоксичность и легкость в переработке.

Всем этим объясняется огромное значение легкого металла в мировой экономике. Без него аэрокосмическая индустрия никогда не получила бы развития. Алюминий необходим для производства автомобилей, вагонов скоростных поездов, морских судов. Самые разные виды продуктов из алюминия используются в современном строительстве. Алюминий является основным материалом для высоковольтных линий электропередачи. Примерно половина посуды для приготовления пищи, продаваемой каждый год во всем мире, сделана именно из этого металла. Невозможно представить магазин без алюминиевых банок для напитков и аптеку без лекарств, упакованных в алюминиевую фольгу.

Значение алюминия для современной экономики сложно переоценить. Потребление алюминия в промышленности тесно связано с развитием наиболее высокотехнологичных производственных отраслей (автопром, авиация, аэрокосмические проекты, электроника и пр.).

Таким образом, потребление алюминия и алюминиевых сплавов косвенно характеризует уровень развития технологий и инновационность экономики в целом.

www.aluminas.ru

Алюминий и его сплавы Алюминий — легкий металл

Алюминий и его сплавы Алюминий — легкий металл (плотность 2, 7 г/см. З), обладает высокими теплопроводностью ~ 200 Вт/(м°С) и электропроводностью (3, 8*105 Ом-1 см-1). Алюминий имеет большое сродство к кислороду легко окисляется на воздухе. при этом его поверхность дальнейшего окисления, поэтому алюминий стоек против коррозии. Температура плавления алюминия 660° С.

Сплавы 1)Деформируемые 2)Литейные.

Деформируемые 1)дуралюмины (Д 1—Д 16), содержащие 3, 8— 4, 9% Сu, 0, 4— 1, 8% Mg, 0, 4— 0, 9% Мn 2) авиали (АВ), содержащие 0, 2— 0, 6% Сu, 0, 4— 0, 9% Mg, 0, 15— 0, 35%Мn, 0, 5— 1, 2% Si 3)высокопрочные алюминиевые сплавы, содержащие медь, магний, марганец и упрочняющие добавки (до 8, 5% Zn или 0, 1— 0, 25% Сг) 4)ковочные алюминиевые сплавы (АК), содержащие 1, 8 — 4, 8 Сu, 0, 4— 0, 8% Mg, 0, 4— 1, 0% Мn, 0, 6 — 1, 2% Si 5) также жаропрочные алюминиевые сплавы

Литейные 1)силумины — сплавы алюминия с 10 -13% Si; Силумины наиболее широко используют для изготовления многих деталей в машиностроении и приборостроении: блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания, картеров блоков, корпусов компрессоров, арматуры и т. д. 2)сплавы алюминия с медью и марганцем, содержание 4, 5 5, 3% Сu и до 1% Мn; Сплавы алюминия с медью, обладающие повышенной прочностью, применяют для литья деталей, работающих при нагрузках (арматуры, кронштейнов и др. ).

Литейные 3)сплавы алюминия с 9, 5 -11, 5% Mg. Сплавы алюминия с магнием обладают хорошей коррозионной стойкостью и применяются для отливок, работающих во влажной атмосфере, например в судостроении. Многие отливки из алюминиевых сплавов подвергают термической обработке для повышения их механических свойств, пластичности, а также снижения остаточных напряжений.

present5.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.