виды, свойства и области применения
Сегодня алюминий используется практически во всех отраслях промышленности, начиная с производства пищевой посуды и заканчивая созданием фюзеляжей космических кораблей. Для тех или иных производственных процессов подходят только определенные марки алюминия, которые обладают определенными физико-химическими свойствами.
Главные свойства металла – высокая теплопроводность, ковкость и пластичность, устойчивость к образованию коррозии, небольшой вес и низкое омическое сопротивление. Они находятся в прямой зависимости от процентного содержания примесей, входящих в его состав, а также от технологии получения или обогащения. В соответствии с этим выделяют основные марки алюминия.Виды алюминия
Все марки металла описаны и внесены в единую систему признанных национальных и международных стандартов: Европейских EN, Американских ASTM и международных ISO. В нашей стране марки алюминия определены ГОСТом 11069 и 4784. Во всех документах алюминий и его сплавы рассматриваются отдельно. При этом сам металл подразделяется именно на марки, а сплавы не имеют конкретно определенных знаков.
В соответствии с национальными и международными стандартами, следует выделить два вида микроструктуры нелегированного алюминия:
- высокой чистоты с процентным содержанием более 99,95%;
- технической чистоты, содержащей около 1% примесей и добавок.
В качестве примесей чаще всего рассматривают соединения железа и кремния. В международном стандарте ISO для алюминия и его сплавов выделена отдельная серия.
Марки алюминия
Технический вид материала делится на определенные марки, которые закреплены за соответствующими стандартами, например АД0 по ГОСТ 4784-97. При этом в классификацию входит и металл высокой частоты, чтобы не создавать путаницу. Данная спецификация содержит следующие марки:
- Первичный (А5, А95, А7Е).
- Технический (АД1, АД000, АДС).
- Деформируемый (АМг2, Д1).
- Литейный (ВАЛ10М, АК12пч).
- Для раскисления стали (АВ86, АВ97Ф).
Кроме того, выделяют и категории лигатуры – соединения алюминия, которые используются для создания сплавов из золота, серебра, платины и других драгоценных металлов.
Первичный алюминий
Первичный алюминий (марка А5) – типичный пример данной группы. Его получают путем обогащения глинозема. В природе металл в чистом виде не встречается ввиду его высокой химической активности. Соединяясь с другими элементами, он образует бокситы, нефелины и алуниты. Впоследствии из этих руд получают глинозем, а из него с помощью сложных химико-физических процессов — чистый алюминий.
ГОСТ 11069 устанавливает требования к маркам первичного алюминия, которые следует отметить путем нанесения вертикальных и горизонтальных полос несмываемой краской различных цветов. Данный материал нашел широкое применение в передовых отраслях промышленности, главным образом там, где от сырья требуются высокие технические характеристики.
Технический алюминий
Техническим алюминием называют материал с процентным содержанием инородных примесей менее 1%. Очень часто его также называют нелегированным. Технические марки алюминия по ГОСТу 4784-97 характеризуются очень низкой прочностью, но высокой антикоррозионной стойкостью. Благодаря отсутствию в составе легирующих частиц на поверхности металла быстро образуется защитная оксидная пленка, которая отличается устойчивостью.
Марки технического алюминия отличаются и хорошей тепло- и электропроводностью. В их молекулярной решетке практически отсутствуют примеси, которые рассеивают поток электронов. Благодаря этим свойствам материал активно используется в приборостроении, при производстве нагревательного и теплообменного оборудования, предметов освещения.Деформируемый алюминий
К деформируемому алюминию относят материал, который подвергают горячей и холодной обработке давлением: прокатке, прессованию, волочению и другим видам. В результате пластических деформаций из него получают полуфабрикаты различного продольного сечения: алюминиевый пруток, лист, ленту, плиту, профили и другие.
Основные марки деформируемого материала, используемого на отечественном производстве, приведены в нормативных документах: ГОСТ 4784, OCT1 92014-90, OCT1 90048 и OCT1 90026. Характерной особенностью деформируемого сырья является твердая структура раствора с большим содержанием эвтектики – жидкой фазы, которая находится в равновесии с двумя или более твердыми состояниями вещества.Область применения деформируемого алюминия, как и та, где применяется алюминиевый пруток, достаточно обширна. Он используется как в областях, требующих высоких технических характеристик от материалов — в корабле- и самолетостроении, так и на строительных площадках в качестве сплава для сварки.
Литейный алюминий
Литейные марки алюминия используются для производства фасонных изделий. Их главной особенностью является сочетание высокой удельной прочности и низкой плотности, что позволяет отливать изделия сложных форм без образования трещин.
Согласно своему назначению, литейные марки условно делятся на группы:- Высокогерметичные материалы (АЛ2, АЛ9, АЛ4М).
- Материалы с высокой прочностью и жароустойчивостью (АЛ 19, АЛ5, АЛ33).
- Вещества с высокой антикоррозионной устойчивостью.
Очень часто эксплуатационные характеристики изделий из литейного алюминия повышают различными видами термической обработки.
Алюминий для раскисления
На качество изготавливаемых изделий оказывает влияние и то, какие имеет алюминий физические свойства. И применение низкосортных сортов материала не ограничивается созданием полуфабрикатов. Очень часто он используется для раскисления стали – удаления из расплавленного железа кислорода, который растворен в нем и повышает тем самым механические свойства металла. Для проведения данного процесса чаще всего применяются марки АВ86 и АВ97Ф.
fb.ru
Применение алюминия в строительстве
Алюминий сегодня является одним из наиболее популярных металлов: он применяется во многих областях промышленности, сельском хозяйстве и в быту. При этом материал алюминий обычно используется не в чистом виде, а как составная часть многих сплавов.
Общие понятия о металле алюминий
Алюминий сегодня активно используется в автомобиле-, судо- и авиастроении, в холодильной и пищевой промышленности, в производстве бытовых предметов и так далее. Также широко применяется алюминий в строительстве. Это на прямую связано с его выдающимися качествами. Так, металл алюминий обладает относительно небольшим весом, он устойчив к атмосферным воздействиям, на нем не появляется ржавчина и коррозия.При этом данный материал хорошо поддается обработке и легко принимает требуемую форму. Кроме того, подобные качества позволяют применять изделия из алюминия без специального покрытия, хотя краска на таком материале держится очень прочно. Благодаря своей характеристике, а также развитию химической, термической и механической обработки, металл алюминий сегодня постепенно вытесняет медь и стальной прокат.
Алюминий в строительстве применяется так часто, что даже неискушенный в строительном деле человек сможет назвать несколько примеров такого использования. Например, это могут быть следующие изделия из алюминия: окна, двери, торговые киоски и павильоны, ажурные перекрытия зимних садов, фольга, используемая как отражатель на теплоизоляционных изделиях, офисные перегородки, радиаторы, многофункциональные алюминиевые профили и тому подобное.
Области применения алюминия в строительстве
Использование алюминия в строительстве, в первую очередь, обусловлено его высокими антикоррозионными свойствами. При этом металл алюминий применяется не только в сооружениях, эксплуатируемых в условиях особо агрессивных сред, но и в самых обычных условиях, где конструкции испытывают на себе негативное влияние атмосферных осадков.
Давайте чуть более подробно остановимся на наиболее часто встречающихся изделиях из алюминия, применяемых в строительстве.
1. Кровельные настилы
Алюминий сегодня очень распространен при покрытии крыш: кровля из алюминиевых листов обладает рядом преимуществ. Так, на фоне своих хороших несущих, ограждающих и декоративных свойств, такая кровля, как правило, обходится дешевле других видов покрытий кровли.И, даже, если изначально затраты на нее будут несколько выше, то, практика показывает, что они быстро окупаются, ведь алюминиевая кровля почти не нуждается в профилактическом ремонте и срок ее службы в несколько раз больше, чем у обычных кровель.
При этом кровельные настилы из алюминия сегодня отличаются большим разнообразием сплавом металла и видом применяемых листов. Так, некоторые потребители отдают предпочтение штампованной алюминиевой кровли: в ней алюминий применяется в виде ленты. Материалом для такого листа служит алюминиевый арганцевый сплав. При этом размеры крепежных шипов соответствует гофрировке ленты.
Также в строительной практике используются кровельные настилы из алюминиево-марганцевого сплава, представленные в виде штампованных картин. Крепление таких картин к обрешетке осуществляется с помощью клямер. Но чаще всего алюминий сегодня на кровле представлен в виде волнистых листов небольшой толщины.
Важно и то, что материал алюминий в сплаве с другими металлами с помощью цветного анодирования может в декоративных целях быть окрашенным в любой другой цвет. Например, в последнее время алюминиевые кровли принято искусственно состаривать.
Если же говорить языком цифр, то исследователи подсчитали, что холодное покрытие алюминиевой волнистой кровли на 47% дешевле стального аналога и почти в 3 раза выгоднее рубероидной, положенной по железобетонным плитам.
2. Оконные и фонарные переплеты
Алюминий в строительстве широко применятся в виде оконных и фонарных переплетов. Как известно, переплеты из дерева отличаются рядом недостатков, самыми главными из которых являются их ненадежность и недолговечность. С другой стороны стальные рамы имеют большой вес, быстро подвергаются коррозии и неудобны в открывании. В тоже время переплеты из алюминия сегодня не имеют таких недостатков.
3. Стеновые панели
Изделия из алюминия, применяемые в настоящее время в строительстве, это и стеновые панели, которые представляют собой листы из алюминиевых сплавов для внешней отделки зданий. Для этого могут использоваться простые штампованные листы, а также специальные ограждающие панели: они состоят из наружных алюминиевых листов, внутренней облицовки и утеплителя или герметически замкнутой воздушной прослойки.
Важно, что такие панели в несколько раз меньше пропускают наружу тепла, чем традиционные стены. А при сравнении с кирпичным зданием наружные стены становятся легче в 8 раз, а их стоимость уменьшается почти в 3 раза.
www.stroy.ru
Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту
В авиа — и машиностроении, при изготовлении строительных конструкций, используют значительно более твердые сплавы алюминия, т.к они обладают высокими прочностными характеристиками. Один из самых известных — сплав алюминия с медью и магнием (дуралюмин, или просто «дюраль»; название происходит от немецкого города Дюрена). Дуралюмины обладают хорошим сочетанием прочности и пластичности, но имеют при этом не высокую коррозионную стойкость Типичным представителем дуралюмина является сплав Д16 содержащий 4,3% Сu.1.5%Mg.0.6% Mn. 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. 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.
Современная авиационная техника — это техника для длительной эксплуатации (более 40 000 летных часов). Ее изделия находятся под воздействием циклических нагрузок, температуры и атмосферной среды. Из-за сильного аэродинамического нагрева материал обшивки и отдельные элементы разогреваются до весьма высокой температуры при сверхзвуковых скоростях до 153 С и при гиперзвуковых — до 390 С. В последнее время не без основания отдают предпочтение материалам средней прочности при высоких значениях их пластичности.
При выборе материала одной из важнейших эксплуатационных характеристик для полетных конструкций является статистическая выносливость и усталостная прочность. Невысокие значения усталостной прочности алюминиевых сплавов — один из основных недостатков при использовании их в деталях, подтвержденных высоким динамическим нагрузкам.
Материалы, применяемые в самолетостроении, должны также обладать высокими коррозионными свойствами: при этом контакт материала с окружающей средой (атмосферой) следует рассматривать с учетом температурно-временного фактора. Сверхзвуковая авиация, наряду с перечисленными, выдвигает дополнительные, более жесткие требования к материалам: работоспособность при повышенных акустических нагрузках, ползучесть и ее влияние на изменение геометрических размеров конструкции в процессе эксплуатации (с учетом длительности ресурса), уровень температурных и усталостных напряжений, которые возникают в конструкции при полете на сверхзвуковых скоростях.
В России при изготовлении авиационной техники успешно используются упрочняемые термической обработкой высокопрочные алюминиевые сплавы Al-Zn-Mg-Cu и сплавы средней и повышенной прочности Al-Mg-Cu. Они являются конструкционным материалом для обшивки и внутреннего сплавного набора элементов планера самолета (фюзеляж, крыло, киль и др.).
При изготовлении гидросамолетов предусмотрено применение свариваемых коррозионно-стойких магнолиевых сплавов (AМг 5, Амг 6) и сплавов Al-Zn-Mg (1915, В92, 1420). Планер легкого самолета (фюзеляж, крылья и хвостовое оперение), как правило, изготавливаются из алюминиевого сплава Д16.
В конструкции самолетов гражданского флота используют в основном сплавы Д16, Д19, В95, В96 в качестве материалов для фюзеляжа, крыше и киля. Обшивка верхней поверхности крыла выполняется из сплавов типа В95, хорошо работающих на сжатие. Детали растянутой зоны крыла и обшивка фюзеляжа, вспомогательные лонжероны и нероворы изготавливаются из высокопрочного сплава типа Д16, В95. Сплавы эти рекомендуются для силовых деталей, которые воспринимают большие эксплуатационные нагрузки. Прессованные полуфабрикаты из сплавов В95 и В96 поступают на изготовление киля крупногабаритных самолетов. Обшивка в зоне двигателя, подвергающаяся нагреву, в основном, изготавливаются из сплавов Д16, Д19.
Конструкция сверхзвуковых самолетов при скоростях полета более 2,2М подвергается аэродинамическому нагреву до 120оС и значительным перегрузкам. Основным материалом в конс
mirznanii.com
Алюминий: сфера применения
Одним из самых популярных металлов и наиболее часто применяемым в быту, строительстве, ремонте, медицине и других сферах является алюминий. Это легкий и пластичный материал, распространенное химическое соединение, которое содержится в земной коре.
Алюминий имеет ряд преимуществ:
- Устойчив к коррозии.
- Подвержен штамповке.
- В своих соединениях не токсичен, не выделяет вредных веществ, экологически безопасен.
- Обладает электропроводимостью.
- Не теряет своих свойств и не портится при резких перепадах температуры.
- При взаимодействии с воздухом на поверхности алюминия образуется твердая пленка, которая замедляет процесс естественного старения.
Почти все знают, что алюминий используется в авиастроении, однако мало кто знает, что он также используется и в автомобилестроении, и в медицине в качестве составляющих лекарств, и в пищевой промышленности (распространенная добавка Е-137, используемая как краситель, который придает продуктам серебристый оттенок).
Каждый конкретный сплав или соединение алюминия подвергается буквенно-цифровой классификации. Это упрощает процесс сортировки и помогает использовать каждое соединение согласно своему назначению.
Области применения оксидов и гидроксидов алюминия
Оксид и гидроксид алюминия – наиболее распространенные соединения этого металла. В природе они имеются только в виде минералов – корунды, бокситы, нефелины.
- Ювелирная сфера. Корунды, незамутненные и чистые – это известные во всем мире драгоценности – рубины и сапфиры.
- В химической промышленности эти соединения служат адсорбентом, также используются в производстве керамической посуды: котелки, ковши, чашки, кастрюли обладают повышенной жаропрочностью именно благодаря алюминию. Оксид алюминия применяется и для производства катализаторов. Кроме того, его иногда добавляют в бетон – для лучшего затвердевания, в стекло – для жаропрочности материала.
- Гидроксид алюминия активно используется в медицине (разнообразные лекарства, вакцины от гепатитов «А» и «В») – во внимание фармацевтов попадают его свойства поглощать кислоту и каталитически воздействовать на иммунитет человека. Это соединение быстро выводит фосфаты из организма, что позволяет эффективно лечить почечную недостаточность.
- Косметическая сфера. Так как соединения алюминия экологически чистые, абсолютно безопасны для окружающей среды, здоровья и жизни человека, то его часто добавляют в шампуни, солнцезащитные и увлажняющие крема для лица и тела, зубную пасту, мыло, косметические маски и лосьоны, тоники, пенки и антиперсперанты.
Области применения хлоридов и сульфатов алюминия
Хлорид алюминия не встречается в чистом виде, его получают искусственным путем из бокситов и каолинов. Больше всего его используют в нефтеперерабатывающей промышленности.
Сульфаты алюминия активно применяются в косметической сфере – в качестве добавки к косметическим средствам (например, антиперсперантам), и текстильной – в качестве красителя тканей, промышленности. Кроме того, соединение можно использовать как защиту от насекомых – комаров, мух, мелких мошек. Сульфаты алюминия способы и обезболить место укуса. Тем не менее, это соединение небезвредно для человека, при длительном контакте (если вдохнуть или проглотить его) возможно серьезное отравление.
Области применения сплавов алюминия с другими металлами
Наибольшее распространение сплавы алюминия получили в авиастроении – из сплавов алюминия, цинка и магния производят прочные материалы для обшивки корпусов самолетов.
Алюминиевый профиль активно используется в строительных и ремонтных работах (укладка гипсокартона и пр.).
Итак, алюминиевые соединения и сплав сегодня востребованы во многих сферах. Алюминий, цена на который полностью соответствует его характеристикам, можно приобрести в нашей компании на сайте или по телефону. В каталоге представлены алюминиевые профили различных типов.
Также рекомендуем прочитать:
Применение нержавеющей стали
Как отличить нержавейку от других металлов
Латунный профиль – дорогой вид, недорогого металла
aluminiypro.ru
Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту | Law.pp.ru
- Главная »
- Прочее »
- Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту
Реферат: Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту
Федеральное агентство по образованию РФ
Государственный технологический университет
«Московский институт стали и сплавов»
Российская олимпиада школьников
«Инновационные технологии и материаловедение»
II-й этап: Научно-творческий конкурс
Направление (профиль):
«Материаловедение и технологии новых материалов»
РЕФЕРАТ
на тему:
«Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту«
Работу выполнил:
Зайцев Виктор Владиславович
Москва, 2009
Содержание
1. Введение
1.1 Общее определение алюминия
1.2 История получения алюминия
2. Классификация алюминия по степени чистоты и его механические свойства
3. Основные легирующие элементы в алюминиевых сплавах и их функции
4. Применение алюминия и его сплавов в промышленности и быту
4.1 Авиация
4.2 Судостроение
4.3 Железнодорожный транспорт
4.4 Автомобильный транспорт
4.5 Строительство
4.6 Нефтяная и химическая промышленность
4.7 Алюминевая посуда
5. Заключение
5.1. Алюминий — материал будущего
6. Список используемой литературы
1. Введение
В своём реферате на тему ”Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту” я хотел бы указать на особенность этого металла и его превосходство перед другими. Весь мой текст является доказательством того, что алюминий метал будущего и без него будет трудным наше дальнейшее развитие.
1.1 Общее определение алюминия
Алюминий (лат. Aluminium, от alumen — квасцы) — химический элемент III гр. периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154. Серебристо-белый металл, легкий, пластичный, с высокой электропроводностью, tпл = 660 °С. Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой). По распространенности в природе занимает 3-е место среди элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земной коры). По электропроводности алюминий — на 4-м месте, уступая лишь серебру (оно на первом месте), меди и золоту, что при дешевизне алюминия имеет огромное практическое значение. Алюминия вдвое больше, чем железа, и в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома, олова и свинца вместе взятых. Его плотность равна всего 2,7*103кг/м3. Алюминий имеет решётку гранецентрированного куба, устойчив при температурах от — 269 °С до точки плавления (660 °С). Теплопроводность составляет при 24°С 2,37 Вт×см-1×К-1. Электросопротивление алюминия высокой чистоты (99,99%) при 20°С составляет 2,6548×10-8 Ом×м, или 65% электросопротивления международного эталона из отожжённой меди. Отражательная способность полированной поверхности составляет более 90%.
1.2 История получения алюминия
Документально зафиксированное открытие алюминия произошло в 1825. Впервые этот металл получил датский физик Ганс Христиан Эрстед, когда выделил его при действии амальгамы калия на безводный хлорид алюминия (полученный при пропускании хлора через раскаленную смесь оксида алюминия с углем). Отогнав ртуть, Эрстед получил алюминий, правда, загрязненный примесями. В 1827 немецкий химик Фридрих Вёлер получил алюминий в виде порошка восстановлением гексафторалюмината калием. Современный способ получения алюминия был открыт в 1886 молодым американским исследователем Чарльзом Мартином Холлом. (С 1855 до 1890 было получено лишь 200 тонн алюминия, а за следующее десятилетие по методу Холла во всем мире получили уже 28000т. этого металла) Алюминий чистотой свыше 99,99% впервые был получен электролизом в 1920г. В 1925 г. в работе Эдвардса опубликованы некоторые сведения о физических и механических свойствах такого алюминия. В 1938г. Тэйлор, Уиллей, Смит и Эдвардс опубликовали статью, в которой приведены некоторые свойства алюминия чистотой 99,996%, полученного во Франции также электролизом. Первое издание монографии о свойствах алюминия вышло в свет в 1967г. Еще недавно считалось, что алюминий как весьма активный металл не может встречаться в природе в свободном состоянии, однако в 1978г. в породах Сибирской платформы был обнаружен самородный алюминий — в виде нитевидных кристаллов длиной всего 0,5 мм (при толщине нитей несколько микрометров). В лунном грунте, доставленном на Землю из районов морей Кризисов и Изобилия, также удалось обнаружить самородный алюминий. Предполагают, что металлический алюминий может образоваться конденсацией из газа. При сильном повышении температуры галогениды алюминия разлагаются, переходя в состояние с низшей валентностью металла, например, AlCl. Когда при понижении температуры и отсутствии кислорода такое соединение конденсируется, в твердой фазе происходит реакция диспропорционирования: часть атомов алюминия окисляется и переходит в привычное трехвалентное состояние, а часть — восстанавливается. Восстановиться же одновалентный алюминий может только до металла: 3AlCl > 2Al + AlCl3. В пользу этого предположения говорит и нитевидная форма кристаллов самородного алюминия. Обычно кристаллы такого строения образуются вследствие быстрого роста из газовой фазы. Вероятно, микроскопические самородки алюминия в лунном грунте образовались аналогичным способом.
2. Классификация алюминия по степени чистоты и его механические свойства
В последующие годы благодаря сравнительной простоте получения и привлекательным свойствам опубликовано много работ о свойствах алюминия. Чистый алюминий нашёл широкое применение в основном в электронике — от электролитических конденсаторов до вершины электронной инженерии — микропроцессоров; в криоэлектронике, криомагнетике. Более новыми способами получения чистого алюминия являются метод зонной очистки, кристаллизация из амальгам (сплавов алюминия со ртутью) и выделение из щёлочных растворов. Степень чистоты алюминия контролируется величиной электросопротивления при низких температурах. В настоящее время используется следующая классификация алюминия по степени чистоты:
1 из 4 След. стр. →law.pp.ru