الألومنيوم: الخصائص الكيميائية والفيزيائية. §1. تاريخ اكتشاف الألمنيوم

مركبات الألومنيوم معروفة للإنسان منذ العصور القديمة. كان أحدها عبارة عن مواد رابطة، والتي تشتمل على شبة الألومنيوم والبوتاسيوم KAl(SO4)2. لقد وجدوا تطبيقًا واسعًا. تم استخدامها كمانع وسدادة للدم. تشريب الخشب بمحلول الشب البوتاسيوم جعله غير قابل للاشتعال. هناك حقيقة تاريخية مثيرة للاهتمام وهي أن أرخيلاوس، وهو قائد من روما، أمر أثناء الحرب مع الفرس بتلطيخ الأبراج التي كانت بمثابة هياكل دفاعية بالشب. لم يتمكن الفرس من حرقهم أبدًا.

مركب الألومنيوم الآخر كان الطين الطبيعي، والذي يتضمن أكسيد الألومنيوم Al2O3.

المحاولات الأولى للحصول على الألومنيوم فقط في منتصف القرن التاسع عشر. المحاولة التي قام بها العالم الدنماركي H. K. توج أورستد بالنجاح. للحصول عليه، استخدم البوتاسيوم الممزوج كمخفض للألمنيوم من الأكسيد. لكن لم يكن من الممكن معرفة نوع المعدن الذي تم الحصول عليه في ذلك الوقت. وبعد مرور بعض الوقت، بعد عامين، تم الحصول على الألومنيوم من قبل الكيميائي الألماني فولر، الذي حصل على الألومنيوم باستخدام تسخين كلوريد الألومنيوم اللامائي مع معدن البوتاسيوم. سنوات عديدة من عمل العالم الألماني لم تذهب سدى. وعلى مدار 20 عامًا، تمكن من تحضير المعدن المحبب. اتضح أنها تشبه الفضة، لكنها كانت أخف بكثير. كان الألومنيوم للغاية معدن باهظ الثمنوحتى بداية القرن العشرين كانت قيمته أعلى من تكلفة الذهب. لذلك، لسنوات عديدة، تم استخدام الألومنيوم كمعرض متحفي. حوالي عام 1807، حاول ديفي إجراء التحليل الكهربائي للألومينا، وحصل على معدن كان يسمى الألومنيوم (Alumium) أو الألومنيوم (Aluminum)، والذي يُترجم من اللاتينية إلى الشب.

كان إنتاج الألومنيوم من الطين موضع اهتمام ليس فقط للكيميائيين، ولكن أيضًا للصناعيين. كان من الصعب جدًا فصل الألمنيوم عن المواد الأخرى، مما ساهم في كونه أغلى من الذهب. في عام 1886، اكتشف الكيميائي سي. اقترح هول طريقة تتيح الحصول على المعدن بكميات كبيرة. أثناء إجراء الأبحاث، قام بإذابة أكسيد الألومنيوم في ذوبان الكريوليت AlF3 nNaF. تم وضع الخليط الناتج في وعاء من الجرانيت وتمرير تيار كهربائي مباشر عبر المصهور. وتفاجأ كثيرًا عندما اكتشف بعد مرور بعض الوقت وجود ألواح من الألومنيوم النقي في قاع الإناء. هذه الطريقة هي حاليًا الطريقة الرئيسية لإنتاج الألمنيوم على المستوى الصناعي. وكان المعدن الناتج جيدًا في كل شيء باستثناء القوة التي كانت ضرورية للصناعة. وتم حل هذه المشكلة. قام الكيميائي الألماني ألفريد ويلم بخلط الألمنيوم مع معادن أخرى: النحاس والمنغنيز والمغنيسيوم. وكانت النتيجة سبيكة أقوى بكثير من الألومنيوم.

§2. طرق الحصول على

يتعلق الاختراع بطريقة لإنتاج الألومنيوم عن طريق فصله كهربائيًا عن المحاليل المائية بالتزامن مع الهيدروجين. تستخدم الطريقة كاثودًا معدنيًا سائلًا، على سبيل المثال الغاليوم. يتم زيادة محتوى الألومنيوم في المعدن إلى 6% بالوزن، وتتم إزالة السبيكة من المحلل الكهربائي، وتبريدها في نطاق من 98 إلى 26 درجة مئوية، ويتم عزل الألومنيوم عن طريق التبلور، والحصول على محلول صلب مشبع أولي بمحتوى من الألومنيوم. حوالي 80% بالوزن. يتم إرجاع السائل الأم، وهو سبيكة ذات تركيبة سهلة الانصهار، إلى التحليل الكهربائي كمعدن كاثود، ويتم صهر المحلول الصلب الأولي وإخضاعه لإعادة التبلور عند درجات حرارة أقل من 660 درجة مئوية، مع فصل المحلول الثانوي والثالث، وما إلى ذلك. المحاليل الصلبة من السوائل للحصول على الألومنيوم النقاء التقني منها. لم تظهر الطرق البديلة لإنتاج الألومنيوم - العملية الكربوثرمية، وعملية تودت، وعملية كوهارا، والتحليل الكهربائي للكلوريدات، واختزال الألومنيوم بالصوديوم - أي مزايا مقارنة بطريقة هيروكس هول. النموذج الأولي للاختراع الحالي هو اقتراحنا السابق الذي يحمل نفس الاسم، تحت N. إن إنتاج الألومنيوم من المحاليل المائية في وقت واحد مع الهيدروجين، والذي يشكل جوهر هذا الاختراع، أمر مغر للغاية، ولكن لا يمكن تحقيقه بسبب العمليات تخميل كاثود ألومنيوم صلب مع أفلام أكسيد-هيدروكسيد ذات تركيبة متغيرة. وكانت محاولاتنا لتنفيذ العملية في محاليل الألومينات القلوية وحمض الكبريتيك وحمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك غير ناجحة بنفس القدر. في هذا الصدد، نقترح إنتاج الألومنيوم والهيدروجين على كاثود معدني سائل يتدفق عبره، على سبيل المثال، كاثود الغاليوم أو كاثود يتكون من سبيكة الألومنيوم والجاليوم. ويمكن أيضًا استخدام سبائك أخرى منخفضة الذوبان. الكاثود. ونتيجة لذلك، يتم إجراء التحليل الكهربائي بسهولة، ولتقريب أولي، يتم ببساطة مع ضمان إطلاق الألومنيوم في سبيكة الكاثود.

في الصناعة، يتم إنتاج الألومنيوم عن طريق التحليل الكهربائي لـ Al2O3 في الكريوليت المنصهر Na3 عند درجة حرارة 950 درجة.

2Al2O3 = 4Al(3+) + 6O(2-) = 2Al + 3O2

ردود الفعل الرئيسية للعمليات:

CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4 (15.z)

SiO2 + 6HF →H2SiF6 + 2H2

HF وH2SiF6 عبارة عن منتجات غازية يتم التقاطها بواسطة الماء. لإزالة السيليكون من المحلول الناتج، يتم إدخال الكمية المحسوبة من الصودا فيه أولاً:

H2SiF6 + Na2CO3 → Na2SiF6 + CO2 + H2O (15.i)

يتم فصل Na2SiF6 قليل الذوبان، ويتم تحييد محلول حمض الهيدروفلوريك المتبقي باستخدام الصودا الزائدة وهيدروكسيد الألومنيوم للحصول على الكريوليت:

12HF + 3Na2CO3 + 2Al(OH)3 → 2(3NaF AlF3) + 3CO2 + 9H2O (15.k)

يمكن الحصول على NaF وAlF3 بشكل منفصل بنفس الطريقة إذا تمت معادلة محلول حمض الهيدروفلوريك منزوع السيليكون بكمية محسوبة من Na2CO3 أو Al(OH)3.

الألومنيوم- أحد العناصر الكيميائية الأكثر إثارة للاهتمام. إنه مثير للاهتمام ليس فقط لأنه دخل حياتنا بسرعة وبشكل غير متوقع وعلى مدى عدة عقود، إلى الحياة اليومية، إلى التكنولوجيا، إلى أهم قطاعات الاقتصاد الوطني، وليس فقط لأنه المعدن الخفيف الذي جنبا إلى جنب مع المغنيسيوم، تم إنشاء القوة المجنحة للطائرة. من المثير للاهتمام خصائصها، وقبل كل شيء، دورها الجيوكيميائي. الحقيقة انه يعد الألومنيوم، الذي عرفته الإنسانية الثقافية مؤخرًا، أحد أهم العناصر الكيميائية وأكثرها انتشارًا.

أنت وأنا نعلم جيدًا أنه تحت غطاء الطين والرمال، الذي تشكل في أوقات مختلفة نتيجة للتجوية وتدمير الصخور الضخمة، هناك استمرار، يحيط بالكرة الأرضية بأكملها، أو القشرة الحجرية للأرض، أو قشرة الأرض.

سمك هذه القشرة الحجرية، سمكها لا يقل عن مائة كيلومتر، وربما، كما بدأ الآن يفترض، أكثر من ذلك بكثير. تتحول هذه القشرة في العمق تدريجياً إلى خام آخر يحتوي على حديد ومعادن أخرى ، وأخيراً يوجد في وسط الأرض نواة حديدية على ما يبدو.

تشكل القشرة الحجرية نتوءات ضخمة على سطح الأرض - كتل قارية، أو قارات. عليها، بدورها، تشكلت طيات على شكل سلاسل طويلة من الجبال.

تتكون القشرة الصخرية للأرض، والتي تشكل أساس القارات وسلاسل جبالها، من سيليكات الألومنيوم والسيليكات. تتكون سيليكات الألومنيوم، كما يوحي اسمها، من السيليكون والألومنيوم والأكسجين. ولهذا السبب يُطلق على القشرة الحجرية غالبًا اسم "سيال" - SiAl، - من خلال الجمع بين المقاطع الأولى من الأسماء اللاتينية للسيليكون - السيليسيوم - والألومنيوم - الألومنيوم.

تتكون هذه القشرة، التي تتكون أساسًا من الجرانيت، من حوالي 50% أكسجين و25% سيليكون و10% ألومنيوم من حيث الوزن. هكذا، يحتل الألمنيوم من حيث التوزيع المركز الثالث على وجه الأرض بين العناصر الكيميائية والمركز الأول بين المعادن. ويوجد منه على الأرض أكثر من الحديد.

يعد الألومنيوم والسيليكون والأكسجين معاً من أهم العناصر التي تتكون منها القشرة الأرضية، ويشكلون في القشرة الصخرية للأرض مجموعة متنوعة من المعادن. هذه المعادن عبارة عن مركبات من الذرات التي تحتوي على ذرة سيليكون أو ذرة ألومنيوم في المركز، وتوجد ذرات الأكسجين حولها بانتظام في الزوايا الأربع، لتشكل شكل رباعي السطوح.

وهكذا، جنبا إلى جنب مع رباعي الأسطح السيليكون والأكسجين، تظهر رباعي الأسطح الألومنيوم والأكسجين. في هذه الحالة، يكون دور الألومنيوم ذو شقين: إما أنه، مثل المعادن الأخرى، يقع بين رباعي الأسطح من السيليكون والأكسجين، ويربطها ببعضها البعض، أو أنه يأخذ مكان السيليكون في بعض رباعيات الأسطح.

ومن هذه الرباعيات المكونة من السيليكون والألومنيوم، ومن خلال دمجها مع بعضها البعض، يتكون العديد من أهم معادن القشرة الأرضية، متحدة تحت الاسم العام للألومينوسيليكات. للوهلة الأولى، يشبه النمط المعقد لذرات الألومنيوم والسيليكون والأكسجين أنماط الدانتيل الناعم أو السجاد. لا يمكن إنشاء هذه الصورة إلا بمساعدة الأشعة السينية، التي يبدو أنها تصور البنية الداخلية للمعادن.

دعونا نتذكر كيف بدت لنا الحجارة الرمادية والرتيبة في الطفولة البعيدة وما هي الصورة المعقدة والمتنوعة التي ترسم لنا عندما نتغلغل في أعماق بنيتها.

انتشار بعض الألومينوسيليكات هائل. ويكفي أن نقول أن أكثر من نصف القشرة الأرضية يتكون من معادن تسمى الفلسبار. وهي جزء من الجرانيت والنيس والصخور الأخرى، وتغطي الأرض كما لو كانت بقشرة حجرية صلبة وتبرز على شكل سلاسل جبلية عظيمة.

نتيجة لتجوية الفلسبار على سطح الأرض على مدى آلاف السنين، تترسب تراكمات هائلة من الطين تتكون من 15-20٪ من الألومنيوم. الألومنيوم، المكتشف في هذه الصخور المنتشرة في كل مكان، كان يسمى الطين.

فنجد أكسيد الألومنيوم اللامائي (AbO3) على شكل معدن اكسيد الالمونيوم الذي يتميز بصلابته الرائعة وجماله الاستثنائي في بعض الأحيان. تعتبر الأصناف الشفافة من الألومينا، حيث يتم خلط كميات ضئيلة فقط من العناصر - الأصباغ - الكروم والحديد والتيتانيوم مع الألومنيوم والأكسجين، من بين الأحجار الكريمة الجميلة من الدرجة الأولى. يا له من تنوع في الألوان وثراء الألوان يتم إنشاؤه في نفس الألومينا عن طريق خليط ضئيل من مادة أو أخرى! هذا هو الياقوت الأحمر والياقوت الأزرق المتلألئ بألوان زاهية أسرت الناس منذ زمن سحيق. كم عدد القصص الخيالية المرتبطة بهذه الحجارة! كما تم استخدام بلورات اكسيد الالمونيوم الأقل نقاءً، وغير الشفافة، والبنية، والرمادية، والمزرقة، والمحمرة، والتي تأتي في المرتبة الثانية بعد الماس في صلابتها، من قبل البشر لفترة طويلة.

بمساعدتهم، نقوم بمعالجة العديد من المواد الصلبة، بما في ذلك الفولاذ اللامع للأدوات والأسلحة والأدوات الآلية والآلات.

بلورات صغيرة من نفس اكسيد الالمونيوم، مختلطة مع المغنتيت والمعادن الأخرى - ما يسمى الصنفرة - معروفة للجميع؛ من المحتمل أنك قمت بتنظيف سكينك باستخدام ورق الصنفرة أكثر من مرة!

يمكن بالطبع أن يكون اكسيد الالمونيوم بمثابة مصدر سهل لمعدن الألومنيوم، لكنه ذو قيمة كبيرة في حد ذاته، وهو نادر بطبيعته.

منذ زمن سحيق، حتى في فجر الثقافة الإنسانية، من العصر الحجري وحتى يومنا هذا، استخدم الناس على نطاق واسع الجرانيت والبازلت والرخام السماقي والطين والصخور الأخرى من الألومينوسيليكات، وبناء مدن بأكملها منها، وإنشاء المباني، والأعمال الفنية ، أواني إنتاج السيراميك والخزف والخزف.

لكن لآلاف السنين، لم يشك الناس حتى في الخصائص النبيلة والرائعة للألمنيوم - وهو المعدن الذي كان مختبئًا في هذه الصخور.

لا يوجد الألومنيوم أبدًا في أي مكان في الطبيعة في شكل معدني، فهو يوجد دائمًا في مركبات مختلفة، تختلف تمامًا في الخصائص والمظهر عن معدن الألومنيوم.

وقد تطلب الأمر عبقرية الإنسان وعمله الشاق لاستخراج هذا المعدن الرائع وإحيائه.

تم عزل كمية صغيرة من المعدن الفضي اللامع لأول مرة منذ حوالي 125 عامًا. ولم يكن أحد حينها يظن أنها ستلعب أي دور في حياة الإنسان على الإطلاق، خاصة وأن الحصول عليها كان صعباً للغاية. لكن في بداية القرن الماضي تمكن عدد من العلماء من عزل الألمنيوم عن طريق التحليل الكهربائي عند الكاثود تحت قشرة من الخبث من مركبات الألمنيوم المنصهرة في درجات حرارة عالية. كان معدنًا فضيًا خالصًا - "فضة من طين" كما كانوا يقولون في ذلك الوقت.

تم نقل هذه الطريقة لإنتاج الألومنيوم إلى المصانع، وسرعان ما بدأ المعدن في الانتشار على نطاق واسع. لها لون يذكرنا بالفضة. وتبين أن خصائصه مذهلة حقًا.

يعتمد إنتاج معدن الألمنيوم على عمليتين منفصلتين. بادئ ذي بدء، يتم استخراج أكسيد الألومنيوم اللامائي النقي - الألومينا - من البوكسيت بعد معالجة معقدة للغاية. يتم بعد ذلك تحليل أكسيد الألومنيوم كهربائيًا في حمامات خاصة مبطنة بألواح الجرافيت.

يتم تحميل مسحوق الألومينا في هذه الحمامات ممزوجًا بمسحوق الكريوليت. عند تشغيل تيار كهربائي قوي يتطور حرارة(حوالي 1000 درجة)؛ يقوم الكريوليت بإذابة الألومينا، والتي تتحلل لاحقًا بواسطة التيار إلى الألومنيوم والأكسجين. يعمل الجزء السفلي من الحمام بمثابة الكاثود (القطب السالب)، ويتجمع عليه الألومنيوم المنصهر. ويتم إطلاقه من خلال صنبور خاص وسكبه في قوالب، حيث يتصلب على شكل قضبان فضية لامعة.

بعض خصائص الألمنيوم معروفة للجميع. وهو معدن خفيف جدًا، أخف من الحديد بثلاث مرات تقريبًا. إنه لزج جدًا وفي نفس الوقت قوي جدًا: يمكن سحبه إلى سلك أو تسويته إلى أنحف الصفائح. خصائصه الكيميائية ليست أقل روعة. من ناحية، لا يبدو أنه خائف من الأكسدة؛ نحن نعرف ذلك من خلال سلوك أواني الطهي والأواني والمقالي والعلب المصنوعة من الألومنيوم. وفي الوقت نفسه، فإن تقاربه للأكسجين مرتفع جدًا. هذا التناقض الواضح لاحظه الكيميائي العظيم دي آي مينديليف. والحقيقة هي أن الألومنيوم الفضي اللامع بعد صهره في الهواء يتم تغطيته بطبقة رقيقة من الأكسيد، مما يحميه من المزيد من الأكسدة. لا يُمنح كل معدن هذه القدرة على الدفاع عن النفس. أكسيد الحديد، على سبيل المثال، الصدأ المعروف، لا يتداخل على الإطلاق مع المزيد من تدمير المعدن: فهو فضفاض للغاية ويمكن اختراقه بسهولة بالهواء والماء. على العكس من ذلك، فإن طبقة الأكسيد الرقيقة التي تغطي الألومنيوم تكون كثيفة للغاية ومرنة وتعمل كغطاء موثوق له.

عند تسخينه، يتحد الألومنيوم بجشع مع الأكسجين، ويتحول إلى أكسيد الألومنيوم، ويطلق كمية هائلة من الحرارة. تم استخدام خاصية الألومنيوم هذه لإطلاق الحرارة أثناء الاحتراق في التكنولوجيا لصهر المعادن الأخرى من أكاسيدها عن طريق الخلط مع مسحوق معدن الألومنيوم. في عملية الألومينوثرمي هذه

يأخذ الألومنيوم المعدني الأكسجين من أكاسيد المعادن الأخرى ويقللها.

إذا قمت، على سبيل المثال، بخلط مسحوق أكسيد الحديد مع مسحوق الألومنيوم وأشعلت النار في هذا الخليط بشريط المغنيسيوم، فسوف يحدث رد فعل عنيف أمام عينيك، مما يؤدي إلى إطلاق كمية ضخمةالحرارة، وسوف ترتفع درجة الحرارة إلى 3000 درجة. وينصهر الحديد المزاح بالألمنيوم عند درجة الحرارة هذه، ويطفو أكسيد الألومنيوم الناتج على سطحه على شكل خبث. وقد استخدم الإنسان هذا النشاط للألمنيوم للحصول على بعض المعادن المقاومة للحرارة والقيمة تقنيًا.

يتم صهر التيتانيوم والفاناديوم والكروم والمنغنيز والمعادن الأخرى بهذه الطريقة. نظرًا لأن الألومنيوم الحراري يطور درجات حرارة عالية، يتم استخدام خليط من أكسيد الحديد والألومنيوم - ما يسمى بالثيرمايت - في لحام الفولاذ. ربما رأى كل واحد منكم كيف يتم ذلك، على سبيل المثال، عند لحام قضبان الترام. يذوب الحديد عندما يتدفق حروق الثرمايت إلى الأطراف المتصلة للقضبان ويلحمها.

من الصعب تسمية العديد من العناصر التي من شأنها أن تجعل مهنة سريعة ورائعة مثل الألومنيوم!

بدأ الألمنيوم يتغلغل بسرعة في صناعات السيارات والهندسة وغيرها من الصناعات، ليحل في كثير من الحالات محل الفولاذ والحديد. في بناء السفن العسكرية، أحدث استخدامه ثورة، مما جعل من الممكن إنشاء، على سبيل المثال، "البوارج الجيبية" (سفن بحجم طراد خفيف وقوة مدرعة).

لقد تعلم الإنسان الحصول على هذه "الفضة" من المعادن الطبيعية على نطاق واسع. وسمحت "الفضة من الطين" للإنسان بالتغلب أخيرًا على عنصر الهواء.

يعتبر الألومنيوم أو سبائكه الخفيفة مناسبة بشكل مثالي لبناء البالونات الصلبة أو أجسام الطائرات أو الأجنحة أو الطائرات المعدنية بالكامل.

هذه الصناعة الجديدة، التي استخدمت الألمنيوم على نطاق واسع، نمت بسرعة مذهلة أمام أعيننا.

عندما نرى طائرة تحلق فوقنا، تذكر أن 69% من وزنها بدون محرك يتكون من الألومنيوم وسبائكه، وأنه حتى في محرك الطائرة يصل وزن الألومنيوم والمغنيسيوم - وهما المعدنان الأخف وزنا - إلى 25% .

بالتزامن مع الاستهلاك الهائل في الصناعات الثقيلة، ومع بناء قطارات مصنوعة بالكامل من الألومنيوم، ومع استهلاك الألومنيوم في الهندسة الميكانيكية وخاصة في صناعة الطيران، يتم إنفاق مئات الآلاف من الأطنان من الألومنيوم على أسلاك الألومنيوم وأجزاء للكهرباء. صناعة.

ولكن هذا لا يستنفد استخدام هذا المعدن.

دعونا نضيف أيضًا مرايا عاكسة للكشافات، والأجزاء المهمة من الكشافات وأحزمة المدافع الرشاشة، والمشاعل، ومسحوق الألومنيوم الممزوج بأكسيد الحديد - في القنابل الحارقة. دعونا نتذكر الأهمية الهائلة للألومينا البلورية الاصطناعية (إلكتروكوروندوم، ألوندوم)، التي يتم الحصول عليها حاليا من نفس البوكسيت وتستخدم في ما يسمى بصناعة المواد الكاشطة، وخاصة في معالجة المعادن.

ومن خلال بلورة أكسيد الألومنيوم النقي مع إضافة الأصباغ، نحصل على الياقوت والصفير الرائع الذي لا يقل عن الصلابة الطبيعية ولا الجمال. نستخدمها بشكل أساسي كأحجار داعمة مقاومة للتآكل في الأجزاء المهمة من الأدوات الدقيقة: آليات الساعة، والموازين، وعدادات الكهرباء، والجلفانومتر، وما إلى ذلك.

نقوم بتغطية الحديد بمسحوق ألومنيوم ناعم، للحصول على نوع من قصدير الألومنيوم المقاوم للصدأ. يتم استخدام نفس المسحوق لتحضير طلاء حجري جميل. وفي الآونة الأخيرة، تم تقديره أيضًا من قبل أساتذة الفن الشعبي الشهير - الرسم على الخشب في خوخلوما. يتم تطبيق مسحوق الألومنيوم باستخدام "عذراء" ناعمة على سطح الجسم المشبع بالزيت. بهذه الطريقة، يتم إنشاء خلفية فضية ساحرة، حيث يرسم عليها السيد نمطًا معقدًا من الألوان الزهرية.

لماذا نطلق على الألومنيوم معدن القرن العشرين؟

لأن استخدامه، بسبب خصائصه الرائعة، يتزايد ويتزايد كل عام، والاحتياطيات الضخمة من الألومنيوم لا تنضب، وهناك كل الأسباب التي تجعلنا نعتقد أن الألومنيوم يدخل الآن في الاستخدام البشري بنفس الطريقة التي دخل بها الحديد. في وقته.

وستمر القرون، وقد يسمى عصرنا عصر الألمنيوم!

ويعلمنا التاريخ أن الإنسانية، من خلال جهود طويلة وتدريجية، حققت حضارة حقيقية. إن المسار الطويل الذي تم قطعه حتى الآن مقسم بشكل مختلف من وجهات نظر مختلفة. من الشائع جدًا تقسيم تاريخ البشرية إلى فترات وفقًا للأدوات والمعادن التي لعبت الدور الرئيسي في عصر معين.

كان العصر الأولي هو العصر الحجري، حيث لم يكن الناس يعرفون معالجة المعادن وكانوا يصنعون جميع أدواتهم من الحجر. ثم جاء العصر البرونزي والنحاسي، ونحن الآن نعيش في العصر الحديدي. في الواقع، يعد الحديد مهمًا جدًا في الحضارة الحقيقية، لدرجة أنه بدونه لا يمكن تصور كل نجاحات الصناعة والتكنولوجيا الحديثة على الإطلاق. لا يمكننا الاستغناء عن الحديد، بينما يمكننا بسهولة الاستغناء عن الذهب، ولا شك أنه إذا لم يكن الحديد في الوقت الحاضر أنبل المعادن، فهو بالتأكيد الأكثر فائدة وضرورية بالنسبة لنا في كل خطوة.

هل سنتوقف عند هذا الحد، أم أننا نعتقد أن عصرًا آخر سيأتي عندما يتلاشى الحديد في الخلفية؟ ما هو المعدن الذي سيحل محل الحديد، في أي قرن سيأتي؟

يمكن للعلم الحديث أن يجيب بالفعل على هذه الأسئلة، وفي هذه المحادثة سوف نقدم للقراء خصائص المعدن الذي سيحل محل الحديد لأحفادنا البعيدين الذين سيعيشون في عصر الألومنيوم. العصر المستقبلي هو الألومنيوم. ولكن لماذا الألومنيوم وليس معدن آخر؟ هل هذا صحيح؟

لكي يحل أي معدن محل الحديد، لا بد من توفر الشروط التالية: أولاً، يجب أن يكون المعدن الجديد أفضل من الحديد؛ ثانياً: من الضروري أن يكون منتشراً بطبيعته بكمية لا تقل عن الحديد. الألومنيوم هو مجرد مثل هذا المعدن. وفيما يلي سنعرّف القارئ على كافة خصائص هذا المعدن المذهل الذي يمكن أن يحل محل الفولاذ في الصلابة، ويتفوق عليه في جوانب أخرى، ويمكنه منافسة الذهب والفضة في الجمال، وخاصة في السبائك. والأكثر لفتًا للنظر هو أن رواسب هذا المعدن المذهل أكبر بما لا يقاس من الحديد. هذا المعدن الجديد موجود في كل مكان. ندوسها بالأقدام كل يوم وساعة. يُطلق على الألومنيوم اسم الطين، والاسم وحده يوضح أنه المكون الرئيسي للطين، وهو الطين الذي نتعامل معه الآن بمثل هذا الازدراء غير المستحق والمهين. كيف سيتغير في المستقبل معنى عبارتنا المعتادة: «تمثال ضخم بأقدام من طين»! ارحمنا، سيقول أحفادنا: "أقدام من طين، لكن لا يمكن فعل شيء أفضل وأقوى!" هكذا يتغير الزمن ونحن معهم..

إذن، نحن نعرف ما هو المعدن الذي يجب أن يحل محل حديدنا الصدئ ويحدث ثورة هائلة في الحضارة، ونحن نعرف خصائص هذا المعدن الرائع - ما الأمر؟

في استخراج هذا المعدن . وهو أفضل وأوسع انتشارًا من الحديد بما لا يقاس، ولكننا ما زلنا لا نعرف طريقة رخيصة للحصول عليه، والرخص لا مفر منه ليحل العصر الطيني محل العصر الحديدي. إن اكتشاف هذا الأسلوب سيحدث ثورة في تاريخ البشرية، حيث ستكون أهم الأحداث السياسية والحروب الدموية مجرد تفاهات، تكاد لا تستحق الاهتمام. ولن تحدث هذه الثورة العالمية في ساحة المعركة، بل في مكان ما في المختبر المنعزل لعامل متواضع في العلم سيكون قادرًا على اكتشاف سر التحول السهل للطين إلى طين.

لكن دعنا نقول بضع كلمات عن هذا المعدن حتى لا يعتبر القارئ الكلام أعلاه مبالغة.

الألومنيوم أو الطين هو المعدن الأكثر شيوعا على وجه الأرض، لكنه لا يوجد أبدا في شكل معدني، ولكن فقط في شكل الألومينا، أي اتحاده مع الأكسجين (Al 2 O 3)، وهو جزء من الصخور الأكثر شيوعا. والطين الجزء الرئيسي.

الألومنيوم الفضي؛ تبلغ الجاذبية النوعية للمعدن النقي 2.56 (أي أثقل مرتين ونصف فقط من الماء) ؛ عن طريق معالجة الثقل النوعي يزيد إلى 2.67؛ موصليته الكهربائية هي 3 1/2 مرات أكثر من الحديد، وأقل مرتين من النحاس. الألومنيوم موصل جيد للحرارة؛ وتقع نقطة انصهاره بين نقطتي انصهار الزنك والفضة؛ هي ، حسب الملاحظات المختلفة ، 600-850 درجة مئوية. السعة الحرارية حسب التعريفات المختلفة هي 0.202-0.2253 ، أي أنها أعلى بالنسبة للألمنيوم مقارنة بمعظم المعادن ، وهو ما يتوافق مع الوزن الذري المنخفض للألمنيوم.

يؤدي الألمنيوم أداءً جيدًا في قوالب المسبك ويعطي صبًا جيدًا في الحديد الزهر وفي الأرض. وإذا امتص الأكسجين أو اندمج مع آثار من السيليكون، فإنه يصبح رمادي اللون وهشًا؛ لذلك، يتم تغطية سطح صب القوالب بالفحم أو الكريوليت المحروق. إن الخاصية الرائعة للمعدن في مقاومة التآكل (التي يعاني منها الحديد بشكل خاص) تضعف إلى حد كبير إذا كان المعدن غير نظيف. لا يتأثر الألومنيوم بكبريتيد الهيدروجين، أو كبريتيد الأمونيوم، أو حمض النيتريك، وهو فعال فقط عند نقطة الغليان؛ فهو ليس حساسًا لتأثير الأحماض النباتية ويتم حفظه جيدًا في الهواء، حتى في أنحف الأوراق. الألومنيوم المضغوط لا يتغير في الماء المغلي. حتى مع الحرارة الحمراء، لا يتحلل بخار الماء. في حالة الانقسام الدقيق وعلى شكل أوراق عند الغليان، يتحلل المعدن بالماء. يعمل حمض الهيدروكلوريك على إذابة الألومنيوم جيدًا. تتمثل الصعوبات الرئيسية التي تعيق استخدام الألومنيوم في ارتفاع سعره وحقيقة قلة الاهتمام بخصائص الألومنيوم من حيث الاستفادة منه. يتم استخدامه الآن لعدد كبير من الأدوات البصرية والرياضية، وفي المجوهرات ومختلف "المقالات الخيالية" التي تتطلب القوة والخفة. تعتبر خفة المعدن خاصية مهمة للغاية، والتي، مع القوة، من شأنها أن تجعل الألومنيوم، بسعر منخفض، مادة لا غنى عنها لمجموعة واسعة من التطبيقات.

من العوائق المهمة جدًا أمام استخدام الألومنيوم هو صعوبة ربط قطعتين منه. عند تسخين المعدن لأغراض اللحام، تتشكل طبقة رقيقة من الألومينا على سطحه، مما يمنع اللحام من الاتصال بالمعدن. وينطبق الشيء نفسه على سبائك الألومنيوم. ومع ذلك، باستخدام طرق معينة، من الممكن لحام الألومنيوم (طرق موري وبربوز).

من المحتمل أن تلعب سبائك الألومنيوم، التي أصبحت الآن ذات أهمية عملية كبيرة، دورًا مهمًا للغاية في الصناعة في المستقبل، حيث أصبح الألومنيوم أرخص. وهذه السبائك كثيرة جدًا. كقاعدة عامة، يمكن القول أن الألومنيوم يحسن صفات جميع المعادن تقريبًا التي يضاف إليها بكميات صغيرة. فهو يزيد من قوتها ولمعانها للمعادن الناعمة ويمنحها مقاومة أكبر لعمل العوامل الكيميائية. انها سبائك مع جميع المعادن المفيدة تقريبا. فإذا اندمج مع الحديد، فلا يمكن عزله عنه بشكل معدني بشكل كامل؛ الحديد الذي يحتوي على أكثر من 7-8% من الألومنيوم يصبح هشًا ويتبلور على شكل إبر طويلة.

سبائك الألومنيوم مع كمية صغيرة من الفضة تفقد بشكل كبير قابلية التحمل؛ ولكن مع خليط 5٪ من هذا المعدن يتم معالجته جيدًا ويأخذ تلميعًا أفضل بكثير من الفضة النقية. مع 3% من الفضة، يعتبر الألومنيوم جيدًا جدًا للأدوات المادية لأنه أصلب وأكثر بياضًا من الفضة، ولا يفقد بريقه حتى من كبريتيد الهيدروجين. تعتبر السبيكة التي تحتوي على كمية صغيرة من الفضة مناسبة بشكل خاص لشعاع الموازين واستخدامها لهذا الغرض شائع جدًا. تمت التوصية مرارًا وتكرارًا باستخدام سبيكة تحتوي على 5٪ من الفضة في العملات المعدنية لأنها صلبة ولامعة ولا تفقد لمعانها بمرور الوقت.

لم تكن سبائك الألومنيوم والقصدير ذات أهمية حتى استخدم بربوز الألومنيوم في اللحام وأظهر خصائصه الأخرى. كانت السبيكة التي تحتوي على 100 جزء من الألومنيوم و20 جزءًا من القصدير ناجحة بالفعل من وجهة نظر صناعية؛ لكن السبيكة المكونة من 100 جزء من الألومنيوم و10 أجزاء من القصدير أكثر إثارة للاهتمام: فهي أكثر بياضًا من الألومنيوم. الوزن 2.85، أي أكثر قليلا من الألومنيوم؛ ويمكن استخدامه بنفس الراحة التي يتمتع بها الألومنيوم في تصنيع جميع الأدوات التي تتطلب خفة خاصة. مقاومته لمختلف العوامل الكيميائية أكبر من مقاومة الألومنيوم النقي، والمعالجة أسهل. أما بالنسبة للحام فهو سهل مثل لحام النحاس ويمكن إجراؤه دون أي تحضيرات خاصة. يتم تصنيع العديد من الأدوات من هذه السبيكة، والتي تعد بالفعل عنصر إنتاج يستخدم في بناء الأدوات البصرية والجيوديسية والفيزيائية. تحتوي سبيكة الزنك والألومنيوم الأكثر إثارة للاهتمام على نسبة 3٪ الأخيرة؛ فهو أصلب وأكثر لمعاناً من الزنك.

سبيكة مكونة من 97% ذهب و3% ألومنيوم أجمل في اللون من الذهب الخالص الذي لا يفقد صفاته الأخرى.

وبالتالي، فإن إدخال كميات صغيرة من المعادن الأخرى في الألومنيوم يزيد من بريقه وصلابته دون تغيير خصائصه الأخرى بشكل ملحوظ؛ إن إدخال كميات صغيرة من الألومنيوم في معادن أخرى يؤدي دائمًا إلى تحسين صفاتها.

من بين جميع السبائك، اكتسب برونز الألومنيوم مؤخرًا أهمية كبيرة بشكل خاص، خاصة وأن الطريقة الكهربائية تستخدم في تصنيعه.

حتى وقت قريب، كانت أفضل طريقة لإنتاج برونز الألومنيوم هي طريقة الأخوين كاولز (كاولز، في كليفلاند، أوهايو، أمريكا الشمالية). ولكن الآن استبدل الفرنسي هيرولت طريقة كاولز الحرارية بطريقة التحليل الكهربائي الحراري، والتي تبين أنها أكثر ربحية وملاءمة. قبل الانتقال إلى وصف موجز لهذه الأساليب، سنصف خصائص برونز الألومنيوم، والذي من المحتمل أن يحل محل برونز القصدير العادي قريبًا.

لا تزال سبيكة الألومنيوم التي تحتوي على نحاس بنسبة 5% قابلة للطرق؛ بنسبة 10٪ من النحاس لم تعد مناسبة للمعالجة. السبائك التي تحتوي على أكثر من 80% من النحاس لها لون أصفر جميل؛ ويسمى المحتوى الذي يتراوح من 5 إلى 10% من النحاس ببرونز الألومنيوم؛ وقد تمت دراستها جيدًا من قبل بيرسي، وسانت كلير ديفيل، ودوبري وآخرين، وهي متينة للغاية، وقابلة للتشكيل، ومصقولة جيدًا. إذا زاد محتوى الألومنيوم فوق 10٪، فإن صلابة السبيكة تزداد كثيرًا بحيث يصعب معالجتها. السبيكة التي تحتوي على 10% من الألومنيوم تكون خفيفة، صفراء-ذهبية، ومع 5% من الألومنيوم تكون حمراء، صفراء-ذهبية؛ عند نسبة 2٪ من الألومنيوم يكون لونه أحمر نحاسي تقريبًا.

يختلف برونز الألومنيوم عن برونز القصدير العادي من حيث أنه لا يتأكسد عند ذوبانه وينتج صبًا نظيفًا بشكل غير عادي. يجمع البرونز مع الألومنيوم بنسبة 10% بين المتانة والصلابة الكبيرة؛ عند درجات حرارة تتراوح من الحرارة الحمراء الداكنة إلى نقطة الانصهار تقريبًا، تكون مرنة تمامًا.

تتناقص الجاذبية النوعية لبرونز الألومنيوم مع زيادة محتوى الألومنيوم. قوة مركبات الألومنيوم ملحوظة، وفيما يتعلق بكمية الألومنيوم فقد لوحظ أن انخفاض حتى 1٪ من هذا المكون المفيد يستلزم انخفاضًا ملحوظًا في القوة، ولكنه في نفس الوقت يزيد من قوة الشد للسبيكة . لتوصيف صلابة برونز الألومنيوم، نشير إلى استخدامه في إنتاج الطوابع البريدية في باريس. في هذا الإنتاج، تم بذل الكثير من العمل للعثور على ألواح لوضع صفائح من الطوابع عليها، مثقوبة بلكمات خاصة. مع كل ضربة، تدخل اللكمات إلى الفتحة الموجودة في البلاطة، وبما أن هناك 300 ثقب في الماكينة، تعمل بسرعة، يتم ثقب 180 مليون ثقب يوميًا. في ظل هذه الظروف، تلبس اللوحة البرونزية في يوم واحد، وحتى الألواح الفولاذية تتدهور بسرعة. عندما تم استبدالها بألواح الألومنيوم البرونزية، بدأت تدوم لعدة أشهر في كل مرة. وفقا لتجارب سترينج، اتضح أن برونز الألومنيوم أصعب 8 مرات من البرونز العادي.

وفقًا لـ E. Self، فإن برونز الألومنيوم، من حيث قوة الشد وقوة الشد، يفي بسهولة بالشروط المحددة للأدوات الفولاذية (الفولاذ المطروق) من قبل حكومتي إنجلترا وألمانيا، والتي تتطلب قوة شد تبلغ حوالي 4916 كيلو لكل متر مربع . موقع إلكتروني. عند استطالة 15%. ويمكن تصنيع هذه البنادق بنفس القوة وفي وقت أقل بكثير وبتكلفة أقل، وذلك باستخدام البرونز مع 10% من الألومنيوم.

تمت تجربة سبائك الألومنيوم الخاصة بشركة Webster على شفرات مروحة السفينة، والتي تعمل في ظل مجموعة متنوعة من الظروف سواء في الأنهار أو في البحار الاستوائية؛ لقد كان يعمل بالفعل لبعض الوقت ولم يتم ملاحظة أي ضرر كبير للمادة حتى الآن.

يبدو أن سبائك الألومنيوم مناسبة جدًا لجميع أجزاء الاحتكاك في الآلات. تم استخدام سبيكة خاصة من شركة ويبستر في المشابك اللامركزية لإحدى السفن البخارية، وقد حظي استخدامها بإشادة كبيرة من قبل الممارسين. تم استخدام برونز كاولز بنجاح في المحامل في الدينامو عالي السرعة.

القسم 1. اسم وتاريخ اكتشاف الألومنيوم.

القسم 2. الخصائص العامة الألومنيوم، الخصائص الفيزيائية والكيميائية.

القسم 3. إنتاج المسبوكات من سبائك الألومنيوم.

القسم 4. التطبيق الألومنيوم.

الألومنيومهو عنصر من عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثالثة، الفترة الثالثة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev، برقم ذري 13. يُشار إليه بالرمز Al. ينتمي إلى مجموعة المعادن الخفيفة. الاكثر انتشارا معدنوالعنصر الكيميائي الثالث الأكثر وفرة في القشرة الأرضية (بعد الأكسجين والسيليكون).

مادة بسيطة من الألومنيوم (رقم CAS: 7429-90-5) - خفيفة، ممغنطة معدنلون أبيض فضي، سهل التشكيل والصب والآلة. يتمتع الألمنيوم بموصلية حرارية وكهربائية عالية ومقاومة للتآكل بسبب التكوين السريع لأغشية الأكسيد القوية التي تحمي السطح من المزيد من التفاعل.

ترتبط الإنجازات الصناعية في أي مجتمع متقدم دائمًا بالتقدم في تكنولوجيا المواد الإنشائية والسبائك. تعد جودة المعالجة وإنتاجية المواد التجارية الصناعية من أهم المؤشرات على مستوى تطور الدولة.

المواد المستخدمة في الهياكل الحديثة، بالإضافة إلى خصائص القوة العالية، يجب أن تتمتع بمجموعة من الخصائص مثل زيادة مقاومة التآكل، ومقاومة الحرارة، والتوصيل الحراري والكهربائي، والحراريات، وكذلك القدرة على الحفاظ على هذه الخصائص في ظل ظروف طويلة الأمد العملية تحت الأحمال.

التطورات العلمية و عمليات الانتاجفي مجال إنتاج مسبك المعادن غير الحديدية في بلادنا يتوافق مع الإنجازات المتقدمة للتقدم العلمي والتكنولوجي. وكانت النتيجة، على وجه الخصوص، إنشاء محلات صب القوالب والحقن الحديثة في مصنع فولجسكي للسيارات وعدد من الشركات الأخرى. في مصنع Zavolzhsky Motor، تعمل بنجاح آلات قولبة الحقن الكبيرة بقوة قفل القالب البالغة 35 مليون نيوتن، والتي تنتج كتل أسطوانات مصنوعة من سبائك الألومنيوم لسيارة Volga.

لقد أتقن مصنع Altai Motor Plant خطًا آليًا لإنتاج المسبوكات المصبوبة بالحقن. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ()، لأول مرة في العالم، تم تطويره وإتقانه عمليةالصب المستمر لسبائك سبائك الألومنيوم في جهاز تبلور كهرومغناطيسي. تعمل هذه الطريقة على تحسين جودة السبائك بشكل كبير وتقليل كمية النفايات على شكل رقائق أثناء الدوران.

اسم وتاريخ اكتشاف الألمنيوم

يأتي الألومنيوم اللاتيني من الكلمة اللاتينية alumen، والتي تعني الشب (الألومنيوم وكبريتات البوتاسيوم (K) KAl(SO4)2·12H2O)، والتي تُستخدم منذ فترة طويلة في دباغة الجلود وكمادة قابضة. آل، عنصر كيميائي من المجموعة الثالثة من الجدول الدوري، العدد الذري 13، الكتلة الذرية 26، 98154. بسبب نشاطه الكيميائي العالي، استغرق اكتشاف وعزل الألومنيوم النقي ما يقرب من 100 عام. تم التوصل إلى الاستنتاج القائل بأنه يمكن الحصول على "" (مادة حرارية، بالمصطلحات الحديثة - أكسيد الألومنيوم) من الشبة، في عام 1754. الكيميائي الألماني أ. ماركغراف. في وقت لاحق اتضح أنه من الممكن عزل نفس "الأرض" من الطين، وبدأ يطلق عليه الألومينا. فقط في عام 1825 تم إنتاج الألمنيوم المعدني. الفيزيائي الدنماركي إتش كيه أورستد. قام بمعالجة كلوريد الألومنيوم AlCl3، والذي يمكن الحصول عليه من الألومينا، مع ملغم البوتاسيوم (سبيكة من البوتاسيوم (K) مع الزئبق (Hg))، وبعد تقطير الزئبق (Hg)، قام بعزل مسحوق الألومنيوم الرمادي.

وبعد ربع قرن فقط، تم تحديث هذه الطريقة قليلاً. في عام 1854، اقترح الكيميائي الفرنسي إيه إي سانت كلير ديفيل استخدام معدن الصوديوم (Na) لإنتاج الألومنيوم، وحصل على السبائك الأولى من المعدن الجديد. وكانت تكلفة الألومنيوم مرتفعة للغاية في ذلك الوقت، وكانت تُصنع منه المجوهرات.

تم تطوير طريقة صناعية لإنتاج الألومنيوم عن طريق التحليل الكهربائي لمصهور الخلائط المعقدة، بما في ذلك أكسيد الألومنيوم والفلورايد ومواد أخرى، بشكل مستقل في عام 1886 بواسطة P. Héroux () وC. Hall (الولايات المتحدة الأمريكية). يرتبط إنتاج الألمنيوم بارتفاع استهلاك الكهرباء، لذلك لم يتم تنفيذه على نطاق واسع إلا في القرن العشرين. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (CCCP)تم إنتاج أول ألمنيوم صناعي في 14 مايو 1932 في مصنع فولخوف للألمنيوم، الذي تم بناؤه بجوار محطة فولخوف للطاقة الكهرومائية.

تم الحصول على الألومنيوم بدرجة نقاء تزيد عن 99.99% لأول مرة عن طريق التحليل الكهربائي في عام 1920. في عام 1925 م عملنشر إدواردز بعض المعلومات حول الخواص الفيزيائية والميكانيكية لهذا الألومنيوم. في عام 1938 نشر تايلور وويلر وسميث وإدواردز مقالًا يوضح بعض خصائص الألومنيوم بنقاء 99.996%، والذي تم الحصول عليه أيضًا في فرنسا عن طريق التحليل الكهربائي. نُشرت الطبعة الأولى من الدراسة حول خصائص الألمنيوم في عام 1967.

في السنوات اللاحقة، بسبب سهولة التحضير النسبية والخصائص الجذابة، كثيرة يعملحول خصائص الألومنيوم. لقد وجد الألمنيوم النقي تطبيقًا واسعًا بشكل رئيسي في مجال الإلكترونيات - بدءًا من المكثفات الإلكتروليتية وحتى قمة الهندسة الإلكترونية - المعالجات الدقيقة؛ في الإلكترونيات البردية، والمغناطيسية البردية.

أحدث الطرق للحصول على الألومنيوم النقي هي طريقة تنقية المنطقة، والتبلور من الملغم (سبائك الألومنيوم مع الزئبق) والعزل من المحاليل القلوية. يتم التحكم في درجة نقاء الألمنيوم من خلال قيمة المقاومة الكهربائية عند درجات الحرارة المنخفضة.

الخصائص العامة للألمنيوم

يتكون الألمنيوم الطبيعي من نواة واحدة هي 27Al. تكوين الطبقة الإلكترونية الخارجية هو 3s2p1. في جميع المركبات تقريبًا، تكون حالة أكسدة الألومنيوم +3 (التكافؤ III). نصف قطر ذرة الألومنيوم المحايدة هو 0.143 نانومتر، ونصف قطر أيون Al3+ هو 0.057 نانومتر. طاقات التأين المتسلسل لذرة الألومنيوم المحايدة هي، على التوالي، 5، 984، 18، 828، 28، 44 و 120 فولت. وفقا لمقياس بولينج، فإن السالبية الكهربية للألمنيوم هي 1.5.

الألومنيوم ناعم، خفيف، أبيض فضي، شبكته البلورية مكعبة مركزية الوجه، المعلمة a = 0.40403 نانومتر. درجة انصهار المعدن النقي هي 660 درجة مئوية، ونقطة الغليان حوالي 2450 درجة مئوية، والكثافة 2.6989 جم / سم 3. ويبلغ معامل درجة الحرارة للتمدد الخطي للألمنيوم حوالي 2.5·10-5 K-1.

الألومنيوم الكيميائي هو معدن نشط إلى حد ما. في الهواء، يتم تغطية سطحه على الفور بطبقة كثيفة من أكسيد Al2O3، مما يمنع المزيد من وصول الأكسجين (O) إلى المعدن ويؤدي إلى وقف التفاعل، مما يحدد خصائص الألمنيوم العالية المضادة للتآكل. يتم أيضًا تشكيل طبقة سطحية واقية على الألومنيوم إذا تم وضعها في حمض النيتريك المركز.

يتفاعل الألومنيوم بشكل نشط مع الأحماض الأخرى:

6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2،

3H2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.

ومن المثير للاهتمام أن التفاعل بين مساحيق الألومنيوم واليود (I) يبدأ عند درجة حرارة الغرفة إذا تمت إضافة بضع قطرات من الماء إلى الخليط الأولي، مما يؤدي إلى في هذه الحالةيلعب دور المحفز:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

تفاعل الألومنيوم مع الكبريت (S) عند تسخينه يؤدي إلى تكوين كبريتيد الألومنيوم:

2Al + 3S = Al2S3،

والتي تتحلل بسهولة بالماء:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S.

ومع ذلك، لا يتفاعل الألومنيوم بشكل مباشر مع الهيدروجين (H). طرق غير مباشرةعلى سبيل المثال، باستخدام مركبات الألومنيوم العضوية، من الممكن تصنيع هيدريد الألومنيوم البوليمر الصلب (AlH3)x، وهو عامل اختزال قوي.

في شكل مسحوق، يمكن حرق الألومنيوم في الهواء، ويتكون مسحوق أبيض مقاوم للحرارة من أكسيد الألومنيوم Al2O3.

وتحدد قوة الرابطة العالية في Al2O3 الحرارة العالية لتكوينه من مواد بسيطة وقدرة الألومنيوم على اختزال العديد من المعادن من أكاسيدها، على سبيل المثال:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe وحتى

3CaO + 2Al = Al2O3 + 3Ca.

تسمى هذه الطريقة لإنتاج المعادن بالألمنيوم.

التواجد في الطبيعة

ومن حيث توافره في القشرة الأرضية، يحتل الألومنيوم المرتبة الأولى بين المعادن والثالثة بين جميع العناصر (بعد الأكسجين (O) والسيليكون (Si))، حيث يمثل حوالي 8.8% من كتلة القشرة الأرضية. يوجد الألومنيوم في عدد كبير من المعادن، وخاصة سيليكات الألومنيوم والصخور. تحتوي مركبات الألومنيوم على الجرانيت، والبازلت، والطين، والفلسبار، وما إلى ذلك. ولكن هنا تكمن المفارقة: مع وجود عدد كبير منها المعادنوالصخور التي تحتوي على الألومنيوم، ورواسب البوكسيت - المادة الخام الرئيسية للإنتاج الصناعي للألمنيوم - نادرة جدًا. توجد في الاتحاد الروسي رواسب البوكسيت في سيبيريا وجزر الأورال. الألونيت والنيفيلين لهما أيضًا أهمية صناعية. كعنصر تتبع، يوجد الألومنيوم في أنسجة النباتات والحيوانات. هناك كائنات حية - مركزات تتراكم الألومنيوم في أعضائها - بعض الطحالب والرخويات.

الإنتاج الصناعي: في مؤشر الإنتاج الصناعي، يخضع البوكسيت أولاً للمعالجة الكيميائية، وإزالة شوائب أكاسيد السيليكون (Si)، والحديد (Fe) وعناصر أخرى. نتيجة لهذه المعالجة، يتم الحصول على أكسيد الألومنيوم النقي Al2O3 - وهو العنصر الرئيسي في إنتاج المعدن عن طريق التحليل الكهربائي. ومع ذلك، نظرًا لحقيقة أن درجة انصهار Al2O3 عالية جدًا (أكثر من 2000 درجة مئوية)، فمن غير الممكن استخدام ذوبانها في التحليل الكهربائي.

لقد وجد العلماء والمهندسون الحل على النحو التالي. في حمام التحليل الكهربائي، يتم أولاً إذابة الكريوليت Na3AlF6 (درجة حرارة الذوبان أقل قليلًا من 1000 درجة مئوية). يمكن الحصول على الكريوليت، على سبيل المثال، عن طريق معالجة النيفيلين من شبه جزيرة كولا. بعد ذلك، يتم إضافة القليل من Al2O3 (ما يصل إلى 10٪ بالوزن) وبعض المواد الأخرى إلى هذا الذوبان، مما يحسن الظروف لللاحقة عملية. أثناء التحليل الكهربائي لهذا المنصهر، يتحلل أكسيد الألومنيوم، ويبقى الكريوليت في المنصهر، ويتشكل الألومنيوم المنصهر عند الكاثود:

2Al2O3 = 4Al + 3O2.

سبائك الألومنيوم

معظم العناصر المعدنية تكون مسبوكة مع الألومنيوم، ولكن القليل منها فقط يلعب دور مكونات السبائك الرئيسية في سبائك الألومنيوم الصناعية. ومع ذلك، يتم استخدام عدد كبير من العناصر كمواد مضافة لتحسين خصائص السبائك. الأكثر استخداما:

يضاف البريليوم لتقليل الأكسدة عند درجات الحرارة المرتفعة. تُستخدم إضافات صغيرة من البريليوم (0.01 - 0.05٪) في سبائك صب الألومنيوم لتحسين السيولة في إنتاج أجزاء محرك الاحتراق الداخلي (المكابس ورؤوس الأسطوانات).

يتم إدخال البورون لزيادة التوصيل الكهربائي وكمادة مضافة للتكرير. يتم إدخال البورون في سبائك الألومنيوم المستخدمة في الطاقة النووية(باستثناء أجزاء المفاعل)، لأن فهو يمتص النيوترونات، مما يمنع انتشار الإشعاع. يتم إدخال البورون بكمية متوسطة تبلغ 0.095 - 0.1٪.

البزموت. يتم إدخال المعادن ذات نقاط انصهار منخفضة، مثل البزموت والكادميوم، في سبائك الألومنيوم لتحسين قابلية التشغيل الآلي. تشكل هذه العناصر مراحل ناعمة وقابلة للانصهار تساهم في هشاشة الرقاقة وتزييت القاطع.

يضاف الغاليوم بنسبة 0.01 - 0.1% إلى السبائك التي تُصنع منها الأنودات القابلة للاستهلاك.

حديد. يتم إدخاله بكميات صغيرة (»0.04%) في إنتاج الأسلاك لزيادة القوة وتحسين خصائص الزحف. أيضًا حديديقلل من الالتصاق بجدران القوالب عند الصب في قالب بارد.

الإنديوم. تعمل المادة المضافة 0.05 - 0.2% على تقوية سبائك الألومنيوم أثناء التعتيق، خاصة ذات المحتوى المنخفض من النحاس. تستخدم إضافات الإنديوم في سبائك الألومنيوم والكادميوم.

يتم إدخال حوالي 0.3% من الكادميوم لزيادة القوة وتحسين خصائص التآكل للسبائك.

الكالسيوم يضفي اللدونة. مع محتوى الكالسيوم بنسبة 5٪، تتمتع السبيكة بتأثير اللدونة الفائقة.

السيليكون هو المادة المضافة الأكثر استخدامًا في سبائك المسبك. بكمية 0.5 - 4٪ تقلل من الميل إلى التشقق. مزيج السيليكون والمغنيسيوم يجعل من الممكن تسخين السبيكة.

المغنيسيوم. تؤدي إضافة المغنيسيوم إلى زيادة القوة بشكل كبير دون تقليل الليونة، وزيادة قابلية اللحام وزيادة مقاومة التآكل للسبيكة.

نحاسيقوي السبائك، ويتم تحقيق أقصى قدر من التصلب عند الاحتواء com.cupruma 4 - 6%. تُستخدم سبائك النحاس في إنتاج المكابس لمحركات الاحتراق الداخلي وأجزاء الصب عالية الجودة الطائرات.

القصديريحسن معالجة القطع.

التيتانيوم. تتمثل المهمة الرئيسية للتيتانيوم في السبائك في تحسين الحبوب في المسبوكات والسبائك، مما يزيد بشكل كبير من قوة وتوحيد الخصائص في جميع أنحاء الحجم بأكمله.

على الرغم من أن الألومنيوم يعتبر من الأقل نبلا المعادن الصناعيةوهو مستقر تمامًا في العديد من البيئات المؤكسدة. والسبب في هذا السلوك هو وجود طبقة أكسيد مستمرة على سطح الألومنيوم، والتي تتشكل فورًا مرة أخرى على المناطق المنظفة عند تعرضها للأكسجين والماء والعوامل المؤكسدة الأخرى.

في معظم الحالات، يتم الذوبان في الهواء. إذا كان التفاعل مع الهواء يقتصر على تكوين مركبات غير قابلة للذوبان في الذوبان على السطح وكان الفيلم الناتج من هذه المركبات يبطئ بشكل كبير المزيد من التفاعل، فعادةً لا يتم اتخاذ أي تدابير لقمع هذا التفاعل. في هذه الحالة، يتم تنفيذ الصهر في اتصال مباشرتذوب مع الجو ويتم ذلك في تحضير معظم سبائك الألومنيوم والزنك والقصدير والرصاص.

المساحة التي يتم فيها ذوبان السبائك محدودة ببطانة حرارية قادرة على تحمل درجات حرارة تتراوح بين 1500 - 1800 درجة مئوية. تشتمل جميع عمليات الصهر على الطور الغازي، الذي يتشكل أثناء احتراق الوقود، ويتفاعل معه بيئةوبطانة وحدة الصهر، الخ.

تتمتع معظم سبائك الألومنيوم بمقاومة عالية للتآكل في الجو الطبيعي، ومياه البحر، ومحاليل العديد من الأملاح والمواد الكيميائية، وفي معظمها منتجات الطعام. غالبًا ما تستخدم هياكل سبائك الألومنيوم في مياه البحر. تم بناء العوامات البحرية وقوارب النجاة والسفن والصنادل من سبائك الألومنيوم منذ عام 1930. حاليًا، يصل طول هياكل السفن المصنوعة من سبائك الألومنيوم إلى 61 مترًا، وهناك خبرة في خطوط أنابيب الألومنيوم تحت الأرض، وسبائك الألومنيوم شديدة المقاومة لتآكل التربة. وفي عام 1951، تم بناء خط أنابيب بطول 2.9 كيلومتر في ألاسكا. بعد 30 عامًا من التشغيل، لم يتم اكتشاف أي تسرب أو ضرر جسيم بسبب التآكل.

يستخدم الألمنيوم بكميات كبيرة في البناء على شكل ألواح الكسوة، والأبواب، وإطارات النوافذ، والكابلات الكهربائية. لا تتعرض سبائك الألومنيوم للتآكل الشديد على مدى فترة طويلة من الزمن عند ملامستها للخرسانة أو الملاط أو الجص، خاصة إذا لم تكن الهياكل مبللة بشكل متكرر. في حالة كثرة البلل، إذا كان السطح من الألومنيوم عناصر التجارةإذا لم يتم معالجتها بشكل أكبر، فيمكن أن تصبح داكنة، وحتى سوداء في المدن الصناعية التي تحتوي على نسبة عالية من العوامل المؤكسدة في الهواء. لتجنب ذلك، يتم إنتاج سبائك خاصة للحصول على أسطح لامعة عن طريق الأنودة اللامعة - تطبيق طبقة أكسيد على سطح المعدن. في هذه الحالة، يمكن إعطاء السطح العديد من الألوان والظلال. على سبيل المثال، تتيح سبائك الألومنيوم والسيليكون الحصول على مجموعة من الظلال، من الرمادي إلى الأسود. سبائك الألومنيوم والكروم لها لون ذهبي.

يتم إنتاج الألومنيوم الصناعي على شكل نوعين من السبائك - سبائك الصب، التي يتم تصنيع الأجزاء منها عن طريق الصب، وسبائك التشوه، التي يتم إنتاجها على شكل منتجات نصف نهائية قابلة للتشوه - صفائح، ورقائق، وألواح، وملامح، وأسلاك. يتم استلام المسبوكات من سبائك الألومنيوم من قبل الجميع الطرق الممكنةيصب الأكثر شيوعاً تحت الضغط، في قوالب التبريد وفي أشكال الرمل والطين. يتم استخدامه في إنتاج الأحزاب السياسية الصغيرة يصبفي أشكال الجص مجتمعة و يصببواسطة نماذج الشمع المفقودة. تُستخدم السبائك المصبوبة في صناعة دوارات المحركات الكهربائية المصبوبة، وأجزاء الطائرات المصبوبة، وما إلى ذلك. وتستخدم السبائك المطاوع في إنتاج السيارات للديكور الداخلي، والمصدات، وألواح الجسم والأجزاء الداخلية؛ في البناء كمواد التشطيب. في الطائرات وغيرها

في صناعةوتستخدم أيضا مساحيق الألومنيوم. تستخدم في المعادن صناعة: في الألمنيوم، كإضافات لصناعة السبائك، لإنتاج المنتجات شبه المصنعة بالضغط والتلبيد. تنتج هذه الطريقة أجزاء متينة للغاية (التروس والبطانات وما إلى ذلك). تُستخدم المساحيق أيضًا في الكيمياء لإنتاج مركبات الألومنيوم ومثلها عامل حفاز(على سبيل المثال، في إنتاج الإيثيلين والأسيتون). ونظرا للتفاعلية العالية للألمنيوم، وخاصة في شكل مسحوق، فإنه يستخدم في المتفجرات والوقود الصلب للصواريخ، مع الاستفادة من قدرته على الاشتعال بسرعة.

نظرًا لمقاومة الألومنيوم العالية للأكسدة، يتم استخدام المسحوق كصبغة في طلاءات معدات الطلاء والأسقف وورق الطباعة والأسطح اللامعة لألواح السيارات. كما يتم طلاء الفولاذ والحديد الزهر بطبقة من الألومنيوم. بند التجارةلتجنب تآكلها.

من حيث نطاق التطبيق، يحتل الألمنيوم وسبائكه المرتبة الثانية بعد الحديد (Fe) وسبائكه. يرتبط الاستخدام الواسع النطاق للألمنيوم في مختلف مجالات التكنولوجيا والحياة اليومية بمزيج من خصائصه الفيزيائية والميكانيكية والكيميائية: الكثافة المنخفضة، ومقاومة التآكل في الهواء الجوي، والتوصيل الحراري والكهربائي العالي، والليونة والقوة العالية نسبيًا. تتم معالجة الألومنيوم بسهولة بطرق مختلفة - الحدادة، والختم، والدرفلة، وما إلى ذلك. ويستخدم الألومنيوم النقي في صناعة الأسلاك (تبلغ الموصلية الكهربائية للألمنيوم 65.5% من الموصلية الكهربائية للكوبروم، ولكن الألومنيوم أخف بثلاث مرات من النحاس، لذلك غالبًا ما يتم استبدال الألومنيوم في الهندسة الكهربائية) ويتم استخدام الرقائق كمواد تعبئة وتغليف. يتم إنفاق الجزء الرئيسي من الألومنيوم المصهور على إنتاج سبائك مختلفة. يتم تطبيق الطلاءات الواقية والزخرفية بسهولة على أسطح سبائك الألومنيوم.

يرجع تنوع خصائص سبائك الألومنيوم إلى إدخال إضافات مختلفة إلى الألومنيوم والتي تشكل معه محاليل صلبة أو مركبات بين المعادن. يتم استخدام الجزء الأكبر من الألومنيوم لإنتاج السبائك الخفيفة - دورالومين (94% ألومنيوم، 4% نحاس (Cu)، 0.5% كل مغنيسيوم (Mg)، منغنيز (Mn)، (Fe) وسيليكون (Si)) وسيلومين ( 85). -90% - ألومنيوم، 10-14% سيليكون (Si)، 0.1% صوديوم (Na))، إلخ. في علم المعادن، يُستخدم الألومنيوم ليس فقط كقاعدة للسبائك، ولكن أيضًا كواحد من إضافات السبائك المستخدمة على نطاق واسع في سبائك تعتمد على النحاس (Cu)، والمغنيسيوم (Mg)، والحديد (Fe)، والنيكل (Ni)، وما إلى ذلك.

تستخدم سبائك الألومنيوم على نطاق واسع في الحياة اليومية، في البناء والهندسة المعمارية، في صناعة السيارات وبناء السفن والطيران وتكنولوجيا الفضاء. على وجه الخصوص، تم تصنيع أول قمر صناعي للأرض من سبائك الألومنيوم. سبيكة من الألومنيوم والزركونيوم (Zr) - تستخدم على نطاق واسع في بناء المفاعلات النووية. ويستخدم الألمنيوم في صناعة المتفجرات.

عند التعامل مع الألومنيوم في الحياة اليومية، عليك أن تضع في اعتبارك أن السوائل المحايدة (الحموضة) فقط هي التي يمكن تسخينها وتخزينها في حاويات الألومنيوم (على سبيل المثال، الماء المغلي). على سبيل المثال، إذا قمت بطهي حساء الملفوف الحامض في مقلاة من الألومنيوم، فإن الألومنيوم ينتقل إلى الطعام ويكتسب طعمًا "معدنيًا" كريهًا. نظرًا لأنه من السهل جدًا تلف طبقة الأكسيد في الحياة اليومية، فإن استخدام أواني الطهي المصنوعة من الألومنيوم لا يزال غير مرغوب فيه.

معدن أبيض فضي، خفيف الوزن

الكثافة - 2.7 جم/سم3

تبلغ درجة انصهار الألومنيوم التقني 658 درجة مئوية، أما بالنسبة للألمنيوم عالي النقاء فهي 660 درجة مئوية.

حرارة الانصهار النوعية - 390 كيلوجول/كجم

نقطة الغليان - 2500 درجة مئوية

حرارة التبخر النوعية - 10.53 ميجا جول/كجم

قوة الشد للألمنيوم المصبوب - 10-12 كجم/ممI، قابلة للتشوه - 18-25 كجم/ممI، السبائك - 38-42 كجم/ممI

صلابة برينل - 24...32 كجم ثقلي/مم²

ليونة عالية: تقنية - 35%، نقية - 50%، ملفوفة في صفائح رقيقة وحتى رقائق معدنية

معامل يونج - 70 جيجا باسكال

يتمتع الألومنيوم بموصلية كهربائية عالية (0.0265 ميكروأوم · م) وموصلية حرارية (203.5 واط / (م · ك)))، 65٪ من الموصلية الكهربائية للنحاس، وله انعكاسية عالية للضوء.

مغناطيسية ضعيفة.

معامل درجة الحرارة للتمدد الخطي 24.58·10−6 K−1 (20…200 درجة مئوية).

معامل درجة الحرارة للمقاومة الكهربائية هو 2.7·10−8K−1.

يشكل الألومنيوم سبائك مع جميع المعادن تقريبًا. أشهر السبائك هي النحاس والمغنيسيوم (الدورالومين) والسيليكون (السيليومين).

يتكون الألومنيوم الطبيعي بالكامل تقريبًا من نظير واحد مستقر، 27Al، مع آثار من 26Al، وهو نظير مشع له فترةيبلغ عمر النصف 720 ألف سنة، ويتكون في الغلاف الجوي عندما يتم قصف نوى الأرجون بواسطة بروتونات الأشعة الكونية.

ومن حيث الانتشار في القشرة الأرضية، فهو يحتل المرتبة الأولى بين المعادن والثالثة بين العناصر، ويأتي في المرتبة الثانية بعد الأكسجين والسيليكون. محتوى الألومنيوم في القشرة الأرضية حسب بياناتويقدر الباحثون المختلفون ما بين 7.45 إلى 8.14% من كتلة القشرة الأرضية.

في الطبيعة، يوجد الألومنيوم، بسبب نشاطه الكيميائي العالي، بشكل حصري تقريبًا في شكل مركبات. بعض منهم:

البوكسيت – Al2O3 H2O (مع خليط من SiO2، Fe2O3، CaCO3)

الألونيتس - (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3

الألومينا (خليط من الكاولين مع الرمل SiO2، الحجر الجيري CaCO3، المغنسيت MgCO3)

اكسيد الالمونيوم (الياقوت، الياقوت، الصنفرة) – Al2O3

الكاولينيت - Al2O3 2SiO2 2H2O

البريل (الزمرد والزبرجد) - 3BeO Al2O3 6SiO2

كريسوبريل (الكسندريت) - BeAl2O4.

ومع ذلك، في ظل ظروف اختزال محددة معينة، من الممكن تكوين الألومنيوم الأصلي.

تحتوي المياه الطبيعية على الألومنيوم على شكل مركبات كيميائية منخفضة السمية، مثل فلوريد الألومنيوم. يعتمد نوع الكاتيون أو الأنيون، في المقام الأول، على حموضة الوسط المائي. تركيزات الألمنيوم في المسطحات المائية السطحية الاتحاد الروسيوتتراوح من 0.001 إلى 10 ملغم/لتر، وفي مياه البحر 0.01 ملغم/لتر.

الألومنيوم هو

إنتاج المسبوكات من سبائك الألومنيوم

المهمة الرئيسية التي تواجه إنتاج المسبك في منطقتنا دولة، يتكون من تحسن عام كبير في جودة المسبوكات، والذي ينبغي أن ينعكس في انخفاض في سمك الجدار، وانخفاض في بدلات التشغيل الآلي وأنظمة تغذية البوابات مع الحفاظ على الخصائص التشغيلية المناسبة للسلع التجارية. يجب أن تكون النتيجة النهائية لهذا العمل هي تلبية الاحتياجات المتزايدة للهندسة الميكانيكية بالكمية المطلوبة من المسبوكات دون زيادة كبيرة في إجمالي الانبعاثات النقدية للمسبوكات حسب الوزن.

صب الرمل

من بين طرق الصب المذكورة أعلاه في قوالب لمرة واحدة، فإن الطريقة الأكثر استخدامًا في تصنيع المسبوكات من سبائك الألومنيوم هي الصب في قوالب الرمل الرطب. ويرجع ذلك إلى انخفاض كثافة السبائك وتأثير القوة الصغيرة للمعدن على القالب ودرجات حرارة الصب المنخفضة (680-800 درجة مئوية).

لتصنيع قوالب الرمل، يتم استخدام القوالب والمخاليط الأساسية المحضرة من رمال الكوارتز والطين (GOST 2138-74)، وطين القولبة (GOST 3226-76)، والمجلدات والمواد المساعدة.

يتم اختيار نوع نظام البوابات مع الأخذ في الاعتبار أبعاد الصب وتعقيد تكوينه وموقعه في القالب. يتم صب قوالب المسبوكات ذات التكوينات المعقدة ذات الارتفاع الصغير، كقاعدة عامة، باستخدام أنظمة البوابات السفلية. في ارتفاع عاليبالنسبة للمسبوكات والجدران الرقيقة، يفضل استخدام أنظمة الفتحات الرأسية أو أنظمة البوابات المدمجة. يمكن ملء قوالب المسبوكات صغيرة الحجم من خلال أنظمة البوابات العلوية. في هذه الحالة، يجب ألا يتجاوز ارتفاع سقوط القشرة المعدنية في تجويف القالب 80 ملم.

لتقليل سرعة حركة المصهور عند دخوله إلى تجويف القالب ولفصل أفلام الأكسيد وشوائب الخبث المعلقة فيه بشكل أفضل، يتم إدخال مقاومة هيدروليكية إضافية في أنظمة البوابات - يتم تركيب الشبكات (المعدنية أو الألياف الزجاجية) أو يتم صبها الخروج من خلال المرشحات الحبيبية.

يتم إحضار Sprues (مغذيات)، كقاعدة عامة، إلى أقسام رقيقة (جدران) من المسبوكات الموزعة حول المحيط، مع مراعاة راحة فصلها اللاحق أثناء المعالجة. إن توريد المعدن إلى الوحدات الضخمة أمر غير مقبول، لأنه يتسبب في تكوين تجاويف الانكماش فيها، وزيادة الخشونة و"الانخفاضات" الانكماشية على سطح المسبوكات. في المقطع العرضي، غالبًا ما يكون للقنوات البوابية شكل مستطيل مع قياس الجانب العريض من 15 إلى 20 ملم والجانب الضيق من 5 إلى 7 ملم.

السبائك ذات نطاق التبلور الضيق (AL2، AL4، AL)، AL34، AK9، AL25، ALZO) عرضة لتشكيل تجاويف الانكماش المركزة في الوحدات الحرارية للمسبوكات. لجلب هذه القذائف إلى ما هو أبعد من المسبوكات، يتم استخدام تركيب الأرباح الضخمة على نطاق واسع. بالنسبة للمسبوكات ذات الجدران الرقيقة (4-5 مم) والمسبوكات الصغيرة، تكون كتلة الربح 2-3 أضعاف كتلة المسبوكات، وبالنسبة للمسبوكات ذات الجدران السميكة تصل إلى 1.5 مرة. ارتفاع وصليتم اختياره اعتمادا على ارتفاع الصب. للأطوال التي يقل ارتفاعها عن 150 ملم وصلح-تقريبا. تؤخذ مساوية لارتفاع صب Notl. بالنسبة للمسبوكات الأعلى، تؤخذ نسبة Nprib/Notl تساوي 0.3 0.5.

تم العثور على أكبر تطبيق في صب سبائك الألومنيوم في الأرباح المفتوحة العلوية للمقطع العرضي الدائري أو البيضاوي؛ في معظم الحالات، يتم إغلاق الأرباح الجانبية. لتحسين كفاءة العمل الأرباحفهي معزولة ومملوءة بالمعدن الساخن ومغطاة بالأعلى. يتم إجراء العزل عادةً عن طريق لصق صفائح الأسبستوس على سطح القالب، يليها التجفيف بلهب الغاز. السبائك ذات نطاق التبلور الواسع (AL1، AL7، AL8، AL19، ALZZ) عرضة لتشكيل مسامية انكماش متناثرة. تشريب المسام الانكماشية مع الأرباحغير فعالة. لذلك، عند صنع المسبوكات من السبائك المدرجة، لا ينصح باستخدام تركيب أرباح ضخمة. للحصول على مصبوبات عالية الجودة، يتم تنفيذ التبلور الاتجاهي، ويستخدم على نطاق واسع لهذا الغرض تركيب ثلاجات مصنوعة من الحديد الزهر وسبائك الألومنيوم. الظروف المثلىومن أجل التبلور الاتجاهي، يتم إنشاء نظام بوابة ذو فتحة رأسية. لمنع تطور الغاز أثناء التبلور ومنع تكوين مسامية انكماش الغاز في المسبوكات ذات الجدران السميكة، يتم استخدام التبلور على نطاق واسع تحت ضغط يتراوح بين 0.4-0.5 ميجا باسكال. للقيام بذلك، يتم وضع قوالب الصب في الأوتوكلاف قبل صبها، ويتم ملؤها بالمعدن وتتبلور المسبوكات تحت ضغط الهواء. لإنتاج مسبوكات كبيرة الحجم (يصل ارتفاعها إلى 2-3 أمتار) ذات جدران رقيقة، يتم استخدام طريقة الصب مع التصلب الموجه بالتتابع. جوهر الطريقة هو التبلور المتسلسل للصب من الأسفل إلى الأعلى. للقيام بذلك، يتم وضع قالب الصب على طاولة الرفع الهيدروليكي ويتم إنزال الأنابيب المعدنية التي يبلغ قطرها 12-20 ملم، والتي يتم تسخينها إلى 500-700 درجة مئوية، لأداء وظيفة الناهضين. يتم تثبيت الأنابيب بشكل ثابت في وعاء الذباب ويتم إغلاق الفتحات الموجودة بها بسدادات. بعد ملء وعاء الذباب بالصهر، يتم رفع السدادات، وتتدفق السبائك عبر الأنابيب إلى آبار البوابات المتصلة بتجويف القالب بواسطة أشجار التنوب المشقوقة (المغذيات). بعد أن يرتفع مستوى الذوبان في الآبار بمقدار 20-30 ملم فوق الطرف السفلي للأنابيب، يتم تشغيل آلية خفض الطاولة الهيدروليكية. يتم أخذ سرعة التخفيض بحيث يتم ملء القالب تحت مستوى الغمر ويتدفق المعدن الساخن بشكل مستمر إلى الأجزاء العلوية من القالب. وهذا يضمن التصلب الاتجاهي ويسمح بإنتاج المسبوكات المعقدة دون عيوب الانكماش.

تُسكب قوالب الرمل بالمعدن من مغارف مبطنة بمادة مقاومة للحرارة. قبل ملئها بالمعدن، يتم تجفيف المغارف ذات البطانة الجديدة وتكليسها عند درجة حرارة 780-800 درجة مئوية لإزالة الرطوبة. قبل الصب، أحافظ على درجة حرارة الذوبان عند 720-780 درجة مئوية. تمتلئ قوالب المسبوكات ذات الجدران الرقيقة بالمصهورات التي يتم تسخينها إلى 730-750 درجة مئوية، وللقوالب السميكة الجدران إلى 700-720 درجة مئوية.

الصب في قوالب الجبس

يتم استخدام الصب في قوالب الجبس في الحالات التي يتم فيها فرض متطلبات متزايدة على المسبوكات من حيث الدقة ونظافة السطح وإعادة إنتاج أصغر تفاصيل الإغاثة. بالمقارنة مع القوالب الرملية، تتمتع قوالب الجبس بقوة أعلى، ودقة أبعاد، ومقاومة أفضل لدرجات الحرارة المرتفعة، وتجعل من الممكن إنتاج مصبوبات ذات تكوينات معقدة بسماكة جدار تبلغ 1.5 مم في فئة الدقة 5-6. تصنع القوالب باستخدام نماذج الشمع أو المعدن (النحاس) المطلية بالكروم. لوحات النموذج مصنوعة من سبائك الألومنيوم. لتسهيل إزالة النماذج من القوالب، يتم طلاء سطحها بطبقة رقيقة من شحم الكيروسين-ستيرين.

تصنع القوالب الصغيرة والمتوسطة الحجم للمسبوكات المعقدة ذات الجدران الرقيقة من خليط يتكون من 80% جبس، 20% كوارتز رملأو الأسبستوس و60-70% ماء (حسب وزن الخليط الجاف). تركيبة الخلطة للأشكال المتوسطة والكبيرة: 30% جبس، 60% رمل، 10% أسبستوس، 40-50% ماء. لإبطاء عملية الإعداد، تتم إضافة 1-2% من الجير المطفأ إلى الخليط. يتم تحقيق القوة المطلوبة للنماذج عن طريق ترطيب الجبس اللامائي أو شبه المائي. لتقليل القوة وزيادة نفاذية الغاز، تخضع أشكال الجبس الخام للمعالجة الحرارية المائية - تُحفظ في الأوتوكلاف لمدة 6-10 ساعات تحت ضغط بخار الماء يتراوح بين 0.13-0.14 ميجا باسكال، ثم في الهواء لمدة 24 ساعة. بعد ذلك، يتم إخضاع النماذج للتجفيف التدريجي عند درجة حرارة 350-500 درجة مئوية.

من سمات قوالب الجبس هو الموصلية الحرارية المنخفضة. هذا الظرف يجعل من الصعب الحصول على مصبوبات كثيفة من سبائك الألومنيوم ذات نطاق بلورة واسع. لذلك، فإن المهمة الرئيسية عند تطوير نظام البوابات لقوالب الجبس هي منع تكوين تجاويف الانكماش، والرخاوة، وأفلام الأكسيد، والشقوق الساخنة، ونقص ملء الجدران الرقيقة. يتم تحقيق ذلك عن طريق استخدام أنظمة البوابات الموسعة التي توفر سرعة منخفضةحركة المصهورات في تجويف القالب، توجيه تصلب الوحدات الحرارية نحو الربح بمساعدة الثلاجات، زيادة مرونة القوالب بسبب زيادة محتوى رمل الكوارتز في الخليط. يتم صب المسبوكات ذات الجدران الرقيقة في قوالب يتم تسخينها إلى 100-200 درجة مئوية باستخدام الشفط الفراغي، مما يسمح بملء التجاويف التي يصل سمكها إلى 0.2 مم. يتم إنتاج المسبوكات ذات الجدران السميكة (أكثر من 10 مم) عن طريق صب القوالب في الأوتوكلاف. يتم تبلور المعدن في هذه الحالة تحت ضغط يتراوح بين 0.4-0.5 ميجا باسكال.

صب القشرة

يُنصح باستخدام صب القشرة في الإنتاج التسلسلي وواسع النطاق للمسبوكات ذات الأحجام المحدودة مع زيادة نظافة السطح ودقة أبعاد أكبر وتصنيع أقل من صب الرمل.

يتم تصنيع قوالب القشرة باستخدام معدات معدنية ساخنة (250-300 درجة مئوية) (الفولاذ) باستخدام طريقة القبو. يتم تصنيع معدات النمذجة وفقًا لفئات الدقة من 4 إلى 5 مع منحدرات صب تتراوح من 0.5 إلى 1.5٪. تتكون الأصداف من طبقتين: الطبقة الأولى مصنوعة من خليط يحتوي على راتينج متصلد بالحرارة بنسبة 6-10%، والطبقة الثانية مصنوعة من خليط يحتوي على 2% راتينج. لإزالة القشرة بشكل أفضل، قبل ملء خليط القولبة، يتم تغطية لوحة النموذج بطبقة رقيقة من مستحلب الإطلاق (5% سائل سيليكون رقم 5؛ 3% صابون غسيل، 92% ماء).

لتصنيع قوالب الصدفة، يتم استخدام رمال الكوارتز ذات الحبيبات الدقيقة التي تحتوي على ما لا يقل عن 96٪ من السيليكا. يتم توصيل النصفين عن طريق لصق مكابس خاصة. تكوين الغراء: 40% راتينج MF17؛ 60% مارشاليت و1.5% كلوريد الألومنيوم (تصلب). يتم صب القوالب المجمعة في حاويات. عند الصب في قوالب الصدفة، نفس أنظمة البوابات و ظروف درجة الحرارةكما هو الحال في صب الرمل.

يؤدي انخفاض معدل تبلور المعدن في قوالب القشرة والإمكانيات الأصغر لإنشاء تبلور اتجاهي إلى إنتاج مصبوبات ذات خصائص أقل من تلك الموجودة عند الصب في قوالب الرمل الخام.

فقدان صب الشمع

يتم استخدام صب الشمع المفقود لإنتاج مصبوبات ذات دقة متزايدة (الفئة 3-5) ونظافة السطح (فئة الخشونة 4-6)، والتي تعتبر هذه الطريقة هي الطريقة الوحيدة الممكنة أو المثالية لها.

تصنع النماذج في معظم الحالات من تركيبات البارافينوستيرين (1: 1) الشبيهة بالمعجون عن طريق الضغط في قوالب معدنية (مسبوكة ومسبقة الصنع) على منشآت ثابتة أو دوارة. عند إنتاج المسبوكات المعقدة التي يزيد حجمها عن 200 مم، لتجنب تشوه النموذج، يتم إدخال مواد في كتلة النموذج تزيد من درجة حرارة التليين (الذوبان).

يتم استخدام معلق سيليكات الإيثيل المتحلل بالماء (30-40%) والكوارتز المغبر (70-60%) كطلاء مقاوم للحرارة في صناعة قوالب السيراميك. الكتل النموذجية مغطاة بالرمال المكلسة 1KO16A أو 1K025A. يتم تجفيف كل طبقة من الطلاء في الهواء لمدة 10-12 ساعة أو في جو يحتوي على بخار الأمونيا. يتم تحقيق القوة المطلوبة للشكل الخزفي بسمك قشرة يبلغ 4-6 مم (4-6 طبقات من الطلاء المقاوم للحرارة). لضمان ملء القالب بشكل سلس، يتم استخدام أنظمة البوابات الموسعة لتزويد الأجزاء السميكة والوحدات الضخمة بالمعدن. عادة ما يتم تغذية المسبوكات من خلال رافعة ضخمة من خلال مغذيات سميكة. بالنسبة للمسبوكات المعقدة، يُسمح باستخدام أرباح ضخمة لتغذية الوحدات الضخمة العلوية مع ملئها الإلزامي من الناهض.

الألومنيوم هو

يتم ذوبان النماذج من القوالب في الماء الساخن (85-90 درجة مئوية)، المحمض بحمض الهيدروكلوريك (0.5-1 سم 3 لكل لتر من الماء) لمنع تصبن الإستيارين. بعد صهر النماذج، يتم تجفيف قوالب السيراميك عند درجة حرارة 150-170 درجة مئوية لمدة 1-2 ساعة، وتوضع في حاويات، وتغطى بمادة حشو جافة ويتم تحميصها عند درجة حرارة 600-700 درجة مئوية لمدة 5-8 ساعات. يتم الصب بأشكال باردة وساخنة. يتم تحديد درجة حرارة التسخين (50-300 درجة مئوية) للقوالب من خلال سمك جدران الصب. تتم تعبئة القوالب بالمعدن بالطريقة المعتادة، وكذلك باستخدام قوة الفراغ أو الطرد المركزي. يتم تسخين معظم سبائك الألومنيوم إلى 720-750 درجة مئوية قبل صبها.

صب البرد

يعد الصب البارد الطريقة الرئيسية للإنتاج التسلسلي والضخم للمسبوكات من سبائك الألومنيوم، مما يجعل من الممكن الحصول على مصبوبات من 4-6 فئات دقة مع خشونة سطحية Rz = 50-20 وسمك جدار لا يقل عن 3-4 مم. عند الصب في قالب تبريد، إلى جانب العيوب الناجمة عن السرعات العالية لحركة الذوبان في تجويف القالب وعدم الامتثال لمتطلبات التصلب الاتجاهي (مسامية الغاز، أفلام الأكسيد، رخاوة الانكماش)، الأنواع الرئيسية للعيوب و المسبوكات هي underfilling والشقوق. ظهور الشقوق ناتج عن الانكماش الصعب. تحدث الشقوق بشكل خاص في كثير من الأحيان في المسبوكات المصنوعة من السبائك ذات نطاق تبلور واسع ولها انكماش خطي كبير (1.25-1.35٪). يتم منع تشكيل هذه العيوب من خلال الأساليب التكنولوجية المختلفة.

في حالة توريد المعدن إلى المقاطع السميكة، يجب توفير تجديد موقع التوريد عن طريق تثبيت رئيس التوريد (الربح). توجد جميع عناصر أنظمة البوابات على طول موصل القالب. يوصى باستخدام النسب التالية لمساحات المقطع العرضي لقنوات البوابات: للمسبوكات الصغيرة EFst: EFshl: EFpit = 1: 2: 3؛ للمسبوكات الكبيرة EFst: EFsh: EFpit = 1: 3: 6.

لتقليل معدل تدفق الذوبان إلى تجويف القالب، يتم استخدام الناهضات المنحنية والشبكات المصنوعة من الألياف الزجاجية أو المعدنية والمرشحات الحبيبية. تعتمد جودة مصبوبات سبائك الألومنيوم على معدل ارتفاع المنصهر في تجويف قالب الصب. يجب أن تكون هذه السرعة كافية لضمان ملء المقاطع الرقيقة من المسبوكات في ظل ظروف زيادة تبديد الحرارة وفي نفس الوقت لا تسبب نقص الملء بسبب الإطلاق غير الكامل للهواء والغازات من خلال قنوات التهوية والأرباح، والاضطراب وتدفق الذوبان أثناء الانتقال من الأقسام الضيقة إلى الأقسام الواسعة. من المفترض أن يكون معدل ارتفاع المعدن في تجويف القالب عند الصب في قالب تبريد أعلى قليلاً منه عند الصب في قوالب الرمل. يتم حساب الحد الأدنى المسموح به لسرعة الرفع باستخدام صيغ A. A. Lebedev وN. M. Galdin (انظر القسم 5.1، "صب الرمل").

للحصول على مصبوبات كثيفة، يتم إنشاء التصلب الموجه، كما هو الحال في صب الرمل، عن طريق وضع الصب بشكل صحيح في القالب وضبط تبديد الحرارة. كقاعدة عامة، توجد وحدات الصب الضخمة (السميكة) في الجزء العلوي من القالب. وهذا يجعل من الممكن تعويض الانخفاض في حجمها أثناء التصلب مباشرة من الأرباح المثبتة فوقها. يتم تنظيم شدة إزالة الحرارة من أجل إنشاء تصلب اتجاهي عن طريق تبريد أو عزل أقسام مختلفة من قالب الصب. لزيادة إزالة الحرارة محليًا، يتم استخدام الإدخالات المصنوعة من النحاس الموصل للحرارة على نطاق واسع، فهي توفر زيادة في سطح التبريد لقالب التبريد بسبب الزعانف، وتنفذ التبريد المحلي لقوالب التبريد بالهواء المضغوط أو الماء. لتقليل شدة إزالة الحرارة، يتم تطبيق طبقة من الطلاء بسمك 0.1-0.5 مم على سطح العمل لقالب التبريد. ولهذا الغرض يتم وضع طبقة من الطلاء بسماكة 1-1.5 ملم على سطح قنوات البوابات والأرباح. يمكن أيضًا تحقيق إبطاء تبريد المعدن في القالب من خلال سماكة جدران القالب محليًا، واستخدام طبقات مختلفة ذات موصلية حرارية منخفضة، وعزل القالب بملصقات الأسبستوس. يتم تحسين طلاء سطح العمل لقالب التبريد مظهرالمسبوكات، تساعد على التخلص من جيوب الغاز الموجودة على سطحها وتزيد من متانة القوالب. قبل الطلاء، يتم تسخين القوالب المبردة إلى 100-120 درجة مئوية. درجة حرارة التسخين المرتفعة بشكل مفرط أمر غير مرغوب فيه، لأن هذا يقلل من معدل تصلب المسبوكات والمدة موعد التسليمخدمة البرد. التسخين يقلل الفرق في درجة الحرارة بين الصب والقالب وتمدد القالب بسبب تسخينه بواسطة معدن الصب. ونتيجة لذلك، يتم تقليل ضغوط الشد في الصب، والتي تسبب الشقوق. ومع ذلك، فإن تسخين القالب وحده لا يكفي للقضاء على احتمالية حدوث تشققات. من الضروري إزالة الصب من القالب في الوقت المناسب. يجب إزالة القالب من القالب قبل اللحظة التي تصبح فيها درجة حرارته مساوية لدرجة حرارة القالب ويصل ضغط الانكماش إلى أعلى قيمة له. عادةً ما تتم إزالة الصب في الوقت الذي يكون فيه قويًا جدًا بحيث يمكن نقله دون إتلاف (450-500 درجة مئوية). في هذه المرحلة، لم يكتسب نظام البوابات القوة الكافية بعد ويتم تدميره بسبب الصدمات الخفيفة. يتم تحديد مدة بقاء الصب في القالب من خلال معدل التصلب ويعتمد على درجة حرارة المعدن ودرجة حرارة القالب وسرعة الصب.

للتخلص من التصاق المعادن، وزيادة عمر الخدمة وتسهيل الإزالة، يتم تشحيم القضبان المعدنية أثناء التشغيل. أكثر مواد التشحيم شيوعًا هو تعليق الماء والجرافيت (3-5٪ جرافيت).

أجزاء القوالب التي تصنع الخطوط الخارجية للمسبوكات مصنوعة من اللون الرمادي الحديد الزهر. يتم تحديد سمك جدار القوالب اعتمادًا على سمك جدار المسبوكات وفقًا لتوصيات GOST 16237-70. يتم عمل التجاويف الداخلية في المسبوكات باستخدام قضبان معدنية (فولاذية) ورمل. تُستخدم قضبان الرمل لتكوين تجاويف معقدة لا يمكن صنعها بقضبان معدنية. لتسهيل إزالة المسبوكات من القوالب، يجب أن يكون للأسطح الخارجية للمسبوكات ميل صب يتراوح من 30 بوصة إلى 3 درجات باتجاه الموصل. ويجب أن يكون للأسطح الداخلية للمسبوكات المصنوعة من قضبان معدنية ميل لا يقل عن 6 درجات. لا يسمح في المسبوكات بالانتقالات الحادة من المقاطع السميكة إلى المقاطع الرفيعة، ويجب أن يكون نصف قطر الانحناءات 3 مم على الأقل، ويتم عمل ثقوب يبلغ قطرها أكثر من 8 مم للمسبوكات الصغيرة، و10 مم للمسبوكات المتوسطة، و12 مم للمسبوكات الكبيرة. بالقضبان النسبة المثلى لعمق الحفرة إلى قطرها هي 0.7-1.

تتم إزالة الهواء والغازات من تجويف القالب باستخدام قنوات التهوية الموضوعة في مستوى الفراق والسدادات الموضوعة في الجدران بالقرب من التجاويف العميقة.

في المسابك الحديثة يتم تركيب قوالب التبريد على آلات صب نصف أوتوماتيكية أحادية الموضع أو متعددة المواضع، حيث يتم إغلاق وفتح قالب التبريد وتركيب وإزالة النوى وإخراج وإزالة الصب من القالب بشكل آلي . يوجد أيضًا تحكم تلقائي في درجة حرارة تسخين قالب التبريد. تتم تعبئة قوالب التبريد على الآلات باستخدام الموزعات.

لتحسين ملء التجاويف الرقيقة للقوالب وإزالة الهواء والغازات المنبعثة أثناء تدمير المجلدات، يتم إخلاء القوالب وتعبئتها تحت ضغط منخفض أو باستخدام قوة الطرد المركزي.

ضغط الصب

الصب بالضغط هو نوع من الصب البارد، وهو مخصص لإنتاج مصبوبات كبيرة الحجم من نوع الألواح (2500 × 1400 مم) بسماكة جدار 2-3 مم. لهذا الغرض، يتم استخدام أنصاف الأشكال المعدنية، والتي يتم تركيبها على آلات الصب والضغط المتخصصة مع نهج أحادي أو ثنائي الجانب للأشكال النصفية. سمة مميزةتتضمن طريقة الصب هذه التعبئة القسرية لتجويف القالب بتدفق واسع من الذوبان مع اقتراب نصفي القالب من بعضهما البعض. لا يحتوي قالب الصب على عناصر نظام البوابات التقليدي. بياناتتنتج هذه الطريقة مصبوبات من السبائك AL2، AL4، AL9، AL34، والتي لها نطاق تبلور ضيق.

يتم التحكم في معدل تبريد الذوبان من خلال تطبيق طبقة عازلة للحرارة بسماكة مختلفة (0.05-1 مم) على سطح العمل لتجويف القالب. يجب ألا يتجاوز ارتفاع درجة حرارة السبائك قبل صبها 15-20 درجة مئوية فوق درجة حرارة السائل. مدة اقتراب الأشكال النصفية هي 5-3 ثواني.

صب الضغط المنخفض

الصب بالضغط المنخفض هو نوع آخر من الصب بالقالب. يتم استخدامه في تصنيع المسبوكات كبيرة الحجم ذات الجدران الرقيقة من سبائك الألومنيوم ذات نطاق تبلور ضيق (AL2، AL4، AL9، AL34). كما هو الحال مع الصب البارد، يتم تصنيع الأسطح الخارجية للمسبوكات بقالب معدني، ويتم تصنيع التجاويف الداخلية باستخدام قضبان معدنية أو رملية.

لصنع القضبان، استخدم خليطًا يتكون من 55% من رمل الكوارتز 1K016A؛ 13.5% رمل شبه دسم P01؛ 27% كوارتز مطحون؛ 0.8٪ غراء البكتين؛ 3.2% راتنج M و 0.5% كيروسين. هذا الخليط لا يشكل حرقا ميكانيكيا. يتم ملء القوالب بالمعدن عن طريق ضغط الهواء المجفف المضغوط (18-80 كيلو باسكال)، والذي يتم إمداده إلى سطح المصهور في بوتقة، يتم تسخينها إلى 720-750 درجة مئوية. تحت تأثير هذا الضغط، يتم إخراج المصهور من البوتقة إلى السلك المعدني، ومنه إلى نظام البوابات ثم إلى تجويف قالب الصب. تتمثل ميزة الصب بالضغط المنخفض في القدرة على التحكم تلقائيًا في معدل ارتفاع المعدن في تجويف القالب، مما يجعل من الممكن الحصول على مصبوبات رقيقة الجدران ذات جودة أعلى من الصب تحت تأثير الجاذبية.

تتم عملية تبلور السبائك في القالب تحت ضغط يتراوح بين 10-30 كيلو باسكال قبل تكوين القشرة المعدنية الصلبة و50-80 كيلو باسكال بعد تكوين القشرة.

يتم إنتاج مصبوبات سبائك الألومنيوم الأكثر كثافة عن طريق صب الضغط الخلفي منخفض الضغط. يتم ملء تجويف القالب أثناء الصب بالضغط الخلفي بسبب اختلاف الضغط في البوتقة وفي القالب (10-60 كيلو باسكال). تتم عملية تبلور المعدن الموجود في القالب تحت ضغط يتراوح بين 0.4-0.5 ميجا باسكال. وهذا يمنع إطلاق الهيدروجين المذاب في المعدن وتكوين مسام الغاز. يساهم ارتفاع ضغط الدم في تغذية أفضلوحدات الصب الضخمة. خلاف ذلك، فإن تكنولوجيا الصب بالضغط الخلفي لا تختلف عن تكنولوجيا الصب بالضغط المنخفض.

يجمع الصب بالضغط الخلفي بنجاح بين مزايا الصب بالضغط المنخفض وبلورة الضغط.

صب الحقن

عن طريق الحقن من سبائك الألومنيوم AL2، ALZ، AL1، ALO، AL11، AL13، AL22، AL28، AL32، AL34، يتم إنتاج مصبوبات التكوين المعقدة من 1-3 فئات دقة بسماكة جدار من 1 مم وما فوق، وفتحات مصبوبة مع قطر يصل إلى 1.2 ملم، مصبوب خارجيًا و الخيط الداخليبحد أدنى 1 مم وقطر 6 مم. تتوافق نظافة سطح هذه المسبوكات مع فئات الخشونة 5-8. يتم إنتاج هذه المسبوكات على آلات ذات غرف ضغط أفقية أو عمودية باردة، مع ضغط ضغط محدد يتراوح بين 30-70 ميجا باسكال. تعطى الأفضلية للآلات ذات غرفة الضغط الأفقية.

أبعاد ووزن المسبوكات محدودة بقدرات آلات القولبة بالحقن: حجم غرفة الضغط، وضغط الضغط المحدد (ع) وقوة القفل (0). يجب ألا تتجاوز منطقة الإسقاط (F) لقنوات الصب والذرب وغرفة الضغط على لوحة القالب المتحركة القيم التي تحددها الصيغة F = 0.85 0/r.

قيم المنحدر الأمثل للأسطح الخارجية هي 45 درجة؛ للداخلية 1°. الحد الأدنى لنصف قطر المنحنيات هو 0.5-1 مم. يتم عمل ثقوب أكبر من 2.5 مم عن طريق الصب. كقاعدة عامة، يتم تصنيع المسبوكات المصنوعة من سبائك الألومنيوم فقط على طول أسطح الجلوس. يتم تعيين بدل المعالجة مع مراعاة أبعاد الصب ويتراوح من 0.3 إلى 1 ملم.

يتم استخدام مواد مختلفة لصنع القوالب. أجزاء القوالب التي تتلامس مع المعدن السائل مصنوعة من الفولاذ 3Х2В8، 4Х8В2، 4ХВ2С، وألواح التثبيت وأقفاص المصفوفة مصنوعة من الفولاذ 35، 45، 50، دبابيس، وبطانات، وأعمدة توجيه - مصنوعة من الفولاذ U8A.

يتم توريد المعدن إلى تجويف القالب باستخدام أنظمة البوابات الخارجية والداخلية. يتم جلب المغذيات إلى مناطق الصب التي تخضع للتصنيع. يتم تحديد سمكها اعتمادًا على سمك جدار الصب عند نقطة التوريد والطبيعة المحددة لملء القالب. يتم تحديد هذا الاعتماد من خلال نسبة سمك وحدة التغذية إلى سمك جدار الصب. يتم ملء القوالب بشكل سلس، دون اضطراب أو انحباس الهواء، إذا كانت النسبة قريبة من الوحدة. للمسبوكات بسمك جدار يصل إلى 2 مم. يبلغ سمك المغذيات 0.8 مم. مع سمك الجدار 3 مم. سمك المغذيات 1.2 ملم. بسمك جدار 4-6 ملم - 2 ملم.

للحصول على الجزء الأول من الذوبان المخصب بشوائب الهواء، يتم وضع خزانات غسيل خاصة بالقرب من تجويف القالب، ويمكن أن يصل حجمها إلى 20 - 40٪ من حجم الصب. يتم توصيل الغسالات بتجويف القالب عن طريق قنوات يكون سمكها مساوياً لسمك وحدات التغذية. تتم إزالة الهواء والغاز من تجويف القالب من خلال قنوات تهوية خاصة وفجوات بين القضبان (القاذفات) ومصفوفة القالب. يتم عمل قنوات التهوية في مستوى الموصل على الجزء الثابت من القالب، وكذلك على طول القضبان والقاذفات المتحركة. يؤخذ عمق قنوات التهوية عند صب سبائك الألومنيوم 0.05-0.15 ملم، والعرض 10-30 ملم ولتحسين التهوية، يتم توصيل قوالب تجاويف الغسالات بالجو بقنوات رفيعة (0.2- 0.5 ملم) .

العيوب الرئيسية للمسبوكات التي يتم الحصول عليها عن طريق القولبة بالحقن هي مسامية الهواء (الغاز) تحت القشرية، الناتجة عن انحباس الهواء بسرعات عالية من مدخل المعدن إلى تجويف القالب، ومسامية الانكماش (أو التجاويف) في الوحدات الحرارية. يتأثر تكوين هذه العيوب بشكل كبير بمعلمات تقنية الصب وسرعة الضغط وضغط الضغط والظروف الحرارية للقالب.

تحدد سرعة الضغط طريقة ملء القالب. كلما زادت سرعة الضغط، زادت سرعة تحرك الذوبان عبر قنوات البوابات، وكلما زادت سرعة دخول الذوبان إلى تجويف القالب. تساهم سرعات الضغط العالية في ملء التجاويف الرفيعة والمطولة بشكل أفضل. وفي الوقت نفسه، تتسبب في احتجاز المعدن للهواء وتكوين مسامية تحت القشرية. عند صب سبائك الألومنيوم، يتم استخدام سرعات الضغط العالية فقط لإنتاج المسبوكات المعقدة ذات الجدران الرقيقة. الضغط له تأثير كبير على جودة المسبوكات. وكلما زاد، تزداد كثافة المسبوكات.

عادةً ما يكون حجم ضغط الضغط محدودًا بحجم قوة قفل الماكينة، والتي يجب أن تتجاوز الضغط الذي يمارسه المعدن على المصفوفة المتحركة (pF). ولذلك، فإن عملية الضغط المسبق المحلية للمسبوكات ذات الجدران السميكة، والمعروفة باسم "عملية أشيغاي"، تحظى باهتمام كبير. إن السرعة المنخفضة للمدخل المعدني في تجويف القوالب من خلال مغذيات كبيرة الحجم والضغط المسبق الفعال لمصهور التبلور باستخدام مكبس مزدوج يجعل من الممكن الحصول على مصبوبات كثيفة.

تتأثر جودة المسبوكات أيضًا بشكل كبير بدرجة حرارة السبيكة والعفن. عند إنتاج مصبوبات سميكة الجدران ذات تكوين بسيط، يتم صب المصهور عند درجة حرارة 20-30 درجة مئوية تحت درجة حرارة السائل. تتطلب المصبوبات ذات الجدران الرقيقة استخدام مصهور مسخن فوق درجة حرارة السائل بمقدار 10-15 درجة مئوية. لتقليل حجم ضغوط الانكماش ومنع تكون الشقوق في المسبوكات، يتم تسخين القوالب قبل صبها. يوصى بدرجات حرارة التسخين التالية:

سمك جدار الصب، مم 1—2 2—3 3—5 5—8

درجة حرارة التدفئة

القوالب، درجة مئوية 250—280 200—250 160—200 120—160

يتم ضمان استقرار النظام الحراري عن طريق التسخين (الكهربائي) أو التبريد (الماء) للقوالب.

لحماية سطح عمل القوالب من آثار الالتصاق والتآكل للمصهور، ولتقليل الاحتكاك عند إزالة النوى وتسهيل إزالة المسبوكات، يتم تشحيم القوالب. لهذا الغرض، يتم استخدام مواد التشحيم الدهنية (زيت مع الجرافيت أو مسحوق الألومنيوم) أو مائي (المحاليل الملحية، والمستحضرات المائية على أساس الجرافيت الغروي).

تزداد كثافة مسبوكات سبائك الألومنيوم بشكل ملحوظ عند الصب باستخدام قوالب التفريغ. للقيام بذلك، يتم وضع القالب في غلاف مغلق، حيث يتم إنشاء الفراغ اللازم. ويمكن الحصول على نتائج جيدة باستخدام "عملية الأكسجين". للقيام بذلك، يتم استبدال الهواء الموجود في تجويف القالب بالأكسجين. عند السرعات العالية لمدخل المعدن إلى تجويف القالب، مما يتسبب في التقاط الأكسجين عن طريق الذوبان، لا تتشكل المسامية تحت القشرية في المسبوكات، حيث يتم إنفاق كل الأكسجين المحبوس على تكوين أكاسيد الألومنيوم المشتتة بدقة، والتي لا تؤثر بشكل كبير الخصائص الميكانيكيةالمسبوكات يمكن إخضاع هذه المسبوكات للمعالجة الحرارية.

اعتمادًا على المتطلبات الفنية، قد يتم إخضاع مصبوبات سبائك الألومنيوم أنواع مختلفةالتحكم: الأشعة السينية، كشف عيوب جاما أو الموجات فوق الصوتية للكشف عن العيوب الداخلية؛ علامات لتحديد الانحرافات الأبعاد؛ الانارة للكشف عن الشقوق السطحية. التحكم المائي أو الهوائي لتقييم الضيق. يتم تحديد تكرار أنواع التحكم المدرجة المواصفات الفنيةأو يحددها قسم كبير علماء المعادن في المصنع. تتم إزالة العيوب المحددة، إذا سمحت المواصفات الفنية، عن طريق اللحام أو التشريب. يستخدم اللحام بقوس الأرجون في لحام الحشوات السفلية والتجاويف والشقوق السائبة. قبل اللحام، يتم قطع المنطقة المعيبة بحيث يكون لجدران التجاويف ميل يبلغ 30 - 42 درجة. تخضع المسبوكات للتدفئة المحلية أو العامة إلى 300-350 درجة مئوية. يتم التسخين المحلي باستخدام لهب الأكسجين والأسيتيلين، ويتم التسخين العام في أفران الغرفة. يتم اللحام بنفس السبائك التي تصنع منها المسبوكات باستخدام قطب تنجستن غير قابل للاستهلاك بقطر 2-6 مم عند استهلاكالأرجون 5-12 لتر/دقيقة. قوة تيار اللحامعادة ما يكون 25-40 أمبير لكل 1 ملم من قطر القطب.

يتم التخلص من المسامية في المسبوكات عن طريق التشريب بورنيش الباكليت أو ورنيش الإسفلت أو زيت التجفيف أو الزجاج السائل. يتم التشريب في غلايات خاصة تحت ضغط يتراوح بين 490-590 كيلو باسكال مع التعرض الأولي للمسبوكات في جو مخلخل (1.3-6.5 كيلو باسكال). يتم الحفاظ على درجة حرارة السائل المشرب عند 100 درجة مئوية. بعد التشريب، يتم تجفيف المسبوكات عند درجة حرارة 65-200 درجة مئوية، حيث يتصلب السائل المشرب، ثم يتم إعادة فحصها.

الألومنيوم هو

تطبيق الألومنيوم

تستخدم على نطاق واسع كمواد البناء. المزايا الرئيسية للألمنيوم بهذه الجودة هي الخفة، والقدرة على التحمل للختم، ومقاومة التآكل (في الهواء، يتم تغطية الألومنيوم على الفور بغشاء Al2O3 متين، مما يمنع أكسدته الإضافية)، والتوصيل الحراري العالي، وعدم سمية مركباته. على وجه الخصوص، جعلت هذه الخصائص الألومنيوم شائعًا للغاية في إنتاج أواني الطهي ورقائق الألومنيوم الصناعات الغذائيةوللتعبئة والتغليف.

العيب الرئيسي للألمنيوم كمادة هيكلية هو قوته المنخفضة، لذلك لتقويته عادة ما يتم خلطه مع كمية صغيرة من النحاس والمغنيسيوم (تسمى السبيكة دورالومين).

الموصلية الكهربائية للألمنيوم أقل بمقدار 1.7 مرة فقط من النحاس، في حين أن الألومنيوم أرخص بحوالي 4 مرات لكل كيلوغرام، ولكن نظرًا لكثافته الأقل بمقدار 3.3 مرة، فإنه للحصول على مقاومة متساوية فإنه يحتاج إلى وزن أقل بمقدار مرتين تقريبًا. ولذلك، فإنه يستخدم على نطاق واسع في الهندسة الكهربائية لتصنيع الأسلاك، وتدريعها، وحتى في الإلكترونيات الدقيقة لتصنيع الموصلات في الرقائق. يتم تعويض انخفاض التوصيل الكهربائي للألمنيوم (37 1/أوم) مقارنة بالنحاس (63 1/أوم) عن طريق زيادة المقطع العرضي لموصلات الألومنيوم. عيب الألومنيوم كمادة كهربائية هو وجود طبقة أكسيد قوية، مما يجعل عملية اللحام صعبة.

نظرا لخصائصه المعقدة، فإنه يستخدم على نطاق واسع في معدات التدفئة.

يحتفظ الألومنيوم وسبائكه بالقوة عند درجات حرارة منخفضة للغاية. ونتيجة لهذا، فإنه يستخدم على نطاق واسع في التكنولوجيا المبردة.

إن الانعكاسية العالية، بالإضافة إلى التكلفة المنخفضة وسهولة الترسيب، تجعل الألومنيوم مادة مثالية لصنع المرايا.

في إنتاج مواد البناء كعامل تشكيل الغاز.

تضفي عملية الألمنيوم مقاومة للتآكل والقياس على الفولاذ والسبائك الأخرى، على سبيل المثال، صمامات محركات الاحتراق الداخلي المكبسية، وشفرات التوربينات، وأجهزة إنتاج النفط، ومعدات التبادل الحراري، كما أنها تحل محل الجلفنة.

يستخدم كبريتيد الألومنيوم لإنتاج كبريتيد الهيدروجين.

تجري الأبحاث حاليًا لتطوير الألومنيوم الرغوي باعتباره مادة قوية وخفيفة الوزن بشكل خاص.

كمكون من الثرمايت، مخاليط للألومينوثرمي

يستخدم الألومنيوم لاستعادة المعادن النادرة من أكاسيدها أو هاليداتها.

الألومنيوم هو عنصر مهم في العديد من السبائك. على سبيل المثال، في برونز الألومنيوم المكونات الرئيسية هي النحاس والألومنيوم. في سبائك المغنيسيوم، غالبا ما يستخدم الألومنيوم كمادة مضافة. لتصنيع اللوالب في أجهزة التدفئة الكهربائية، يتم استخدام الفشرال (Fe، Cr، Al) (مع السبائك الأخرى).

قهوة الألمنيوم" الارتفاع = "449" src = "/pictures/investments/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="21. Classic الشركة المصنعة الإيطاليةقهوة ألومنيوم" العرض = "376" />

عندما كان الألمنيوم باهظ الثمن، تم تصنيع مجموعة متنوعة من المجوهرات منه. وهكذا، أمر نابليون الثالث بأزرار الألومنيوم، وفي عام 1889، تم تقديم ديمتري إيفانوفيتش منديليف بمقاييس بأوعية مصنوعة من الذهب والألمنيوم. لقد مرت الموضة بالنسبة لهم على الفور عندما ظهرت تقنيات (تطورات) جديدة لإنتاجها، مما خفض التكلفة عدة مرات. في الوقت الحاضر، يستخدم الألومنيوم أحيانًا في إنتاج المجوهرات.

وفي اليابان، يُستخدم الألومنيوم في إنتاج المجوهرات التقليدية، ليحل محل الألومنيوم.

يُستخدم الألومنيوم ومركباته كوقود دافع عالي الكفاءة في وقود الصواريخ ثنائي الدفع وكمكون قابل للاحتراق في وقود الصواريخ الصلب. تعتبر مركبات الألومنيوم التالية ذات أهمية عملية كبيرة كوقود للصواريخ:

مسحوق الألمنيوم كوقود في الوقود الصاروخي الصلب. كما أنها تستخدم في شكل مسحوق ومعلقات في الهيدروكربونات.

هيدريد الألومنيوم.

بورانات الألومنيوم.

ثلاثي ميثيل الألومنيوم.

ثلاثي إيثيل الألومنيوم.

ثلاثي بروبيل الألومنيوم.

يُستخدم ثلاثي إيثيل الألومنيوم (عادةً مع ثلاثي إيثيل بورون) أيضًا في الاشتعال الكيميائي (أي كوقود بدء التشغيل) في محركات الصواريخ، لأنه يشتعل تلقائيًا في غاز الأكسجين.

له تأثير سام طفيف، ولكن العديد من مركبات الألومنيوم غير العضوية القابلة للذوبان في الماء تظل في حالة مذابة لفترة طويلة ويمكن أن تكون تأثيرات مؤذيةعلى البشر والحيوانات ذوات الدم الحار من خلال يشرب الماء. الأكثر سمية هي الكلوريدات والنترات والأسيتات والكبريتات وما إلى ذلك. بالنسبة للبشر، فإن الجرعات التالية من مركبات الألومنيوم (ملجم / كجم من وزن الجسم) لها تأثير سام عند تناولها:

خلات الألومنيوم - 0.2-0.4؛

هيدروكسيد الألومنيوم - 3.7-7.3؛

الشب الألومنيوم - 2.9.

يؤثر بالدرجة الأولى على الجهاز العصبي (يتراكم في الأنسجة العصبية مما يؤدي إلى اضطرابات شديدة في الجهاز العصبي المركزي). ومع ذلك، تمت دراسة السمية العصبية للألمنيوم منذ منتصف الستينيات، حيث يتم منع تراكم المعدن في جسم الإنسان من خلال آلية التخلص منه. في ظل الظروف العادية، يمكن أن تفرز ما يصل إلى 15 ملغ من العنصر يوميا في البول. وفقا لذلك، لوحظ أكبر تأثير سلبي في الأشخاص الذين يعانون من ضعف وظيفة إفراز الكلى.

ووفقا لبعض الدراسات البيولوجية، فإن تناول الألومنيوم في جسم الإنسان كان يعتبر عاملا في تطور مرض الزهايمر، ولكن تم انتقاد هذه الدراسات لاحقا ودحض الاستنتاج حول وجود علاقة بين أحدهما والآخر.

يتم تحديد الخصائص الجيوكيميائية للألمنيوم من خلال قابليته العالية للأكسجين (في المعادنيتم تضمين الألومنيوم في الأكسجين ثماني السطوح ورباعي السطوح)، والتكافؤ المستمر (3)، وانخفاض ذوبان معظم المركبات الطبيعية. في العمليات الداخلية أثناء تصلب الصهارة وتكوين الصخور النارية، يدخل الألومنيوم الشبكة البلورية للفلسبار والميكا والمعادن الأخرى - سيليكات الألومنيوم. في المحيط الحيوي، يعتبر الألومنيوم مهاجرًا ضعيفًا، وهو نادر في الكائنات الحية والغلاف المائي. في المناخ الرطب، حيث تشكل البقايا المتحللة للنباتات الوفيرة العديد من الأحماض العضوية، يهاجر الألومنيوم في التربة والمياه على شكل مركبات غروية عضوية معدنية؛ يتم امتصاص الألومنيوم بواسطة الغرويات وترسب في الجزء السفلي من التربة. يتم كسر الرابطة بين الألومنيوم والسيليكون جزئيًا وفي بعض الأماكن في المناطق الاستوائية تتشكل المعادن - هيدروكسيدات الألومنيوم - البوهيميت، الشتات، الهيدرارجيليت. معظم الألومنيوم جزء من سيليكات الألومنيوم - الكاولينيت والبيدليت ومعادن طينية أخرى. تحدد الحركة الضعيفة التراكم المتبقي للألمنيوم في القشرة الجوية للمناطق الاستوائية الرطبة. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل البوكسيت إلوفيال. في العصور الجيولوجية الماضية، تراكم البوكسيت أيضًا في البحيرات والمناطق الساحلية للبحار في المناطق الاستوائية (على سبيل المثال، البوكسيت الرسوبي في كازاخستان). في السهوب والصحاري، حيث يوجد القليل من المواد الحية والمياه محايدة وقلوية، لا يهاجر الألومنيوم تقريبًا. تكون هجرة الألومنيوم أكثر نشاطًا في المناطق البركانية، حيث يتم ملاحظة الأنهار شديدة الحموضة والمياه الجوفية الغنية بالألمنيوم. وفي الأماكن التي تختلط فيها المياه الحمضية بمياه البحر القلوية (عند مصبات الأنهار وغيرها)، يترسب الألومنيوم مع تكوين رواسب البوكسيت.

الألومنيوم جزء من أنسجة الحيوانات والنباتات؛ في أعضاء الثدييات، تم العثور على 10-3 إلى 10-5٪ من الألومنيوم (على أساس خام). يتراكم الألمنيوم في الكبد والبنكرياس والغدد الدرقية. في المنتجات النباتية، يتراوح محتوى الألومنيوم من 4 مجم لكل 1 كجم من المادة الجافة (البطاطس) إلى 46 مجم (اللفت الأصفر)، وفي المنتجات ذات الأصل الحيواني - من 4 مجم (عسل) إلى 72 مجم لكل 1 كجم من المادة الجافة ( ). في النظام الغذائي اليومي للإنسان يصل محتوى الألومنيوم إلى 35-40 ملغ. الكائنات الحية التي تركز الألمنيوم معروفة، على سبيل المثال، الطحالب (Lycopodiaceae)، التي تحتوي على ما يصل إلى 5.3٪ من الألومنيوم في رمادها، والرخويات (Helix and Lithorina)، التي تحتوي على 0.2-0.8٪ من الألومنيوم في رمادها. من خلال تكوين مركبات غير قابلة للذوبان مع الفوسفات، يعطل الألومنيوم تغذية النباتات (امتصاص الفوسفات عن طريق الجذور) والحيوانات (امتصاص الفوسفات في الأمعاء).

المشتري الرئيسي هو الطيران. العناصر الأكثر تحميلًا للطائرة (الجلد، وتعزيز الطاقة) مصنوعة من دورالومين. وتم نقل هذه السبيكة إلى الفضاء. حتى أنه ذهب إلى القمر وعاد إلى الأرض. ومحطات لونا والزهرة والمريخ، التي أنشأها مصممو المكتب، والتي ترأسها لسنوات عديدة جورجي نيكولايفيتش باباكين (1914-1971)، لم تكن قادرة على الاستغناء عن سبائك الألومنيوم.

تعد سبائك أنظمة الألومنيوم - المنغنيز والألمنيوم - المغنيسيوم (AMts وAMg) هي المادة الرئيسية لهياكل "الصواريخ" و"النيازك" عالية السرعة - القارب المحلق.

لكن سبائك الألومنيوم لا تستخدم فقط في الفضاء والطيران والنقل البحري والنهري. يتمتع الألومنيوم أيضًا بمكانة قوية في مجال النقل البري. تشير البيانات التالية إلى الاستخدام الواسع النطاق للألمنيوم في صناعة السيارات. في عام 1948، تم استخدام 3.2 كجم من الألومنيوم لكل واحد، في عام 1958 - 23.6، في عام 1968 - 71.4، واليوم يتجاوز هذا الرقم 100 كجم. ظهر الألمنيوم و النقل بالسكك الحديدية. و"الترويكا الروسية" الفائقة السرعة مصنوعة بنسبة تزيد عن 50٪ من سبائك الألومنيوم.

يتم استخدام الألومنيوم بشكل متزايد في البناء. غالبًا ما تستخدم المباني الجديدة عوارض وأرضيات وأعمدة ودرابزين وأسوار وعناصر نظام تهوية قوية وخفيفة الوزن مصنوعة من سبائك الألومنيوم. في السنوات الأخيرة، تم استخدام سبائك الألومنيوم في بناء العديد من المباني العامة والمجمعات الرياضية. هناك محاولات لاستخدام الألومنيوم كمادة تسقيف. مثل هذا السقف لا يخاف من شوائب ثاني أكسيد الكربون ومركبات الكبريت ومركبات النيتروجين وغيرها من الشوائب الضارة التي تزيد بشكل كبير من تآكل حديد التسقيف في الغلاف الجوي.

تستخدم سبائك السيليكون، وهي سبائك نظام الألومنيوم والسيليكون، كسبائك صب. تتمتع هذه السبائك بسيولة جيدة، وتعطي انكماشًا وفصلًا (عدم تجانس) منخفضًا في المسبوكات، مما يجعل من الممكن إنتاج أجزاء من التكوين الأكثر تعقيدًا عن طريق الصب، على سبيل المثال، أغطية المحرك، وضواغط المضخة، وأغطية الأدوات، وكتل محركات الاحتراق الداخلي، والمكابس ورؤوس الأسطوانات وسترات المحركات المكبسية.

الكفاح من أجل الانخفاض يكلفوكانت سبائك الألومنيوم ناجحة أيضًا. على سبيل المثال، السيلومين أرخص مرتين من الألومنيوم. عادة ما يكون الأمر على العكس من ذلك - فالسبائك أكثر تكلفة (للحصول على سبيكة، تحتاج إلى الحصول على قاعدة نقية، ثم سبيكة للحصول على سبيكة). في عام 1976، أتقن علماء المعادن السوفييت في مصنع الألومنيوم في دنيبروبيتروفسك صهر السيلومينات مباشرةً من سيليكات الألومنيوم.

لقد عرف الألمنيوم منذ فترة طويلة في الهندسة الكهربائية. ومع ذلك، حتى وقت قريب، كان استخدام الألومنيوم يقتصر على خطوط الكهرباء، وفي حالات نادرة، كابلات الطاقة. سيطر النحاس والنحاس على صناعة الكابلات يقود. كانت العناصر الموصلة لهيكل الكابل مصنوعة من النحاس، وكان الغلاف المعدني مصنوعًا منها يقودأو السبائك القائمة على الرصاص. لعقود عديدة (تم اقتراح أغلفة الرصاص لحماية قلوب الكابلات لأول مرة في عام 1851) كانت المادة المعدنية الوحيدة لأغلفة الكابلات. إنه ممتاز في هذا الدور، ولكن لا يخلو من العيوب - الكثافة العالية، القوة المنخفضة والندرة؛ هذه هي العوامل الرئيسية التي أجبرت الناس على البحث عن معادن أخرى يمكن أن تحل محل الرصاص بشكل مناسب.

اتضح أنه من الألومنيوم. يمكن اعتبار بداية خدمته في هذا الدور في عام 1939، وبدأ العمل في عام 1928. ومع ذلك، حدث تحول خطير في استخدام الألومنيوم في تكنولوجيا الكابلات في عام 1948، عندما تم تطوير وإتقان تكنولوجيا تصنيع أغلفة الألومنيوم.

كان النحاس أيضًا لعدة عقود هو المعدن الوحيد لتصنيع الموصلات الحاملة للتيار. أظهرت الأبحاث التي أجريت على المواد التي يمكن أن تحل محل النحاس أن مثل هذا المعدن يجب أن يكون من الألومنيوم ويمكن أن يكون كذلك. لذلك، بدلاً من معدنين لهما أغراض مختلفة بشكل أساسي، دخل الألومنيوم إلى تكنولوجيا الكابلات.

هذا الاستبدال له عدد من المزايا. أولاً، إن إمكانية استخدام غلاف من الألومنيوم كموصل محايد يعني توفيرًا كبيرًا في المعدن وتقليل الوزن. ثانيا، قوة أعلى. ثالثًا، يسهل التركيب، ويقلل من تكاليف النقل، ويقلل من تكاليف الكابلات، وما إلى ذلك.

تستخدم أسلاك الألمنيوم أيضًا في خطوط الكهرباء العلوية. لكن الأمر استغرق الكثير من الجهد والوقت لإجراء بديل مماثل. لقد تم تطوير العديد من الخيارات، ويتم استخدامها بناءً على الموقف المحدد. [يتم تصنيع أسلاك الألمنيوم ذات القوة المتزايدة ومقاومة الزحف المتزايدة، والتي يتم تحقيقها عن طريق صناعة السبائك مع المغنيسيوم حتى 0.5%، والسيليكون حتى 0.5%، والحديد حتى 0.45%، والتصلب والشيخوخة. يتم استخدام أسلاك الفولاذ والألمنيوم، خاصة لتنفيذ المسافات الكبيرة المطلوبة حيث تعبر خطوط الكهرباء العوائق المختلفة. هناك مسافات تزيد عن 1500 م، على سبيل المثال عند عبور الأنهار.

الألومنيوم في تكنولوجيا النقل كهرباءعلى مسافات طويلة يتم استخدامها ليس فقط كمواد موصلة. منذ عقد ونصف، بدأ استخدام السبائك القائمة على الألومنيوم في تصنيع دعامات خطوط نقل الطاقة. لقد تم بناؤها لأول مرة في منطقتنا دولةفي القوقاز. وهي أخف بحوالي 2.5 مرة من الفولاذ ولا تتطلب حماية من التآكل. وهكذا حل نفس المعدن محل الحديد والنحاس والرصاص في الهندسة الكهربائية وتكنولوجيا نقل الكهرباء.

وكان هذا، أو هذا تقريبًا، هو الحال في مجالات التكنولوجيا الأخرى. في صناعات النفط والغاز والصناعات الكيماوية، أثبتت الخزانات وخطوط الأنابيب ووحدات التجميع الأخرى المصنوعة من سبائك الألومنيوم نفسها بشكل جيد. لقد حلت محل العديد من المعادن والمواد المقاومة للتآكل، مثل الحاويات المصنوعة من سبائك الحديد والكربون والمينا من الداخل لتخزين السوائل المسببة للتآكل (قد يؤدي حدوث صدع في طبقة المينا في هذا الهيكل الباهظ الثمن إلى خسائر أو حتى حوادث).

يتم استهلاك أكثر من مليون طن من الألومنيوم سنويًا في العالم لإنتاج الرقائق. يتراوح سمك الرقاقة، حسب الغرض منها، بين 0.004-0.15 ملم. تطبيقه متنوع للغاية. يتم استخدامه لتعبئة المنتجات الغذائية والصناعية المختلفة - الشوكولاتة والحلويات والأدوية ومستحضرات التجميل ومنتجات التصوير الفوتوغرافي وما إلى ذلك.

يستخدم الرقائق أيضًا كمواد بناء. هناك مجموعة من المواد البلاستيكية المملوءة بالغاز - بلاستيك قرص العسل - مواد خلوية بنظام خلايا متكررة بانتظام ذات شكل هندسي منتظم، جدرانها مصنوعة من رقائق الألومنيوم.

موسوعة بروكهاوس وإيفرون

الألومنيوم- (الطين) الكيميائي الزنك. آل . في. الخامس. = 27.12؛ يهزم الخامس. = 2.6؛ النائب. حوالي 700 درجة. أبيض فضي، معدن ناعم، رنان؛ بالاشتراك مع حمض السيليك، فهو المكون الرئيسي للطين، الفلسبار، والميكا؛ وجدت في جميع التربة. يذهب إلى... ... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية

الألومنيوم- (الرمز Al) معدن أبيض فضي، أحد عناصر المجموعة الثالثة من الجدول الدوري. تم الحصول عليه لأول مرة في شكله النقي عام 1827. وهو المعدن الأكثر شيوعاً في القشرة الأرضية؛ مصدرها الرئيسي هو خام البوكسيت. عملية… … القاموس الموسوعي العلمي والتقني

الألومنيوم- الألومنيوم، الألومنيوم (الرمز الكيميائي A1، الوزن 27.1)، المعدن الأكثر شيوعاً على سطح الأرض، وبعد O والسيليكون، أهم عنصر في القشرة الأرضية. أ- يوجد في الطبيعة بشكل رئيسي على شكل أملاح حمض السيليكات (السيليكات)؛... ... الموسوعة الطبية الكبرى

الألومنيوم- معدن أبيض مزرق وخفيف بشكل خاص. إنه مرن للغاية ويمكن دحرجته وسحبه وتزويره وختمه وصبه بسهولة وما إلى ذلك. كما هو الحال مع المعادن الناعمة الأخرى، فإن الألومنيوم أيضًا مناسب جدًا... ... المصطلحات الرسمية

الألومنيوم- (الألومنيوم) آل، عنصر كيميائي من المجموعة الثالثة من الجدول الدوري، العدد الذري 13، الكتلة الذرية 26.98154؛ معدن خفيف، درجة انصهاره 660 درجة مئوية. المحتوى الموجود في القشرة الأرضية يبلغ 8.8% وزناً. يستخدم الألمنيوم وسبائكه كمواد إنشائية في... ... القاموس الموسوعي المصور

الألومنيوم- الألمنيوم، رجل الألمنيوم، الكيميائي. الطين المعدني القلوي، قاعدة الألومينا، الطين؛ وكذلك أساسه الصدأ والحديد؛ وحرق النحاس . ذكر الومنيت أحفورة مشابهة للشب، كبريتات الألومينا المائية. زوج ألونيت. حفرية قريبة جدا من ...... قاموس دال التوضيحي

الألومنيوم- (فضي، خفيف، مجنح) قاموس معدني للمرادفات الروسية. اسم الومنيوم عدد المرادفات : 8 طين (2) ... قاموس المرادفات

الألومنيوم- (لاتينية الألومنيوم من الشب)، Al، العنصر الكيميائي للمجموعة الثالثة من الجدول الدوري، العدد الذري 13، الكتلة الذرية 26.98154. معدن فضي-أبيض، خفيف الوزن (2.7 جم/سم3³)، قابل للسحب، ذو موصلية كهربائية عالية، نقطة انصهار 660.C.... ... القاموس الموسوعي الكبير

الألومنيوم- آل (من اللاتينية alumen اسم الشب، استخدم في العصور القديمة كمادة لاصقة للصباغة والدباغة * أ. الألومنيوم؛ ن. الألومنيوم؛ و. الألومنيوم؛ ط. الألومنيوم)، الكيميائية. عنصر المجموعة الثالثة الدورية. نظام مندليف، في. ن. 13، في. م 26.9815 ... الموسوعة الجيولوجية

الألومنيوم- الألومنيوم، الألومنيوم، وغيرها الكثير. لا زوج (من الشب اللاتيني). معدن خفيف أبيض فضي قابل للطرق. قاموس أوشاكوف التوضيحي. د.ن. أوشاكوف. 1935 1940… قاموس أوشاكوف التوضيحي

مقدمة.

منذ حوالي 100 عام، قال نيكولاي جافريلوفيتش تشيرنيشيفسكي عن الألومنيوم إن هذا المعدن مخصص لمستقبل عظيم، وأن الألومنيوم هو معدن الاشتراكية. لقد تبين أنه صاحب رؤية: في القرن العشرين. لقد أصبح العنصر رقم 13 الألومنيوم أساس العديد من المواد الإنشائية. عنصر الفترة الثالثة ومجموعة IIIA من الجدول الدوري. الصيغة الإلكترونية لحالة أكسدة الذرة 3S23p1 + III و 0.

السالبية الكهربية (1.47) هي نفس البريليوم وتظهر خصائص مذبذبة (حمضية وقاعدية). في المركبات يمكن العثور عليها في الكاتيونات والأنيونات. في الطبيعة، هو رابع أكثر العناصر الكيميائية وفرة (الأول بين المعادن) وهو في حالة مرتبطة كيميائيا. وهو جزء من العديد من معادن سيليكات الألمنيوم والصخور (الجرانيت والبورفير والبازلت والنيس والشيست) والطين المختلفة (يسمى الطين الأبيض الكاولين)،البوكسيت والألومينا Al2O3.

ومن المثير للاهتمام تتبع ديناميكيات إنتاج الألومنيوم على مدى قرن ونصف القرن الذي مر منذ أن التقط الإنسان لأول مرة قطعة من المعدن الفضي الفاتح.

بالنسبة للسنوات الثلاثين الأولى، من 1825 إلى 1855، لا توجد أرقام دقيقة. لم تكن هناك طرق صناعية لإنتاج الألمنيوم، ففي المختبرات كان يتم الحصول عليه بالكيلوغرام في أحسن الأحوال، بل بالجرام. عندما عُرضت سبيكة الألومنيوم لأول مرة في معرض باريس العالمي عام 1855، كان يُنظر إليها على أنها جوهرة نادرة. وظهرت في المعرض لأنه في عام 1855 قام الكيميائي الفرنسي هنري إتيان سانت كلير ديفيل بتطوير أول الطريقة الصناعيةالحصول على الألومنيوم على أساس إزاحة العنصر رقم 13 بواسطة الصوديوم المعدني من كلوريد الصوديوم المزدوج والألومنيوم NaCl · AlCl3.

على مدار 36 عامًا، من 1855 إلى 1890، تم إنتاج 200 طن من معدن الألومنيوم باستخدام طريقة سانت كلير ديفيل.

في العقد الأخير من القرن التاسع عشر (بطريقة جديدة) تم إنتاج 28 ألف طن من الألومنيوم في العالم.

وفي عام 1930 بلغ حجم صهر هذا المعدن في العالم 300 ألف طن.

في عام 1975، تم إنتاج حوالي 10 ملايين طن من الألمنيوم في البلدان الرأسمالية وحدها، وهذه الأرقام ليست الأعلى. ووفقا للمجلة الأمريكية للهندسة والتعدين، انخفض إنتاج الألومنيوم في البلدان الرأسمالية في عام 1975 بنسبة 11٪، أو 1.4 مليون طن، مقارنة بعام 1974.

ومما يثير الدهشة بنفس القدر التغيرات في تكلفة الألومنيوم. في عام 1825 كانت تكلفته 1500 مرة أكثر من الحديد، أما اليوم فهو أغلى بثلاث مرات فقط. اليوم، الألومنيوم أغلى من الفولاذ الكربوني العادي، ولكنه أرخص من الفولاذ المقاوم للصدأ. إذا قمت بحساب تكلفة منتجات الألمنيوم والصلب مع الأخذ بعين الاعتبار وزنها ومقاومتها النسبية للتآكل، يتبين أنه في الوقت الحاضر في كثير من الحالات يكون استخدام الألومنيوم أكثر ربحية من الفولاذ.

الخصائص الفيزيائية لل

معدن أبيض فضي، لامع، مرن. في الهواء، يتم تغطيته بطبقة واقية غير لامعة من Al2O3، وهو مستقر للغاية ويحمي المعدن من التآكل؛ تخميله في HNO3 المركزة.

الثوابت الفيزيائية:

م، = 26.982 »27، ع = 2.70 جم/سم3

نقطة الانصهار 660.37 درجة مئوية، نقطة الغليان = 2500 درجة مئوية

الخواص الكيميائية أ ل

نشط كيميائيا، وله خصائص مذبذبة - يتفاعل مع الأحماض والقلويات:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na] + 3H2

2Al + 6NaOH(s) = 2NaAlO2+ + ZN2 + 2Na2O

يتفاعل الألمنيوم الممزوج بقوة مع الماء:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 ¯ + 3H2 + 836 كيلوجول

عامل اختزال قوي، عند تسخينه يتفاعل مع الأكسجين والكبريت والنيتروجين والكربون:

4Al+3O2=2Al2O3، 2Al+3S=Al2S3

2Al+N2=2AlN، 4Al+3S=Al4S3

يحدث التفاعل مع الكلور والبروم واليود في درجة حرارة الغرفة (يتطلب اليود محفزًا - قطرة من H2O)، وتتشكل هاليدات AlCl3 وAlBr3 وAlI3.

طريقة مهمة صناعيا الألومنيوم الحراري:

2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

10Al + 3V2O5 = 5Al2O3 + 6V

الألومنيوم يقلل Nv إلى N-III:

8Al + 30HNO3 (مخفف للغاية) = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O

8Al + 18H2O + 5KOH + 3KNO3 =8K+3NH3

(القوة الدافعة لهذه التفاعلات هي إطلاق وسيط للهيدروجين الذري Н°، وفي التفاعل الثاني أيضًا تكوين مركب هيدروكسيد مستقر [Al(OH)4]3-).

تحضير واستخدام آل

إنتاج Al في الصناعة - التحليل الكهربائي لـ Al2O3 في المصهور الكرايوليت بعلم المعادن Na3[AlF6] عند 950 درجة مئوية:

يستخدم ككاشف في الألمنيوم الحراري لإنتاج المعادن النادرة ولحام الهياكل الفولاذية

الألومنيوم هو المادة الهيكلية الأكثر أهمية، أساس السبائك الخفيفة المقاومة للتآكل (مع المغنيسيوم - دورالومين,أو دورالومين، معنحاس -- برونز الألومنيوم,والتي يتم سك العملات المعدنية الصغيرة منها). ويستخدم الألمنيوم النقي بكميات كبيرة في صناعة الأطباق والأسلاك الكهربائية.

أكسيد الألمونيوم آل 2 يا 3

مسحوق أبيض غير متبلور أو بلورات بيضاء صلبة جدًا. الثوابت الفيزيائية:

Mr = 101.96"102، p = 3.97 جم/سم3 tmelt=2053 درجة مئوية، tbp=3000 درجة مئوية

البلوري Al2O3 سلبي كيميائيا، وغير متبلور أكثر نشاطا. يتفاعل ببطء مع الأحماض والقلويات في المحلول، ويظهر خصائص مذبذبة:

Al2O3 + 6HCl(conc.) = 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH(conc.) + 3H2O = 2Na

(يتكون NaAlO2 في ذوبان القلويات). يتم استخدام التفاعل الثاني "لفتح" البوكسيت.

بالإضافة إلى المادة الخام لإنتاج الألمنيوم، فإن Al2O3 في شكل مسحوق يعمل كأحد مكونات المواد المقاومة للحريق والمقاومة الكيميائية والمواد الكاشطة. في شكل بلورات، يتم استخدامه لتصنيع الليزر والأحجار الكريمة الاصطناعية (الياقوت والياقوت الأزرق وما إلى ذلك)، الملونة بشوائب أكاسيد المعادن الأخرى - Cr2O3 (الأحمر)، Ti2O3 وFe2O3 (الأزرق).

هيدروكسيد الألومنيوم Al(OH)3

أبيض غير متبلور (يشبه الهلام) أو بلوري. عمليا غير قابلة للذوبان في الماء. الثوابت الفيزيائية:

السيد = 78.00، ص = 3.97 جم / سم 3،

ر التحلل > 170 درجة مئوية

عند تسخينه، فإنه يتحلل تدريجيا، وتشكيل منتج وسيط - ميتاهيدروكسيدآل O (أوه):

يُظهر خصائص حمضية وأساسية مذبذبة ومتساوية الوضوح:

عندما تندمج مع NaOH، يتم تشكيل NaAlO.

ل يستلمراسب Al(OH)3، لا يستخدم القلوي عادة (بسبب سهولة انتقال الراسب إلى محلول)، ولكنه يعمل على أملاح الألومنيوم مع هيدرات الأمونيا؛

عند درجة حرارة الغرفة، يتكون Al(OH)3، وعند الغليان، يتكون AlO(OH) الأقل نشاطًا:

الطريقة الملائمة للحصول على Al(OH)3 هي تمرير ثاني أكسيد الكربون من خلال محلول مركب الهيدروكسو:

[آل(OH)4]- + CO2 = آل(OH)3¯+ HCO3-

يستخدم لتخليق أملاح الألومنيوم والأصباغ العضوية. كدواء لارتفاع حموضة عصير المعدة.

أملاح الألومنيوم

أملاح الألومنيوم والأحماض القوية قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء وتخضع لتحلل مائي كاتيوني كبير، مما يخلق بيئة حمضية قوية تذوب فيها المعادن مثل المغنيسيوم والزنك:

أ)AlCl3=Alз++ЗCl-

Al3++H2OÛAlOH2++H+

ب)Zn+2H+=Zn2++H2

فلوريد AlF3 وAlPO4 أورثوفوسفات غير قابلين للذوبان في الماء، وأملاح الأحماض الضعيفة جدًا، على سبيل المثال H2CO3، لا تتشكل على الإطلاق عن طريق الترسيب من محلول مائي.

ومن المعروف أن أملاح الألمنيوم المزدوجة - الشبتكوين MIAl(SO4)2 12H2O (MI=Na+, K+, Rb+, Cs+, TI+, NH4+)، وأكثرها شيوعًا البوتاسيوم الشبكال (SO4) 2 · 12H2O.

مركبات الألومنيوم الثنائية

مركبات ذات روابط تساهمية في الغالب، مثل كبريتيد AlS3 وكربيد AlC3.

تتحلل بالكامل بالماء:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 ¯ + 3Н2S

Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 ¯+ 3CH4

وتستخدم هذه المركبات كمصادر للغازات النقية - H2S وCH4.

الفائدة، الفائدة...

8.80% من كتلة القشرة الأرضية تتكون من الألومنيوم، وهو ثالث أكثر العناصر وفرة على كوكبنا. الإنتاج العالمي للألمنيوم ينمو باستمرار. وهي تشكل الآن حوالي 2% من إنتاج الفولاذ، إذا حسبتها بالوزن. وإذا كان من حيث الحجم، فهو 5...6٪، لأن الألومنيوم أخف بثلاث مرات تقريبًا من الفولاذ. دفع الألومنيوم بثقة النحاس وجميع المعادن غير الحديدية الأخرى إلى المركز الثالث والمراكز اللاحقة، ليصبح ثاني أهم معدن في العصر الحديدي المستمر. ووفقا للتوقعات، بحلول نهاية هذا القرن، ينبغي أن تصل حصة الألومنيوم في إجمالي إنتاج المعادن إلى 4.5% من حيث الوزن.

هناك العديد من الأسباب لذلك، أهمها انتشار الألمنيوم من ناحية، ومجموعة ممتازة من الخصائص - الخفة، والليونة، ومقاومة التآكل، والتوصيل الكهربائي، والتنوع بالمعنى الكامل للكلمة - من ناحية أخرى .

جاء الألومنيوم متأخرا في التكنولوجيا لأنه في المركبات الطبيعية يرتبط بشكل وثيق مع العناصر الأخرى، في المقام الأول مع الأكسجين ومن خلال الأكسجين مع السيليكون، وتدمير هذه المركبات وتحرير معدن الفضة الخفيف منها يتطلب الكثير من الجهد والطاقة.

تم إنتاج أول الألومنيوم المعدني في عام 1825 من قبل الفيزيائي الدنماركي الشهير هانز كريستيان أورستد، المعروف في المقام الأول بعمله في مجال الكهرومغناطيسية. مرر أورستد الكلور من خلال خليط ساخن من الألومينا (أكسيد الألومنيوم Al2O3) مع الفحم وتم تسخين كلوريد الألومنيوم اللامائي الناتج مع ملغم البوتاسيوم. ثم، كما فعل ديفي، الذي بالمناسبة، فشل في محاولته للحصول على الألومنيوم عن طريق التحليل الكهربائي للألومينا، فتحلل الملغم بالتسخين، وتبخر الزئبق، وولد الألومنيوم.

في عام 1827، حصل فريدريش فولر على الألومنيوم بطريقة مختلفة، حيث قام بإزاحته من نفس الكلوريد مع معدن البوتاسيوم. تم تطوير الطريقة الصناعية الأولى لإنتاج الألومنيوم، كما ذكرنا سابقًا، فقط في عام 1855، وأصبح الألومنيوم معدنًا مهمًا تقنيًا فقط في مطلع القرن التاسع عشر... القرن العشرين. لماذا؟

ومن البديهي أنه ليس كل مركب ألومنيوم طبيعي يمكن اعتباره خام ألومنيوم. في منتصف وحتى نهاية القرن التاسع عشر. في الأدبيات الكيميائية الروسية، كان الألومنيوم يُسمى غالبًا بالطين، ولا يزال أكسيده يسمى الألومينا. ومن هذه الناحية هناك إشارة مباشرة إلى وجود العنصر رقم 13 في الطين المنتشر في كل مكان. لكن الطين عبارة عن تكتل معقد إلى حد ما من ثلاث مواد مؤكسدة - الألومينا والسيليكا والماء (بالإضافة إلى إضافات مختلفة)؛ من الممكن عزل الألومينا منه، ولكن هذا أصعب بكثير من الحصول على نفس أكسيد الألومنيوم من صخرة شائعة إلى حد ما، وعادة ما تكون ذات لون بني محمر، والتي حصلت على اسمها نسبة إلى منطقة Les Baux في الجنوب. من فرنسا - بخصوص فرنسا.

تحتوي هذه الصخرة، البوكسيت، على نسبة من 28 إلى 60% من Al2O3. ميزتها الرئيسية هي أنها تحتوي على ضعف كمية الألومينا الموجودة في السيليكا على الأقل. والسيليكا هي أكثر النجاسات ضرراً في هذه الحالة، وأصعبها التخلص منها. وبالإضافة إلى هذه الأكاسيد، يحتوي البوكسيت دائمًا على أكسيد الحديد Fe2O3، كما يحتوي على أكاسيد التيتانيوم والفوسفور والمنغنيز والكالسيوم والمغنيسيوم.

خلال الحرب العالمية الثانية، عندما كانت العديد من الدول المتحاربة تفتقر إلى الألومنيوم المستخرج من البوكسيت، تم استخدام أنواع أخرى من المواد الخام حسب الحاجة: تلقت إيطاليا الألومنيوم من حمم فيزوف، والولايات المتحدة وألمانيا من طين الكاولين، واليابان من الصخر الزيتي والألونيت. لكن تكلفة هذا الألومنيوم في المتوسط ​​تزيد بخمس مرات عن تكلفة الألومنيوم المستخرج من البوكسيت، وبعد الحرب، عندما تم اكتشاف احتياطيات هائلة من هذه الصخرة في أفريقيا، أمريكا الجنوبيةوفي وقت لاحق في أستراليا، عادت صناعة الألومنيوم في جميع أنحاء العالم إلى المواد الخام التقليدية للبوكسيت.

في الاتحاد السوفييتي، توجد طرق لإنتاج الألومنيوم تعتمد على صخور النيفلين سيانيت والأباتيت النيفيلين، والتي تم اختبارها على نطاق المصنع. في جمهورية أذربيجان الاشتراكية السوفياتية، بدأ التطوير الصناعي للألونيت كمادة خام معقدة، بما في ذلك الألومنيوم، منذ فترة طويلة. لكن الطبيعة لم تحرمنا من أفضل المواد الخام للألمنيوم - البوكسيت. لدينا مناطق شمال أورال وتورجاي (الواقعة في كازاخستان) التي تحتوي على البوكسيت: يوجد البوكسيت في غرب وشرق سيبيريا، في الشمال الغربي من الجزء الأوروبي من البلاد. على أساس رواسب البوكسيت تيخفين وطاقة محطة فولخوف للطاقة الكهرومائية، بدأ مصنع فولخوف للألمنيوم، وهو أول مولود في صناعة الألمنيوم المحلية، عمله في عام 1932. أصبحت الكهرباء الرخيصة من محطات الطاقة الكهرومائية الضخمة في سيبيريا ومحطات الطاقة الإقليمية الحكومية "مكونًا" مهمًا لصناعة الألمنيوم سريعة التطور في سيبيريا.

لم يكن من قبيل الصدفة أن بدأنا الحديث عن الطاقة. إنتاج الألمنيوم يستهلك الكثير من الطاقة. يذوب أكسيد الألومنيوم النقي عند درجة حرارة 2050 درجة مئوية ولا يذوب في الماء، وللحصول على الألومنيوم يجب إخضاعه للتحليل الكهربائي. كان من الضروري إيجاد طريقة لتقليل درجة انصهار الألومينا بطريقة أو بأخرى إلى 1000 درجة مئوية على الأقل؛ فقط في ظل هذا الشرط يمكن أن يصبح الألومنيوم معدنًا مهمًا من الناحية الفنية. تم حل هذه المشكلة ببراعة من قبل العالم الأمريكي الشاب تشارلز مارتن هول وفي نفس الوقت تقريبًا معه من قبل الفرنسي بول هيروكس. ووجدوا أن الألومينا يذوب جيدًا في كريوليت 3NaF · AlF3. يتم إخضاع هذا المحلول للتحليل الكهربائي في مصاهر الألمنيوم الحالية عند درجة حرارة 950 درجة مئوية.

جهاز التحليل الكهربائي عبارة عن حمام حديدي مبطن بالطوب الحراري مع كتل كربونية تعمل كاثودات. يتم إطلاق الألومنيوم المنصهر عليها، ويتم إطلاق الأكسجين على الأنودات، والذي يتفاعل مع مادة الأنود (عادةً الفحم). تعمل الحمامات بجهد منخفض - 4.0...4.5 فولت، ولكن بتيار مرتفع - يصل إلى 150 ألف أمبير.

وفقا للبيانات الأمريكية، على مدى العقود الثلاثة الماضية، انخفض استهلاك الطاقة في صهر الألومنيوم بمقدار الثلث، ولكن هذا الإنتاج لا يزال كثيف الاستهلاك للطاقة.

ما هو عليه

تتم إزالة الألومنيوم عادةً من حمامات التحليل الكهربائي باستخدام مغرفة مفرغة، وبعد تطهيره بالكلور (لإزالة الشوائب غير المعدنية بشكل أساسي) يتم سكبه في قوالب. في السنوات الأخيرة، تم صب سبائك الألومنيوم بشكل متزايد باستخدام الطريقة المستمرة. والنتيجة هي ألومنيوم نقي تقنيًا، حيث يتكون المعدن الأساسي من 99.7% (الشوائب الرئيسية: الصوديوم والحديد والسيليكون والهيدروجين). هذا هو الألومنيوم الذي يستخدم في معظم الصناعات. إذا كانت هناك حاجة إلى معدن أنقى، يتم تكرير الألومنيوم بطريقة أو بأخرى. يؤدي التكرير الكهربائي باستخدام الإلكتروليتات العضوية إلى إنتاج الألومنيوم بنقاء يصل إلى 99.999%. حتى الألومنيوم الأكثر نقاءً الذي يلبي احتياجات صناعة أشباه الموصلات يتم الحصول عليه عن طريق الصهر أو التقطير في المنطقة من خلال الفلورايد.

ويبدو أن الأخير يحتاج إلى توضيح. يتم تسخين الألمنيوم المراد تنقيته في فراغ إلى 1000 درجة مئوية في وجود AlF3. وهذا الملح يتسامى دون أن يذوب. يؤدي تفاعل الألومنيوم مع فلوريد الألومنيوم إلى تكوين فلوريد AlF3، وهو مادة غير مستقرة يكون فيها الألومنيوم أحادي التكافؤ بشكل رسمي. عند درجات حرارة أقل من 800 درجة مئوية، يتحلل تحت الفلورايد مرة أخرى إلى الفلورايد والألومنيوم النقي، ونؤكد أنه نقي، لأن الشوائب نتيجة لهذا الاضطراب تنتقل إلى تركيبة الفلورايد.

زيادة نقاء المعدن يؤثر على خصائصه. كلما كان الألومنيوم أنقى، كان أخف وزنًا، على الرغم من أنه ليس كثيرًا، كلما زاد توصيله الحراري والكهربائي وانعكاسه وليونته. الزيادة في المقاومة الكيميائية ملحوظة بشكل خاص. ويفسر هذا الأخير بالاستمرارية الأكبر لفيلم الأكسيد الواقي، الذي يغطي كلاً من الألومنيوم التقني عالي النقاء والعادي في الهواء.

ومع ذلك، فإن جميع المزايا المذكورة للألمنيوم فائق النقاء هي مميزة بدرجة أو بأخرى للألمنيوم العادي. الألومنيوم خفيف - والجميع يعرف ذلك، وكثافته تبلغ 2.7 جم/سم3 - أي أقل بثلاث مرات تقريبًا من الفولاذ، وأقل بمقدار 3.3 مرات من النحاس. والتوصيل الكهربائي للألمنيوم أقل بمقدار الثلث فقط من التوصيل الكهربائي للنحاس. أدت هذه الظروف وحقيقة أن الألومنيوم أصبح أرخص بكثير من النحاس (حوالي 2.5 مرة هذه الأيام) إلى الاستخدام المكثف للألمنيوم في الأسلاك وفي الهندسة الكهربائية بشكل عام.

إن الموصلية الحرارية العالية جنبًا إلى جنب مع مقاومة كيميائية أكثر من مرضية جعلت من الألومنيوم مادة واعدة للمبادلات الحرارية والأجهزة الأخرى في الصناعة الكيميائية والثلاجات المنزلية ومشعات السيارات والجرارات. تبين أن الانعكاسية العالية للألمنيوم مفيدة جدًا في صناعة العاكسات القوية وشاشات التلفزيون الكبيرة والمرايا المبنية عليها. إن انخفاض التقاط النيوترونات جعل الألومنيوم أحد أهم المعادن في التكنولوجيا النووية.

كل هذه المزايا العديدة للألمنيوم تصبح أكثر أهمية لأن هذا المعدن ذو تكنولوجيا عالية. تتم معالجتها بشكل مثالي عن طريق الضغط - الدرفلة والضغط والختم والتزوير. في قلب هذا خاصية مفيدة– التركيب البلوري للألمنيوم . تتكون شبكتها البلورية من مكعبات ذات وجوه مركزية. المسافة بين المستويين المتوازيين هي 4.04 . عادة ما تتحمل المعادن المصنعة بهذه الطريقة تشوه البلاستيك بشكل جيد. الألومنيوم لم يكن استثناء.

ومع ذلك، الألومنيوم ضعيف. تبلغ قوة الشد للألمنيوم النقي 6...8 كجم/مم3 فقط، ولولا قدرته على تشكيل سبائك أقوى بكثير، لما أصبح الألومنيوم أحد أهم المعادن في القرن العشرين.

حول فوائد الشيخوخة ومراحل التقوية

"الألومنيوم يشكل بسهولة سبائك مع معادن مختلفة. من بينها، فقط السبائك التي تحتوي على النحاس لها تطبيق تقني. ويسمى برونز الألومنيوم..."

تعكس هذه الكلمات من كتاب "أساسيات الكيمياء" لمندليف الوضع الحقيقي الذي كان قائمًا في السنوات الأولى من قرننا. عندها نُشرت الطبعة الأخيرة من الكتاب الشهير مع التصحيحات النهائية للمؤلف. في الواقع، من بين سبائك الألومنيوم الأولى (أولها كانت سبيكة مع السيليكون، تم الحصول عليها في الخمسينيات من القرن الماضي)، فقط السبائك التي ذكرها مندليف وجدت تطبيقًا عمليًا. ومع ذلك، فقد كانت تحتوي على 11% فقط من الألومنيوم، وكانت الملاعق والشوك مصنوعة بشكل أساسي من هذه السبيكة. تم استخدام القليل جدًا من برونز الألومنيوم في صناعة الساعات.

وفي الوقت نفسه، في بداية القرن العشرين. تم الحصول على السبائك الأولى لعائلة دورالومين. تم الحصول على هذه السبائك ذات قاعدة من الألومنيوم مع إضافات من النحاس والمغنيسيوم ودراستها في عام 1903...1911. العالم الألماني الشهير أ. ويلم. واكتشف ظاهرة الشيخوخة الطبيعية المميزة لهذه السبائك، مما أدى إلى تحسن كبير في خصائص قوتها.

بعد التصلب، يؤدي الدورالومين - التبريد الحاد من 500 درجة مئوية إلى درجة حرارة الغرفة وتخزينه في درجة الحرارة هذه لمدة 4...5 أيام - إلى زيادة قوته وصلابته عدة مرات. وفي هذه الحالة لا تنخفض قابلية التشوه، وتزداد قوة الشد من 6...8 إلى 36...38 كجم/مم2. وكان لهذا الاكتشاف أهمية كبيرة في تطوير صناعة الألمنيوم.

وعلى الفور بدأت المناقشات حول آلية الشيخوخة الطبيعية للسبائك، حول سبب حدوث التصلب. تم اقتراح أنه أثناء عملية تعتيق الدورالومين المتصلب، يتم إطلاق بلورات صغيرة من تركيبة CuAl2 من المصفوفة - وهو محلول مفرط التشبع من النحاس في الألومنيوم - وتؤدي مرحلة التقوية هذه إلى زيادة قوة وصلابة السبيكة باعتبارها جميع.

بدا هذا التفسير مرضيًا تمامًا، ولكن بعد ظهوره اشتعلت المشاعر أكثر، لأنه لم يتمكن أحد من فحص جزيئات تركيبة CuAl2 على ألواح دورالومين مصقولة باستخدام مجهر ضوئي. وبدأت حقيقة وجودها في سبيكة ذات عمر طبيعي موضع تساؤل. لقد كان الأمر مبررًا أكثر لأن إطلاق النحاس من المصفوفة كان من المفترض أن يقلل من مقاومته الكهربائية، ولكن في الوقت نفسه، مع الشيخوخة الطبيعية للدورالومين، زاد، وهذا يشير مباشرة إلى أن النحاس بقي في المحلول الصلب.

تم توضيح الوضع فقط من خلال تحليل حيود الأشعة السينية. وفي الآونة الأخيرة، وبفضل المجاهر الإلكترونية القوية التي تسمح برؤية الأغشية المعدنية الرقيقة من خلالها، أصبحت الصورة أكثر وضوحا. تبين أن الحقيقة كانت في مكان ما "في المنتصف". لا يتحرر النحاس من المحلول الصلب ولا يبقى بداخله على نفس الحالة. أثناء عملية التعتيق، تتجمع في مناطق على شكل قرص يبلغ سمكها 1...3 طبقة ذرية وقطرها حوالي 90 ƺ، لتشكل ما يسمى بمناطق غينير-بريستون. لديهم بنية بلورية صلبة مشوهة. كما أن منطقة المحلول الصلب نفسها المجاورة للمنطقة مشوهة أيضًا.

عدد هذه التشكيلات هائل - يتم التعبير عنه بواحد يحتوي على 16...18 صفرًا لكل 1 سم من السبائك. التغييرات والتشوهات في الشبكة البلورية أثناء تكوين مناطق جينيير-بريستون (شيخوخة المنطقة) هي السبب في زيادة قوة دورالومين أثناء الشيخوخة الطبيعية. هذه التغييرات نفسها تزيد من المقاومة الكهربائية للسبيكة. عندما تزيد درجة حرارة الشيخوخة، بدلاً من المناطق التي لها بنية قريبة من بنية الألومنيوم، تظهر جزيئات صغيرة من المراحل شبه المستقرة مع شبكتها البلورية الخاصة (الشيخوخة الاصطناعية، أو بشكل أكثر دقة، مرحلة الشيخوخة). يؤدي هذا التغيير الإضافي في الهيكل إلى زيادة حادة في مقاومة التشوهات البلاستيكية الصغيرة.

يمكن القول دون مبالغة أن أجنحة الطائرة مثبتة في الهواء بواسطة مناطق أو جزيئات شبه مستقرة، وإذا ظهرت إفرازات مستقرة بدلاً من المناطق والجزيئات نتيجة التسخين، فإن الأجنحة ستفقد قوتها وتنحني ببساطة.

في الاتحاد السوفيتي في العشرينيات من القرن الماضي، مهندس المعادن ف.أ. طور بوتالوف نسخة محلية من دورالومين، تسمى الألومنيوم المتسلسل. تأتي كلمة "الدورالومين" من اسم مدينة دورين الألمانية، حيث بدأ الإنتاج الصناعي لهذه السبيكة. وتم تصنيع سلسلة البريد المصنوعة من الألومنيوم في قرية كولتشوجينو بمنطقة فلاديمير (المدينة الآن). أول طائرة معدنية سوفيتية، ANT-2، صممها A.N.، كانت مصنوعة من الألومنيوم المتسلسل. توبوليف.

لا تزال هذه السبائك مهمة للتكنولوجيا اليوم. على وجه الخصوص، يتم تصنيع شفرات مراوح الطائرات من سبيكة D1. خلال الحرب، عندما اضطر الطيارون في كثير من الأحيان إلى الهبوط على منصات عشوائية أو، دون تحرير معدات الهبوط، على "البطن"، حدث مرات عديدة أن شفرات المروحة كانت مثنية عندما اصطدمت بالأرض. لقد انحنوا، لكنهم لم ينكسروا! على الفور في الميدان تم تقويمهم وطيرانهم مرة أخرى بنفس المروحة. يتم استخدام سبيكة أخرى من نفس عائلة دورالومين - D16 - بشكل مختلف في بناء الطائرات - حيث تصنع ألواح الجناح السفلية منها.

تظهر السبائك الجديدة بشكل أساسي عند اكتشاف مراحل تقوية جديدة. لقد كان الباحثون يبحثون عنهم، ويبحثون عنهم، وسيواصلون البحث عنهم. المراحل هي في الأساس مركبات كيميائية بين المعادن تتشكل في السبيكة وتؤثر بشكل كبير على خصائصها. تزيد المراحل المختلفة من القوة ومقاومة التآكل وغيرها من الخصائص المهمة عمليًا للسبائك بطرق مختلفة. ومع ذلك، منذ اكتشاف فيلما، تم العثور على عدد قليل جدًا منهم - أقل من اثني عشر. لا يمكن تكوينها إلا إذا كانت العناصر المقابلة قابلة للذوبان في الألومنيوم. من الواضح أن كل مرحلة من مراحل التعزيز تستحق قصة مفصلة إلى حد ما.

لقد سبق أن ذكرنا أن أول سبيكة ألومنيوم كانت خليطتها مع السيليكون، وهو جار في الجدول الدوري. لكن خصائص هذه السبيكة كانت غير مرضية ولذلك لفترة طويلة كان يعتقد أن إضافة السيليكون إلى الألومنيوم ضار. ولكن بالفعل في أوائل العشرينات من القرن الماضي، كان من الثابت أن سبائك نظام Al – Mg – Si (مرحلة Mg2Si) لها، مثل الدورالومين، تأثير التصلب أثناء الشيخوخة. تتراوح قوة الشد لهذه السبائك من 12 إلى 36 كجم/مم2، اعتمادًا على محتوى السيليكون والمغنيسيوم وإضافة النحاس والمنجنيز.

وتستخدم هذه السبائك على نطاق واسع في بناء السفن، وكذلك في البناء الحديث. تفاصيل مثيرة للاهتمام: في هذه الأيام في بعض البلدان (في الولايات المتحدة الأمريكية، على سبيل المثال) يتم إنفاق المزيد من الألومنيوم على البناء أكثر من جميع أنواع وسائل النقل مجتمعة: الطائرات والسفن وعربات السكك الحديدية والسيارات. في بلدنا، تم استخدام سبائك الألومنيوم على نطاق واسع في بناء قصر الرواد على تلال لينين وبناء لجنة معايير اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في لينينسكي بروسبكت في موسكو، وقصر الرياضة في كييف، فضلا عن العديد من المباني الحديثة الأخرى. الآلاف من منازل الألمنيوم الجاهزة "تعمل" بنجاح في القطب الشمالي وفي المناطق الجبلية، حيث لا توجد مواد بناء محلية قريبة أو حيث يكون البناء محفوفًا بصعوبات هائلة. يتم تسليم منازل الألمنيوم (في الغالب) إلى مثل هذه الأماكن بواسطة طائرات ومروحيات مصنوعة من الألومنيوم (في الغالب).

بالمناسبة، حول طائرات الهليكوبتر. إن شفرات مراوحها في جميع أنحاء العالم مصنوعة من سبائك نظام Al – Mg – Si، لأن هذه السبائك تتمتع بمقاومة عالية جدًا للتآكل وتقاوم أحمال الاهتزاز بشكل جيد. هذه الخاصية ذات أهمية قصوى لطياري طائرات الهليكوبتر وركابهم. يمكن لأدنى عيوب التآكل أن تسرع بشكل كبير من تطور شقوق التعب. ومن أجل راحة بال الركاب، نلاحظ أن في الواقع شقوق التعب تتطور ببطء شديد، وجميع طائرات الهليكوبتر مجهزة بأجهزة تعطي إشارة للطيار عند ظهور أول صدع صغير. ومن ثم يتم استبدال الشفرات، على الرغم من أنها يمكن أن تعمل لمئات الساعات الأخرى.

تأثير الشيخوخة متأصل أيضًا في سبائك نظام Al – Zn – Mg. أثبت هذا النظام على الفور أنه حامل الرقم القياسي مرتين: حامل الرقم القياسي للقوة - في العشرينيات من القرن الماضي، تم الحصول على سبائك الألومنيوم والزنك والمغنيسيوم بقوة 55...60 كجم / مم2 - و"حامل الرقم القياسي، في على العكس من ذلك" بالنسبة للمقاومة الكيميائية - فالصفائح واللفائف المصنوعة من هذه السبائك الثلاثية تتشقق أو حتى تنهار تحت تأثير التآكل الجوي حتى أثناء عملية التعتيق، مباشرة في ساحة المصنع.

لعقود من الزمن، كان الباحثون من مختلف البلدان يبحثون عن طرق لزيادة مقاومة التآكل لهذه السبائك. بعد كل شيء، بالفعل في الخمسينيات، ظهرت سبائك الألومنيوم عالية القوة مع الزنك والمغنيسيوم، والتي كانت تتمتع بمقاومة مرضية للتآكل. من بينها السبائك المحلية B95 و B96. في هذه السبائك، بالإضافة إلى المكونات الثلاثة الرئيسية، يوجد أيضًا النحاس والكروم والمنغنيز والزركونيوم. مع مثل هذا المزيج من العناصر الكيميائية، تتغير طبيعة تحلل المحلول الصلب المفرط التشبع بشكل كبير، وهذا هو السبب في زيادة مقاومة التآكل للسبائك.

ومع ذلك، عندما مصمم الطائرات أو.ك. بدأت أنتونوف في إنشاء الطائرة العملاقة "Antey" ولإطار الطاقة لـ "Antey" كانت هناك حاجة إلى مطروقات وأختام كبيرة، متساوية القوة في جميع الاتجاهات، ولم تكن السبائك B95 وB96 مناسبة. في سبيكة Antey، كان لا بد من استبدال الإضافات الصغيرة من المنغنيز والزركونيوم والكروم بالحديد. هكذا ظهرت السبيكة الشهيرة B93.

وفي العقد الماضي، ظهرت مطالب جديدة. بالنسبة لما يسمى بالطائرات ذات الجسم العريض في المستقبل القريب، والمصممة لـ 300...500 راكب و30...50 ألف ساعة طيران، تتزايد المعايير الرئيسية - الموثوقية والمتانة. ستتكون الطائرات والحافلات ذات الجسم العريض من 70...80% من سبائك الألومنيوم، والتي تتطلب قوة عالية جدًا ومقاومة عالية جدًا للتآكل. لماذا تكون القوة مفهومة، ولماذا تكون المقاومة الكيميائية بدرجة أقل، على الرغم من أن المثال أعلاه مع شفرات طائرات الهليكوبتر واضح تمامًا...

لقد ظهر مفهوم الهياكل الآمنة القابلة للتلف، والذي ينص على: إذا ظهر شرخ في هيكل، فيجب أن يتطور ببطء، وحتى لو وصل إلى حجم كبير، بحيث يمكن اكتشافه بسهولة، فلا ينبغي بأي حال من الأحوال أن يتسبب هذا الشرخ في تدمير الهيكل ككل. وهذا يعني أن سبائك الألومنيوم عالية القوة لمثل هذه الطائرات يجب أن تتمتع بصلابة عالية للكسر وقوة متبقية عالية في حالة وجود صدع، وهذا ممكن فقط مع المقاومة العالية للتآكل.

يتم الجمع بين كل هذه الخصائص بشكل مثالي في سبائك الألومنيوم عالية النقاء: شوائب الحديد هي أعشار النسبة المئوية، والسيليكون هو جزء من المئات، والصوديوم، الذي تعمل الإضافات الدقيقة على تحسين خصائص سبائك الألومنيوم والسيليكون بشكل كبير، لا ينبغي أن يكون أكثر من بضعة عشرات. الألف من المئة. وأساس هذه السبائك هو نظام Al – Zn – Mg – Cu . تتم عملية تعتيق هذه السبائك بطريقة تجعل جزيئات التقوية أكبر قليلاً من المعتاد (شيخوخة التخثر). صحيح أن هذا يؤدي إلى خسارة طفيفة في القوة، ويجب أن تكون بعض الأجزاء ذات جدران أكثر سمكًا، لكن هذا لا يزال ثمنًا لا مفر منه يجب دفعه مقابل عمر الخدمة والموثوقية. ومن سخرية القدر أن سبائك الألومنيوم التي تحتوي على الزنك والمغنيسيوم، والتي كانت ذات يوم الأكثر مقاومة للتآكل، قد حولها العلم إلى نوع من معايير مقاومة التآكل. أسباب هذا التحول المعجزة هي مكملات النحاس وأنظمة الشيخوخة العقلانية.

مثال آخر على تحسين الأنظمة والسبائك المعروفة منذ فترة طويلة. إذا كان محتوى المغنيسيوم في الدورالومين الكلاسيكي محدودًا بشكل حاد (إلى أجزاء من المئات من النسبة المئوية)، ولكن تم الاحتفاظ بالمنجنيز وزيادة تركيز النحاس، فإن السبيكة تكتسب القدرة على اللحام جيدًا عن طريق الانصهار. تعمل الهياكل المصنوعة من هذه السبائك بشكل جيد في نطاق درجات الحرارة من الصفر المطلق إلى +150...200 درجة مئوية.

في الوقت الحاضر، يتعين على بعض المنتجات التقنية أن تتصور بالتناوب إما الحرارة المعتدلة أو البرودة المفرطة. وليس من قبيل المصادفة أن خزانات الهيدروجين السائل والأكسجين السائل تم تصنيعها من سبائك مماثلة على صواريخ زحل الأمريكية التي أوصلت أطقم مركبة أبولو الفضائية إلى القمر.

عند حل المشكلات الأرضية لنقل وتخزين الغاز المسال باستخدام سبائك ثلاثية المكونات Al - Cu - Mn، تتنافس سبائك الألومنيوم الخفيفة للغاية المكونة من عنصرين مع المغنيسيوم - المغنيسيوم - بنجاح كبير. لا يتم تقوية Magnalia بالمعالجة الحرارية. اعتمادًا على تكنولوجيا التصنيع ومحتوى المغنيسيوم، تتراوح قوتها من 8 إلى 38 كجم/مم2. عند درجة حرارة الهيدروجين السائل فهي هشة، ولكن في بيئة الأكسجين السائل والغازات القابلة للاشتعال المسالة تعمل بنجاح كبير. مجالات تطبيقها واسعة جدًا. على وجه الخصوص، لقد أثبتوا أنفسهم بشكل جيد في بناء السفن: هياكل السفن المحلق - "الصاروخ" و "النيزك" - مصنوعة من المغناليوم. كما أنها تستخدم في تصميمات بعض الصواريخ.

وتجدر الإشارة بشكل خاص إلى إمكانية استخدام المغنسيوم منخفض السبائك لتغليف المواد الغذائية. علب الصفيح، وأغلفة الجبن، ورقائق طهي اللحم، وعلب البيرة، وأغطية الزجاجات التي تحتوي على منتجات حمض اللاكتيك - هذه ليست قائمة كاملة من التطبيقات المتعلقة بالغذاء لهذه السبائك. قريبًا سيتم إنتاج علب الألمنيوم في بلادنا بالمليارات، وبعد ذلك سينتقل تعريف ألكسندر إيفجينيفيتش فيرسمان لـ "علب الصفيح المعدنية" من القصدير إلى الألومنيوم. ولكن دعونا نعود إلى مراحل التعزيز.

في عام 1965، اكتشف مجموعة من العلماء السوفييت تأثير التصلب أثناء التعتيق في سبائك نظام Al – Li – Mg. تتمتع هذه السبائك، وخاصة سبيكة 01420، بنفس قوة الدورالومين، ولكنها أخف بنسبة 12٪ ولها معامل مرونة أعلى. وفي تصميمات الطائرات، يسمح ذلك بزيادة الوزن بنسبة 12...14%. بالإضافة إلى ذلك، فإن سبيكة 01420 ملحومة بشكل جيد ولها مقاومة عالية للتآكل. اليوم هناك اهتمام متزايد في جميع أنحاء العالم بسبائك هذا النظام.

التبريد السريع لتكوين البلورات

قبل الحصول على سبائك أو مصبوبات مشكلة من سبائك الألومنيوم، يجب تنظيف المعدن من الغازات والشوائب الصلبة غير المعدنية. من الغازات الموجودة في الألومنيوم السائل، يذوب الهيدروجين بشكل رئيسي. كلما ارتفعت درجة حرارة الذوبان، كلما كان هناك المزيد. عندما يبرد ويتبلور، لا يتوفر لديه الوقت للانفصال ويبقى في المعدن على شكل مسام صغيرة وأحيانًا كبيرة جدًا. يسبب الهيدروجين العديد من المشاكل: الفراغات في المسبوكات، والفقاعات في الصفائح والمقاطع، والمسام أثناء اللحام بالصهر. وفي حالة واحدة فقط، تبين أن الهيدروجين مفيد للغاية - نحن نتحدث عن ما يسمى برغوة الألومنيوم، التي تشبه الجبن الهولندي الجيد (فقط هناك مسام أكثر بكثير في مثل هذا المعدن، ولا تسمح "بالدموع" "). يمكن زيادة الوزن النوعي لرغوة الألومنيوم إلى 0.3...0.5 جم/سم3. المسام الموجودة فيه مغلقة، ويطفو المعدن بحرية في الماء. تتميز بموصلية حرارية وصوتية منخفضة بشكل استثنائي ويتم قطعها ولحامها. للحصول على عدد قياسي من الفراغات الألومنيوم السائل حسب "وصفة" البروفيسور م.ب. يتم تسخين ألتمان بشكل زائد ثم يتم إدخال هيدريد الزركونيوم أو التيتانيوم فيه، والذي يتحلل على الفور، ويطلق الهيدروجين. هنا يتم سكب المعدن المغلي بعدد كبير من الفقاعات بسرعة في قوالب.

لكن في جميع الحالات الأخرى يحاولون التخلص من الهيدروجين. معظم أفضل طريقةللقيام بذلك، نفخ الذوبان بالكلور. فقاعات الكلور، التي تتحرك عبر الألومنيوم السائل، تمتص الذرات وفقاعات صغيرة من الهيدروجين، وتلتقط الجسيمات العالقة من الخبث وأغشية الأكسيد. إن إخلاء الألومنيوم السائل له تأثير كبير، وهو ما أظهره بشكل مقنع العالم السوفيتي ك.ن. ميخائيلوف.

جميع الشوائب غير المعدنية ضارة بشكل خاص أثناء التبلور البطيء للمعدن، لذلك أثناء الصب يحاولون دائما زيادة معدل التبلور. لا يتم صب الأجزاء المشكلة في قوالب ترابية، بل في قوالب معدنية؛ عند صب السبائك، يتم استبدال قوالب الحديد الزهر بأخرى نحاسية مبردة بالماء. ولكن حتى مع أسرع إزالة للحرارة من جدار القالب أو القالب، بعد تبلور الطبقة الرقيقة الأولى، تظهر فجوة هوائية بين الجدار وهذه القشرة. الهواء يوصل الحرارة بشكل سيء... ينخفض ​​معدل إزالة الحرارة من المعدن بشكل حاد.

لفترة طويلة، فشلت جميع المحاولات لتسريع تبريد الجدران بشكل جذري بسبب هذه الفجوة الهوائية. وفي النهاية، تم العثور على الحل الصحيح، كما هو الحال غالبًا في التكنولوجيا، من "الجانب الآخر": فبدلاً من مكافحة فقدان الحرارة في الفجوة الهوائية، تم القضاء على الفجوة نفسها. بدأ رش ماء التبريد مباشرة على المعدن المتبلور. وهكذا ولدت طريقة الصب المستمر لسبائك الألومنيوم.

يُسكب المعدن السائل في مُبلور صغير من النحاس أو الألومنيوم. يتم إدخال صينية في جهاز التبلور، لتحل محل القاع الثابت. بمجرد أن يبدأ تصلب الألومنيوم، يتم خفض المقلاة ببطء - تدريجيًا وبنفس سرعة عملية التبلور. ويضاف المعدن السائل بشكل مستمر من الأعلى.

يتم تنظيم العملية بحيث يقع ثقب الألومنيوم المنصهر بشكل أساسي أسفل حافة جهاز التبلور، حيث يتم توفير الماء مباشرة إلى السبيكة المتصلبة.

تم تطوير الصب المستمر لسبائك سبائك الألومنيوم خلال سنوات الحرب الصعبة. ولكن بحلول عام 1945 لدينا النباتات المعدنيةلم يتبق قالب واحد لسبائك الألومنيوم. لقد تحسنت جودة المعدن المصبوب بشكل جذري. لعب A.F دورًا رئيسيًا في تطوير عملية صب الألمنيوم المستمر. بيلوف، ف. ليفانوف، س.م. فورونوف وفي. دوباتكين. بالمناسبة، فإن طريقة الصب المستمر للصلب في المعادن الحديدية، والتي بدأ تطويرها في السنوات اللاحقة، تدين بالكثير للتطور الناجح للصب المستمر للألمنيوم.

لاحقًا ف. كفاسوف، 3.ن. جيتسليف وج. طرح Balakhonians فكرة أصلية مكنت من بلورة سبائك الألومنيوم متعددة الأطنان دون أي قوالب على الإطلاق. أثناء عملية التبلور، يتم تعليق المعدن السائل بواسطة مجال كهرومغناطيسي.

لم يكن أقل براعة هو V. G. الذي تم تطويره خلال الحرب. قام جولوفكين بتطوير طريقة مستمرة لإنتاج أسلاك الألمنيوم المصبوب بقطر يصل إلى 9 ملم. يتدفق تيار من المعدن السائل باستمرار من فتحة أفقية في الفرن. تم تطبيق ماء التبريد على المعدن مباشرة عند المخرج، وسرعان ما تم التقاط التيار المرفوض جزئيًا بواسطة بكرات وسحبه للخارج. كان سطح هذا السلك ناعما ولامعا، ولم تكن قوته أقل شأنا من الأسلاك المسحوبة على البارد. وكانت الحاجة إليها هائلة. لقد رأى أي شخص طار بالطائرة صفوفًا لا نهاية لها من المسامير على الأجنحة وجسم الطائرة. ولكن، على ما يبدو، لا يعلم الجميع أن عدد هذه المسامير على المقاتل في زمن الحرب بلغ 100...200 ألف، وعلى المهاجم - حتى مليون...

وعند الحديث عن مراحل التقوية أكدنا أنها تكون نتيجة ذوبان المعادن المقابلة لها في الألومنيوم والتفاعل الكيميائي معه. هذه هي الادراج مفيدة للغاية. إنهم يحاربون شوائب الأكسيد بعناد شديد في جميع مراحل الإنتاج. ولكن هذا هو جدلية خصائص المادة: شوائب الأكسيد، غير القابلة للذوبان في الألومنيوم والضارة به، غيرت جودتها تمامًا بمجرد تحويلها إلى أنحف الأفلام.

ساب وساس

إذا تم رش الألومنيوم السائل، فإن النتيجة هي جزيئات مستديرة إلى حد ما، ومغطاة بالكامل بأغشية رقيقة من الأكسيد. يتم طحن هذه الجسيمات (التي تسمى المرذاذ) في مطاحن الكرة. يتم الحصول على أنحف "كعك" بسمك 0.1 ميكرون. إذا لم يتأكسد هذا المسحوق أولا، فسوف ينفجر على الفور عند ملامسته للهواء - ستحدث أكسدة عنيفة. لذلك، يتم إنشاء جو خامل مع محتوى أكسجين متحكم فيه في المطاحن، وتحدث عملية أكسدة المسحوق تدريجيًا.

في المرحلة الأولى من الطحن، ينخفض ​​الوزن الإجمالي للمسحوق إلى 0.2 جم/سم3، ويزداد محتوى أكسيد الألومنيوم تدريجيًا إلى 4...8%. يستمر الطحن، ويتم تعبئة الجزيئات الصغيرة بشكل أكثر إحكامًا ولا تلتصق ببعضها البعض، حيث تتم إضافة الدهون خصيصًا إلى المسحوق، ويزداد الوزن الإجمالي للمادة إلى 0.8 جم / سم 3. تحدث الأكسدة بشكل مكثف للغاية، ويصل محتوى أكسيد الألومنيوم إلى 9...14%. تدريجيا، تتبخر الدهون بالكامل تقريبا، وأصغر الجزيئات المؤكسدة "تلتصق ببعضها البعض" وتنمو معًا لتشكل تكتلات أكبر.

مثل هذا المسحوق "الثقيل" (يحتوي على ما يصل إلى 20...25٪ أكسيد) لم يعد يطير مثل الزغب، ويمكن سكبه بأمان في النظارات. بعد ذلك يتم قولبة المسحوق في مكابس تحت ضغط 30...60 كجم/مم2 وعند درجة حرارة 550...650 درجة مئوية. بعد ذلك، تكتسب المادة بريقًا معدنيًا، وتتميز بقوة عالية نسبيًا وموصلية كهربائية وحرارية. يمكن ضغط القوالب ولفها وتشكيلها في الأنابيب والصفائح والقضبان وغيرها من المنتجات. كل هذه المنتجات شبه المصنعة تسمى SAP - بعد الحروف الأولى من عبارة "مسحوق الألومنيوم الملبد".

كلما كانت المسافة بين الجزيئات أصغر، كلما كان SAP أقوى. ونظرًا لاختلاف طبيعة التكوينات المشتتة في سبائك الألومنيوم التقليدية المتقادمة وفي SAP، فإن هذه المواد مختلفة تمامًا في خصائصها. يحتفظ SAP بقوة عالية تصل إلى 500...600 درجة مئوية، وجميع سبائك الألومنيوم عند درجة الحرارة هذه تتحول إلى حالة شبه سائلة أو لزجة. إن قضاء آلاف الساعات في درجات حرارة تصل إلى 500 درجة مئوية ليس له عمومًا تأثير يذكر على قوة SAP لأن تفاعل جزيئات الأكسيد ومصفوفة الألومنيوم يتغير قليلاً بعد التسخين. تفقد سبائك الألومنيوم قوتها تمامًا أثناء هذا الاختبار.

لا يتطلب SAP تصلبًا، فمقاومته للتآكل قريبة من مقاومة الألومنيوم النقي. من حيث التوصيل الكهربائي والحراري، هذه المادة أقرب إلى الألومنيوم النقي من السبائك القديمة بنفس القوة. من السمات المميزة لـ SAP امتصاص كمية كبيرة من الرطوبة عن طريق السطح المتفرع للجزيئات المؤكسدة.

لذلك، يجب تفريغ SAP جيدًا من الغاز في الفراغ، وتسخين المادة إلى نقطة انصهار الألومنيوم. وتستخدم مادة SAP في صناعة مكابس المحركات التي تعمل في درجات حرارة تصل إلى 400 وحتى 450 درجة مئوية، وهي مادة واعدة لبناء السفن والهندسة الكيميائية.

وفي ختام قصة استخدام الألمنيوم كمادة إنشائية، لا بد من الإشارة إلى سبائكه الملبدة مع السيليكون والنيكل والحديد والكروم والزركونيوم. يطلق عليهم SAS - بعد الحروف الأولى من عبارة "سبائك الألومنيوم الملبدة". تتمتع السبائك بمعامل تمدد خطي منخفض، مما يسمح باستخدامها مع الفولاذ في الآليات والأجهزة. في الألمنيوم العادي، يكون معامل التمدد الخطي أعلى مرتين تقريبًا من الفولاذ، وهذا يسبب ضغوطًا عالية وتشوهات الأبعاد ومشاكل في القوة.

وبطبيعة الحال، يمكن أن يقال الكثير عن العنصر رقم 13 أكثر من معدن الألمنيوم. ترتبط "السيرة الذاتية" للعنصر رقم 13 بمصير العديد من المشكلات والاكتشافات العلمية ومجموعة متنوعة من العمليات والمنتجات - الدهانات ومواد البوليمر والمحفزات وغيرها الكثير. ومع ذلك، لن يكون من الخطأ أن نؤكد أن معدن الألمنيوم أكثر أهمية في التكنولوجيا الحديثة، وفي الحياة الحديثة، من جميع مركبات الألمنيوم مجتمعة.

ليس مجرد أسطورة

تحكي العديد من الكتب الشهيرة عن الكيمياء والمعادن قصة أن الألومنيوم كان معروفًا في العصور القديمة. أحضر مخترع معين (لا يزال اسمه غير معروف) أحد الحكام وعاءًا مصنوعًا من المعدن - خفيف جدًا ولكنه يشبه الفضة ظاهريًا. انتهت القصة بالدموع: تم إعدام المخترع لأن الحاكم كان يخشى أن يخفض المعدن الجديد قيمة فضته.

على الأرجح، هذه القصة ليست أكثر من حكاية خرافية جميلة. لكن الناس استخدموا بعض مركبات الألمنيوم في العصور القديمة. وليس الطين فقط الذي أساسه Al2O3. يذكر في "التاريخ الطبيعي" لبليني الأكبر أن الشبة (صيغتها هي KAl(SO4)2 · 12H2O) كانت تستخدم كمادة لصبغ الأقمشة في مطلع العصرين القديم والجديد. في بداية عصرنا، أمر القائد الروماني أرخيلاوس، أثناء الحرب مع الفرس، بتغليف الأبراج الخشبية بالشب. ونتيجة لذلك أصبحت الشجرة مقاومة للحريق، ولم يتمكن الفرس من إشعال النار في التحصينات الرومانية.

الألومنيوم الحراري

في عام 1865، الكيميائي الروسي الشهير ن.ن. اكتشف بيكيتوف طريقة لاختزال المعادن باستخدام الألومنيوم، تسمى بالألومينوثرمي. جوهر الطريقة هو أنه عندما يتم إشعال خليط من أكاسيد العديد من المعادن مع عنصر الألومنيوم، يتم تقليل هذه المعادن. إذا تم أخذ الأكسيد بكميات زائدة، فإن المعدن الناتج سيكون خاليًا تقريبًا من خليط العنصر رقم 13. تُستخدم هذه الطريقة الآن على نطاق واسع في إنتاج الكروم والفاناديوم والمنغنيز.

الكريوليت الاصطناعي

لإنتاج الألومنيوم عن طريق التحليل الكهربائي، مطلوب الكريوليت. هذا المعدن، الذي يشبه الجليد، يمكن أن يقلل بشكل كبير من درجة انصهار الألومينا، المادة الخام لإنتاج الألومنيوم. تكوين الكريوليت هو 3NaF · AlF3. إن المخزون الكبير الوحيد من هذا المعدن قد استنفد تقريبًا، ويمكننا القول أن صناعة الألومنيوم في العالم تعمل الآن على الكريوليت الصناعي. في بلدنا، جرت المحاولات الأولى للحصول على الكريوليت الاصطناعي في عام 1924. في عام 1933، تم تشغيل أول مصنع للكريوليت بالقرب من سفيردلوفسك. هناك طريقتان رئيسيتان لإنتاج هذا المعدن - الحمضية والقلوية، يتم استخدام الأول على نطاق أوسع. وفي هذه الحالة، تكون المادة الخام هي الفلورسبار CaF2، الذي يتم معالجته بحمض الكبريتيك لإنتاج فلوريد الهيدروجين. وبمجرد ذوبانه في الماء، يتحول إلى حمض الهيدروفلوريك، الذي يتفاعل مع هيدروكسيد الألومنيوم. ويتم تركيز حمض الفلوروألومينيك الناتج H3AlF6 مع الصودا. يترسب الكريوليت، وهو قابل للذوبان قليلاً في الماء.

المحفز الأول

لسنوات عديدة، كان هناك حديث مستمر عن محفزات K. Ziegler و D. Natta - وهي مركبات العناصر العضوية التي أحدثت ثورة في إنتاج العديد من المواد البوليمرية، وخاصة المطاط الصناعي. تتميز البوليمرات التي يتم الحصول عليها باستخدام هذه المحفزات ببنية واضحة بشكل خاص وبالتالي خصائص فيزيائية وكيميائية أفضل. كانت المحفزات الأولى للبلمرة المجسمة هي مركبات الألومنيوم العضوية.

وكل هذا أكسيد الألومنيوم!

لم يعد الألومنيوم معدنًا ثمينًا منذ فترة طويلة، لكن بعض مركباته لا تزال أحجارًا كريمة. بلورات مفردة من أكسيد الألومنيوم مع إضافات صغيرة من أكاسيد التلوين - وهي ياقوتة حمراء زاهية وياقوت أزرق لامع - أحجار كريمة من الدرجة الأولى - الأعلى. يتم منحها اللون بواسطة: الياقوت - أيونات الحديد والتيتانيوم، روبي - الكروم. أكسيد الألومنيوم البلوري النقي عديم اللون ويسمى اكسيد الالمونيوم. الألومنيوم هو أيضًا جزء من التورمالين والليوكوسافير عديم اللون والتوباز الشرقي الأصفر والعديد من الأحجار الثمينة الأخرى. يتم إنتاج اكسيد الالمونيوم الاصطناعي والياقوت والياقوت على نطاق المصنع، وهذه الحجارة ليست ضرورية فقط للمجوهرات، ولكن أيضا للعديد من فروع التكنولوجيا الحديثة. يكفي أن نتذكر أشعة الليزر الياقوتية، والساعات المكونة من خمسة عشر حجرًا، والصنفرة المصنوعة بشكل أساسي من اكسيد الالمونيوم الذي يتم الحصول عليه في الأفران الكهربائية، ونوافذ توكاماك المصنوعة من الياقوت، وهي إحدى أولى المنشآت لدراسة العمليات النووية الحرارية.

نظير واحد فقط

يتكون الألومنيوم الطبيعي من "نوع" واحد فقط من الذرات - وهو نظير ذو رقم كتلة 27. ومن المعروف أن العديد من النظائر المشعة الاصطناعية للعنصر رقم 13، معظمها قصير العمر وواحد فقط - الألومنيوم 26 له نصف عمر من حوالي مليون سنة.

ألومينات

الألومينات هي أملاح أحماض orthoaluminum H3AlO3 وأحماض metaaluminum HAlO2. وتشمل الألومينات الطبيعية الإسبنيل النبيل والكريسوبيريل الثمين. يتم استخدام ألومينات الصوديوم NaAlO2، التي تكونت أثناء إنتاج الألومينا، في إنتاج المنسوجاتمثل لاذع. في الآونة الأخيرة، اكتسبت ألومينات العناصر الأرضية النادرة، التي تتميز بالحرارة العالية واللون المميز، الجميل في كثير من الحالات، أهمية عملية أيضًا. ألومينات اللانثانوم والسماريوم كريمية، والأوروبيوم والجادولينيوم والديسبروسيوم وردي، والنيوديميوم أرجواني، والبراسيوديميوم أصفر. وتعتبر هذه المواد واعدة في إنتاج السيراميك الخاص والنظارات البصرية، وكذلك في الطاقة النووية: حيث تتمتع بعض العناصر الأرضية النادرة بقدرة عالية بشكل استثنائي على التقاط النيوترونات الحرارية. اقرأ المزيد عن هذا في قصص عن اللانثانيدات.

المعلم - عن الطالب

“...أعتقد أنني قمت باكتشاف: لقد اكتشفت الإنسان. في عام 1880، بعد وقت قصير من عودتي من اليابان، حيث قمت بتدريس الكيمياء لمدة أربع سنوات، لاحظت صبيًا في السادسة عشرة من عمره. جاء هذا الشاب إلى المختبر ليشتري أنابيب زجاجية أو أنابيب اختبار أو شيء من هذا القبيل مقابل بضعة سنتات. لم أكن أعرف شيئا عن هذا الصبي، لكنني اعتقدت في كثير من الأحيان أنه ربما يصبح عالما - بعد كل شيء، كان يشارك في البحث في تلك السنوات عندما يقضي المراهقون الآخرون وقتهم فقط في الألعاب والترفيه. كان هذا المراهق هو تشارلز إم هول، الرجل الذي اكتشف، وهو في الثالثة والعشرين من عمره، طريقة لفصل الألومنيوم عن الخامات.

ذهب تشارلز إلى الكلية، وبعد أن أكمل جزءًا من الدورة المطلوبة، أخذته إلى مختبري. قلت ذات مرة، أثناء حديثي مع الطلاب: "إن المخترع الذي يتمكن من تطوير طريقة رخيصة لإنتاج الألومنيوم وجعل الألومنيوم معدنًا للاستهلاك الشامل سيقدم خدمة عظيمة للإنسانية ويكسب شهرة عالم متميز".

وسمعت تشارلز يلتفت إلى أحد زملائه الطلاب ويقول: "سأصنع هذا المعدن". وحصل على العمل. لقد جرب العديد من الطرق، لكن جميعها لم تنجح. وأخيرا، استقر هول على التحليل الكهربائي. أعطيته أجهزة وبطاريات قديمة وغير ضرورية. أولئك منكم الذين شاهدوا البطاريات الكهربائية سوف يضحكون مما تمكن هول من صنعه من أكواب مختلفة من كتل الفحم. لكننا حصلنا على التيار الذي نحتاجه.

بعد فترة وجيزة، تخرج هول من الكلية وتولى المبنى الخاص به. لقد أنشأ مختبره في الغابة بالقرب من منزله، وواصل تجاربه بإصرار، وكثيرًا ما أخبرني بالنتائج.

كان من الضروري العثور على مذيب لأكسيد الألومنيوم، المادة الخام الرئيسية للألمنيوم. وبعد ستة أشهر، أثبت هول أن الأكسيد شديد الذوبان في مصهور ألومينات فلوريد الصوديوم 3NaF · AlF3.

في صباح أحد الأيام، ركض هول نحوي وهو يصرخ فرحًا: "أستاذ، لقد فهمت!" وضعت على راحة اليد اثنتي عشرة كرة صغيرة من الألومنيوم، وهو أول ألمنيوم يتم إنتاجه عن طريق التحليل الكهربائي. حدث هذا في 23 فبراير 1886."

هذه قصة للبروفيسور إيفيت، أعيد طبعها بواسطتنا من مجموعة "Flash of Genius"، التي جمعها العالم الأمريكي أ. جاريت من مصادر أولية.

الألومنيوم في وقود الصواريخ

عندما يحترق الألومنيوم في الأكسجين والفلور، يتم إطلاق الكثير من الحرارة. ولذلك، يتم استخدامه كمادة مضافة لوقود الصواريخ. يحرق صاروخ ساتورن 36 طنًا من مسحوق الألومنيوم أثناء طيرانه. تم التعبير عن فكرة استخدام المعادن كأحد مكونات وقود الصواريخ لأول مرة بواسطة F.A. زاندر.

خاتمة

من المعروف أنه في العناصر p، يكون المستوى الفرعي p للمستوى الإلكتروني الخارجي مملوءًا بالإلكترونات، والتي يمكن أن تحتوي على من واحد إلى ستة إلكترونات.

هناك 30 عنصرًا في الجدول الدوري. تشكل هذه العناصر p، أو نظائرها من الإلكترونات p، مجموعات فرعية IIIA، وIVA، وVA، وVIA، وVIIA، وVI IIA. يتطور هيكل المستوى الإلكتروني الخارجي لذرات عناصر هذه المجموعات الفرعية بالطريقة الآتية: ns2p1، ns2p2، ns2p3، ns2p4، ns2p5 و ns2p6.

بشكل عام، العناصر p، باستثناء الألومنيوم، لها نشاط اختزال ضعيف نسبيًا. على العكس من ذلك، أثناء الانتقال من المجموعة الفرعية IIIA إلى المجموعة الفرعية VIIA، لوحظ زيادة في النشاط التأكسدي للذرات المحايدة، وتزداد قيم تقارب الإلكترون وطاقة التأين، وتزداد السالبية الكهربية للعناصر p.

في ذرات العنصر p، ليس فقط إلكترونات p، ولكن أيضًا إلكترونات s في المستوى الخارجي لها تكافؤ. أعلى حالة أكسدة إيجابية لنظائرها الإلكترونية تساوي عدد المجموعة التي تقع فيها.

كتب مستخدمة

1. أحمدوف إن إس، الكيمياء العامة وغير العضوية. - م.: تخرج من المدرسه, 1989

2. كوتون إف، ويلكنسون جي، أساسيات الكيمياء غير العضوية. - م: مير، 1979

3. نيكراسوف بي في، كتاب الكيمياء العامة. - م: الكيمياء، 1981

4. S. I. Venetsky "قصص عن المعادن"، طبعة موسكو. تعدين 1986

5. يو في خوداكوف، في إل فاسيليفسكي "المعادن"، طبعة موسكو. التنوير 1966

6. A. V. Suvorov، A. B. Nikolsky "الكيمياء العامة"، إصدار سانت بطرسبرغ. الكيمياء 1995

يخطط:

مقدمة

الخصائص الفيزيائية لل

الخواص الكيميائية لل

تحضير واستخدام آل

أكسيد الألومنيوم آل 2 يا 3

هيدروكسيد الألومنيوم Al(OH)3

أملاح الألومنيوم

مركبات الألومنيوم الثنائية

الفائدة، الفائدة...

ما هو - آل

حول فوائد الشيخوخة ومراحل التقوية

التبريد السريع لتكوين البلورات

ساب وساس

ليس مجرد أسطورة

الألومنيوم الحراري

الكريوليت الاصطناعي

المحفز الأول

وكل هذا أكسيد الألومنيوم!

نظير واحد فقط

ألومينات

المعلم - عن الطالب

الألومنيوم في وقود الصواريخ

خاتمة

الأدب

أكاديمية أوليانوفسك الزراعية الحكومية

قسم الكيمياء

تم الفحص بواسطة: Nuretdinova R.A.

خلاصة

"الألومنيوم"

يتم من قبل الطالبأنادورة

2 ب مجموعات أعضاء هيئة التدريس

طب بيطري