Применение алюминия: Применение алюминия и его соединений — урок. Химия, 9 класс.

Содержание

Применение алюминия в промышленности

Алюминий – уникальный по физико-химическим параметрам материал, с небольшой плотностью, относительно малым весом, отличными антикоррозионными свойствами, высокой электро и теплопроводностью.

Алюминий хорошо поддаётся обработке давлением в холодном состоянии.

Особенно широкое распространение получили сплавы алюминия. Основная причина этого в том, что чистый алюминий обладает недостаточной механической прочностью для решения большинства технических задач. Путём введения легирующих элементов в алюминиевый сплав, прокат на выходе приобретает новые положительные свойства. Значительно увеличивается прочность, твердость, жаростойкость алюминиевого сплава, снижается электропроводность и коррозионная стойкость.

В силу своих отличных свойств, алюминий и его сплавы нашли широкое применение во многих отраслях промышленности:

авиастроении
автопроме
машиностроении
электротехнической промышленности

приборостроении
строительстве
химической промышленности
производстве товаров народного потребления

В авиастроении алюминиевые сплавы благодаря своей легкости и прочности стали главным материалом используемым в производстве. Из сплавов алюминия производят авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали.

В электротехнике серебристо-белый металл и его сплавы широко применяют в производстве кабельно-проводниковой продукции, конденсаторов, выпрямителей переменного тока.

В приборостроении алюминий используют для изготовления фото- и киноаппаратуры, радиотелефонной аппаратуры, разнообразных контрольно- измерительных приборов.

Алюминий благодаря его высокой коррозионной стойкости и не токсичности нашел широкое применение при изготовлении оборудования для производства и хранения концентрированной азотной кислоты, пероксида водорода, органических веществ и пищевых продуктов.

Фольга из алюминия — широко распространённый упаковочный материал. Из алюминия изготавливают тару для консервирования и хранения продуктов сельского хозяйства, а также используют для строительства зернохранилищ и других быстровозводимых сооружений, используемых на селе.

Алюминиевые сплавы применяются в военной промышленности при производстве авиации, артиллерии, танков, ракет и взрывчатых веществ.
Чистый алюминий, с минимальным содержанием сторонних примесей активно используют в ядерной энергетике, полупроводниковой электронике, радиолокации.

Алюминиевое напыление широко используют в качестве антикоррозионного покрытия для защиты металла от воздействия разнообразных химических веществ и атмосферной коррозии.

Высокую отражающую способность алюминия используют при производстве нагревательных, осветительных рефлекторов и зеркал

Алюминий применяют в металлургии в качестве восстановителя при получении таких металлов как хром, кальций, марганец. Алюминий используют для раскисления стали и сварки стальных элементов.

В гражданском строительстве сплавы алюминия используют для создания каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и др. За рубежом, а в частности в Канаде, доля алюминия в этой отрасли составляет ≈ 30 % от общего потребления, в Соединённых Штатах — более 20 %.

Резюмируя вышесказанное можно с уверенностью сказать, что алюминий и его сплавы прочно удерживают лидирующее место среди цветных металлов по масштабам использования их в производстве и промышленности.

Основные свойства алюминия и применение его сплавов в производстве и строительстве

С применением алюминия связано изготовление целого ряда потребительских товаров – от пищевой фольги до отопительных приборов. Данный металл также используется в строительстве зданий и производстве разных конструкций. Не обходится без него и химическая или фармацевтическая промышленность.

О применении алюминия в современной промышленности

Алюминий обладает уникальными эксплуатационными характеристиками. Среди его преимуществ выделяют следующие особенности:

Безопасность для окружающей среды.
Отличная тепловая и электрическая проводимость.
Простота и дешевизна утилизации или переработки.
Высокий показатель прочности.
Пригодность к формовке.
Эстетически привлекательная серебристая поверхность.
Жаропрочная и коррозионная стойкость.
Отличные отражательные свойства (свет и тепло).
Доступная рыночная стоимость.

Если учесть преимущества, неудивительно, что алюминий широко применяется в самых разных видах промышленности. Во многих сферах невозможно организовать производственный процесс без этого металла. Некоторые области, где он используется, мы подробно рассматриваем ниже.

Материалы для обустройства кровли

По сравнению с прочими материалами для кровли, алюминий недорого стоит. Алюминиевая крыша имеет гладкую и блестящую поверхность. Конструкция надёжно защищает помещения от атмосферных осадков и служит не один год без профилактического или капитального ремонта.

Кровля из алюминия легко поддаётся окрашиванию. Именно поэтому она сочетается с любыми архитектурными решениями. Элементы крыши окрашиваются либо в заводских условиях, либо прямо на строительных объектах. Специальные краски улучшают защиту поверхностей, что продлевает долговечность изделий.

Столовые приборы и кухонные принадлежности

Столетия назад столовые приборы из алюминия ценились выше изделий из серебра и золота. После повсеместного распространения металла они стали встречаться чуть ли не в каждом доме. Ситуация изменилась, когда некоторые специалисты выдвинули мнение, что алюминиевые ложки, вилки, кастрюли, сковородки, кружки, ковши, половники и прочая кухонная утварь опасна для здоровья.

Хотя о токсичности посуды и столовых приборов из алюминия до сих пор ведутся жаркие споры, огромное количество людей не обращает внимания на возможную опасность. На рынке представлен широкий выбор продукции из металла, изделиями из которого в своё время пользовались сильные мира сего, когда устраивали торжественные приёмы или трапезничали в перерывах между важными государственными делами.

Оконные переплёты представляют собой конструкции, где остекление разделяется брусками на отдельные части. Делается это для повышения прочности окон, использования стёкол заданного размера и создания декоративного оформления в соответствии с дизайнерским проектом.

Применение алюминиевых переплётов гораздо эффективнее, чем аналогов из дерева или стали. В сравнении с алюминием древесина зарекомендовала себя как не слишком долговечный материал. Деревянные изделия подвержены гниению, требуют повторной окраски и ссыхаются под воздействием высокой температуры.

Сталь со временем покрывается коррозией и утяжеляет оконный переплёт. Из-за этого неудобно открывать и закрывать окна. Конструкции из алюминия перечисленных недостатков лишены. Даже в неблагоприятных климатических условиях они десятки лет сохраняют эксплуатационные свойства.

Панели на стены

Панели из алюминия идеально подходят для наружной отделки стен. Продукция представлена стандартными штампованными листами или готовыми к использованию изделиями. Последние включают минимум 3 элемента – непосредственно лист, теплоизолятор и облицовочное покрытие.

В зимний период панели из алюминия с утеплителями предотвращают утечку тепла из помещений. Благодаря малому весу они не оказывают существенных нагрузок на фундаменты. Изделия производятся из алюминиевых сплавов, которые характеризуются долговечностью и высокой защитой от погодных факторов.

Украшения

Мастера пользовались алюминием для создания ювелирных шедевров, пока металлурги не изобрели дешёвые способы его добычи. После снижения себестоимости металл перестал относиться к драгоценным, но украшения из него продолжили делать. Особенно серийную и эксклюзивную бижутерию.

Интересно, что в Японии из алюминия создают классические украшения. Здесь он заменяет серебро. Поскольку для алюминиевых изделий характерна низкая стоимость, модницы обычно покупают их в больших количествах. Порой коллекции исчисляются десятками колье, цепочек, браслетов, брошей, застёжек и т. п.

Упаковка лекарственных средств, медицинское оборудование и инструменты

В фармацевтической промышленности Al наиболее часто применяют для защиты препаратов от воздействия отрицательных факторов. Алюминиевая фольга предотвращает взаимодействие лекарств с кислородом и микроорганизмами. К тому же она не даёт ультрафиолету облучать лекарственные средства.

Что касается медицинской отрасли, то из алюминия делаются как отдельные изделия, так и различные компоненты оборудования. К ним относятся:

мединструменты для регулярной стерилизации автоклавированием;
рентгенологические установки;
кислородные баллоны;
средства транспортировки пациентов;
больничные койки;
стоматологические кресла;
аппараты для диализа из алюминия.

Отопление и вентиляция

Характеристики алюминия, которые касаются теплопроводности, делают его одним из самых эффективных материалов для изготовления отопительного и вентиляционного оборудования. С помощью сплавов металла производят компрессорные установки, конденсаторы и испарители. Из них делаются радиаторы, трубки, вентиляторы и клапаны расширительного типа.

Кроме повышенной теплопроводности, алюминий отличается высоким контактным коэффициентом. У металла низкая плотность и повышенная стойкость к образованию коррозии. В целях продления долговечности алюминиевая продукция для отопления и вентиляции анодируется, покрывается защитной краской и проходит дополнительную механическую обработку.

Металлургическая промышленность

Алюминий является сильным раскислителем. Эта особенность позволяет использовать металл для изготовления широкого спектра сталей. Например, для продува идущего в передел чугуна и лома.

Основные свойства алюминия таковы, что дают возможность связывать в расплаве весь растворённый кислород. Сталь как бы успокаивается. Тем самым предотвращается пористость заготовок и произведенных литьём изделий.

Авиастроение

Содержащие алюминий сплавы – основной конструкционный материал авиастроения. Скажем, металломатериалы серии 2xxx оптимальны для эксплуатации при высокой температуре. Ими пользуются, когда есть необходимость в повышенном показателе коэффициента, который определяет вязкость разрушения.

Сплавы алюминия марки 7xxx рассчитаны на использование при более низкой температуре. Конструкционные материалы этого типа требуются для производства нескольких видов изделий. Во-первых, высоконагруженные детали. Во-вторых, компоненты авиатехники с высокой коррозионной стойкостью в условиях напряжения.

Узлы с малой эксплуатационной нагрузкой производятся из сплавов алюминия 3 серий. К ним относится 3xxx, 5xxx и 6xxx. Применяют их и для создания надёжных компонентов критически важных систем современной авиационной техники, в том числе масляных, топливных и гидравлических.

Провода и кабельная продукция

Высокой электропроводностью отличается алюминий серий 1xxx и 8xxx. Из него делаются электрические проводники для:

распределительных электроподстанций;
энергокомплексов многоэтажных жилых и офисных зданий;
кабелей производственного образца;
подземных и надземных ЛЭП.

В электротехническом производстве алюминием преимущественно пользуются для изготовления кабелей. Из металла также делаются электрошины для мощного оборудования, которое рассчитано на большую силу тока. Наконец, в зданиях разного назначения в алюминиевые рукава укладываются провода.

Упаковка

Из алюминия изготавливается металлическая «бумага» или, говоря проще, фольга. Использование металла для производства упаковки обусловлено его свойствами:

Малая толщина и хорошая теплопроводность.
Непроницаемость для газов и жидких сред.
Низкий показатель плотности.
Стойкость к теплу и воздействию агрессивных веществ.
Безопасность для напитков и продуктов питания.
Отличные декоративные характеристики алюминия.

Кораблестроение

Из алюминия производятся судовые корпуса, надстройки и оборудование. Если сравнивать металл со сталью, у него есть важное преимущество. Заключается оно в меньшем весе и, как следствие, снижении общей массы судна. Вплоть до 60 %. Столь значительное уменьшение открывает возможность повышения грузоподъёмности, маневренности и скорости перемещения.

Сплавы с алюминием свариваются быстрее, чем аналоги из стали. Они легко поддаются сгибанию и обработке механическим путём. Перечисленные особенности уменьшают трудозатраты и время выполнения ремонтных работ. По прочности алюминиевые изделия превосходят лишь дорогие композиты, которые изготавливаются на основе арамидного и углеродного волокна.

Железнодорожные вагоны и транспорт

В этом случае использование металла объясняется хорошей удельной прочностью и малой силой инерции. Важную роль играет коррозионная стойкость. Повышенная сопротивляемость металла к разрушению значительно продлевает срок службы составов.

В изготовлении вагонов используется алюминий со средним показателем прочности. Сплав подбирается в зависимости от типа и назначения транспортного средства. Различают полувагоны, платформы, цистерны, хопперы и пр.

Автотранспорт

За счёт прочности алюминия повышается грузоподъёмность автомобилей. Одновременно уменьшаются расходы на эксплуатацию машин. Снижение затрат – весомое преимущество как для личного, так и коммерческого транспорта.

Стойкость металла к коррозии продлевает срок службы авто. Дополнительно расширяется номенклатура грузов для транспортировки. Алюминиевые сплавы не подвержены влиянию ветра, солнца, атмосферных осадков и агрессивных жидкостей.

Световые опоры

Световые опоры – металлические конструкции для фиксации осветительных приборов на заданной высоте. Изделия также называют опорами освещения. Для их производства используются различные материалы – сталь, древесина, железобетон и алюминий.

В отличие от деревянных, опоры из алюминия обладают гораздо большей стойкостью к низким или высоким температурам. Жара и холода почти не влияют на эксплуатационные свойства изделий. Равно как шквальные ветра или атмосферные осадки.

Опоры используются для организации освещения многочисленных объектов. Их устанавливают в парках, по бокам дорог, на мостах и парковках. Территории освещаются разными типами светильников, которые фиксируются на кронштейнах.

Технические характеристики опор рассчитываются с учётом особенностей проекта. Инженерами-проектировщиками освещения учитывается высота, диаметр, вид изделий и пр. После монтажа выполняется юстировка (настройка) светильников.

Алюминиевые опоры выбирают не только за долговечность, но и красивый внешний вид. Поверхность анодируется или покрывается порошковой краской. В конце срока службы не возникает проблем с утилизацией изделий, так как они подлежат ей на 100 %.

Преимущества алюминиевых опор

Малый вес.
Удобство транспортировки.
Срок службы до 40 лет.
Высокая прочность металлоконструкции.
Защита от ветра, вибраций и температурных перепадов.
Простота монтажа.
Переработка на вторсырьё без вреда для экологии.
Стойкость к механическим повреждениям.
Широкие возможности декора.

Заключение

Сфера использования алюминия настолько обширна, что в рамках одной статьи нельзя раскрыть все аспекты этого вопроса. Однако мы постарались рассказать о наиболее важных моментах. Надеемся, наша статья расширит ваш кругозор и принесёт пользу в бизнесе, научной деятельности или повседневной жизни.

Общие области применения алюминия

4 июня 2021 г. 4 июня 2021 г. | 10:21

Алюминий — наиболее широко используемый металл на планете. Когда дело доходит до универсальности, ни один другой продукт не сравнится с алюминием.
Алюминий чрезвычайно распространен благодаря следующим преимуществам:

Легкий и устойчивый к коррозии
Пластичная износостойкость
Адаптируемый
Электропроводящий
Без запаха

Алюминий может быть переработан без ухудшения свойств, присущих ему. Только 5% энергии расходуется на переработку очищенного алюминия и его повторное производство. Наиболее популярные области применения алюминия
включают:

Товары народного потребления
Строительство
Транспорт
Электрические товары народного потребления
Банки и бутылки для напитков
Используется в самолетах

Товары народного потребления

Благодаря своему привлекательному внешнему виду алюминий широко используется в производстве потребительских товаров. Для потребительских товаров крайне важно иметь правильный баланс между формой и функциональностью. Он все чаще используется для замены других материалов и стальных деталей, потому что он тяжелее и намного долговечнее, чем пластик, и легче, чем нержавеющая сталь. Алюминий
популярен у дизайнеров интерьеров, потому что его легко формовать и он выглядит фантастически. Столы, сиденья, зеркала, рамы для картин и декоративные панели изготовлены из алюминия. Алюминиевая фольга также используется в холодильниках, кастрюлях и кухонной утвари. Так как алюминий устойчив к коррозии, а также обладает высокой теплопроводностью и нетоксичен, а также прост в уходе.

Банки и бутылки для напитков

Алюминий может выдерживать напряжение карбонизации внутри банки, поэтому алюминий широко используется для упаковки. Его также можно удобно формовать и формовать, и он не ржавеет. Еда и алкоголь упакованы в алюминиевые контейнеры. Алюминиевые банки для холодных напитков также используются уже много лет.

Электрические товары народного потребления

Алюминий все чаще используется в смартфонах, планшетах и телевизорах с плоским экраном. Изящный и гламурный стиль делает новые инженерные гаджеты легкими и прочными. Он также способствует быстрому рассеиванию тепла, предотвращая дальнейшее нагревание электронных устройств. Панели ноутбуков в основном сделаны из алюминия. Он также широко используется другими брендами высококачественной электроники и производителями аудио. Низкая плотность алюминия делает его идеальным выбором для линий электропередач на большие расстояния, несмотря на то, что его электропроводность составляет всего 63% от меди. Медные справочные системы будут крупнее, обширнее и дороже. Он намного более пластичен, чем медь, поэтому из него намного легче делать кабели. Наконец, стойкость к ржавчине помогает защитить кабели от непогоды. Он используется в генераторах, приборах и электрических системах, а также в линиях электропередач и кабелях. Он используется в телевизионных антеннах, спутниковых антеннах и даже в некоторых светодиодных лампах.

Строительство .

Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью, здания из него практически не требуют особого ухода. Кроме того, он является хорошим проводником тепла, так как сохраняет тепло зимой и охлаждает летом. Он имеет хорошую отделку и может быть очень легко изогнут, разрезан и сварен в любой форме. Он позволяет архитекторам проектировать конструкции, которые было бы трудно построить из дерева, пластика или стали. Алюминий также часто используется в конструкции небоскребов и мостов. С ним проще, быстрее и практичнее иметь дело из-за его меньшего веса. Это также помогает сократить другие расходы. Для стальных зданий потребуется еще более толстый фундамент из-за их дополнительного веса, что увеличит стоимость строительства.

Транспорт

Алюминий используется в транспорте благодаря его непревзойденному соотношению прочности и веса. Из-за меньшего веса ему требуется меньше усилий для приведения в действие двигателя, что приводит к повышению топливной экономичности. Хотя алюминий не самый прочный металл, его можно укрепить, сплавив его с другими металлами. Его коррозионная стойкость является плюсом, поскольку устраняет необходимость в твердом, дорогостоящем антикоррозионном покрытии. Хотя сталь по-прежнему широко используется в автомобильной промышленности, необходимость повышения эффективности использования топлива и сокращения выбросов CO2 привела к гораздо более широкому использованию алюминия. Алюминий также используется в высокоскоростных железнодорожных сетях. Благодаря металлу конструкторы могут уменьшить вес поездов, снизив сопротивление трению.

Используется в самолетах

Алюминий подходит для самолетов, особенно серийных коммерческих самолетов, благодаря его малому весу, высокой прочности и технологичности. Это не только основной материал для корпуса самолета, но и для сидений, потому что он легче и экономит бензин.

Piping Mart

Pipingmart — это портал B2B, специализирующийся на промышленных, металлических и трубопроводных изделиях. Кроме того, делитесь последней информацией и новостями, касающимися продуктов, материалов и различных типов марок, чтобы помочь бизнесу в этой отрасли.

Применение алюминия. Электротехника

Все об алюминии

Алюминий универсален: это не только универсальный конструкционный материал,
но и идеальный проводник электричества. Сегодня вместе с медью
алюминий обеспечивает передачу энергии по всему миру.

Томас А. Эдисон
Американский изобретатель и бизнесмен

Электричество, несомненно, является одним из самых важных открытий человечества. Он приводит в движение все на нашей планете, позволяя соединять континенты всего за доли секунды. Без электричества сегодняшний научный и технологический прогресс был бы невозможен. И мы не смогли бы производить алюминий без электричества. Интересно, что сегодня именно этот металл отвечает за передачу энергии на тысячи километров.

Среди основных металлов алюминий лучше только меди, но только на 33%, при этом алюминий имеет неоспоримое преимущество – он легче. Алюминиевый провод имеет в 1,5 раза большее сечение, пропускает тот же ток, что и медный провод, но в 2 раза легче. Вес – один из важнейших параметров высоковольтных линий электропередач, передающих мощность на большие расстояния. Поэтому в магистральных воздушных линиях электропередачи используются только алюминиевые провода.

Алюминий

Медь

Серебро

Первые алюминиевые провода появились в конце 19 века в США. В 1880 году в Чикаго начальник железнодорожного вокзала заметил, что все наружные медные провода быстро приходят в негодность. Он пришел к выводу, что это было связано с тем, что медь разъедалась локомотивным дымом. Причина, по которой он решил использовать в качестве заменителя алюминий, неизвестна, но медный провод длиной в несколько сотен метров был заменен на алюминиевый, который оказался гораздо более прочным, несмотря на то, что количество поездов на станции росло с каждым годом.

Сравнительно легкий вес алюминиевых проводов снижает нагрузку на опоры сетки и увеличивает расстояние пролетов между ними, что снижает затраты и сокращает сроки строительства. При прохождении тока через алюминиевые провода они нагреваются и их поверхность [покрывается] оксидной пленкой. Эта пленка служит отличным изолятором, защищающим провода от внешних воздействий.

13%

всего объема производимого сегодня алюминия используется в энергетике

Сплавы серий 1ххх, 6ххх, 8ххх применяются для изготовления алюминиевой проводки. Последние серии создают изделия со сроком службы более 40 лет.

Пруток алюминиевый – сплошной алюминиевый стержень диаметром от 9 до 15 мм – заготовка для алюминиевого троса.

Легко сгибается и скручивается, не трескаясь. Его практически невозможно порвать или сломать, он легко выдерживает значительные статические нагрузки.

Пруток изготавливается методом непрерывного литья и прокатки. Полученную отлитую заготовку пропускают через несколько вальцовых станов, уменьшая ее сечение до необходимого диаметра, и формируют гибкий корд, который затем охлаждают и сматывают в большие круглые валки, называемые мотками. Затем на специальных кабельных производствах катанка перерабатывается на проволочно-волочильных машинах и вытягивается на диаметры от 4 мм до 0,23 мм.

Существует несколько видов провода для высоковольтных линий электропередач.

Воздушные линии электропередач строятся по принципу контактной сети. Паук использует тот же принцип в своей сети. Его обратная версия используется в арочном строительстве.

Наиболее распространенным типом является ACSR, алюминиевая жила, армированная сталью.

В его сердцевине есть несколько скрученных стальных нитей, которые «намотаны» на слои алюминиевой проволоки. Сталь используется для повышения прочности троса и позволяет сохранять первоначальную форму при нагреве и других нагрузках. Алюминиевая секция отвечает за передачу тока.

Проводник из алюминиевого сплава (AAAC) или провод из алюминиевого сплава легче, чем армированный, и полностью устойчив к коррозии.

В конце концов, композитный сердечник из алюминиевого проводника (ACCC) уменьшает характерный для ACSR эффект теплового провисания благодаря тому, что его стальной сердечник расширяется под воздействием тепла. Коэффициент расширения углеродного сердечника в 10 раз меньше, чем стального. Кроме того, он значительно легче и прочнее — это означает, что в таком проводе можно использовать на 28% больше алюминия без увеличения его диаметра и общего веса. Дополнительный алюминий снижает потери мощности в линии на 25-40%.

Использование алюминия и меди в энергетике

Существующие медные проводники заменяются по всему миру, и компании стремятся использовать алюминиевые провода при строительстве новых линий электропередач, особенно в секторе линий низкого напряжения. Например, Национальный электротехнический кодекс (США) предписывает использование алюминиевой проводки при строительстве новых зданий. С 1 сентября 2015 года в Китае вступают в силу новые стандарты использования низковольтных алюминиевых проводов. Это неизбежно приведет к увеличению потребления алюминия в этой стране.

Динамика цен на алюминий и медь

Использование алюминиевых тросов также имеет значительный экономический эффект. Во-первых, алюминий намного дешевле меди, во-вторых, более высокая проводимость алюминия позволяет передавать больше электроэнергии по той же инфраструктуре. Поскольку мировое энергопотребление продолжает расти, сети не справляются с существующей нагрузкой, увеличивается количество перегрузок и аварий, а строительство новых линий электропередач обходится намного дороже, чем замена кабеля.

Производители стремятся улучшить алюминиевые сплавы для нужд электротехники. Одним из примеров являются алюминиевые и циркониевые проводники, которые удваивают пропускную способность линий электропередач без замены или строительства новых опор.