Sport 

Kde se hliník nachází v každodenním životě? Oblasti použití hliníku. Ropný a chemický průmysl

„Okřídlený kov“ je jedním z nejběžnějších v každodenním životě a výrobě. Hliník se používá k výrobě mostů, automobilů, letadel a dokonce i smartphonů.

Life.ru hovoří o tom, kde ještě lze hliník použít.

Na obloze i ve vesmíru

Hliník poprvé „letěl“ v roce 1900 – v podobě rámu a vrtulí obrovské vzducholodě LZ-1 Ferdinanda Zeppelina. Měkký čistý kov se ale hodil jen pro pomalé letadlo lehčí než vzduch. Skutečně „okřídlený“ hliník byl již pětkrát pevnější, protože obsahoval mangan, měď, hořčík, zinek v různých procentech - oblohu a vesmír dobyly různé druhy duralu, slitiny vynalezené na začátku dvacátého století německým inženýrem. Alfred Wilm.

Materiál byl perspektivní, ale měl i mnohá omezení – vyžadoval takzvané stárnutí, tedy sílu, která je mu vlastní, nezískal hned, ale až časem. A to se nedalo svařit... A přece dobývání vesmíru začalo právě duralem, ze kterého byla vyrobena i koule slavné první umělé družice Země.

Mnohem později, na vrcholu kosmického věku, se začaly objevovat slitiny na bázi hliníku a materiály s mnohem pozoruhodnějšími vlastnostmi. Například přátelství hliníku s lithiem umožnilo vyrobit části letadel a raket mnohem lehčími bez snížení pevnosti a slitiny s titanem a niklem mají vlastnost „kryogenního kalení“: v chladu vesmíru jejich tažnost a síla jen roste. Plášť raketoplánu Buran byl vyroben z tandemu hliníku a skandia: hliníkovo-hořčíkové desky se staly mnohem pevnějšími, při zachování pružnosti a zdvojnásobení bodu tání.

Modernější materiály nejsou slitiny, ale kompozity. Ale i v nich je základ nejčastěji hliník. Jeden z moderních a slibných materiálů pro letectví a kosmonautiku se nazývá „kompozit bor-hliník“, kde jsou bórová vlákna srolována do sendviče s vrstvami hliníkové fólie a tvoří vysoké tlaky a teploty, extrémně odolný a lehký materiál. Například lopatky turbín pokročilých leteckých motorů jsou nosné tyče z bóru a hliníku potažené titanovým „plášťem“.

V automobilovém průmyslu a dopravě

Dnes nové modely Range Rover a Jaguar je podíl hliníku na konstrukci karoserie 81 %. První experimenty s hliníkovými karoseriemi jsou obvykle připisovány Audi, které v roce 1994 představilo A8 z lehkých slitin. Ještě na počátku dvacátého století však tento lehký kov na dřevěném rámu byl firemní styl karoserie slavných britských sportovních vozů Morgan. Skutečná „invaze hliníku“ do automobilového průmyslu začala v 70. letech, kdy továrny začaly tento kov masivně používat pro bloky válců motorů a skříně převodovek místo obvyklé litiny; o něco později se místo lisovaných ocelových rozšířila kola z lehkých slitin.

V současnosti je klíčovým trendem v automobilovém průmyslu elektřina. A lehké slitiny na bázi hliníku se stávají obzvláště relevantními v karosérii: „energeticky úsporný“ kov dělá elektrické vozidlo lehčím, což znamená, že zvyšuje kilometrový výkon na jedno nabití baterie. Hliníkové karoserie používá značka Tesla, trendsetter na automobilovém trhu budoucnosti, a to vlastně mluví za vše!

Domácí auta s hliníkovými karoseriemi zatím neexistují. Ale nerezový a lehký materiál už začíná pronikat do ruského dopravního sektoru. Typickým příkladem jsou ultramoderní vysokorychlostní tramvaje Vityaz-M, jejichž interiéry jsou celé vyrobeny z hliníkových slitin, které jsou prakticky věčné a nevyžadují neustálé opravy. Za zmínku stojí, že na vytvoření jednoho interiéru tramvaje je potřeba až 1,7 tuny hliníku, který dodává krasnojarská hliníkárna Rusala.

„Strop, stěny, regály – vše je hliník A nejde jen o plechové krytiny, detaily jsou složité, kombinují dokončovací a nosné prvky a tunely pro ventilaci a rozvody.— říká Vitaly Dengaev, generální ředitel společnosti Krasnojarsk Machine-Building Components, kde vznikly hliníkové interiéry vozu Vityaz. — Navíc kromě estetiky získáváme také nejvyšší bezpečnost: na rozdíl od plastů a syntetiky hliníkový interiér nevylučuje škodlivé látky, pokud dojde k požáru!“

17. března tohoto roku začalo po Moskvě jezdit 13 tramvají Vityaz-M a do 5. dubna již přepravily prvních sto tisíc cestujících! Tato rychlá a tichá městská doprava s kabinami pro 260 osob, s Wi-Fi, klimatizací, místy pro invalidy a kočárky a dalšími komfortními prvky je navržena na životnost 30 let, což je dvakrát více než u předchozích modelů. V příštích třech letech dostane hlavní město 300 Vityaz, z nichž 100 bude v této sezóně na kolejích.

V tiskárnách budoucnosti

Základní amatérské 3D tiskárny tisknoucí z plastového vlákna už nikoho nepřekvapí. Dnešním dnem začíná éra plnohodnotného sériového 3D tisku kovových dílů. Hliníkový prášek je možná nejběžnějším materiálem pro technologii nazývanou AF (od Additive Fabrication, „aditivní výroba“). Aditivum je v angličtině „doplněk“ a v tomto hluboký význam názvy technologie: díl se nevyrábí z přířezu, ze kterého se při zpracování odřezává přebytečný materiál, ale naopak přidáváním materiálu na pracovní plochu nástroje.

Kovový prášek vychází z dávkovače AF stroje a je laserem spékán vrstvu po vrstvě do jediné pevné hmoty monolitického hliníku. Součásti, které jsou integrovány pomocí metody AF, ohromují představivost svou prostorovou složitostí; Není možné je provádět klasickými metodami ani na nejmodernějších kovoobráběcích strojích! Díly vytvořené na aditivních tiskových strojích z prášků hliníkové slitiny mají díky prolamovanému designu pevnost monolitu a přitom jsou několikanásobně lehčí. Vyrábějí se bezodpadově a rychle - takové kovové „tkaničky“ jsou nepostradatelné v biomedicíně, letectví a kosmonautice, přesné mechanice, při výrobě forem a tak dále.

Až donedávna byly všechny technologie spojené s Additive Fabrication cizí. Ale nyní se domácí analogy aktivně rozvíjejí. Například na Uralské federální univerzitě (Ural Federal University) se připravuje experimentální instalace na výrobu kovových prášků pro AF-3D tisk. Zařízení funguje na principu stříkání roztaveného hliníku proudem inertního plynu, tato metoda umožní získat kovové prášky s libovolnými parametry zrnitosti.

Ve stavebnictví a osvětlení

Hliník může být i fasádním a střešním materiálem, jehož životnost není omezena na pár let a je mimořádně výhodná pro projektanty a montážníky! Pro konstrukci byly vyvinuty speciální patentované slitiny a kompozity s nejrůznějšími vlastnostmi - Alclad, Kal-Alloy, Kalzip, Dwall Iridium. Hliník lze použít k lisování dílů, u kterých je střešní rovina integrální s nosnými prvky. To je nutné například pro vytvoření stahovacích střech stadionů.

Hliníkové střešní díly potažené speciálním typem fluoropolymeru příbuzného teflonu odolají enormnímu zatížení větrem a srážkami. A při stavbě střech obrovských rozměrů, kde celková délka plechu od okraje k okraji může dosahovat několika desítek metrů, se používá speciální technologie, jejíž vývoj umožnila i plasticita hliníku. Aby nedocházelo k nespolehlivému spojování mnoha malých plechů, je na stavbu dovezena hliníková páska široká několik metrů, stočená do obrovské role, která se přímo na stavbě vede speciálním strojem, který stejnoměrnou pásku vyprofiluje. a tudíž tuhé. Hliníkový profil je přiváděn na střechu budovy pomocí speciálních vodítek s válečky. Tuto technologii vyvinula britská Corus Group, jeden ze světových lídrů ve výrobě hliníkových střešních plechů (nyní součást Tata Steel).

U nás se hliníková architektura skutečně rozvíjí až nyní, zaostává za světovými sazbami, ale rázně je dohání - příklady realizace z poslední doby zahrnují střechu stadionu Zenit Arena v Petrohradě, zázemí Kazaňské univerziády, Soči letiště, unikátní most z lehkých slitin v současnosti ve výstavbě v Nižném Novgorodu a další objekty.

Budova je postavena, střecha postavena, teď potřebujeme světlo! A tady je hliník zpět v trendu. Není to jen „okřídlený“ kov, ale také „kov světla“. Ve světě nyní hoří miliardy LED žárovek a jejich počet každou sekundu roste. Každá lampa má hliníkový chladič, který odvádí přebytečné teplo z LED krystalů a zabraňuje jejich přehřívání. Mnohem důležitější roli ale hraje hliník při výrobě základny samotných LED – leukosafíru. Tak se nazývá umělý krystal vyrobený ze zvláště čistého oxidu hlinitého. V současnosti se tuny surovin pro krystaly dováží především ze zahraničí, ale nedávno byla v Naberezhnye Chelny s podporou Rostecu spuštěna první linka na výrobu vysoce čistého oxidu hlinitého pro pěstování monokrystalů leukosafíru. Aluminium Association je přesvědčena, že během 2-3 let budou naše podniky schopny zcela nahradit dovoz vysoce čistého oxidu hlinitého do Ruska, což výrazně podnítí domácí výrobu LED.

V našem životě - všude...

…jen o tom ne vždy víme! Téměř všechny vysoce kvalitní gadgety jsou vyrobeny na bázi hliníkových slitin: rámečky a kryty smartphonů, tabletů, notebooků, obalů na powerbanky a mnoho dalšího. Sportovní potřeby, dětské kočárky, kuchyňské náčiní, radiátory, nábytkové kování – seznam oblastí, kde se používá lehký kov, je nekonečný. Ale proč o tom vždy nevíme? Faktem je, že hliník a jeho slitiny v „nahé podobě“, jako ta známá, ale beznadějně zastaralá hliníková lžíce, se v dnešní době téměř nikdy nenacházejí. Dnes míči vládne technologie eloxování, která umožňuje, aby díly vyrobené z hliníku a jeho slitin byly potaženy trvanlivým oxidovým filmem odolným proti opotřebení. Eloxování nešpiní vaše ruce a lze dosáhnout téměř jakékoli barvy a textury.

Jednou z nejslibnějších oblastí hliníku pro domácnost jsou rámy jízdních kol. Hliníkový rám je velmi lehký, díky čemuž je velmi pohodlné zvedání kola a jízda na něm. Rám při poškození laku nerezaví, legovací přísady činí kov velmi pevným a technologie zvané „butting“ a „hydroforming“ umožňují vyrábět trubky různé tloušťky a s libovolnými ohyby, odlehčení a zesílení rámu přesně tam, kde je to potřeba.

Miliony kol – obrovský trh! Rámy všech u nás prodávaných a montovaných dvoukolek se však zatím dovážejí... „V této oblasti se však objevila malá revoluce: inženýři Rusal vyvinuli speciální novou slitinu, ideální pro rámy jízdních kol, a pracují na rozvoji výroby rámů u nás, říká Leonid Khazanov, zástupce redaktora časopisu Metal Supply and Sales. — Projekt podporuje Rusal jako jediný Ruský výrobce hliník, se sídlem v Naberezhnye Chelny, závod na výrobu hliníkových profilů Tatprof, připravený na výrobu trubek pro rámy, a domácí společnost- Montér jízdních kol "Velomotors". V případě realizace plánovaného rozsahu výroby by naše rámy měly být levnější než čínské a zároveň mnohem kvalitnější.“

Rusko je světovým lídrem v oblasti hliníku, jedním ze tří největších výrobců tohoto kovu. SSSR začal stavět hliníkové hutě na počátku třicátých let 20. století a do poloviny dekády se zcela zbavil dovozu. Kupodivu však skutečně vstupujeme do „éry hliníku“ až nyní. Hlavní vlastník Rusalu, Oleg Děripaska, opakovaně prohlásil, že úroveň spotřeby hliníku v Rusku je mnohem nižší než celosvětový průměr, a dnes je konečně čas tento trend prolomit a vynaložit maximální úsilí a zdroje na vytvoření zpracovatelských kapacit v Rusku. země a vytlačují dovážené produkty, jejichž kvalita je často ohrožena mnoha otázkami.

Po mnoho let se konstruktéři vyhýbali použití hliníku, protože je zastaralý regulační dokumenty hliníkové slitiny a kompozity se prostě neobjevily - dnes jsou normy, GOST a SNIP revidovány a aktualizovány v duchu doby. A téměř všechny oblasti průmyslu čekají na objevení nových oblastí využití tohoto kovu.

Fotografie z otevřených zdrojů

Federální agentura pro vzdělávání Ruské federace

Státní technologická univerzita

"Moskevský institut oceli a slitin"

Ruská olympiáda pro školáky

"Inovativní technologie a věda o materiálech"

Fáze II: Vědecká a tvůrčí soutěž

Směr (profil):

"Materiálová věda a technologie nových materiálů"

"Vlastnosti hliníku a oblasti použití v průmyslu a každodenním životě"

Udělal jsem práci:

Zajcev Viktor Vladislavovič

Moskva, 2009

1. Úvod

4. Aplikace hliníku a jeho slitin v průmyslu a každodenním životě

4.1 Letectví

4.2 Stavba lodí

4.3 Železniční doprava

4.4 Automobilová doprava

4.5 Konstrukce

4.6 Ropný a chemický průmysl

4.7 Hliníkové nádobí

5. Závěr

5.1. Hliník - materiál budoucnosti

6. Seznam použité literatury

1. Úvod

Ve své eseji na téma „Vlastnosti hliníku a oblasti použití v průmyslu a každodenním životě“ bych rád poukázal na zvláštnost tohoto kovu a jeho převahu nad ostatními. Celý můj text je důkazem, že hliník je kovem budoucnosti a bez něj to pro nás bude těžké další vývoj.

1.1 Obecná definice hliníku

Hliník ( lat. Hliník, z alumen - kamenec) - chemický prvek III gr. periodická tabulka, atomové číslo 13, atomová hmotnost 26,98154. Stříbrnobílý kov, lehký, tažný, s vysokou elektrickou vodivostí, tmelt = 660 °C. Chemicky aktivní (na vzduchu se pokryje ochranným oxidovým filmem). Z hlediska rozšíření v přírodě je na 3. místě mezi prvky a na 1. místě mezi kovy (8,8 % hmotnosti zemské kůry). Z hlediska elektrické vodivosti je hliník na 4. místě, hned za stříbrem (je na prvním místě), mědí a zlatem, což má vzhledem k nízké ceně hliníku velký praktický význam. Hliníku je dvakrát více než železa a 350krát více než mědi, zinku, chrómu, cínu a olova dohromady. Jeho hustota je pouze 2,7 * 10 3 kg/m 3. Hliník má plošně centrovanou krychlovou mřížku a je stabilní při teplotách od -269 °C do bodu tání (660 °C). Tepelná vodivost při 24°C je 2,37 W×cm-1×K-1. Elektrický odpor hliníku vysoká čistota(99,99 %) při 20 °C je 2,6548×10-8 Ohm×m, neboli 65 % elektrického odporu mezinárodního standardu žíhané mědi. Odrazivost leštěného povrchu je více než 90 %.

1.2 Historie výroby hliníku

K doloženému objevu hliníku došlo v roce 1825. Tento kov jako první získal dánský fyzik Hans Christian Oersted, když jej izoloval působením amalgámu draselného na bezvodý chlorid hlinitý (získaný průchodem chlóru horkou směsí oxidu hlinitého a uhlí ). Po oddestilování rtuti získal Oersted hliník, i když byl kontaminován nečistotami. V roce 1827 získal německý chemik Friedrich Wöhler hliník v práškové formě redukcí hexafluorohlinitanu draslíkem. Moderní způsob výrobu hliníku objevil v roce 1886 mladý americký badatel Charles Martin Hall. (V letech 1855 až 1890 bylo vyrobeno pouze 200 tun hliníku a během následujícího desetiletí bylo Hallovou metodou celosvětově vyrobeno 28 000 tun tohoto kovu.) Hliník s čistotou přes 99,99 % byl poprvé získán elektrolýzou v roce 1920. V roce 1925 Edwards zveřejnil některé informace o fyzikálních a mechanických vlastnostech takového hliníku. V roce 1938 Taylor, Willey, Smith a Edwards publikovali článek, který uvádí některé vlastnosti hliníku s čistotou 99,996 %, rovněž získaného ve Francii elektrolýzou. První vydání monografie o vlastnostech hliníku vyšlo v roce 1967. Až donedávna se věřilo, že hliník jako vysoce aktivní kov se nemůže v přírodě vyskytovat ve volném stavu, až v roce 1978. V horninách sibiřské plošiny byl objeven nativní hliník - ve formě vláknitých krystalů o délce pouze 0,5 mm (s tloušťkou vlákna několik mikrometrů). Nativní hliník byl také objeven v měsíční půdě přivezené na Zemi z oblastí Moří krize a hojnosti. Má se za to, že kovový hliník může vznikat kondenzací z plynu. Při silném zvýšení teploty se halogenidy hliníku rozkládají a přecházejí do stavu s nižší valenci kovu, například AlCl. Když taková sloučenina kondenzuje při poklesu teploty a nepřítomnosti kyslíku, dochází v pevné fázi k disproporcionační reakci: část atomů hliníku se oxiduje a přechází do obvyklého trojmocného stavu a část se redukuje. Monivalentní hliník lze redukovat pouze na kov: 3AlCl > 2Al + AlCl 3 . Tento předpoklad podporuje také nitkovitý tvar krystalů nativního hliníku. Krystaly této struktury se typicky tvoří v důsledku rychlého růstu z plynné fáze. Je pravděpodobné, že mikroskopické hliníkové nugety v měsíční půdě vznikly podobným způsobem.

2. Klasifikace hliníku podle stupně čistoty a jeho mechanických vlastností

V následujících letech bylo kvůli srovnatelné snadnosti výroby a atraktivním vlastnostem publikováno mnoho prací o vlastnostech hliníku. Čistý hliník našel široké uplatnění hlavně v elektronice - od elektrolytických kondenzátorů až po vrchol elektrotechniky - mikroprocesory; v kryoelektronice, kryomagnetice. Novějšími metodami získávání čistého hliníku jsou metoda zónového čištění, krystalizace z amalgámů (slitiny hliníku se rtutí) a izolace z alkalických roztoků. Stupeň čistoty hliníku je řízen hodnotou elektrického odporu při nízkých teplotách. V současné době se používá následující klasifikace hliníku podle úrovně čistoty:

Mechanické vlastnosti hliníku při pokojové teplotě:

3. Hlavní legující prvky ve slitinách hliníku a jejich funkce

Čistý hliník je docela měkký kov – téměř třikrát měkčí než měď, takže i poměrně silné hliníkové pláty a tyče se snadno ohýbají, ale když hliník tvoří slitiny (je jich obrovské množství), jeho tvrdost se může až desetinásobně zvýšit. Nejpoužívanější:

Berylium se přidává ke snížení oxidace při zvýšených teplotách. Malé přísady berylia (0,01 - 0,05 %) se používají ve slitinách hliníku pro zlepšení tekutosti při výrobě dílů spalovacích motorů (pístů a hlav válců).

Bór se zavádí pro zvýšení elektrické vodivosti a jako rafinační přísada. Bór se zavádí do hliníkových slitin používaných v nukleární energie(kromě částí reaktoru), protože pohlcuje neutrony a brání tak šíření záření. Bór je zaváděn v průměrném množství 0,095 – 0,1 %.

Vizmut. Kovy s nízkými teplotami tání, jako je vizmut, olovo, cín, kadmium, se zavádějí do hliníkových slitin pro zlepšení obrobitelnosti. Tyto prvky tvoří měkké, tavitelné fáze, které přispívají ke křehnutí třísky a mazání frézy.

Gallium se přidává v množství 0,01 - 0,1 % do slitin, ze kterých se pak vyrábějí spotřební anody.

Žehlička. Zavádí se v malých množstvích (»0,04 %) při výrobě drátů pro zvýšení pevnosti a zlepšení tečení. Železo také snižuje přilnavost ke stěnám forem při lití do kokily.

Indium. Přídavek 0,05 - 0,2 % zpevňuje hliníkové slitiny během stárnutí, zejména s nízkým obsahem mědi. Přísady india se používají v ložiskových slitinách hliník-kadmium.

Ke zvýšení pevnosti a zlepšení korozních vlastností slitin se přidává přibližně 0,3 % kadmia.

Vápník dodává plasticitu. S obsahem vápníku 5 % má slitina efekt superplasticity.

Křemík je nejpoužívanější přísada do slévárenských slitin. V množství 0,5 - 4 % snižuje sklon k praskání. Kombinace křemíku a hořčíku umožňuje tepelné zatavení slitiny.

Hořčík. Přídavek hořčíku výrazně zvyšuje pevnost bez snížení tažnosti, zvyšuje svařitelnost a zvyšuje korozní odolnost slitiny.

Měď zpevňuje slitiny, maximálního zpevnění je dosaženo při obsahu mědi 4 - 6%. Slitiny mědi se používají při výrobě pístů pro spalovací motory a vysoce kvalitních litých dílů letadel.

Cín zlepšuje řezný výkon.

Titan. Hlavním úkolem titanu ve slitinách je zjemnění zrna v odlitcích a ingotech, což značně zvyšuje pevnost a jednotnost vlastností v celém objemu.

Hliník je jedním z nejběžnějších a nejlevnějších kovů. Je těžké si bez něj představit moderní život. Není divu, že hliník je nazýván kovem 20. století. Dobře se hodí ke zpracování: kování, ražení, válcování, tažení, lisování. Čistý hliník je docela měkký kov; vyrábí se z něj elektrické vodiče, konstrukční díly, fólie pro potravinářské výrobky, kuchyňské náčiní a „stříbrná“ barva. Tento krásný a lehký kov je široce používán ve stavebnictví a letecké technice. Hliník velmi dobře odráží světlo. Proto se používá k výrobě zrcadel – ukládáním kovu ve vakuu.

Hliník má v průmyslu obrovský význam díky své zvýšené tažnosti, vysoká úroveň tepelná a elektrická vodivost, nízká koroze, protože film Al2O3 vytvořený na povrchu působí jako ochrana proti oxidaci. Hliník vyrábí vynikající tenké válcované výrobky, fólie a profily všech tvarů pomocí lisování a dalších typů tlakového zpracování. Tvoří z něj odlišné typy dráty používané v elektrických zařízeních.
Hliník, stejně jako železo, se ve své čisté formě používá velmi zřídka. Pro dosažení požadovaných užitných vlastností se při výrobě přidávají malá množství (ne více než 1 %) jiných prvků, nazývaných legovací prvky. Tímto způsobem se získávají slitiny železa, hliníku a dalších kovů.

Fyzikální parametry hliníkových slitin

Slitiny hliníku mají hustotu, která se mírně liší od hustoty slitin hliníku čistý kov(2,7 g/cm3). Pohybuje se od 2,65 g/cm3 u slitiny AMg6 do 2,85 g/cm3 u slitiny V95.
Postup legování nemá téměř žádný vliv na modul pružnosti a modul ve smyku. Například modul pružnosti zesíleného duralu D16T je téměř stejný jako modul pružnosti čistého kovu A5 (E = 7100 kgf/mm2). Vzhledem k tomu, že maximální tekutost slitin je o několik jednotek vyšší než maximální tekutost čistého hliníku, lze již hliníkové slitiny použít jako konstrukční materiál s různou úrovní zatížení (vše záleží na značce slitiny a její stav).
Díky nízkému indexu hustoty mohou být specifické hodnoty maximální pevnosti, maximální tekutosti a modulu pružnosti (odpovídající parametry dělené hodnotou hustoty) pro silné hliníkové slitiny porovnány se stejnými specifickými hodnotami pro ocel a titan. slitiny. Díky tomu mohou hliníkové slitiny s vysokou pevností konkurovat oceli a titanu, ale pouze do teplot nepřesahujících 200 C.
Většina hliníkových slitin má ve srovnání s čistým hliníkem horší elektrickou a tepelnou vodivost, odolnost proti korozi a svařitelnost.
Je známo, že slitiny s vyšším stupněm legování se vyznačují výrazně nižší elektrickou a tepelnou vodivostí. Tyto indikátory jsou přímo závislé na stavu slitiny.
Nejlepší korozní vlastnosti hliníkových slitin jsou pozorovány u slitin AMts, AMg, AD31 a nejhorší jsou pozorovány u vysokopevnostních slitin D16, V95, AK. Kromě toho korozní vlastnosti tepelně zpevňujících slitin do značné míry závisí na režimu kalení a stárnutí. Například slitina D16 se nejčastěji používá v přirozeně zestárlém stavu. Při teplotách nad 80°C se však jeho ukazatele koroze výrazně snižují a pro použití v podmínkách více vysoké teplotyčasto se používá umělé stárnutí.
Slitiny AMts a Amg se dobře hodí pro všechny typy svařování. Při procesu svařování za studena opracované oceli v oblasti svarový šev se provádí žíhání, z tohoto důvodu je pevnost svaru rovna pevnosti základního materiálu v žíhaném stavu.

Druhy hliníkových slitin

Dnes je výroba hliníkových slitin velmi rozvinutá. Existují dva typy hliníkových slitin:

  • deformovatelné, ze kterých vytvářejí plechy, trubky, profily, obaly, výlisky
  • slévárny, ze kterých se provádí tvarové odlévání.

Široké použití hliníkových slitin je způsobeno jejich vlastnostmi. Takové slitiny jsou velmi oblíbené v letectví, automobilovém průmyslu, stavbě lodí a dalších oblastech národního hospodářství.
Netvrditelné slitiny Al - Mn (AMts) a Al - Mg (AMg) jsou korozivzdorné materiály, ze kterých se vyrábějí plynové nádrže, nádrže na olej a trupy lodí.
Kalitelné slitiny Al - Mg - Si (AB, AD31, AD33) se používají k výrobě lopatek a dílů pro kabiny vrtulníků a bubny kol hydroplánů.
Slitina hliníku a mědi - dural nebo dural. Slitina s křemíkem se nazývá silumin. Slitina s manganem - AMts má zvýšenou odolnost proti korozi. Prvky jako Ni, Ti, Cr, Fe ve slitině pomáhají zvýšit tepelnou odolnost slitin, inhibují proces difúze a přítomnost lithia a berylia zvyšuje modul pružnosti.
Žáruvzdorné hliníkové slitiny systémů Al - Cu - Mn (D20, D21) a Al - Cu - Mg - Fe - Ni (AK - 4 - 1) se používají k výrobě pístů, hlav válců, disků, lopatek kompresorů a dalších díly, které musí fungovat při teplotách do 300 °C. Tepelné odolnosti lze dosáhnout legováním Ni, Fe, Ti, (D20, D21, AK - 4 - 1).
K výrobě odlitků se používají lité hliníkové slitiny. Jedná se o slitiny Al - Si (silumin), Al - Cu (duralumin), Al - Mg (Amg). Mezi siluminy stojí za zmínku slitiny Al - Si (AL - 2), Al - Si - Mg (AL - 4, AL - 9, AL - 34), zpevněné tepelným zpracováním. Silumíny se dobře hodí k odlévání, stejně jako k řezání a svařování, mohou být také eloxovány a dokonce impregnovány laky.
Vysoce pevné a žáruvzdorné lité slitiny Al - Cu - Mn (AL - 19), Al - Cu - Mn - Ni (AL - 33), Al - Si - Cu - Mg (AL - 3, AL - 5 ) systémy. Ty, které prošly procesem legování chromem, niklem, chlórem nebo zinkem, vydrží teploty až 300 °C. Používají se k výrobě pístů, hlav bloků a válců.
Slinutý hliníkový prášek (SAP) se vyrábí lisováním (700 MPa) hliníkového prášku při teplotě 500 až 600°C. SAP se vyznačuje zvýšenou pevností a tepelnou odolností až do 500 °C.

Třídy slitin hliníku

Určité vlastnosti hliníkových slitin odpovídají konkrétním druhům těchto slitin. Uznávané mezinárodní a národní normy (dříve existovaly německé DIN, dnes evropské EN, americké ASTM a mezinárodní ISO) stejně jako ruské GOSTy zvažují čistý hliník a jeho slitiny odděleně. Podle těchto dokumentů se čistý hliník dělí na třídy, nikoli na slitiny.
Všechny druhy hliníku se dělí na:

  • vysoce čistý hliník (99,95 %)
  • technický hliník obsahující asi 1 % nečistot nebo přísad.

Norma EN 573-3 definuje různé verze čistoty hliníku, například „hliník EN AW 1050A“, a slitiny hliníku, například „slitina EN AW 6060“. Současně se hliník často nazývá slitina, například „hliníková slitina 1050A“.
V ruských normách, například v dokumentu GOST 4784-97 „Hliník a tvářené hliníkové slitiny“ a dalších dokumentech o hliníku a slitinách hliníku, se místo termínu „označení“ používá podobný termín „třída“, pouze v angličtině ekvivalentní „třída“. Podle stávajících norem musíte používat fráze jako „hliník třídy AD0“ a „hliníková slitina třídy AD31“.
Termín „třída“ se však často používá pouze pro hliník a slitiny hliníku se jednoduše nazývají „slitiny hliníku“ bez jakýchkoli značek, například „hliníková slitina AD31“.
Někdy si lidé pletou pojem „značka“ s pojmem „označování“. GOST 2.314-68 definuje pojem označení jako soubor znaků charakterizujících produkt, například označení, kód, číslo šarže (sériové), datum výroby, ochranná známka společnosti. Značka je v tomto případě instalační nebo přepravní označení. Proto je označení nebo třída slitiny jen malou částí označení, nikoli označení samotné.
Třída hliníku nebo slitiny se aplikuje na jeden z konců ingotu nebo prase. Pomocí nesmazatelné barvy se nanášejí barevné pruhy, které slouží jako označení. Například podle GOST 11069-2001 je hliník třídy A995 označen čtyřmi zelenými svislými pruhy.
Podle dokumentu GOST 11069-2001 jsou třídy hliníku označeny čísly za desetinnou čárkou v procentech hliníku: A999, A995, A99, A85, A8, A7, A6, A5 a A0. Nejčistším hliníkem je přitom A999, který obsahuje 99,999 % hliníku. Používá se pro laboratorní experimenty. V průmyslový sektor používají hliník vysoké čistoty - od 99,95 do 99,995 % a technické čistoty - od 99,0 do 99,85 %.

Podmínky (zpracování) polotovarů z tvárných hliníkových slitin

Označení

Stav, účel

Po výrobě bez dodatečného tepelného zpracování. Stupeň vytvrzení a mechanické vlastnosti nekontrolováno

Válcované za tepla

Lisováno za tepla

Žíhaný (měkký). Nejvyšší tažnost a rozměrová stálost

Opracované za studena (zpracované za studena)

Silně opracované za studena (válcováním plechů asi o 20% pro maximální vytvrzení)

Tři čtvrtiny (3/4) opracované za studena, zvýšená pevnost

Polokalená (1/2), zvýšená pevnost

Jedna čtvrtina (1/4) opracovaná za studena, zvýšená pevnost

Tvrzený* (nestabilní, obvykle se uvádí délka přirozeného stárnutí po vytvrzení), zvýšená pevnost

Temperované + přirozeně stárnuté. Získání dostatečně vysoké pevnosti, zvýšené tažnosti, odolnosti proti trhlinám a odolnosti proti únavě

Tvrzené + uměle stárnuté pro maximální pevnost

Temperované + uměle stárnuté. Zlepšení charakteristik odolnosti proti korozi, odolnosti proti trhlinám, tažnosti s mírným poklesem pevnosti. V ruských označeních znamená zvýšení první číslice písmene zvýšení stupně stárnutí a změkčení

T31, T36,
T37, T39

Kalené + přirozeně stárnuté + tvrzené za studena. Druhé číslo udává stupeň deformace zpevněním za studena. Zvýšení pevnosti při současném snížení plasticity a odolnosti proti praskání

T81, T83,
T86, T87

Tvrzené + tvrzené za studena + uměle stárnuté. Stupeň deformace (zpevnění) je označen druhým číslem. Posilování

Kalené + uměle stárnuté + tvrzené za studena. Zvýšená pevnost, zejména v kombinaci s procesem tváření součásti

V současné době se hliník a jeho slitiny používají v mnoha oblastech průmyslu a techniky. Především hliník a jeho slitiny využívá letecký a automobilový průmysl. Hliník je široce používán i v dalších odvětvích: strojírenství, elektrotechnice a výrobě přístrojů, průmyslové a občanské stavebnictví, chemický průmysl a výroba spotřebního zboží.

V leteckém průmyslu se hliník stal hlavním kovem, protože jeho použití umožňuje vyřešit problém snižování hmotnosti Vozidlo a dramaticky zvýšit efektivitu jejich využití. Konstrukce letadel, motory, bloky, hlavy válců, klikové skříně, převodovky, čerpadla a další díly jsou vyráběny z hliníku a jeho slitin.


V elektrotechnickém průmyslu se hliník a jeho slitiny používají k výrobě kabelů, přípojnic, kondenzátorů a usměrňovačů. střídavý proud. V přístrojové výrobě se používá při výrobě filmových a fotografických zařízení, radiotelefonních zařízení a různých kontrolních a měřicích přístrojů.

Hliník se začal hojně využívat při výrobě zařízení pro výrobu a skladování silné kyseliny dusičné, peroxidu vodíku, organických látek a potravinářských výrobků díky vysoké odolnosti proti korozi a netoxicitě.

Hliníková fólie se stala velmi běžnou obalový materiál, protože je mnohem pevnější a levnější než cín. Hliník se také široce používá pro výrobu nádob na konzervování a skladování potravin. Zemědělství. Ale skladování není omezeno na malé sklenice; hliník se používá pro stavbu sýpek a dalších prefabrikovaných konstrukcí, které jsou v zemědělství žádané.

Hliník je také široce používán ve vojenském průmyslu při konstrukci letadel, tanků, dělostřeleckých zařízení, střel, zápalných prostředků a pro mnoho dalších účelů ve vojenském vybavení.

Vysoce čistý hliník je široce používán v takových nových oblastech technologie, jako je nukleární energie, polovodičová elektronika, radar.

Hliník se rozšířil jako antikorozní nátěr, dokonale chrání kovové povrchy před působením různých chemikálií a atmosférickou korozí, proto je široce používán při výrobě různých materiálů.

Další široce používaný užitečný majetek hliník - jeho vysoká odrazivost. Proto se z něj vyrábí různé odrazné plochy topných a osvětlovacích reflektorů a zrcadel.

Hliník se používá v metalurgickém průmyslu jako redukční činidlo při výrobě řady kovů, jako je chrom, vápník a mangan. Používá se také pro dezoxidaci oceli a svařování ocelových dílů.

Bez hliníku a jeho slitin se v průmyslové a občanské výstavbě neobejdete. Využívá se k výrobě stavebních rámů, krovů, okenních rámů, schodišť atd. Například v Kanadě činí spotřeba hliníku pro tyto účely asi 30 % celkové spotřeby, v USA je to více než 20 %.

Na základě všech výše uvedených způsobů použití hliníku můžeme říci, že hliník pevně zaujal první místo mezi ostatními neželeznými kovy, pokud jde o rozsah výroby a význam v ekonomice.

V současné době svět produkuje více než 50 milionů tun hliníku ročně, například v roce 2008 podle American Aluminium Association - 53 milionů tun.

  • kam to všechno spěje?
  • V jakých průmyslových odvětvích se používá?
  • Kde se s tím v běžném životě setkáváme?

Spotřeba v průmyslu a životě

Níže uvedený obrázek ukazuje osm průmyslových a stavebních odvětví, ve kterých se hliník používá obzvláště silně. Procentuální podíly různých průmyslových odvětví na celkové spotřebě jsou uvedeny podle statistiky International Aluminium Institute za rok 2007. Od té doby si myslím, že se obraz jako celek nezměnil a tyto údaje jsou docela relevantní.

Aplikace hliníku v hotových průmyslových výrobcích

Hlavní průmyslová odvětví, která aktivně využívají hliník, jsou:

  • Konstrukce
  • Balení produktu
  • Elektrotechnický průmysl
  • Dopravní inženýrství
  • Výroba strojů a zařízení
  • Výroba zboží pro každodenní život
  • Prášková metalurgie
  • Dezoxidace oceli v metalurgii železa