ალუმინი: ქიმიური და ფიზიკური თვისებები. §1. ალუმინის აღმოჩენის ისტორია

ალუმინის ნაერთები ადამიანისთვის ცნობილი იყო უძველესი დროიდან. ერთ-ერთი მათგანი იყო შემკვრელი, რომელიც მოიცავს ალუმინის-კალიუმის ალუმ KAl(SO4)2. მათ იპოვეს ფართო გამოყენება. მათ იყენებდნენ როგორც სისხლძარღვთა და სისხლის შესაჩერებლად. ხის გაჟღენთვამ კალიუმის ალუმის ხსნარით გახადა აალებადი. ცნობილია საინტერესო ისტორიული ფაქტი, თუ როგორ სპარსელებთან ომის დროს რომის სარდალმა არქელაოსმა ბრძანა, კოშკები, რომლებიც თავდაცვითი ნაგებობების ფუნქციას ასრულებდნენ, ალმით შეასხეს. სპარსელებმა მათი დაწვა ვერასოდეს მოახერხეს.

ალუმინის კიდევ ერთი ნაერთი იყო ბუნებრივი თიხა, რომელშიც შედიოდა ალუმინის ოქსიდი Al2O3.

ალუმინის მოპოვების პირველი მცდელობები მხოლოდ XIX საუკუნის შუა ხანებში. დანიელი მეცნიერის ოერსტედის მცდელობა წარმატებით დაგვირგვინდა. მის მისაღებად მან გამოიყენა გაერთიანებული კალიუმი, როგორც ოქსიდის ალუმინის რედუქტორი. მაგრამ ვერ მოხერხდა იმის გარკვევა, თუ რა სახის ლითონი იყო მიღებული მაშინ. რამდენიმე ხნის შემდეგ, ორი წლის შემდეგ, ალუმინი მოიპოვა გერმანელმა ქიმიკოსმა ვოლერმა, რომელმაც მიიღო ალუმინი უწყლო ალუმინის ქლორიდის კალიუმის მეტალთან გათბობის გამოყენებით. გერმანელი მეცნიერის მრავალწლიანი შრომა უშედეგო არ ყოფილა. 20 წლის განმავლობაში მან მოახერხა გრანულირებული ლითონის მომზადება. აღმოჩნდა, რომ ვერცხლის მსგავსი იყო, მაგრამ გაცილებით მსუბუქი იყო. ალუმინი იყო ძალიან ძვირადღირებული ლითონიდა მე-20 საუკუნის დასაწყისამდე მისი ღირებულება ოქროს ფასზე მაღალი იყო. ამიტომ, მრავალი, მრავალი წლის განმავლობაში, ალუმინი გამოიყენებოდა სამუზეუმო ექსპონატად. დაახლოებით 1807 წელს დევიმ სცადა ალუმინის ელექტროლიზის ჩატარება და მიიღო ლითონი, რომელსაც ეწოდა ალუმი ან ალუმინი, რომელიც ლათინურიდან ითარგმნება როგორც ალუმი.

თიხისგან ალუმინის წარმოება საინტერესო იყო არა მხოლოდ ქიმიკოსებისთვის, არამედ მრეწველებისაც. ალუმინის ძალიან რთული იყო სხვა ნივთიერებებისგან განცალკევება, რამაც განაპირობა ის, რომ ის უფრო ძვირი იყო ვიდრე ოქრო. 1886 წელს ქიმიკოსმა C.M. ჰოლმა შემოგვთავაზა მეთოდი, რამაც შესაძლებელი გახადა ლითონის დიდი რაოდენობით მიღება. კვლევის ჩატარებისას მან ალუმინის ოქსიდი გახსნა AlF3 nNaF კრიოლიტის დნობაში. მიღებული ნარევი მოათავსეს გრანიტის ჭურჭელში და პირდაპირი ელექტრული დენი გადიოდა დნობის მეშვეობით. მას ძალიან გაუკვირდა, როდესაც გარკვეული დროის შემდეგ ჭურჭლის ძირში სუფთა ალუმინის ფირფიტები აღმოაჩინა. ეს მეთოდი ამჟამად მთავარია სამრეწველო მასშტაბით ალუმინის წარმოებისთვის. მიღებული ლითონი ყველაფერში კარგი იყო, გარდა სიმტკიცისა, რაც საჭირო იყო ინდუსტრიისთვის. და ეს პრობლემა მოგვარდა. გერმანელმა ქიმიკოსმა ალფრედ ვილმმა ალუმინის შენადნობი სხვა ლითონებით: სპილენძი, მანგანუმი და მაგნიუმი. შედეგი იყო შენადნობი, რომელიც ბევრად უფრო ძლიერი იყო ვიდრე ალუმინი.

§2. მოპოვების მეთოდები

გამოგონება ეხება ალუმინის წარმოების მეთოდს წყალბადთან ერთად წყალხსნარებიდან ელექტროლიტური გამოყოფით. მეთოდი იყენებს თხევადი ლითონის კათოდს, მაგალითად გალიუმს. მეტალში ალუმინის შემცველობა იზრდება 6 წონამდე, შენადნობი ამოღებულია ელექტროლიზატორიდან, გაცივდება 98-დან 26°C-მდე და ალუმინის იზოლირებულია კრისტალიზაციით, მიიღება პირველადი გაჯერებული მყარი ხსნარი ალუმინის შემცველობით. დაახლოებით 80 wt.%. დედალი ლიქიორი, ევტექტიკური შემადგენლობის შენადნობი, უბრუნდება ელექტროლიზს, როგორც კათოდური მეტალი, ხოლო პირველადი მყარი ხსნარი დნება და ექვემდებარება რეკრისტალიზაციას 660°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე, თანმიმდევრულად გამოყოფს მეორადს, მესამეულს და ა.შ. მყარი ხსნარები სითხეებიდან ტექნიკური სისუფთავის ალუმინის მისაღებად მათგან. ალუმინის წარმოების ალტერნატიულმა მეთოდებმა - კარბოთერმული პროცესი, ტოდტის პროცესი, კუვაჰარას პროცესი, ქლორიდების ელექტროლიზი, ალუმინის ნატრიუმით შემცირება - არ აჩვენა რაიმე უპირატესობა ჰერუ-ჰოლის მეთოდთან შედარებით. წინამდებარე გამოგონების პროტოტიპი არის ჩვენი წინა წინადადება ამავე სახელწოდებით, N-ის ქვეშ. წყალხსნარებიდან ალუმინის წარმოება წყალბადთან ერთად, რომელიც წარმოადგენს ამ გამოგონების არსს, უკიდურესად მაცდურია, მაგრამ მისი განხორციელება შეუძლებელია პროცესების გამო. მყარი ალუმინის კათოდის პასივაცია ცვლადი შემადგენლობის ოქსიდ-ჰიდროქსიდის ფილებით. ჩვენი მცდელობები, განეხორციელებინათ პროცესი ტუტე ალუმინის, გოგირდმჟავას, მარილმჟავას და აზოტის მჟავას ხსნარებში, ერთნაირად წარუმატებელი იყო. ამასთან დაკავშირებით, ჩვენ ვთავაზობთ ალუმინის და წყალბადის წარმოებას თხევადი ლითონის კათოდზე, მაგალითად, გალიუმის კათოდზე ან გალიუმ-ალუმინის შენადნობისგან შემდგარზე. ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა დაბალი დნობის შენადნობები. კათოდი. შედეგად, ელექტროლიზი ხორციელდება მარტივად და, პირველი მიახლოებით, უბრალოდ ალუმინის გარანტირებული გათავისუფლებით კათოდის შენადნობაში.

მრეწველობაში ალუმინი იწარმოება Al2O3-ის ელექტროლიზით მდნარ კრიოლიტ Na3-ში 950 ტემპერატურაზე.

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

პროცესების ძირითადი რეაქციები:

CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4 (15.z)

SiO2 + 6HF →H2SiF6 + 2H2

HF და H2SiF6 არის აირისებრი პროდუქტები, რომლებიც დაჭერილია წყლის მიერ. მიღებული ხსნარის დესილიკონიზაციისთვის, მასში პირველად შეჰყავთ სოდას გამოთვლილი რაოდენობა:

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

ნაკლებად ხსნადი Na2SiF6 გამოიყოფა და დარჩენილი ჰიდროფთორმჟავას ხსნარი ანეიტრალებს ჭარბი სოდაით და ალუმინის ჰიდროქსიდით კრიოლიტის მისაღებად:

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

NaF და AlF3 შეიძლება ცალ-ცალკე მიღებულ იქნეს იმავე გზით, თუ ჰიდროფთორმჟავას დეზილიკონიზებული ხსნარი განეიტრალება Na2CO3 ან Al(OH)3 გამოთვლილი რაოდენობით.

ალუმინის- ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო ქიმიური ელემენტი. საინტერესოა არა მხოლოდ იმიტომ, რომ ის მოულოდნელად სწრაფად და გამარჯვებით, რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში, შემოვიდა ჩვენს ცხოვრებაში, ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ტექნოლოგიაში, ეროვნული ეკონომიკის ყველაზე მნიშვნელოვან სექტორებში და არა მხოლოდ იმიტომ, რომ ეს არის მსუბუქი ლითონი, რომელიც მაგნიუმთან ერთად ქმნიდა თვითმფრინავის ფრთიან ძალას. დიდი ინტერესია მისი თვისებები და, უპირველეს ყოვლისა, მისი გეოქიმიური როლი. ფაქტია რომ ალუმინი, რომელიც კულტურული კაცობრიობამ ცოტა ხნის წინ გაიცნო, ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი, ყველაზე გავრცელებული ქიმიური ელემენტია..

თქვენ და მე კარგად ვიცით, რომ თიხისა და ქვიშის საფარქვეშ, რომელიც სხვადასხვა დროს წარმოიქმნება მასიური კლდეების ამინდობისა და განადგურების შედეგად, არის უწყვეტი, რომელიც მოიცავს მთელ დედამიწას, დედამიწის ქვის გარსს ან დედამიწის ქერქი.

ამ ქვის ჭურვის სისქე, მისი სისქე მინიმუმ ასი კილომეტრია და შესაძლოა, როგორც ახლა ვივარაუდოთ, ბევრად მეტი. ეს ჭურვი სიღრმეში თანდათან იქცევა მეორეში - მადნად, რომელიც შეიცავს რკინას და სხვა ლითონებს და, ბოლოს და ბოლოს, დედამიწის ცენტრში არის, როგორც ჩანს, რკინის ბირთვი.

ქვის გარსი ქმნის უზარმაზარ გამონაზარდებს დედამიწის ზედაპირზე - კონტინენტურ მასებს, ანუ კონტინენტებს. მათზე, თავის მხრივ, ჩამოყალიბდა ნაკეცები მთების გრძელი ჯაჭვების სახით.

დედამიწის კლდოვანი გარსი, რომელიც საფუძველს უქმნის კონტინენტებს და მათ მთიანეთებს, შედგება ალუმინოსილიკატებისა და სილიკატებისაგან. ალუმოსილიკატები შედგება, როგორც მათი სახელიდან ჩანს, სილიციუმის, ალუმინის და ჟანგბადისგან. სწორედ ამიტომ ქვის ჭურვს ხშირად უწოდებენ "სიალს" - SiAl, - სილიციუმის ლათინური სახელების პირველი მარცვლების გაერთიანებით - სილიციუმი - და ალუმინი - ალუმინი.

ეს გარსი, რომელიც ძირითადად შედგება გრანიტისგან, არის დაახლოებით 50% ჟანგბადი, 25% სილიციუმი და 10% ალუმინი წონით. ამრიგად, ალუმინი, განაწილების თვალსაზრისით, დედამიწაზე მესამე ადგილს იკავებს ქიმიურ ელემენტებს შორის და პირველ ადგილს ლითონებს შორის. დედამიწაზე უფრო მეტია, ვიდრე რკინა.

ალუმინი, სილიციუმი და ჟანგბადი ერთად არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტები, საიდანაც აგებულია დედამიწის ქერქი და დედამიწის კლდოვან გარსში ისინი ქმნიან სხვადასხვა მინერალებს. ეს მინერალები არის ატომების ისეთი ნაერთები, რომლებსაც აქვთ ან სილიციუმის ატომი ან ალუმინის ატომი ცენტრში, ხოლო ჟანგბადის ატომები მათ გარშემო რეგულარულად მდებარეობს ოთხ კუთხეში, ქმნიან ტეტრაედრონულ ფიგურას.

ამრიგად, სილიციუმ-ჟანგბადის ტეტრაედრებთან ერთად ჩნდება ალუმინის-ჟანგბადის ტეტრაედრები. ამ შემთხვევაში ალუმინის როლი ორმხრივია: ან ის, ისევე როგორც სხვა ლითონები, მდებარეობს სილიციუმ-ჟანგბადის ტეტრაედრებს შორის, აკავშირებს მათ ერთმანეთთან, ან იკავებს სილიციუმის ადგილს ზოგიერთ ტეტრაედრში.

სილიციუმის და ალუმინის ამ ტეტრაედრონებიდან, მათი ერთმანეთთან შერწყმით, წარმოიქმნება დედამიწის ქერქის მრავალი უმნიშვნელოვანესი მინერალი, რომლებიც გაერთიანებულია ალუმინის სილიკატების ზოგადი სახელწოდებით. ერთი შეხედვით, ალუმინის, სილიციუმის და ჟანგბადის ატომების რთული ნიმუში წააგავს ლამაზ მაქმანის ან ხალიჩის ნიმუშებს. ამ სურათის დადგენა მხოლოდ რენტგენის სხივების დახმარებით შეიძლებოდა, რომელიც თითქოს მინერალების შინაგან სტრუქტურას ასახავდა.

გავიხსენოთ, როგორ გვეჩვენებოდა ნაცრისფერი და ერთფეროვანი ქვები შორეულ ბავშვობაში და რა რთული და მრავალფეროვანი სურათი გვიხატება, როცა მათი სტრუქტურის სიღრმეში შევდივართ.

ზოგიერთი ალუმინოსილიკატების გავრცელება კოლოსალურია. საკმარისია ითქვას, რომ დედამიწის ქერქის ნახევარზე მეტი შედგება მინერალებისგან, რომლებსაც ფელდსპარები ეწოდება. ისინი გრანიტების, გნაისების და სხვა კლდეების ნაწილია, რომლებიც დედამიწას ფარავს თითქოს მყარი ქვის გარსით და ძლიერ მთათა მწვერვალების სახით გამოდიან.

დედამიწის ზედაპირზე ფელდსპარების ამინდობის შედეგად ათასობით წლის განმავლობაში დეპონირდება თიხის უზარმაზარი აკუმულაციები, რომელიც შედგება 15-20% ალუმინისგან. ამ ყველგან აღმოჩენილ კლდეებში აღმოჩენილ ალუმინს თიხასაც კი ეძახდნენ.

ჩვენ ვხვდებით უწყლო ალუმინის ოქსიდს (AbO3) მინერალური კორუნდის სახით, რომელიც გამოირჩევა შესანიშნავი სიხისტეთა და ზოგჯერ არაჩვეულებრივი სილამაზით. ალუმინის გამჭვირვალე ჯიშები, სადაც მხოლოდ მცირე რაოდენობით ელემენტები - საღებავები - ქრომი, რკინა, ტიტანია შერეული ალუმინისა და ჟანგბადით, პირველი კლასის ულამაზეს თვლებს შორისაა. რა მრავალფეროვნება და ფერთა სიმდიდრე იქმნება იმავე ალუმინაში ამა თუ იმ ნივთიერების უმნიშვნელო შერევით! ეს არის წითელი ლალი და ლურჯი საფირონი, ცქრიალა ნათელი ტონებით, რომელიც ატყვევებს ხალხს უხსოვარი დროიდან. რამდენი ზღაპარი ასოცირდება ამ ქვებთან! ნაკლებად სუფთა, გაუმჭვირვალე, ყავისფერი, ნაცრისფერი, მოლურჯო და მოწითალო კორუნდის კრისტალები, რომლებიც სიმტკიცეში მხოლოდ ალმასს ჩამორჩებიან, ადამიანები ასევე დიდი ხნის განმავლობაში იყენებდნენ.

მათი დახმარებით ვამუშავებთ სხვადასხვა მყარ მასალებს, მათ შორის იარაღების, იარაღების, ჩარხების და მანქანების მბზინავ ფოლადს.

ყველასთვის კარგად არის ცნობილი იმავე კორუნდის მცირე კრისტალები, რომლებიც შერეულია მაგნეტიტთან და სხვა მინერალებთან - ე.წ. თქვენ ალბათ არაერთხელ გაიწმინდეთ თქვენი დანა ქვიშის ქაღალდით!

კორუნდი, რა თქმა უნდა, შეიძლება იყოს ალუმინის ლითონის მარტივი წყარო, მაგრამ ის თავისთავად ძალიან ღირებულია და ბუნებით მწირია.

უხსოვარი დროიდან, კაცობრიობის კულტურის გარიჟრაჟზეც კი, ქვის ხანიდან დღემდე, ადამიანები ფართოდ იყენებდნენ გრანიტებს, ბაზალტებს, პორფირებს, თიხებს და სხვა ქანებს ალუმოსილიკატებისგან, აშენებდნენ მათ მთელ ქალაქებს, ქმნიდნენ შენობებს, ხელოვნების ნიმუშებს. , ჭურჭელი, მწარმოებელი კერამიკა, ფაიანსი, ფაიფური.

მაგრამ ათასობით წლის განმავლობაში ადამიანებს ეჭვიც კი არ ეპარებოდათ ალუმინის კეთილშობილურ და შესანიშნავ თვისებებზე - ლითონის, რომელიც ამ კლდეებში იმალებოდა.

ალუმინი ბუნებაში არსად გვხვდება მეტალის სახით, ის ყოველთვის გვხვდება სხვადასხვა ნაერთებში, სრულიად განსხვავებული თვისებებითა და გარეგნობით ალუმინის ლითონისგან.

და დასჭირდა ადამიანის გენიოსი, მისი შრომისმოყვარეობა ამ მშვენიერი ლითონის მოპოვებასა და გაცოცხლებას.

მბზინავი ვერცხლისფერი ლითონის მცირე რაოდენობა პირველად იზოლირებული იქნა დაახლოებით 125 წლის წინ. და მაშინ არავის ეგონა, რომ ეს რაიმე როლს ითამაშებდა ადამიანის ცხოვრებაში, მით უმეტეს, რომ მისი მოპოვება ძალიან რთული იყო. მაგრამ გასული საუკუნის დასაწყისში, უამრავმა მეცნიერმა მოახერხა ალუმინის იზოლირება ელექტროლიზით კათოდში წიდის ქერქის ქვეშ მაღალ ტემპერატურაზე დნობის ალუმინის ნაერთებისგან. ეს იყო სუფთა ვერცხლის ლითონი - "ვერცხლი თიხისგან", როგორც მაშინ ამბობდნენ.

ალუმინის წარმოების ეს მეთოდი გადავიდა ქარხნებში და ლითონმა სწრაფად დაიწყო ფართო გამოყენება. მას აქვს ვერცხლის მსგავსი ფერი. და მისი თვისებები მართლაც საოცარი აღმოჩნდა.

ალუმინის ლითონის წარმოება ეფუძნება ორ ცალკეულ პროცესს. უპირველეს ყოვლისა, სუფთა უწყლო ალუმინის ოქსიდი - ალუმინა - მოიპოვება ბოქსიტიდან საკმაოდ რთული დამუშავების შემდეგ. შემდეგ ალუმინის ოქსიდი ელექტროლიზდება სპეციალურ აბანოებში, რომლებიც გაფორმებულია გრაფიტის ფირფიტებით.

ალუმინის ფხვნილი იტვირთება ამ აბანოებში, შერეული კრიოლიტის ფხვნილით. როდესაც ძლიერი ელექტრული დენი ჩართულია, ის ვითარდება სითბო(დაახლოებით 1000°); კრიოლიტი დნება და ხსნის ალუმინს, რომელიც შემდგომში დენის შედეგად იშლება ალუმინისა და ჟანგბადად. აბაზანის ფსკერი ემსახურება როგორც კათოდი (უარყოფითი პოლუსი) და მასზე გროვდება გამდნარი ალუმინი. იგი გამოიყოფა სპეციალური ონკანის მეშვეობით და ასხამენ ფორმებში, სადაც გამკვრივდება ვერცხლის მბზინავი ზოდების სახით.

ალუმინის ზოგიერთი თვისება ყველასთვის კარგად არის ცნობილი. ეს არის ძალიან მსუბუქი ლითონი, თითქმის სამჯერ მსუბუქია ვიდრე რკინა. ის ძალიან ბლანტია და ამავდროულად საკმაოდ გამძლეა: შეიძლება მავთულში ჩაჭრა ან ყველაზე თხელ ფურცლებში გაბრტყელება. არანაკლებ აღსანიშნავია მისი ქიმიური თვისებები. ერთის მხრივ, როგორც ჩანს, მას არ ეშინია დაჟანგვის; ჩვენ ეს ვიცით ალუმინის ჭურჭლის, ქოთნების, ტაფებისა და ქილების ქცევიდან. იმავდროულად, მისი მიდრეკილება ჟანგბადთან ძალიან მაღალია. ეს აშკარა წინააღმდეგობა აღნიშნა ჩვენმა დიდმა ქიმიკოსმა დ.ი. ფაქტია, რომ ვერცხლისფრად მბზინავი ალუმინი ჰაერში დნობის შემდეგ დაფარულია ოქსიდის მოსაწყენი ფილმით, რომელიც იცავს მას შემდგომი დაჟანგვისგან. ყველა მეტალს არ ეძლევა თავდაცვის ეს უნარი. რკინის ოქსიდი, მაგალითად, კარგად ცნობილი ჟანგი, ოდნავადაც არ უშლის ხელს ლითონის შემდგომ განადგურებას: ის ძალიან ფხვიერია და ადვილად გამტარია ჰაერისა და წყლისთვის. პირიქით, ოქსიდის თხელი ფილმი, რომელიც ფარავს ალუმინს, არის ძალიან მკვრივი, ელასტიური და ემსახურება როგორც საიმედო საფარს.

გაცხელებისას ალუმინი ხარბად ერწყმის ჟანგბადს, გადაიქცევა ალუმინის ოქსიდად და გამოყოფს უზარმაზარ სითბოს. ალუმინის ეს თვისება წვის დროს სითბოს გამოყოფისთვის გამოიყენებოდა ტექნოლოგიაში მათი ოქსიდებიდან სხვა ლითონების დნობის მიზნით ალუმინის ლითონის ფხვნილთან შერევით. ამ ალუმოთერმიის პროცესში

მეტალის ალუმინი იღებს ჟანგბადს სხვა ლითონების ოქსიდებიდან და ამცირებს მათ.

თუ შეურიეთ, მაგალითად, რკინის ოქსიდის ფხვნილი ალუმინის ფხვნილს და ამ ნარევს მაგნიუმის ლენტით ცეცხლს დაუკიდებთ, თქვენს თვალწინ განვითარდება მძაფრი რეაქცია, რომელიც გამოიყოფა. უზარმაზარი თანხასითბოს და ტემპერატურა 3000°-მდე მოიმატებს. ამ ტემპერატურაზე ალუმინის მიერ გადაადგილებული რკინა დნება და მიღებული ალუმინის ოქსიდი მის ზედაპირზე წიდის სახით მიცურავს. ადამიანმა გამოიყენა ალუმინის ეს აქტივობა ზოგიერთი ცეცხლგამძლე და ტექნიკურად ღირებული ლითონის მოსაპოვებლად.

ამ გზით დნება ტიტანი, ვანადიუმი, ქრომი, მანგანუმი და სხვა ლითონები. ვინაიდან ალუმინოთერმია მაღალ ტემპერატურას ავითარებს, ფოლადის შესადუღებლად გამოიყენება რკინის ოქსიდისა და ალუმინის ნარევი - ეგრეთ წოდებული თერმიტი. თითოეულ თქვენგანს ალბათ უნახავს, ​​როგორ კეთდება ეს, მაგალითად, ტრამვაის რელსების შედუღებისას. თერმიტის დამწვრობისას დნება რკინა მიედინება რელსების დაკავშირებულ ბოლოებზე და ადუღებს მათ.

ძნელად შეიძლება დავასახელოთ ბევრი ელემენტი, რომელიც გახდის ისეთ სწრაფ და ბრწყინვალე კარიერას, როგორიც ალუმინი!

ალუმინის სწრაფად დაიწყო შეღწევა საავტომობილო, საინჟინრო და სხვა ინდუსტრიებში, ხშირ შემთხვევაში ჩაანაცვლა ფოლადი და რკინა. სამხედრო გემთმშენებლობაში მისმა გამოყენებამ მოახდინა რევოლუცია, რამაც შესაძლებელი გახადა შექმნა, მაგალითად, "ჯიბის საბრძოლო ხომალდები" (მსუბუქი კრეისერის ზომის გემები და დრედნოუტის ძალა).

ადამიანმა ისწავლა ამ "ვერცხლის" მიღება ბუნებრივი მინერალებისგან უზარმაზარი მასშტაბით. და "ვერცხლი თიხისგან" საშუალებას აძლევდა ადამიანს საბოლოოდ დაეპყრო ჰაერის ელემენტი.

ალუმინი ან მისი მსუბუქი შენადნობები იდეალურად შეეფერება ხისტი ბუშტების, ფიუზელაჟების, ფრთების ან მთლიანად ლითონის თვითმფრინავების კონსტრუქციას.

ეს ახალი ინდუსტრია, რომელმაც ასე ფართოდ გამოიყენა ალუმინი, საოცარი სისწრაფით იზრდებოდა ჩვენს თვალწინ.

როდესაც ვხედავთ თვითმფრინავს, რომელიც ჩვენს ზემოთ დაფრინავს, გახსოვდეთ, რომ მისი წონის 69% ძრავის გარეშე შედგება ალუმინისგან და მისი შენადნობებისგან და რომ თვითმფრინავის ძრავაშიც კი ალუმინის და მაგნიუმის - ორი ყველაზე მსუბუქი ლითონის წონა - 25%-ს აღწევს. .

მძიმე მრეწველობის უზარმაზარ მოხმარებასთან ერთად, მთლიანად ალუმინის მატარებლების მშენებლობასთან ერთად, მექანიკურ ინჟინერიაში და განსაკუთრებით საავიაციო ინდუსტრიაში ალუმინის მოხმარებასთან ერთად, ასობით ათასი ტონა ალუმინი იხარჯება ალუმინის მავთულხლართებზე და ელექტრო ნაწილებზე. ინდუსტრია.

მაგრამ ეს არ ამოწურავს ამ ლითონის გამოყენებას.

ასევე დავამატოთ პროჟექტორების ამრეკლავი სარკეები, ნაცხარის და ტყვიამფრქვევის ქამრების კრიტიკული ნაწილები, სროლები, ალუმინის ფხვნილი შერეული რკინის ოქსიდში - ცეცხლგამჩენ ბომბებში. გავიხსენოთ ხელოვნური კრისტალური ალუმინის (ელექტროკორუნდი, ალუნდი) კოლოსალური მნიშვნელობა, რომელიც ამჟამად მიღებულია იმავე ბოქსიტებიდან და გამოიყენება ეგრეთ წოდებულ აბრაზიულ მრეწველობაში, ძირითადად ლითონის დამუშავებაში.

სუფთა ალუმინის ოქსიდის კრისტალიზებით საღებავების დამატებით ვიღებთ მშვენიერ ლალებს და საფირონებს, რომლებიც არ ჩამოუვარდებიან ბუნებრივებს არც სიმტკიცეთ და არც სილამაზით. ჩვენ მათ ძირითადად ვიყენებთ როგორც აბრაზიას მდგრადი საყრდენი ქვები ზუსტი ინსტრუმენტების კრიტიკულ ნაწილებში: საათის მექანიზმები, სასწორები, ელექტრო მრიცხველები, გალვანომეტრები და ა.შ.

რკინას ვასხამთ წვრილ ალუმინის ფხვნილს, ვიღებთ ერთგვარ ალუმინის თუნუქს, რომელიც მდგრადია ჟანგის მიმართ. იგივე ფხვნილი გამოიყენება ლამაზი ლითოგრაფიული საღებავის მოსამზადებლად. ბოლო დროს კი მას ასევე დააფასეს ცნობილი ხალხური ხელოვნების ოსტატები - ხოხლომა ხის მხატვრობა. ალუმინის ფხვნილი გამოიყენება რბილი "პუპას" გამოყენებით ობიექტის ზეთით გაჟღენთილ ზედაპირზე. ამგვარად იქმნება მომხიბვლელი ვერცხლისფერი ფონი, რომელზედაც შემდეგ ოსტატი ხატავს რთულ ყვავილოვან ფერწერას.

რატომ ვუწოდებთ ალუმინს მე-20 საუკუნის ლითონს?

იმის გამო, რომ მისი გამოყენება, მისი შესანიშნავი თვისებების გამო, ყოველწლიურად იზრდება და იზრდება, ხოლო ალუმინის უზარმაზარი მარაგი ამოუწურავია, და არსებობს ყველა საფუძველი ვიფიქროთ, რომ ალუმინი ახლა ისევე შედის ადამიანის გამოყენებაში, როგორც რკინა. თავის დროზე.

გავა საუკუნეები და ჩვენს დროს შეიძლება ეწოდოს ალუმინის ეპოქა!

ისტორია გვასწავლის, რომ კაცობრიობამ ხანგრძლივი და თანდათანობითი ძალისხმევით მიაღწია რეალურ ცივილიზაციას. აქამდე გავლილი გრძელი გზა განსხვავებულად არის დაყოფილი სხვადასხვა თვალსაზრისით. ძალზე გავრცელებულია კაცობრიობის ისტორიის პერიოდებად დაყოფა იარაღებისა და ლითონების მიხედვით, რომლებიც მთავარ როლს ასრულებდნენ გარკვეულ ეპოქაში.

საწყისი ეპოქა იყო ქვის ხანა, როდესაც ადამიანებმა არ იცოდნენ ლითონის დამუშავება და ყველა ხელსაწყოს ქვისგან ამზადებდნენ. შემდეგ მოვიდა ბრინჯაოს და სპილენძის ხანა და ახლა ჩვენ ვცხოვრობთ რკინის ხანაში. სინამდვილეში, რკინა იმდენად მნიშვნელოვანია რეალურ ცივილიზაციაში, რომ მის გარეშე თანამედროვე ინდუსტრიისა და ტექნოლოგიების ყველა წარმატება აბსოლუტურად წარმოუდგენელი იქნებოდა. ჩვენ არ შეგვიძლია რკინის გარეშე, ხოლო ოქროს გარეშე ადვილად შეგვეძლო და ეჭვგარეშეა, რომ თუ ამჟამად რკინა არ არის ყველაზე კეთილშობილური ლითონი, ის, რა თქმა უნდა, ყველაზე სასარგებლო და საჭიროა ჩვენთვის ყოველ ნაბიჯზე.

იქ გავჩერდებით თუ შეიძლება ვიფიქროთ, რომ დადგება სხვა ეპოქა, როცა რკინა უკანა პლანზე გადავა? რა ლითონი ჩაანაცვლებს რკინას, რომელი საუკუნე მოვა?

თანამედროვე მეცნიერებას უკვე შეუძლია ამ კითხვებზე პასუხის გაცემა და ამ საუბარში მკითხველს გავაცნობთ ლითონის თვისებებს, რომელიც რკინას შეცვლის ჩვენს შორეულ შთამომავლებს, რომლებიც ალუმინის ეპოქაში იცხოვრებენ. მომავალი ასაკი არის ალუმინი. მაგრამ რატომ ალუმინი და არა სხვა ლითონი? Ეს მართალია?

იმისათვის, რომ ნებისმიერი ლითონი შეცვალოს რკინა, აუცილებელია შემდეგი პირობები. პირველი, ახალი მეტალი რკინაზე უკეთესი უნდა იყოს; მეორეც, აუცილებელია, რომ ის ბუნებაში რკინაზე არანაკლებ რაოდენობით იყოს გავრცელებული. ალუმინი სწორედ ასეთი ლითონია. ქვემოთ მკითხველს გავაცნობთ ამ საოცარი ლითონის ყველა თვისებას, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს ფოლადი სიხისტეში, გადააჭარბოს მას სხვა ასპექტებით და სილამაზით, განსაკუთრებით შენადნობებით, შეუძლია კონკურენცია გაუწიოს ოქროს და ვერცხლს. და რაც ყველაზე აღსანიშნავია ის არის, რომ ამ საოცარი ლითონის საბადოები შეუდარებლად აღემატება რკინას. ეს ახალი მეტალი ყველგან არის; ყოველდღე და საათში ფეხქვეშ ვთელავთ. ალუმინს სხვაგვარად თიხას ეძახიან და მხოლოდ სახელი გვიჩვენებს, რომ ის არის თიხის მთავარი კომპონენტი, თიხა, რომელსაც ახლა ჩვენ ვეპყრობით ასეთი დაუმსახურებელი და შეურაცხმყოფელი ზიზღით. როგორ შეიცვლება მომავალში ჩვენი ჩვეული ფრაზის მნიშვნელობა: „კოლოსი თიხის ფეხებით“! შეიწყალე, ჩვენი შთამომავლები იტყვიან: "თიხის ფეხები, მაგრამ უკეთესი და ძლიერი არაფერია!" ასე იცვლება დრო და ჩვენ მათთან ვართ...

ასე რომ, ჩვენ ვიცით, რა მეტალმა უნდა შეცვალოს ჩვენი დაჟანგული რკინა და მოახდინოს უზარმაზარი რევოლუცია ცივილიზაციაში, ვიცით ამ შესანიშნავი ლითონის თვისებები - რაშია საქმე?

ამ ლითონის მოპოვებაში. რკინაზე შეუდარებლად უკეთესი და გავრცელებულია, მაგრამ მისი მოპოვების იაფი გზა ჯერ კიდევ არ ვიცით და თიხის ხანისთვის რკინის ხანის შემცვლელად სიიაფე გარდაუვალია. ამ მეთოდის აღმოჩენა გამოიწვევს რევოლუციას კაცობრიობის ისტორიაში, რომელთანაც ყველაზე მნიშვნელოვანი პოლიტიკური მოვლენები, ყველაზე სისხლიანი ომები იქნება უბრალო წვრილმანები, თითქმის ყურადღების ღირსი. და ეს მსოფლიო რევოლუცია მოხდება არა ბრძოლის ველზე, არამედ სადღაც მეცნიერების მოკრძალებული მუშაკის იზოლირებულ ლაბორატორიაში, რომელიც შეძლებს თიხის თიხად გადაქცევის საიდუმლოს აღმოჩენას.

ოღონდ ორიოდე სიტყვა ვთქვათ ამ მეტალზე, რათა მკითხველმა ზემოხსენებული სიტყვები გადაჭარბებულად არ ჩათვალოს.

ალუმინი ან თიხა ყველაზე გავრცელებული ლითონია დედამიწაზე, მაგრამ ის არასოდეს გვხვდება მეტალის სახით, არამედ მხოლოდ ალუმინის სახით, ანუ მისი კომბინაცია ჟანგბადთან (Al 2 O 3), რომელიც ყველაზე გავრცელებული ქანების ნაწილია. და ძირითადი ნაწილი თიხა.

ვერცხლის ალუმინი; სუფთა ლითონის ხვედრითი წონა არის 2,56 (ანუ წყალზე მხოლოდ 2 1/2-ჯერ მძიმე); დამუშავებით ხვედრითი წონა იზრდება 2,67-მდე; მისი ელექტრული გამტარობა 3 1/2-ჯერ მეტია, ვიდრე რკინა, და 2-ჯერ ნაკლები, ვიდრე სპილენძი. ალუმინი სითბოს კარგი გამტარია; მისი დნობის წერტილი დევს თუთიისა და ვერცხლის დნობის წერტილებს შორის; იგი, სხვადასხვა დაკვირვებით, არის 600-850 ° C. სითბოს სიმძლავრე, სხვადასხვა განმარტებების მიხედვით, არის 0,202-0,2253, ანუ ის უფრო მაღალია ალუმინის, ვიდრე მეტალების უმეტესობისთვის, რაც შეესაბამება ალუმინის დაბალ ატომურ წონას.

ალუმინი კარგად მუშაობს სამსხმელო ყალიბებში და იძლევა კარგ ჩამოსხმას თუჯსა და მიწაში. თუ ის შთანთქავს ჟანგბადს ან ერწყმის სილიციუმის კვალს, ხდება ნაცრისფერი და მტვრევადი; ამიტომ ყალიბების ჩამოსხმის ზედაპირი დაფარულია ნახშირით ან დამწვარი კრიოლიტით. ლითონის შესანიშნავი თვისება, წინააღმდეგობა გაუწიოს კოროზიას (რაც განსაკუთრებით განიცდის რკინას) მნიშვნელოვნად სუსტდება, თუ ლითონი უწმინდურია. ალუმინს არ ზემოქმედებს წყალბადის სულფიდი, ამონიუმის სულფიდი ან აზოტის მჟავა, რომელიც ეფექტურია მხოლოდ დუღილის დროს; ის არ არის მგრძნობიარე მცენარეული მჟავების ზემოქმედების მიმართ და კარგად არის დაცული ჰაერში, თუნდაც ყველაზე თხელ ფოთლებში. კომპაქტური ალუმინი არ იცვლება მდუღარე წყალში. წითელი სიცხის დროსაც კი წყლის ორთქლი არ იშლება. წვრილად დაყოფილ მდგომარეობაში და დუღილის დროს ფოთლის სახით ლითონი იშლება წყალს. მარილმჟავა კარგად ხსნის ალუმინს. მთავარი სირთულე, რომელიც აფერხებს ალუმინის გამოყენებას, არის მისი მაღალი ფასი და ის, რომ მცირე ყურადღება ექცევა ალუმინის თვისებებს მათი გამოყენების თვალსაზრისით. ის ახლა გამოიყენება დიდი რაოდენობით ოპტიკური და მათემატიკური ინსტრუმენტებისთვის, სამკაულებში და სხვადასხვა „ფანტასტიკურ სტატიებში“, რომლებიც საჭიროებენ სიმტკიცეს და სიმსუბუქეს. ლითონის სიმსუბუქე ძალიან მნიშვნელოვანი თვისებაა, რომელიც სიძლიერესთან ერთად ალუმინს, დაბალ ფასად, შეუცვლელ მასალად აქცევს მრავალფეროვანი გამოყენებისთვის.

ალუმინის გამოყენების ძალიან მნიშვნელოვანი დაბრკოლებაა მისი ორი ნაწილის შეერთების სირთულე. შედუღებისთვის ლითონის გაცხელებისას მის ზედაპირზე წარმოიქმნება ალუმინის თხელი ფილმი, რომელიც ხელს უშლის შედუღების ლითონთან შეერთებას. იგივე ეხება ალუმინის შენადნობებს. თუმცა გარკვეული მეთოდების გამოყენებით შესაძლებელია ალუმინის შედუღება (Mourey და Burbuz მეთოდები).

ალუმინის შენადნობები, რომლებიც ახლა მნიშვნელოვან პრაქტიკულ ინტერესს იწვევს, მომავალში ალბათ ძალიან მნიშვნელოვან როლს შეასრულებენ ინდუსტრიაში, რადგან ალუმინი იაფდება. ეს შენადნობები ძალიან მრავალრიცხოვანია. როგორც ზოგადი წესი, შეიძლება ითქვას, რომ ალუმინი აუმჯობესებს თითქმის ყველა ლითონის ხარისხს, რომელსაც მას მცირე რაოდენობით ემატება. ეს ზრდის მათ სიმტკიცეს, რბილი ლითონების ბზინვარებას და ანიჭებს მათ მეტ წინააღმდეგობას ქიმიური აგენტების მოქმედების მიმართ. ის შენადნობს თითქმის ყველა სასარგებლო ლითონს. თუ იგი შერწყმულია რკინასთან, მაშინ მისგან სრულად იზოლირება შეუძლებელია მეტალის სახით; რკინა, რომელიც შეიცავს 7-8%-ზე მეტ ალუმინს, ხდება მყიფე და კრისტალიზდება გრძელ ნემსებში.

ვერცხლის მცირე რაოდენობით შენადნობი ალუმინი საგრძნობლად კარგავს სიმყუდროვეს; მაგრამ ამ ლითონის 5% შერევით ის კარგად არის დამუშავებული და იღებს ბევრად უკეთეს ლაქს, ვიდრე სუფთა ვერცხლი. 3% ვერცხლით, ალუმინი ძალიან კარგია ფიზიკური ხელსაწყოებისთვის, რადგან ის უფრო ხისტია, უფრო თეთრი ვიდრე ვერცხლი და წყალბადის სულფიდისგანაც კი არ შავდება. შენადნობი მცირე რაოდენობით ვერცხლით განსაკუთრებით შესაფერისია სასწორის სხივისთვის და მისი გამოყენება ამ მიზნით საკმაოდ გავრცელებულია. 5% ვერცხლის შემცველი შენადნობი არაერთხელ იყო რეკომენდირებული მონეტებისთვის, რადგან ის არის მყარი, მბზინავი და დროთა განმავლობაში არ კარგავს ბზინვარებას.

ალუმინის და კალის შენადნობებს არანაირი მნიშვნელობა არ ჰქონდა, სანამ ბურბუზმა არ გამოიყენა ალუმინი შედუღებისთვის და არ აჩვენა მათი სხვა თვისებები. შენადნობი, რომელიც შეიცავს 100 წილ ალუმინს და 20 ნაწილს კალის, უკვე წარმატებული იყო ინდუსტრიული თვალსაზრისით; მაგრამ 100 წილი ალუმინის და 10 ნაწილიანი კალის შენადნობი კიდევ უფრო საინტერესოა: ის უფრო თეთრია ვიდრე ალუმინი, ud. წონა 2,85, ანუ ოდნავ მეტი ვიდრე ალუმინის; ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას ისეთივე მოხერხებულობით, როგორც ალუმინი ყველა ინსტრუმენტის ასაგებად, რომელიც მოითხოვს განსაკუთრებულ სიმსუბუქეს. მისი წინააღმდეგობა სხვადასხვა ქიმიურ აგენტებზე უფრო მეტია ვიდრე სუფთა ალუმინისა და დამუშავება უფრო ადვილია. რაც შეეხება შედუღებას, ის ისეთივე მარტივია, როგორც სპილენძისა და შეიძლება გაკეთდეს სპეციალური მომზადების გარეშე. ამ შენადნობიდან მზადდება მრავალი ინსტრუმენტი, რომელიც უკვე წარმოების პროდუქტია, რომელიც გამოიყენება ოპტიკური, გეოდეზიური და ფიზიკური ინსტრუმენტების ასაშენებლად. თუთიისა და ალუმინის ყველაზე საინტერესო შენადნობი შეიცავს ამ უკანასკნელს 3%-ს; თუთიაზე უფრო რთული და ბზინვარეა.

97% ოქროს და 3% ალუმინის შენადნობი უფრო ლამაზია, ვიდრე სუფთა ოქრო, რომელიც არ კარგავს თავის სხვა თვისებებს.

ამგვარად, სხვა ლითონების მცირე რაოდენობით შეყვანა ალუმინში ზრდის მის სიკაშკაშეს და სიმტკიცეს სხვა თვისებების მნიშვნელოვანი შეცვლის გარეშე; მცირე რაოდენობით ალუმინის სხვა ლითონებში შეყვანა თითქმის ყოველთვის აძლიერებს მათ თვისებებს.

ყველა შენადნობიდან ალუმინის ბრინჯაომ ბოლო დროს განსაკუთრებით დიდი მნიშვნელობა მოიპოვა, მით უმეტეს, რომ მისი დამზადებისთვის გამოიყენება ელექტრო მეთოდი.

ბოლო დრომდე ალუმინის ბრინჯაოს მისაღებად საუკეთესო გზად ითვლებოდა ძმები ქოულების მეთოდი (Cowles, in Cleveland, Ohio, North America). მაგრამ ახლა ფრანგმა ჰეროულმა ქოულზის თერმული მეთოდი თერმოელექტროლიტური მეთოდით ჩაანაცვლა, რაც გაცილებით მომგებიანი და მოსახერხებელი გამოდის. სანამ ამ მეთოდების მოკლე აღწერაზე გადავიდოდეთ, ჩვენ აღვწერთ ალუმინის ბრინჯაოს თვისებებს, რომელიც მალე ალბათ ჩაანაცვლებს ჩვეულებრივ თუნუქის ბრინჯაოს.

ალუმინის შენადნობი 5% სპილენძით კვლავ ელასტიურია; 10%-იან სპილენძზე აღარ ვარგა დასამუშავებლად. 80%-ზე მეტი სპილენძის შემცველ შენადნობებს აქვთ ლამაზი ყვითელი ფერი; სპილენძის 5-დან 10%-მდე შემცველობას ალუმინის ბრინჯაო ეწოდება; ის კარგად არის შესწავლილი პერსი, სენ-კლერ-დევილი, დებრე და სხვები. თუ ალუმინის შემცველობა იზრდება 10% -ზე მეტი, მაშინ შენადნობის სიმტკიცე იმდენად იზრდება, რომ მისი დამუშავება მხოლოდ რთულია. შენადნობი 10% ალუმინის არის ღია, მოყვითალო-ოქროსფერი, ხოლო 5% ალუმინის არის მოწითალო, მოყვითალო-ოქროსფერი; 2% ალუმინის დროს იგი თითქმის სპილენძის წითელია.

ალუმინის ბრინჯაო განსხვავდება ჩვეულებრივი თუნუქის ბრინჯაოსგან იმით, რომ არ იჟანგება დნობისას და წარმოქმნის უჩვეულოდ სუფთა ჩამოსხმას. ბრინჯაო 10% ალუმინის აერთიანებს სიმტკიცეს დიდ სიმტკიცესთან; ტემპერატურებზე დაწყებული ყველაზე მუქი წითელი სიცხიდან თითქმის დნობის წერტილამდე, ის სრულიად ელასტიურია.

ალუმინის ბრინჯაოს ხვედრითი წონა მცირდება ალუმინის შემცველობის მატებასთან ერთად. ალუმინის ნაერთების სიძლიერე გასაოცარია და ალუმინის რაოდენობასთან დაკავშირებით აღინიშნა, რომ ამ სასარგებლო კომპონენტის თუნდაც 1%-ით შემცირება იწვევს სიმტკიცის შესამჩნევ შემცირებას, მაგრამ ამავე დროს ზრდის შენადნობის დაჭიმვის სიმტკიცეს. . ალუმინის ბრინჯაოს სიმტკიცის დასახასიათებლად აღვნიშნავთ მის გამოყენებას პარიზში საფოსტო მარკების დასამზადებლად. ამ წარმოებაში ბევრი სამუშაო წავიდა ფილების პოვნაზე, რომლებზედაც განთავსდებოდა მარკების ფურცლები, პერფორირებული სპეციალური პუნჩებით. ყოველი დარტყმისას პუნჩები ფილის ხვრელში შედიან და ვინაიდან მანქანაში არის 300 დარტყმა, სწრაფად მუშაობს, დღეში 180 000 000 ნახვრეტი კეთდება. ასეთ პირობებში ბრინჯაოს ფირფიტა ერთ დღეში ცვდება და ფოლადის ფირფიტებიც კი სწრაფად ფუჭდება. როდესაც ისინი ალუმინის ბრინჯაოს ფილებით შეცვალეს, მათ დაიწყეს თვეების განმავლობაში გაძლება. სტრეინჯის ექსპერიმენტების მიხედვით, ირკვევა, რომ ალუმინის ბრინჯაო 8-ჯერ უფრო მყარია ვიდრე ჩვეულებრივი ბრინჯაო.

E. Self-ის მიხედვით, ალუმინის ბრინჯაო, დაჭიმვისა და დაჭიმვის სიმტკიცის თვალსაზრისით, ადვილად აკმაყოფილებს ინგლისისა და გერმანიის მთავრობების მიერ ფოლადის ხელსაწყოებისთვის (ყალბი ფოლადი) დადგენილ პირობებს, რაც მოითხოვს 4916 კილოგრამამდე დაჭიმვას კვადრატულ მეტრზე. . ვებგვერდი. 15% დრეკადობით. ამ იარაღების დამზადება შესაძლებელია იგივე სიმტკიცით გაცილებით ნაკლებ დროში და იაფად, ბრინჯაოს გამოყენებით 10% ალუმინის.

Webster Company-ის ალუმინის შენადნობი გამოსცადეს გემის პროპელერის პირებისთვის, რომლებიც მუშაობენ სხვადასხვა პირობებში, როგორც მდინარეებში, ასევე ტროპიკულ ზღვებში; ის უკვე მუშაობდა გარკვეული პერიოდის განმავლობაში და ჯერჯერობით მასალის მნიშვნელოვანი დაზიანება არ შეინიშნება.

ალუმინის შენადნობები, როგორც ჩანს, ძალიან შესაფერისია მანქანების ყველა ნაწილაკისთვის. Webster Company-ის სპეციალური შენადნობი გამოიყენებოდა ერთი ორთქლის გემის ექსცენტრიული დამჭერებისთვის და მის გამოყენებას პრაქტიკოსები ძალიან აფასებენ. Cowles-ის ბრინჯაო წარმატებით იქნა გამოყენებული მაღალი სიჩქარის დინამოს საკისრებისთვის.

ნაწილი 1. ალუმინის აღმოჩენის დასახელება და ისტორია.

ნაწილი 2. ზოგადი მახასიათებლები ალუმინის, ფიზიკური და ქიმიური თვისებები.

ნაწილი 3. ჩამოსხმის წარმოება ალუმინის შენადნობებისგან.

ნაწილი 4. განაცხადი ალუმინის.

ალუმინისარის მესამე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის ელემენტი მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის მესამე პერიოდი ატომური ნომრით. აღნიშნავს ალ. მიეკუთვნება მსუბუქი ლითონების ჯგუფს. Ყველაზე გავრცელებული ლითონისდა მესამე ყველაზე უხვი ქიმიური ელემენტია დედამიწის ქერქში (ჟანგბადის და სილიციუმის შემდეგ).

მარტივი ნივთიერება ალუმინი (CAS ნომერი: 7429-90-5) - მსუბუქი, პარამაგნიტური ლითონისვერცხლისფერი თეთრი ფერი, ადვილად ჩამოსხმა, ჩამოსხმა და მანქანა. ალუმინს აქვს მაღალი თერმული და ელექტრული გამტარობა და წინააღმდეგობა კოროზიის მიმართ, ძლიერი ოქსიდის ფილმების სწრაფი წარმოქმნის გამო, რომელიც იცავს ზედაპირს შემდგომი ურთიერთქმედებისგან.

სამრეწველო მიღწევები ნებისმიერ განვითარებულ საზოგადოებაში უცვლელად არის დაკავშირებული სტრუქტურული მასალების და შენადნობების ტექნოლოგიის მიღწევებთან. გადამუშავების ხარისხი და საწარმოო სავაჭრო ნივთების პროდუქტიულობა სახელმწიფოს განვითარების დონის უმნიშვნელოვანესი მაჩვენებელია.

თანამედროვე სტრუქტურებში გამოყენებულ მასალებს, მაღალი სიმტკიცის მახასიათებლების გარდა, უნდა გააჩნდეს ისეთი თვისებები, როგორიცაა კოროზიის წინააღმდეგობა, სითბოს წინააღმდეგობა, თერმული და ელექტრული გამტარობა, ცეცხლგამძლეობა, აგრეთვე ამ თვისებების შენარჩუნების უნარი გრძელვადიან პირობებში. მუშაობა დატვირთვის ქვეშ.

სამეცნიერო განვითარება და წარმოების პროცესებიჩვენს ქვეყანაში ფერადი ლითონების სამსხმელო წარმოების დარგში შეესაბამება სამეცნიერო და ტექნოლოგიური პროგრესის მოწინავე მიღწევებს. მათი შედეგი, კერძოდ, იყო ვოლჟსკის საავტომობილო ქარხანაში და უამრავ სხვა საწარმოში თანამედროვე ჩამოსხმის და საინექციო ჩამოსხმის მაღაზიების შექმნა. ზავოლჟსკის საავტომობილო ქარხანაში წარმატებით ფუნქციონირებს დიდი ინექციის ჩამოსხმის მანქანები 35 MN ჩამოსხმის ძალით, რომლებიც აწარმოებენ ალუმინის შენადნობებისგან დამზადებულ ცილინდრიან ბლოკებს ვოლგა მანქანისთვის.

ალთაის საავტომობილო ქარხანა დაეუფლა ავტომატიზირებულ ხაზს ინექციური ჩამოსხმის წარმოებისთვის. საბჭოთა სოციალისტური რესპუბლიკების კავშირში (), პირველად მსოფლიოში, განვითარდა და დაეუფლა პროცესიალუმინის შენადნობის ინგოტების უწყვეტი ჩამოსხმა ელექტრომაგნიტურ კრისტალიზატორში. ეს მეთოდი მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ჯოხების ხარისხს და ამცირებს ნარჩენების რაოდენობას ჩიპების სახით შემობრუნებისას.

ალუმინის აღმოჩენის სახელი და ისტორია

ლათინური ალუმინი მომდინარეობს ლათინურიდან alumen, რაც ნიშნავს ალუმს (ალუმინის და კალიუმის სულფატი (K) KAl(SO4)2·12H2O), რომელიც დიდი ხანია გამოიყენება ტყავის სათრიმლავში და როგორც შემკვრელი. Al, პერიოდული სისტემის III ჯგუფის ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერი 13, ატომური მასა 26, 98154. მისი მაღალი ქიმიური აქტივობის გამო სუფთა ალუმინის აღმოჩენასა და იზოლაციას თითქმის 100 წელი დასჭირდა. დასკვნა, რომ "" (ცეცხლგამძლე ნივთიერება, თანამედროვე თვალსაზრისით - ალუმინის ოქსიდი) შეიძლება მიღებულ იქნას ალუმისგან, გაკეთდა ჯერ კიდევ 1754 წელს. გერმანელი ქიმიკოსი A. Markgraf. მოგვიანებით გაირკვა, რომ იგივე „დედამიწა“ შეიძლება თიხისგან იზოლირებული იყოს და მას ალუმინის ეწოდა. მხოლოდ 1825 წელს გამოუშვეს მეტალის ალუმინი. დანიელი ფიზიკოსი H.K. Ørsted. მან დაამუშავა ალუმინის ქლორიდი AlCl3, რომლის მიღებაც შეიძლებოდა ალუმინისგან, კალიუმის ამალგამით (კალიუმის (K) შენადნობი ვერცხლისწყლით (Hg)), ხოლო ვერცხლისწყლის (Hg) გამოხდის შემდეგ მან გამოყო ალუმინის ნაცრისფერი ფხვნილი.

მხოლოდ მეოთხედი საუკუნის შემდეგ ეს მეთოდი ოდნავ მოდერნიზდა. 1854 წელს ფრანგმა ქიმიკოსმა A.E. Sainte-Claire Deville-მა შესთავაზა ლითონის ნატრიუმის (Na) გამოყენება ალუმინის წარმოებისთვის და მიიღო ახალი ლითონის პირველი წილები. იმ დროს ალუმინის ღირებულება ძალიან მაღალი იყო და მისგან სამკაულებს ამზადებდნენ.

ალუმინის წარმოების სამრეწველო მეთოდი რთული ნარევების, მათ შორის ალუმინის ოქსიდის, ფტორის და სხვა ნივთიერებების დნობის ელექტროლიზით, დამოუკიდებლად შეიმუშავეს 1886 წელს P. Héroux () და C. Hall (აშშ) მიერ. ალუმინის წარმოება დაკავშირებულია ელექტროენერგიის მაღალ მოხმარებასთან, ამიტომ იგი ფართო მასშტაბით განხორციელდა მხოლოდ მე-20 საუკუნეში. IN საბჭოთა სოციალისტური რესპუბლიკების კავშირი (CCCP)პირველი სამრეწველო ალუმინი დამზადდა 1932 წლის 14 მაისს ვოლხოვის ალუმინის ქარხანაში, რომელიც აშენდა ვოლხოვის ჰიდროელექტროსადგურის გვერდით.

99,99%-ზე მეტი სისუფთავის ალუმინი პირველად მიიღეს ელექტროლიზით 1920 წელს. 1925 წელს ქ მუშაობაედვარდსმა გამოაქვეყნა გარკვეული ინფორმაცია ასეთი ალუმინის ფიზიკური და მექანიკური თვისებების შესახებ. 1938 წელს ტეილორმა, ვილერმა, სმიტმა და ედვარდსმა გამოაქვეყნეს სტატია, რომელშიც ნაჩვენებია 99,996% სისუფთავის ალუმინის ზოგიერთი თვისება, რომელიც ასევე მიღებულია საფრანგეთში ელექტროლიზით. მონოგრაფიის პირველი გამოცემა ალუმინის თვისებების შესახებ 1967 წელს გამოიცა.

მომდევნო წლებში, მომზადების შედარებითი სიმარტივის და მიმზიდველი თვისებების გამო, ბევრი მუშაობსალუმინის თვისებების შესახებ. სუფთა ალუმინს ფართო გამოყენება ჰპოვა ძირითადად ელექტრონიკაში - ელექტროლიტური კონდენსატორებიდან ელექტრონული ინჟინერიის მწვერვალებამდე - მიკროპროცესორებამდე; კრიოელექტრონიკაში, კრიომაგნიტიკაში.

სუფთა ალუმინის მიღების ახალი მეთოდებია ზონის გაწმენდის მეთოდი, კრისტალიზაცია ამალგამებისგან (ალუმინის შენადნობები ვერცხლისწყლით) და ტუტე ხსნარებისგან იზოლაცია. ალუმინის სისუფთავის ხარისხი კონტროლდება ელექტრული წინააღმდეგობის მნიშვნელობით დაბალ ტემპერატურაზე.

ალუმინის ზოგადი მახასიათებლები

ბუნებრივი ალუმინი შედგება ერთი ნუკლიდისგან, 27Al. გარე ელექტრონული ფენის კონფიგურაციაა 3s2p1. თითქმის ყველა ნაერთში ალუმინის ჟანგვის მდგომარეობაა +3 (III ვალენტობა). ნეიტრალური ალუმინის ატომის რადიუსი არის 0,143 ნმ, Al3+ იონის რადიუსი 0,057 ნმ. ნეიტრალური ალუმინის ატომის თანმიმდევრული იონიზაციის ენერგია არის, შესაბამისად, 5, 984, 18, 828, 28, 44 და 120 ევ. პაულინგის სკალის მიხედვით, ალუმინის ელექტროუარყოფითობა არის 1,5.

ალუმინი არის რბილი, მსუბუქი, მოვერცხლისფრო-თეთრი, რომლის ბროლის გისოსი არის სახეზე ორიენტირებული კუბური, პარამეტრი a = 0,40403 ნმ. სუფთა ლითონის დნობის წერტილია 660°C, დუღილის წერტილი დაახლოებით 2450°C, სიმკვრივე 2,6989 გ/სმ3. ალუმინის ხაზოვანი გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტი არის დაახლოებით 2,5·10-5 K-1.

ქიმიური ალუმინი საკმაოდ აქტიური ლითონია. ჰაერში მისი ზედაპირი მყისიერად იფარება Al2O3 ოქსიდის მკვრივი ფილმით, რაც ხელს უშლის ჟანგბადის (O) შემდგომ წვდომას ლითონზე და იწვევს რეაქციის შეწყვეტას, რაც განაპირობებს ალუმინის მაღალ ანტიკოროზიულ თვისებებს. ალუმინზე დამცავი ზედაპირის ფირი ასევე იქმნება, თუ ის მოთავსებულია კონცენტრირებულ აზოტმჟავაში.

ალუმინი აქტიურად რეაგირებს სხვა მჟავებთან:

6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,

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

საინტერესოა, რომ რეაქცია ალუმინის და იოდის (I) ფხვნილებს შორის იწყება ოთახის ტემპერატურაზე, თუ საწყის ნარევს დაემატება რამდენიმე წვეთი წყალი, რომელიც ამ შემთხვევაშიასრულებს კატალიზატორის როლს:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

ალუმინის ურთიერთქმედება გოგირდთან (S) გაცხელებისას იწვევს ალუმინის სულფიდის წარმოქმნას:

2Al + 3S = Al2S3,

რომელიც ადვილად იშლება წყლით:

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

თუმცა, ალუმინი პირდაპირ არ ურთიერთქმედებს წყალბადთან (H). არაპირდაპირი გზებიმაგალითად, ალუმინის ორგანული ნაერთების გამოყენებით, შესაძლებელია მყარი პოლიმერული ალუმინის ჰიდრიდის (AlH3)x სინთეზირება, ძლიერი შემცირების აგენტი.

ფხვნილის სახით, ალუმინი შეიძლება დაიწვას ჰაერში და წარმოიქმნება ალუმინის ოქსიდის Al2O3 თეთრი, ცეცხლგამძლე ფხვნილი.

მაღალი კავშირის სიმტკიცე Al2O3-ში განსაზღვრავს მისი წარმოქმნის მაღალ სითბოს მარტივი ნივთიერებებისგან და ალუმინის უნარს, შეამციროს მრავალი ლითონი მათი ოქსიდებიდან, მაგალითად:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe და ლუწი

3CaO + 2Al = Al2O3 + 3Ca.

ლითონების წარმოების ამ მეთოდს ალუმინოთერმია ეწოდება.

ბუნებაში ყოფნა

დედამიწის ქერქში სიმრავლის თვალსაზრისით, ალუმინი პირველ ადგილზეა ლითონებს შორის და მესამე ადგილზეა ყველა ელემენტს შორის (ჟანგბადის (O) და სილიციუმის (Si) შემდეგ), რაც დედამიწის ქერქის მასის დაახლოებით 8,8%-ს შეადგენს. ალუმინი გვხვდება უამრავ მინერალში, ძირითადად ალუმოსილიკატებში და ქანებში. ალუმინის ნაერთები შეიცავს გრანიტებს, ბაზალტებს, თიხებს, ფელდსპარს და ა.შ. მაგრამ აი პარადოქსი: დიდი რაოდენობით. მინერალებიხოლო ალუმინის შემცველი ქანები, ბოქსიტის საბადოები - ალუმინის სამრეწველო წარმოების მთავარი ნედლეული - საკმაოდ იშვიათია. რუსეთის ფედერაციაში ბოქსიტის საბადოებია ციმბირსა და ურალში. სამრეწველო მნიშვნელობისაა აგრეთვე ალუნიტები და ნეფელინები. როგორც კვალი ელემენტი, ალუმინი იმყოფება მცენარეთა და ცხოველთა ქსოვილებში. არსებობენ ორგანიზმები - კონცენტრატორები, რომლებიც აგროვებენ ალუმინს თავის ორგანოებში - ზოგიერთი კლუბური ხავსი და მოლუსკი.

სამრეწველო წარმოება: სამრეწველო წარმოების ინდექსში ბოქსიტი პირველად ექვემდებარება ქიმიურ დამუშავებას, აშორებს სილიციუმის (Si), რკინის (Fe) და სხვა ელემენტების ოქსიდების მინარევებს. ასეთი დამუშავების შედეგად მიიღება სუფთა ალუმინის ოქსიდი Al2O3 - მთავარი ელექტროლიზით ლითონის წარმოებაში. თუმცა, იმის გამო, რომ Al2O3-ის დნობის წერტილი ძალიან მაღალია (2000°C-ზე მეტი), შეუძლებელია მისი დნობის ელექტროლიზისთვის გამოყენება.

მეცნიერებმა და ინჟინრებმა იპოვეს გამოსავალი შემდეგნაირად. ელექტროლიზის აბაზანაში პირველად დნება Na3AlF6 კრიოლიტი (დნობის ტემპერატურა 1000°C-ზე ოდნავ დაბალი). კრიოლიტის მიღება შესაძლებელია, მაგალითად, კოლას ნახევარკუნძულიდან ნეფელინების დამუშავებით. შემდეგ ამ დნობას ემატება ცოტა Al2O3 (წონის 10%-მდე) და სხვა ნივთიერებები შემდგომი პირობების გასაუმჯობესებლად. პროცესი. ამ დნობის ელექტროლიზის დროს ალუმინის ოქსიდი იშლება, კრიოლიტი რჩება დნობაში და დნობის ალუმინი წარმოიქმნება კათოდზე:

2Al2O3 = 4Al + 3O2.

ალუმინის შენადნობები

ლითონის ელემენტების უმეტესობა ალუმინის შენადნობია, მაგრამ მხოლოდ რამდენიმე მათგანი ასრულებს ძირითადი შენადნობი კომპონენტების როლს სამრეწველო ალუმინის შენადნობებში. თუმცა, ელემენტების მნიშვნელოვანი რაოდენობა გამოიყენება როგორც დანამატები შენადნობების თვისებების გასაუმჯობესებლად. ყველაზე ფართოდ გამოყენებული:

ბერილიუმს ემატება ჟანგვის შესამცირებლად მომატებულ ტემპერატურაზე. ბერილიუმის მცირე დანამატები (0,01 - 0,05%) გამოიყენება ალუმინის ჩამოსხმის შენადნობებში შიდა წვის ძრავის ნაწილების (დგუშები და ცილინდრის თავები) წარმოებაში სითხის გასაუმჯობესებლად.

ბორი შეყვანილია ელექტროგამტარობის გასაზრდელად და როგორც გამწმენდი დანამატი. ბორი შედის ალუმინის შენადნობებში, რომლებიც გამოიყენება ბირთვული ენერგია(გარდა რეაქტორის ნაწილებისა), რადგან ის შთანთქავს ნეიტრონებს, ხელს უშლის რადიაციის გავრცელებას. ბორი შეყვანილია საშუალოდ 0,095 - 0,1%.

ბისმუტი. დაბალი დნობის წერტილის მქონე ლითონები, როგორიცაა ბისმუტი და კადმიუმი, შეჰყავთ ალუმინის შენადნობებში დამუშავების გასაუმჯობესებლად. ეს ელემენტები ქმნიან რბილ, დნობის ფაზებს, რაც ხელს უწყობს ჩიპის მტვრევადობას და საჭრელის შეზეთვას.

გალიუმი ემატება 0.01 - 0.1% ოდენობით შენადნობებს, საიდანაც მზადდება სახარჯო ანოდები.

რკინა. იგი შეყვანილია მცირე რაოდენობით (»0.04%) მავთულხლართების წარმოებაში სიმტკიცის გაზრდისა და მცოცავი მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად. ასევე რკინისამცირებს ყალიბების კედლებზე შეწებებას ცივ ფორმაში ჩამოსხმისას.

ინდიუმი. დანამატი 0.05 - 0.2% აძლიერებს ალუმინის შენადნობებს დაძველების დროს, განსაკუთრებით კუპრიუმის დაბალი შემცველობით. ინდიუმის დანამატები გამოიყენება ალუმინის-კადმიუმის ტარების შენადნობებში.

დაახლოებით 0,3% კადმიუმი შეყვანილია სიძლიერის გასაზრდელად და შენადნობების კოროზიული თვისებების გასაუმჯობესებლად.

კალციუმი ანიჭებს პლასტიურობას. კალციუმის შემცველობით 5%, შენადნობას აქვს სუპერპლასტიურობის ეფექტი.

სილიციუმი არის ყველაზე ხშირად გამოყენებული დანამატი სამსხმელო შენადნობებში. 0,5 - 4% ოდენობით ამცირებს ხრაშუნის ტენდენციას. სილიციუმის და მაგნიუმის კომბინაცია შესაძლებელს ხდის შენადნობის სითბოს დალუქვას.

მაგნიუმი. მაგნიუმის დამატება მნიშვნელოვნად ზრდის სიმტკიცეს ელასტიურობის შემცირების გარეშე, ზრდის შედუღებას და ზრდის შენადნობის კოროზიის წინააღმდეგობას.

სპილენძიამაგრებს შენადნობებს, მაქსიმალური გამკვრივება მიიღწევა შეყვანისას კუპრუმა 4 - 6%. შენადნობები თასით გამოიყენება დგუშების წარმოებაში შიდა წვის ძრავებისთვის და მაღალი ხარისხის ჩამოსხმული ნაწილებისთვის. თვითმფრინავი.

Ქილააუმჯობესებს ჭრის დამუშავებას.

ტიტანის. შენადნობებში ტიტანის მთავარი ამოცანაა მარცვლების დახვეწა ჩამოსხმისა და ინგოტებში, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის თვისებების სიმტკიცეს და ერთგვაროვნებას მთელ მოცულობაში.

მიუხედავად იმისა, რომ ალუმინი ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე ნაკლებად კეთილშობილებად სამრეწველო ლითონები, ის საკმაოდ სტაბილურია ბევრ ჟანგვის გარემოში. ამ ქცევის მიზეზი არის უწყვეტი ოქსიდის ფირის არსებობა ალუმინის ზედაპირზე, რომელიც დაუყოვნებლივ წარმოიქმნება გაწმენდილ ადგილებში ჟანგბადის, წყლის და სხვა ჟანგვის აგენტების ზემოქმედებისას.

უმეტეს შემთხვევაში, დნობა ხორციელდება ჰაერში. თუ ჰაერთან ურთიერთქმედება შემოიფარგლება დნობის ზედაპირზე უხსნადი ნაერთების წარმოქმნით და ამ ნაერთების შედეგად მიღებული ფილმი მნიშვნელოვნად ანელებს შემდგომ ურთიერთქმედებას, მაშინ, როგორც წესი, არ მიიღება ზომები ასეთი ურთიერთქმედების ჩასახშობად. ამ შემთხვევაში, დნობა ხორციელდება ზე პირდაპირი კონტაქტიდნება ატმოსფეროში. ეს კეთდება ალუმინის, თუთიის, კალის-ტყვიის შენადნობების უმეტესობის მომზადებისას.

სივრცე, რომელშიც ხდება შენადნობის დნობა, შეზღუდულია ცეცხლგამძლე საფარით, რომელსაც შეუძლია გაუძლოს 1500 - 1800 ˚C ტემპერატურას. დნობის ყველა პროცესი მოიცავს გაზის ფაზას, რომელიც წარმოიქმნება საწვავის წვის დროს, ურთიერთქმედებით გარემოდა დნობის ერთეულის უგულებელყოფა და ა.შ.

ალუმინის შენადნობების უმეტესობას აქვს მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა ბუნებრივ ატმოსფეროში, ზღვის წყალში, მრავალი მარილისა და ქიმიური ნივთიერების ხსნარებში და უმეტესობაში. საკვები პროდუქტები. ალუმინის შენადნობის სტრუქტურები ხშირად გამოიყენება ზღვის წყალში. საზღვაო ბუოები, სამაშველო ნავები, გემები, ბარჟები აშენდა ალუმინის შენადნობებისგან. ამჟამად, ალუმინის შენადნობებისგან დამზადებული გემების სიგრძე 61 მეტრს აღწევს. არსებობს გამოცდილება ალუმინის მიწისქვეშა მილსადენებში. 1951 წელს ალასკაში 2,9 კმ-იანი მილსადენი აშენდა. 30 წლიანი ექსპლუატაციის შემდეგ, არც ერთი გაჟონვა ან კოროზიის გამო სერიოზული დაზიანება არ გამოვლენილა.

ალუმინი დიდი რაოდენობით გამოიყენება მშენებლობაში მოსაპირკეთებელი პანელების, კარების, ფანჯრის ჩარჩოების და ელექტრო კაბელის სახით. ალუმინის შენადნობები არ ექვემდებარება ძლიერ კოროზიას დიდი ხნის განმავლობაში ბეტონთან, ნაღმტყორცნებით ან თაბაშირის შეხებისას, განსაკუთრებით თუ კონსტრუქციები ხშირად არ არის სველი. ხშირი დასველების შემთხვევაში თუ ზედაპირი ალუმინის სავაჭრო ნივთებიარ არის შემდგომი დამუშავებული, მას შეუძლია დაბნელდეს, გაშავდეს კიდეც სამრეწველო ქალაქებში, ჰაერში ჟანგვის აგენტების მაღალი შემცველობით. ამის თავიდან ასაცილებლად სპეციალური შენადნობები იწარმოება მბზინავი ზედაპირების მისაღებად მბზინავი ანოდიზაციის გზით - ლითონის ზედაპირზე ოქსიდის ფირის წასმა. ამ შემთხვევაში, ზედაპირს შეიძლება მიეცეს მრავალი ფერი და ჩრდილი. მაგალითად, ალუმინის და სილიკონის შენადნობები შესაძლებელს ხდის სხვადასხვა ჩრდილების მიღებას, ნაცრისფერიდან შავამდე. ალუმინის და ქრომის შენადნობებს აქვთ ოქროსფერი ფერი.

სამრეწველო ალუმინი იწარმოება ორი ტიპის შენადნობების სახით - ჩამოსხმის შენადნობები, საიდანაც ნაწილები მზადდება ჩამოსხმის გზით, და დეფორმაციის შენადნობები, წარმოებული დეფორმირებადი ნახევრად მზა პროდუქტების სახით - ფურცლები, კილიტა, ფირფიტები, პროფილები, მავთული. ალუმინის შენადნობებისგან ჩამოსხმა ყველა მიიღება შესაძლო გზებიჩამოსხმა ყველაზე გავრცელებულია ზეწოლის ქვეშ, ცივ ფორმებში და ქვიშა-თიხის ფორმებში. მცირე პოლიტიკური პარტიების წარმოებაში გამოიყენება ჩამოსხმათაბაშირის კომბინირებულ ფორმებში და ჩამოსხმადაკარგული ცვილის მოდელებით. ჩამოსხმული შენადნობები გამოიყენება ჩამოსხმული ელექტროძრავის როტორების, ჩამოსხმული თვითმფრინავის ნაწილების დასამზადებლად და ა.შ. დამუშავებული შენადნობები გამოიყენება საავტომობილო წარმოებაში ინტერიერის მორთვის, ბამპერების, კორპუსის პანელებისა და ინტერიერის ნაწილებისთვის; მშენებლობაში, როგორც დასრულების მასალა; თვითმფრინავებში და ა.შ.

IN ინდუსტრიაასევე გამოიყენება ალუმინის ფხვნილები. გამოიყენება მეტალურგიაში ინდუსტრია: ალუმინოთერმიაში, როგორც შენადნობის დანამატები, ნახევარფაბრიკატების დასამზადებლად დაჭერით და აგლომერებით. ეს მეთოდი აწარმოებს ძალიან გამძლე ნაწილებს (გადაცემათა კოლოფი, ბუჩქები და ა.შ.). ფხვნილები ასევე გამოიყენება ქიმიაში ალუმინის ნაერთების წარმოებისთვის და როგორც კატალიზატორი(მაგალითად, ეთილენისა და აცეტონის წარმოებაში). ალუმინის მაღალი რეაქტიულობის გათვალისწინებით, განსაკუთრებით ფხვნილის სახით, იგი გამოიყენება ფეთქებად და მყარ სარაკეტო საწვავში, სწრაფად აალების უნარის გამოყენებით.

ალუმინის დაჟანგვისადმი მაღალი წინააღმდეგობის გათვალისწინებით, ფხვნილი გამოიყენება როგორც პიგმენტი საღებავებში საღებავების აღჭურვილობის, სახურავების, საბეჭდი ქაღალდისა და მანქანის პანელების მბზინავი ზედაპირებისთვის. ფოლადი და თუჯი ასევე დაფარულია ალუმინის ფენით. ვაჭრობის საგანიმათი კოროზიის თავიდან ასაცილებლად.

გამოყენების მასშტაბის მიხედვით, ალუმინი და მისი შენადნობები მეორე ადგილს იკავებს რკინის (Fe) და მისი შენადნობების შემდეგ. ალუმინის ფართო გამოყენება ტექნოლოგიის სხვადასხვა სფეროში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში ასოცირდება მისი ფიზიკური, მექანიკური და ქიმიური თვისებების კომბინაციასთან: დაბალი სიმკვრივე, კოროზიის წინააღმდეგობა ატმოსფერულ ჰაერში, მაღალი თერმული და ელექტროგამტარობა, ელასტიურობა და შედარებით მაღალი სიმტკიცე. ალუმინი ადვილად მუშავდება სხვადასხვა გზით - გაყალბება, ჭედვა, გორვა და ა.შ. მავთულის დასამზადებლად გამოიყენება სუფთა ალუმინი (ალუმინის ელექტრული გამტარობა არის კუპრის ელექტრული გამტარობის 65,5%, მაგრამ ალუმინი სამჯერ მსუბუქია კუპრიზე. ამიტომ ელექტროტექნიკაში ხშირად იცვლება ალუმინი) და კილიტა გამოიყენება შესაფუთ მასალად. დნობის ალუმინის ძირითადი ნაწილი იხარჯება სხვადასხვა შენადნობების წარმოებაზე. დამცავი და დეკორატიული საფარი ადვილად გამოიყენება ალუმინის შენადნობების ზედაპირებზე.

ალუმინის შენადნობების თვისებების მრავალფეროვნება განპირობებულია ალუმინში სხვადასხვა დანამატების შეყვანით, რომლებიც ქმნიან მყარ ხსნარებს ან მეტალთაშორის ნაერთებს. ალუმინის უმეტესი ნაწილი გამოიყენება მსუბუქი შენადნობების წარმოებისთვის - დურალუმინი (94% ალუმინი, 4% სპილენძი (Cu), 0,5% თითო მაგნიუმი (Mg), მანგანუმი (Mn), (Fe) და სილიციუმი (Si)), სილუმინი (85). -90% - ალუმინი, 10-14% სილიციუმი (Si), 0.1% ნატრიუმი (Na)) და ა.შ. მეტალურგიაში ალუმინი გამოიყენება არა მხოლოდ შენადნობების ბაზად, არამედ როგორც ერთ-ერთი ფართოდ გამოყენებული შენადნობი დანამატი. შენადნობები დაფუძნებული სპილენძის (Cu), მაგნიუმის (Mg), რკინის (Fe), >ნიკელის (Ni) საფუძველზე.

ალუმინის შენადნობები ფართოდ გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში, მშენებლობასა და არქიტექტურაში, საავტომობილო ინდუსტრიაში, გემთმშენებლობაში, ავიაციასა და კოსმოსურ ტექნოლოგიებში. კერძოდ, პირველი ხელოვნური დედამიწის თანამგზავრი დამზადდა ალუმინის შენადნობისგან. ალუმინის და ცირკონიუმის შენადნობი (Zr) - ფართოდ გამოიყენება ბირთვული რეაქტორის მშენებლობაში. ალუმინი გამოიყენება ასაფეთქებელი ნივთიერებების წარმოებაში.

ყოველდღიურ ცხოვრებაში ალუმინის გამოყენებისას უნდა გაითვალისწინოთ, რომ მხოლოდ ნეიტრალური (მჟავიანობის) სითხეები შეიძლება გაცხელდეს და შეინახოთ ალუმინის კონტეინერებში (მაგალითად, ადუღეთ წყალი). თუ, მაგალითად, მჟავე კომბოსტოს წვნიანს ალუმინის ტაფაში მოამზადებთ, ალუმინი საკვებში გადადის და უსიამოვნო „მეტალის“ გემოს იძენს. იმის გამო, რომ ოქსიდის ფირი ძალიან ადვილად ზიანდება ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ალუმინის ჭურჭლის გამოყენება მაინც არასასურველია.

ვერცხლისფერი თეთრი ლითონი, მსუბუქი

სიმკვრივე - 2,7 გ/სმ³

ტექნიკური ალუმინის დნობის წერტილი არის 658 °C, მაღალი სისუფთავის ალუმინის 660 °C.

შერწყმის სპეციფიკური სითბო - 390 კჯ/კგ

დუღილის წერტილი - 2500 °C

აორთქლების სპეციფიკური სითბო - 10,53 მჯ/კგ

თუჯის ალუმინის ჭიმვის სიმტკიცე - 10-12 კგ/მმ, დეფორმირებადი - 18-25 კგ/მმ, შენადნობები - 38-42 კგ/მმ

ბრინელის სიმტკიცე - 24...32 კგფ/მმ²

მაღალი ელასტიურობა: ტექნიკური - 35%, სუფთა - 50%, გაბრტყელებული თხელ ფურცლებზე და თანაბარ ფოლგაში

იანგის მოდული - 70 გპა

ალუმინს აქვს მაღალი ელექტრული გამტარობა (0,0265 μOhmm) და თბოგამტარობა (203,5 W/(m K)), კუპრის ელექტრული გამტარობის 65% და აქვს სინათლის მაღალი არეკვლა.

სუსტი პარამაგნიტური.

წრფივი გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტი 24,58·10−6 K−1 (20…200 °C).

ელექტრული წინააღმდეგობის ტემპერატურული კოეფიციენტია 2,7·10−8K−1.

ალუმინი აყალიბებს შენადნობებს თითქმის ყველა მეტალთან. ყველაზე ცნობილი შენადნობებია კუპრი და მაგნიუმი (დურალუმინი) და სილიციუმი (სილუმინი).

ბუნებრივი ალუმინი თითქმის მთლიანად შედგება ერთი სტაბილური იზოტოპისგან, 27Al, 26Al-ის კვალით, რადიოაქტიური იზოტოპი პერიოდინახევარგამოყოფის პერიოდი 720 ათასი წელია, წარმოიქმნება ატმოსფეროში არგონის ბირთვების დაბომბვისას კოსმოსური სხივების პროტონებით.

დედამიწის ქერქში გავრცელების თვალსაზრისით, იგი 1-ლ ადგილს იკავებს ლითონებს შორის და მე-3 ელემენტებს შორის, მეორე ადგილზეა მხოლოდ ჟანგბადისა და სილიციუმის შემდეგ. ალუმინის შემცველობა დედამიწის ქერქში მიხედვით მონაცემებისხვადასხვა მკვლევარები მერყეობს დედამიწის ქერქის მასის 7,45-დან 8,14%-მდე.

ბუნებაში, ალუმინი, მისი მაღალი ქიმიური აქტივობის გამო, გვხვდება თითქმის ექსკლუზიურად ნაერთების სახით. Ზოგიერთი მათგანი:

ბოქსიტი - Al2O3 H2O (SiO2, Fe2O3, CaCO3 მინარევებით)

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

ალუმინა (კაოლინების ნარევები ქვიშა SiO2, კირქვა CaCO3, მაგნეზიტი MgCO3)

კორუნდი (საფირონი, ლალი, ზურმუხტი) – Al2O3

კაოლინიტი - Al2O3 2SiO2 2H2O

ბერილი (ზურმუხტი, აკვამარინი) - 3BeO Al2O3 6SiO2

ქრიზობერილი (ალექსანდრიტი) - BeAl2O4.

თუმცა, გარკვეული სპეციფიკური შემცირების პირობებში, ბუნებრივი ალუმინის ფორმირება შესაძლებელია.

ბუნებრივი წყლები შეიცავს ალუმინს დაბალტოქსიკური ქიმიური ნაერთების სახით, მაგალითად, ალუმინის ფტორს. კათიონის ან ანიონის ტიპი, უპირველეს ყოვლისა, დამოკიდებულია წყლის გარემოს მჟავიანობაზე. ალუმინის კონცენტრაცია ზედაპირულ წყლის ობიექტებში რუსეთის ფედერაციამერყეობს 0,001-დან 10 მგ/ლ-მდე, ზღვის წყალში 0,01 მგ/ლ.

ალუმინი არის

ჩამოსხმის წარმოება ალუმინის შენადნობებისგან

მთავარი ამოცანაა სამსხმელო წარმოება ჩვენს ქვეყანა, მოიცავს ჩამოსხმის ხარისხის მნიშვნელოვან საერთო გაუმჯობესებას, რაც უნდა აისახოს კედლის სისქის შემცირებაში, დამუშავების და კარიბჭე-კვების სისტემების შეღავათების შემცირებაში სავაჭრო ნივთების სათანადო ოპერაციული თვისებების შენარჩუნებისას. ამ სამუშაოს საბოლოო შედეგი უნდა იყოს მექანიკური ინჟინერიის გაზრდილი მოთხოვნილებების დაკმაყოფილება ჩამოსხმის საჭირო რაოდენობით, წონით ჩამოსხმის მთლიანი ფულადი ემისიის მნიშვნელოვანი ზრდის გარეშე.

ქვიშის ჩამოსხმა

ერთჯერად ყალიბებში ჩამოსხმის ზემოაღნიშნული მეთოდებიდან ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ალუმინის შენადნობებისგან ჩამოსხმის წარმოებისას არის ჩამოსხმა სველ ქვიშის ყალიბებში. ეს გამოწვეულია შენადნობების დაბალი სიმკვრივით, ლითონის მცირე ძალის ზემოქმედებით ყალიბზე და ჩამოსხმის დაბალი ტემპერატურის (680-800C).

ქვიშის ფორმების წარმოებისთვის გამოიყენება ჩამოსხმა და ბირთვის ნარევები, რომლებიც მზადდება კვარცისა და თიხის ქვიშებისგან (GOST 2138-74), ჩამოსხმის თიხებისგან (GOST 3226-76), შემკვრელებისა და დამხმარე მასალებისგან.

კარიბჭის სისტემის ტიპი შეირჩევა ჩამოსხმის ზომების, მისი კონფიგურაციის სირთულის და ყალიბში მდებარეობის გათვალისწინებით. მცირე სიმაღლის რთული კონფიგურაციების ჩამოსხმის ფორმების ჩამოსხმა ხორციელდება, როგორც წესი, ქვედა კარიბჭის სისტემების გამოყენებით. ზე მაღალი სიმაღლეჩამოსხმისა და თხელი კედლებისთვის სასურველია გამოიყენოთ ვერტიკალური სლოტი ან კომბინირებული კარიბჭე სისტემები. მცირე ზომის ჩამოსხმის ფორმები შეიძლება შეივსოს ზედა კარიბჭის სისტემებით. ამ შემთხვევაში ლითონის ქაფის ჩამოვარდნის სიმაღლე ყალიბის ღრუში არ უნდა აღემატებოდეს 80 მმ-ს.

ჩამოსხმის ღრუში შესვლისას დნობის მოძრაობის სიჩქარის შესამცირებლად და მასში შეჩერებული ოქსიდის ფილებისა და წიდის ჩანართების უკეთესად განცალკევების მიზნით, დამატებითი ჰიდრავლიკური წინააღმდეგობა შემოდის კარიბჭის სისტემებში - დამონტაჟებულია ბადეები (ლითონი ან ბოჭკოვანი) ან იღვრება მარცვლოვანი გზით. ფილტრები.

სპრეები (მიმწოდებლები), როგორც წესი, მიჰყავთ ჩამოსხმის თხელ მონაკვეთებზე (კედლებზე), რომლებიც ნაწილდება პერიმეტრზე, დამუშავების დროს მათი შემდგომი განცალკევების მოხერხებულობის გათვალისწინებით. ლითონის მიწოდება მასიური ერთეულებისთვის მიუღებელია, რადგან ეს იწვევს მათში შეკუმშვის ღრუების წარმოქმნას, უხეშობის მატებას და ჩამოსხმის ზედაპირზე შეკუმშვის „დაწევას“. ჯვარედინი არხებს ყველაზე ხშირად აქვთ მართკუთხა ფორმა, რომლის ფართო მხარეა 15-20 მმ, ხოლო ვიწრო მხარე 5-7 მმ.

კრისტალიზაციის ვიწრო დიაპაზონის მქონე შენადნობები (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) მიდრეკილია ჩამოსხმის თერმული ერთეულებში კონცენტრირებული შეკუმშვის ღრუების წარმოქმნისკენ. ამ ჭურვების ჩამოსხმის მიღმა გასატანად, ფართოდ გამოიყენება მასიური მოგების მონტაჟი. თხელკედლიანი (4-5მმ) და მცირე ჩამოსხმისთვის მოგების მასა 2-3-ჯერ აღემატება ჩამოსხმის მასას, სქელკედლიანებისთვის 1,5-ჯერ. სიმაღლე ჩამოვიდაშერჩეული ჩამოსხმის სიმაღლის მიხედვით. 150 მმ-ზე ნაკლები სიმაღლეებისთვის ჩამოვიდა H-დაახ. მიღებული ნოტლის კასტინგის სიმაღლის ტოლი. უფრო მაღალი ჩამოსხმისთვის, თანაფარდობა Nprib/Notl მიღებულია 0,3 0,5-ის ტოლი.

ყველაზე დიდი გამოყენება ალუმინის შენადნობების ჩამოსხმაში გვხვდება მრგვალი ან ოვალური კვეთის ზედა ღია მოგებაში; უმეტეს შემთხვევაში, გვერდითი მოგება დახურულია. მუშაობის ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად მოგებაისინი იზოლირებულია, ივსება ცხელი მეტალით და ზემოდან. იზოლაცია, როგორც წესი, ხორციელდება აზბესტის ფურცლების ჩამოსხმით ყალიბის ზედაპირზე, რასაც მოჰყვება გაზის ალით გაშრობა. კრისტალიზაციის ფართო დიაპაზონის მქონე შენადნობები (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) მიდრეკილია გაფანტული შეკუმშვის ფორიანობის წარმოქმნისკენ. ფორების შეკუმშვა მოგებაარაეფექტური. აქედან გამომდინარე, ჩამოთვლილი შენადნობებისგან ჩამოსხმის მიღებისას არ არის რეკომენდებული მასიური მოგების ინსტალაციის გამოყენება. მაღალი ხარისხის ჩამოსხმის მისაღებად, ხორციელდება მიმართულების კრისტალიზაცია, ამ მიზნით ფართოდ გამოიყენება თუჯის და ალუმინის შენადნობებისგან დამზადებული მაცივრების დამონტაჟება. ოპტიმალური პირობებიმიმართულების კრისტალიზაციისთვის იქმნება ვერტიკალური სლოტიანი კარიბჭის სისტემა. კრისტალიზაციის დროს გაზის ევოლუციის თავიდან ასაცილებლად და სქელკედლიან ჩამოსხმებში აირის შეკუმშვის ფორიანობის წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად, ფართოდ გამოიყენება კრისტალიზაცია 0,4-0,5 მპა წნევის ქვეშ. ამისთვის ჩამოსხმის ფორმებს ჩასხმამდე ათავსებენ ავტოკლავებში, ავსებენ ლითონს და კრისტალდება ჰაერის წნევის ქვეშ. დიდი ზომის (2-3 მ-მდე სიმაღლის) თხელკედლიანი ჩამოსხმის დასამზადებლად გამოიყენება ჩამოსხმის მეთოდი თანმიმდევრულად მიმართული გამაგრებით. მეთოდის არსი არის ჩამოსხმის თანმიმდევრული კრისტალიზაცია ქვემოდან ზევით. ამისათვის ჩამოსხმის ფორმა თავსდება ჰიდრავლიკური ლიფტის მაგიდაზე და 500-700°C-მდე გაცხელებული ლითონის მილები 12-20 მმ დიამეტრით, ჩაშვებულია მასში, ასრულებენ ამწეების ფუნქციას. მილები მყარად ფიქსირდება სპრეის თასში და მათში ხვრელები იკეტება საცობებით. სპრეის თასის დნობით შევსების შემდეგ, საცობები მაღლა დგას და შენადნობი მილებით მიედინება კარიბჭე ჭაბურღილში, რომლებიც დაკავშირებულია ყალიბის ღრუსთან გაჭრილი შპრიცებით (მიმწოდებელი). ჭაბურღილებში დნობის დონე მილების ქვედა ბოლოდან 20-30 მმ-ით ამაღლების შემდეგ ჩართულია მაგიდის დაწევის ჰიდრავლიკური მექანიზმი. დაწევის სიჩქარე მიიღება ისე, რომ ყალიბი ივსება დატბორილი დონის ქვემოთ და ცხელი ლითონი განუწყვეტლივ მიედინება ყალიბის ზედა ნაწილებში. ეს უზრუნველყოფს მიმართულების გამაგრებას და საშუალებას აძლევს რთული ჩამოსხმის წარმოებას შეკუმშვის დეფექტების გარეშე.

ქვიშის ფორმებს ასხამენ ლითონს ცეცხლგამძლე მასალით გაფორმებული კუბებიდან. ლითონით შევსებამდე, ტენიანობის მოსაშორებლად კუბებს აშრობენ და ადუღებენ 780-800°C ტემპერატურაზე. ჩამოსხმამდე ვინარჩუნებ დნობის ტემპერატურას 720–780 °C-ზე. თხელკედლიანი ჩამოსხმის ფორმები ივსება 730-750 °C-მდე გაცხელებული დნობით, ხოლო სქელკედლიანებისთვის 700-720 °C-მდე.

ჩამოსხმა თაბაშირის ფორმებში

თაბაშირის ფორმებში ჩამოსხმა გამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც ჩამოსხმის მიმართ არის გაზრდილი მოთხოვნები სიზუსტის, ზედაპირის სისუფთავისა და უმცირესი რელიეფური დეტალების რეპროდუქციის თვალსაზრისით. ქვიშის ფორმებთან შედარებით, თაბაშირის ფორმებს აქვთ უფრო მაღალი სიმტკიცე, განზომილებიანი სიზუსტე, უკეთესი წინააღმდეგობა მაღალი ტემპერატურის მიმართ და შესაძლებელს ხდის რთული კონფიგურაციის ჩამოსხმის წარმოებას 1,5 მმ კედლის სისქით 5-6-ე სიზუსტის კლასის მიხედვით. ყალიბები მზადდება ცვილის ან ლითონის (სპილენძის,) ქრომირებული მოდელების გამოყენებით. მოდელის ფირფიტები დამზადებულია ალუმინის შენადნობებისგან. მოდელების ფორმებიდან ამოღების გასაადვილებლად, მათი ზედაპირი დაფარულია ნავთი-სტეარინის ცხიმის თხელი ფენით.

მცირე და საშუალო ზომის ფორმები რთული თხელკედლიანი ჩამოსხმისთვის მზადდება ნარევიდან, რომელიც შედგება 80% თაბაშირის, 20% კვარცისგან. ქვიშაან აზბესტი და 60-70% წყალი (მშრალი ნარევის წონით). ნარევის შემადგენლობა საშუალო და დიდი ფორმებისთვის: 30% თაბაშირი, 60% ქვიშა, 10% აზბესტი, 40-50% წყალი. დნობის შესანელებლად ნარევს ემატება 1-2% ჩამქრალი ცაცხვი. ფორმების საჭირო სიმტკიცე მიიღწევა უწყლო ან ნახევრადწყლიანი თაბაშირის დატენიანებით. სიმტკიცის შესამცირებლად და გაზის გამტარიანობის გაზრდის მიზნით, ნედლი თაბაშირის ფორმები ექვემდებარება ჰიდროთერმულ დამუშავებას - ინახება ავტოკლავში 6-10 საათის განმავლობაში წყლის ორთქლის წნევის ქვეშ 0,13-0,14 მპა, შემდეგ კი ჰაერში 24 საათის განმავლობაში. ამის შემდეგ, ფორმები ექვემდებარება ეტაპობრივ გაშრობას 350-500 °C ტემპერატურაზე.

თაბაშირის ფორმების მახასიათებელია მათი დაბალი თბოგამტარობა. ეს გარემოება ართულებს მკვრივი ჩამოსხმის მიღებას ალუმინის შენადნობებისგან ფართო კრისტალიზაციის დიაპაზონით. მაშასადამე, თაბაშირის ჩამოსხმის კარიბჭის სისტემის შემუშავებისას მთავარი ამოცანაა შეკუმშვის ღრუების წარმოქმნის თავიდან აცილება, ფხვიერება, ოქსიდის ფილმები, ცხელი ბზარები და თხელი კედლების არასრულფასოვნება. ეს მიიღწევა გაფართოებული კარიბჭის სისტემების გამოყენებით, რომლებიც უზრუნველყოფენ დაბალი სიჩქარედნობის მოძრაობა ყალიბის ღრუში, მიმართული თერმული ერთეულების გამაგრება მოგებისკენ მაცივრების დახმარებით, ყალიბების გამძლეობის გაზრდა ნარევში კვარცის ქვიშის შემცველობის გაზრდის გამო. თხელკედლიანი ჩამოსხმა ასხამენ 100-200°C-მდე გაცხელებულ ფორმებში ვაკუუმ შეწოვის გამოყენებით, რაც იძლევა 0,2 მმ სისქის ღრუების შევსების საშუალებას. სქელკედლიანი (10 მმ-ზე მეტი) ჩამოსხმა მზადდება ყალიბების ავტოკლავებში ჩამოსხმით. ლითონის კრისტალიზაცია ამ შემთხვევაში ხორციელდება 0,4-0,5 მპა წნევის ქვეშ.

ჭურვის ჩამოსხმა

მიზანშეწონილია გამოიყენოთ ჭურვის ჩამოსხმა შეზღუდული ზომის ჩამოსხმის სერიული და ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის, ზედაპირის გაზრდილი სისუფთავით, უფრო დიდი განზომილებიანი სიზუსტით და ნაკლები დამუშავებით, ვიდრე ქვიშის ჩამოსხმა.

ჭურვის ფორმები მზადდება ცხელი (250-300 °C) ლითონის (ფოლადის, ) მოწყობილობების გამოყენებით ბუნკერის მეთოდით. მოდელირების აღჭურვილობა ხორციელდება მე-4-მე-5 სიზუსტის კლასების მიხედვით ჩამოსხმის ფერდობებით 0,5-დან 1,5%-მდე. ჭურვი მზადდება ორი ფენისგან: პირველი ფენა არის 6-10% თერმომყარი ფისოვანი ნარევიდან, მეორე 2% ფისოვანი ნარევიდან. ნაჭუჭის უკეთ მოსაშორებლად ჩამოსხმის ნარევის შევსებამდე მოდელის ფირფიტა დაფარულია გამოშვების ემულსიის თხელი ფენით (5% სილიკონის სითხე No5; 3% სამრეცხაო საპონი; 92% წყალი).

ნაჭუჭის ფორმების დასამზადებლად გამოიყენება წვრილმარცვლოვანი კვარცის ქვიშა, რომელიც შეიცავს მინიმუმ 96% სილიციუმს. ნახევრების შეერთება ხორციელდება სპეციალურ საწნახელზე წებოვნებით. წებოს შემადგენლობა: 40% MF17 ფისი; 60% მარშალიტი და 1,5% ალუმინის ქლორიდი (გამკვრივება). აწყობილ ფორმებს ასხამენ კონტეინერებში. ნაჭუჭის ფორმებში ჩამოსხმისას იგივე კარიბჭე სისტემები და ტემპერატურის პირობები, როგორც ქვიშის ჩამოსხმისას.

ლითონის კრისტალიზაციის დაბალი მაჩვენებელი გარსის ფორმებში და უფრო მცირე შესაძლებლობები მიმართულების კრისტალიზაციის შესაქმნელად იწვევს ჩამოსხმის უფრო დაბალი თვისებების წარმოებას, ვიდრე ნედლი ქვიშის ფორმებში ჩამოსხმისას.

დაკარგული ცვილის ჩამოსხმა

დაკარგული ცვილის ჩამოსხმა გამოიყენება გაზრდილი სიზუსტის (3-5 კლასი) და ზედაპირის სისუფთავის (4-6 უხეშობის კლასი) ჩამოსხმის დასამზადებლად, რისთვისაც ეს მეთოდი ერთადერთი შესაძლო ან ოპტიმალურია.

მოდელები უმეტეს შემთხვევაში მზადდება პასტის მსგავსი პარაფინოსტეარინის (1: 1) კომპოზიციებისგან, ლითონის ფორმებში (ჩასხმული და ასაწყობი) სტაციონარული ან მბრუნავი დანადგარების დაჭერით. 200 მმ-ზე დიდი ზომის რთული ჩამოსხმის წარმოებისას, მოდელის დეფორმაციის თავიდან ასაცილებლად, მოდელის მასაში შეჰყავთ ნივთიერებები, რომლებიც ზრდის მათ დარბილების (დნობის) ტემპერატურას.

ჰიდროლიზებული ეთილის სილიკატის (30-40%) და მტვრიანი კვარცის (70-60%) სუსპენზია გამოიყენება როგორც ცეცხლგამძლე საფარი კერამიკული ფორმების წარმოებაში. მოდელის ბლოკები დაფარულია კალცინირებული ქვიშით 1KO16A ან 1K025A. საფარის თითოეული ფენა შრება ჰაერში 10-12 საათის განმავლობაში ან ამიაკის ორთქლის შემცველ ატმოსფეროში. კერამიკული ფორმის საჭირო სიმტკიცე მიიღწევა გარსის 4-6 მმ სისქით (ცეცხლგამძლე საფარის 4-6 ფენა). ყალიბის გლუვი შევსების უზრუნველსაყოფად, გაფართოებული კარიბჭე სისტემები გამოიყენება ლითონის სქელ მონაკვეთებზე და მასიურ ერთეულებზე მიწოდებისთვის. ჩამოსხმა ჩვეულებრივ იკვებება მასიური ამწედან გასქელებული შპრიცების (მიმწოდებლის) მეშვეობით. რთული ჩამოსხმისთვის ნებადართულია მასიური მოგების გამოყენება ზედა მასიური ერთეულების შესანახად მათი სავალდებულო შევსებით ამწედან.

ალუმინი არის

ყალიბებიდან მოდელების დნობა ტარდება ცხელ (85-90°C) წყალში, მჟავიანდება მარილმჟავით (0,5-1 სმ3 ლიტრ წყალზე), სტეარინის საპონიფიკაციის თავიდან ასაცილებლად. მოდელების დნობის შემდეგ, კერამიკული ფორმები აშრობენ 150–170 °C ტემპერატურაზე 1–2 საათის განმავლობაში, ათავსებენ კონტეინერებში, აფარებენ მშრალი შემავსებლით და ადუღებენ 600–700 °C–ზე 5–8 საათის განმავლობაში. ჩამოსხმა ხორციელდება ცივ და გაცხელებულ ფორმებში. ყალიბების გათბობის ტემპერატურა (50-300 °C) განისაზღვრება ჩამოსხმის კედლების სისქით. ყალიბების ლითონით შევსება ხდება ჩვეული წესით, ასევე ვაკუუმის ან ცენტრიდანული ძალის გამოყენებით. ალუმინის შენადნობების უმეტესობა თბება 720-750 °C-მდე ჩამოსხმამდე.

Chill casting

Chill casting არის ალუმინის შენადნობებისგან ჩამოსხმის სერიული და მასობრივი წარმოების ძირითადი მეთოდი, რაც შესაძლებელს ხდის 4-6 კლასის სიზუსტის ჩამოსხმის მიღებას ზედაპირის უხეშობით Rz = 50-20 და კედლის მინიმალური სისქე 3-4 მმ. გაცივებულ ყალიბში ჩამოსხმისას, დნობის ღრუში დნობის გადაადგილების მაღალი სიჩქარით გამოწვეულ დეფექტებთან და მიმართულების გამაგრების მოთხოვნების შეუსრულებლობასთან ერთად (გაზის ფორიანობა, ოქსიდის ფირები, შეკუმშვის სიფხვიერე), დეფექტების ძირითადი ტიპები და ჩამოსხმა არის არასაკმარისი შევსება და ბზარები. ბზარების გაჩენა გამოწვეულია რთული შეკუმშვით. ბზარები განსაკუთრებით ხშირად ჩნდება შენადნობებისაგან დამზადებულ შენადნობებში, კრისტალიზაციის ფართო დიაპაზონით და დიდი ხაზოვანი შეკუმშვით (1,25-1,35%). ამ დეფექტების წარმოქმნის პრევენცია მიიღწევა სხვადასხვა ტექნოლოგიური მეთოდით.

სქელ მონაკვეთებზე ლითონის მიწოდების შემთხვევაში, მიწოდების ადგილის შევსება უზრუნველყოფილი უნდა იყოს მიწოდების ბოსის (მოგების) დაყენებით. კარიბჭის სისტემების ყველა ელემენტი განლაგებულია დილის კონექტორის გასწვრივ. რეკომენდირებულია კარიბჭის არხების განივი უბნების შემდეგი თანაფარდობები: მცირე ჩამოსხმისთვის EFst: EFshl: EFpit = 1: 2: 3; დიდი კასტინგისთვის EFst: EFsh: EFpit = 1: 3: 6.

ჩამოსხმის ღრუში დნობის სიჩქარის შესამცირებლად გამოიყენება მოხრილი ამწეები, მინაბოჭკოვანი ან ლითონის ბადეები და მარცვლოვანი ფილტრები. ალუმინის შენადნობის ჩამოსხმის ხარისხი დამოკიდებულია ჩამოსხმის ფორმის ღრუში დნობის აწევის სიჩქარეზე. ეს სიჩქარე უნდა იყოს საკმარისი იმისათვის, რომ უზრუნველყოს ჩამოსხმის თხელი მონაკვეთების შევსება გაზრდილი სითბოს გაფრქვევის პირობებში და ამავდროულად არ გამოიწვიოს არასრული შევსება სავენტილაციო მილებიდან ჰაერისა და აირების არასრული გამოყოფის გამო და მოგება, ტურბულენტობა და დნობის გამოფრქვევა. ვიწრო მონაკვეთებიდან ფართოზე გადასვლა. ცივ ყალიბში ჩამოსხმისას ლითონის აწევის სიჩქარე ყალიბის ღრუში მიჩნეულია ოდნავ უფრო მაღალი ვიდრე ქვიშის ფორმებში ჩამოსხმისას. აწევის მინიმალური დასაშვები სიჩქარე გამოითვლება A. A. Lebedev და N. M. Galdin-ის ფორმულების გამოყენებით (იხ. განყოფილება 5.1, „ქვიშის ჩამოსხმა“).

მკვრივი ჩამოსხმის მისაღებად, წარმოიქმნება მიმართული გამაგრება, როგორც ქვიშის ჩამოსხმისას, ჩამოსხმის სწორად განლაგებით ყალიბში და სითბოს გაფრქვევის რეგულირებით. როგორც წესი, მასიური (სქელი) ჩამოსხმის ბლოკები განლაგებულია ყალიბის ზედა ნაწილში. ეს შესაძლებელს ხდის გამაგრების დროს მათი მოცულობის შემცირების კომპენსირებას უშუალოდ მათ ზემოთ დაყენებული მოგებიდან. მიმართული გამაგრების შესაქმნელად სითბოს მოცილების ინტენსივობის რეგულირება ხორციელდება ჩამოსხმის ფორმის სხვადასხვა მონაკვეთების გაგრილებით ან იზოლაციით. სითბოს მოცილების ლოკალურად გასაზრდელად ფართოდ გამოიყენება თბოგამტარი სპილენძის ჩანართები, ისინი უზრუნველყოფენ გაციების ფორმის გამაგრილებელი ზედაპირის გაზრდას ფარფლების გამო და ახორციელებენ გაციების ფორმების ადგილობრივ გაგრილებას შეკუმშული ჰაერით ან წყლით. სითბოს მოცილების ინტენსივობის შესამცირებლად, 0,1–0,5 მმ სისქის საღებავის ფენა გამოიყენება გაციების ფორმის სამუშაო ზედაპირზე. ამ მიზნით, საღებავის ფენა 1-1,5 მმ სისქის გამოიყენება კარიბჭე არხების ზედაპირზე და მოგება. ყალიბში ლითონის გაგრილების შენელება ასევე შეიძლება მიღწეული იყოს ტიხრის კედლების ადგილობრივი გასქელებით, დაბალი თბოგამტარობის მქონე სხვადასხვა საფარის გამოყენებით და ყალიბის იზოლაციით აზბესტის სტიკერებით. გამაგრილებელი ფორმის სამუშაო ზედაპირის შეღებვა უმჯობესდება გარეგნობაჩამოსხმა, ხელს უწყობს გაზის ჯიბეების აღმოფხვრას მათ ზედაპირზე და ზრდის ფორმების გამძლეობას. შეღებვამდე გაცივებული ფორმები თბება 100-120 °C-მდე. ზედმეტად მაღალი გათბობის ტემპერატურა არასასურველია, რადგან ეს ამცირებს ჩამოსხმის გამაგრების სიჩქარეს და ხანგრძლივობას. ბოლო ვადაგაგრილების სერვისი. გათბობა ამცირებს ტემპერატურულ განსხვავებას ჩამოსხმასა და ყალიბს შორის და ყალიბის გაფართოებას ჩამოსხმის ლითონის მიერ მისი გაცხელების გამო. შედეგად, ჩამოსხმის დაძაბულობა, რომელიც იწვევს ბზარებს, მცირდება. თუმცა, მხოლოდ ფორმის გათბობა არ არის საკმარისი იმისათვის, რომ აღმოიფხვრას ბზარების შესაძლებლობა. აუცილებელია ჩამოსხმის დროული ამოღება ყალიბიდან. ჩამოსხმა უნდა მოიხსნას საძირედან იმ მომენტამდე, როდესაც მისი ტემპერატურა ტოლი იქნება საფენის ტემპერატურისა და შეკუმშვის სტრესი მიაღწევს უდიდეს მნიშვნელობას. როგორც წესი, ჩამოსხმა ამოღებულია იმ მომენტში, როდესაც ის იმდენად ძლიერია, რომ მისი გადაადგილება შესაძლებელია განადგურების გარეშე (450-500 ° C). ამ ეტაპზე კარიბჭის სისტემას ჯერ კიდევ არ მიუღია საკმარისი ძალა და განადგურებულია მსუბუქი ზემოქმედებით. ჩამოსხმის ყალიბში შენახვის ხანგრძლივობა განისაზღვრება გამაგრების სიჩქარით და დამოკიდებულია ლითონის ტემპერატურაზე, ყალიბის ტემპერატურაზე და ჩამოსხმის სიჩქარეზე.

ლითონის ადჰეზიის აღმოსაფხვრელად, მომსახურების ვადის გასაზრდელად და ამოღების გასაადვილებლად, ლითონის წნელები შეზეთებულია ოპერაციის დროს. ყველაზე გავრცელებული საპოხი არის წყალ-გრაფიტის სუსპენზია (3-5% გრაფიტი).

ჩამოსხმის ნაწილები, რომლებიც ქმნიან ჩამოსხმის გარე კონტურებს, ნაცრისფერია თუჯის. ყალიბების კედლის სისქე განისაზღვრება ჩამოსხმის კედლის სისქედან გამომდინარე GOST 16237-70 რეკომენდაციების შესაბამისად. ჩამოსხმის შიდა ღრუები დამზადებულია ლითონის (ფოლადის) და ქვიშის ღეროების გამოყენებით. ქვიშის წნელები გამოიყენება რთული ღრუების ფორმირებისთვის, რომლებიც არ შეიძლება გაკეთდეს ლითონის ღეროებით. ჩამოსხმის ფორმებიდან ამოღების გასაადვილებლად, ჩამოსხმის გარე ზედაპირებს უნდა ჰქონდეს ჩამოსხმის დახრილობა 30"-დან 3°-მდე კონექტორისკენ. ლითონის ღეროებით დამზადებული ჩამოსხმის შიდა ზედაპირებს უნდა ჰქონდეს მინიმუმ 6° დახრილობა. სქელი სექციებიდან თხელ მონაკვეთებზე მკვეთრი გადასვლა დაუშვებელია ჩამოსხმის დროს მოსახვევების რადიუსი უნდა იყოს მინიმუმ 3 მმ დიამეტრით მცირე ჩამოსხმისთვის, 10 მმ საშუალო და 12 მმ დიდისთვის. ღეროებით ხვრელების სიღრმის ოპტიმალური შეფარდება მის დიამეტრთან არის 0,7-1.

ჰაერი და აირები ამოღებულია საფენის ღრუდან სავენტილაციო არხების გამოყენებით, რომლებიც განთავსებულია გამყოფ სიბრტყეში და კედლებში ღრმა ღრუების მახლობლად მოთავსებული სანთლები.

თანამედროვე სამსხმელო ქარხნებში გაცივებული ყალიბები დამონტაჟებულია ერთ-პოზიციურ ან მრავალპოზიციურ ნახევრად ავტომატურ ჩამოსხმის მანქანებზე, რომლებშიც ავტომატიზირებულია გამაგრილებელი ფორმის დახურვა და გახსნა, ბირთვების მონტაჟი და ამოღება, ჩამოსხმის ამოღება და ამოღება ყალიბიდან. . ასევე არსებობს გაციების ფორმის გათბობის ტემპერატურის ავტომატური კონტროლი. მანქანებზე გამაგრილებელი ფორმების შევსება ხორციელდება დისპენსერების გამოყენებით.

ფორმების თხელი ღრუების შევსების გასაუმჯობესებლად და ბაინდერების განადგურების დროს გამოთავისუფლებული ჰაერისა და გაზების მოსაშორებლად, ყალიბები ევაკუირებულია და ივსება დაბალი წნევის ქვეშ ან ცენტრიდანული ძალის გამოყენებით.

ჩამოსხმის ჩამოსხმა

შეკუმშვის ჩამოსხმა არის chill casting-ის სახეობა განკუთვნილია დიდი ზომის პანელის ტიპის ჩამოსხმის (2500x1400 მმ) კედლის სისქის დასამზადებლად. ამ მიზნით გამოიყენება ლითონის ნახევარფორმები, რომლებიც დამონტაჟებულია სპეციალიზებულ ჩამოსხმის და საწნეხ მანქანებზე ნახევარფორმების ცალმხრივი ან ორმხრივი მიდგომით. გამორჩეული თვისებაჩამოსხმის ეს მეთოდი მოიცავს ყალიბის ღრუს იძულებით შევსებას დნობის ფართო ნაკადით, როდესაც ყალიბის ნახევრები ერთმანეთს უახლოვდება. ჩამოსხმის ფორმა არ შეიცავს ჩვეულებრივი კარიბჭის სისტემის ელემენტებს. მონაცემებიეს მეთოდი აწარმოებს ჩამოსხმას AL2, AL4, AL9, AL34 შენადნობებისგან, რომლებსაც აქვთ კრისტალიზაციის ვიწრო დიაპაზონი.

დნობის გაგრილების სიჩქარე კონტროლდება ყალიბის ღრუს სამუშაო ზედაპირზე სხვადასხვა სისქის (0,05-1 მმ) თბოიზოლაციის საფარის გამოყენებით. შენადნობების გადახურება ჩასხმამდე არ უნდა აღემატებოდეს 15-20°C-ს ლიკვიდუსის ტემპერატურაზე. ნახევრების კონვერგენციის ხანგრძლივობაა 5-3 წმ.

დაბალი წნევის ჩამოსხმა

დაბალი წნევის ჩამოსხმა არის დიზელის ჩამოსხმის კიდევ ერთი ვარიაცია. იგი გამოიყენება დიდი ზომის თხელკედლიანი ჩამოსხმის წარმოებაში ალუმინის შენადნობებისგან ვიწრო კრისტალიზაციის დიაპაზონით (AL2, AL4, AL9, AL34). როგორც chill casting-ის შემთხვევაში, ჩამოსხმის გარე ზედაპირები დამზადებულია ლითონის ყალიბით, ხოლო შიდა ღრუები დამზადებულია ლითონის ან ქვიშის ღეროებით.

ღეროების დასამზადებლად გამოიყენეთ ნარევი, რომელიც შედგება 55% 1K016A კვარცის ქვიშისგან; 13,5% ნახევრად ცხიმიანი ქვიშა P01; 27% დაფხვნილი კვარცი; 0,8% პექტინის წებო; 3,2% ფისოვანი M და 0,5% ნავთი. ეს ნარევი არ ქმნის მექანიკურ დამწვრობას. ყალიბების ლითონით შევსება ხდება შეკუმშული, გამხმარი ჰაერის წნევით (18-80 კპა), რომელიც მიეწოდება დნობის ზედაპირზე 720-750 °C-მდე გაცხელებულ ჭურჭელში. ამ წნევის გავლენის ქვეშ, დნობა იძულებით გამოდის ჭურჭლიდან ლითონის მავთულში, ხოლო მისგან კარიბჭის სისტემაში და შემდგომში ჩამოსხმის ფორმის ღრუში. დაბალი წნევის ჩამოსხმის უპირატესობა არის ლითონის აწევის სიჩქარის ავტომატურად კონტროლის შესაძლებლობა ყალიბის ღრუში, რაც შესაძლებელს ხდის უფრო მაღალი ხარისხის თხელკედლიანი ჩამოსხმის მიღებას, ვიდრე გრავიტაციის გავლენის ქვეშ ჩამოსხმისას.

შენადნობების კრისტალიზაცია ყალიბში ხორციელდება 10-30 კპა წნევის ქვეშ მყარი ლითონის ქერქის წარმოქმნამდე და 50-80 კპა ქერქის წარმოქმნის შემდეგ.

უფრო მკვრივი ალუმინის შენადნობის ჩამოსხმა იწარმოება დაბალი წნევის უკანა წნევის ჩამოსხმით. უკუწნევით ჩამოსხმისას ყალიბის ღრუს შევსება ხორციელდება ჭურჭელში და ყალიბში წნევის სხვაობის გამო (10-60 კპა). ყალიბში ლითონის კრისტალიზაცია ხორციელდება 0,4-0,5 მპა წნევის ქვეშ. ეს ხელს უშლის მეტალში გახსნილი წყალბადის გამოყოფას და გაზის ფორების წარმოქმნას. მაღალი წნევა ხელს უწყობს უკეთესი კვებამასიური ჩამოსხმის ერთეულები. წინააღმდეგ შემთხვევაში, უკანა წნევის ჩამოსხმის ტექნოლოგია არაფრით განსხვავდება დაბალი წნევის ჩამოსხმის ტექნოლოგიისგან.

უკანა წნევის ჩამოსხმა წარმატებით აერთიანებს დაბალი წნევის ჩამოსხმისა და წნევის კრისტალიზაციის უპირატესობებს.

საინექციო ჩამოსხმა

AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34 ალუმინის შენადნობებისგან ინექციური ჩამოსხმის გზით მზადდება 1-3 კლასის სიზუსტის კომპლექსური კონფიგურაციის ჩამოსხმა კედლის სისქით 1 მმ და ზემოთ, ჩამოსხმული ხვრელები დიამეტრი 1,2 მმ-მდე, ჩამოსხმული გარე და შიდა ძაფიმინიმალური მოედანი 1 მმ და დიამეტრი 6 მმ. ასეთი ჩამოსხმის ზედაპირის სისუფთავე შეესაბამება უხეშობის კლასებს 5-8. ასეთი ჩამოსხმის წარმოება ხორციელდება მანქანებზე ცივი ჰორიზონტალური ან ვერტიკალური დაჭერის კამერებით, სპეციფიკური დაჭერით 30-70 მპა. უპირატესობა ენიჭება მანქანებს ჰორიზონტალური დაჭერის კამერით.

ჩამოსხმის ზომები და წონა შემოიფარგლება ინექციური ჩამოსხმის მანქანების შესაძლებლობებით: დაჭერის კამერის მოცულობა, სპეციფიკური დაჭერის წნევა (p) და ჩამკეტი ძალა (0). ჩამოსხმის, შპრიცის არხების და დაჭერის კამერის საპროექციო ფართობი (F) მოძრავი ფორმის ფირფიტაზე არ უნდა აღემატებოდეს F = 0,85 0/r ფორმულით განსაზღვრულ მნიშვნელობებს.

გარე ზედაპირებისთვის ფერდობის ოპტიმალური მნიშვნელობებია 45°; შიდა 1°-ისთვის. მოსახვევების მინიმალური რადიუსია 0,5-1 მმ. 2,5 მმ-ზე მეტი დიამეტრის ხვრელები კეთდება ჩამოსხმის გზით. ალუმინის შენადნობებისგან დამზადებული კასტინგები, როგორც წესი, დამუშავებულია მხოლოდ დასაჯდომი ზედაპირების გასწვრივ. დამუშავების შემწეობა ენიჭება ჩამოსხმის ზომების გათვალისწინებით და მერყეობს 0,3-დან 1 მმ-მდე.

ყალიბების დასამზადებლად გამოიყენება სხვადასხვა მასალა. ყალიბების ნაწილები, რომლებიც შეხებაში შედის თხევად ლითონთან, დამზადებულია ფოლადისგან 3Х2В8, 4Х8В2, 4ХВ2С, სამაგრი ფირფიტები და მატრიცის გალიები დამზადებულია. ფოლადები 35, 45, 50, ქინძისთავები, ბუჩქები და სახელმძღვანელო სვეტები - დამზადებულია U8A ფოლადისგან.

ლითონის მიწოდება ფორმის ღრუში ხორციელდება გარე და შიდა კარიბჭის სისტემების გამოყენებით. მიმწოდებლები მოჰყავთ ჩამოსხმის იმ ადგილებში, რომლებიც ექვემდებარება დამუშავებას. მათი სისქე განისაზღვრება მიწოდების ადგილზე ჩამოსხმის კედლის სისქეზე და ყალიბის შევსების მითითებულ ბუნებაზე. ეს დამოკიდებულება განისაზღვრება მიმწოდებლის სისქის თანაფარდობით ჩამოსხმის კედლის სისქესთან. ფორმების გლუვი შევსება, ტურბულენტობის ან ჰაერის ჩაკეტვის გარეშე, ხდება, თუ თანაფარდობა ახლოსაა ერთიანობასთან. 2 მმ-მდე კედლის სისქის ჩამოსხმისთვის. მიმწოდებლებს აქვთ სისქე 0,8 მმ; კედლის სისქით 3 მმ. მიმწოდებლების სისქე 1,2 მმ; კედლის სისქით 4-6 მმ-2 მმ.

ჰაერის ჩანართებით გამდიდრებული დნობის პირველი ნაწილის მისაღებად, ჩამოსხმის ღრუს მახლობლად განლაგებულია სპეციალური სარეცხი ტანკები, რომელთა მოცულობამ შეიძლება მიაღწიოს ჩამოსხმის მოცულობის 20 - 40%. საყელურები ყალიბის ღრუს უკავშირდება არხებით, რომელთა სისქე უდრის მიმწოდებლების სისქეს. ჰაერი და გაზი ამოღებულია ყალიბის ღრუდან სპეციალური სავენტილაციო არხებით და ღეროებს (ეჟექტორებსა) და ყალიბის მატრიქსს შორის არსებული ხარვეზებით. სავენტილაციო არხები კეთდება კონექტორის სიბრტყეში ყალიბის სტაციონარულ ნაწილზე, აგრეთვე მოძრავი ღეროებისა და ეჟექტორების გასწვრივ. სავენტილაციო არხების სიღრმე ალუმინის შენადნობების ჩამოსხმისას მიიღება 0,05-0,15 მმ, ხოლო სიგანე 10-30 მმ ვენტილაციის გასაუმჯობესებლად, დაკავშირებულია გამრეცხი ღრუების ფორმები თხელი არხებით (0,2-0,5 მმ). ატმოსფეროსკენ.

საინექციო ჩამოსხმის შედეგად მიღებული ჩამოსხმის ძირითადი დეფექტებია ჰაერის (აირის) სუბკორტიკალური ფორიანობა, რომელიც გამოწვეულია ჰაერის ჩაკეტვით ყალიბის ღრუში ლითონის შეყვანის მაღალი სიჩქარით და თერმულ ერთეულებში შეკუმშვის ფორიანობა (ან ღრუები). ამ დეფექტების წარმოქმნაზე დიდ გავლენას ახდენს ჩამოსხმის ტექნოლოგიის პარამეტრები, დაჭერის სიჩქარე, დაჭერის წნევა და ყალიბის თერმული პირობები.

დაჭერის სიჩქარე განსაზღვრავს ყალიბის შევსების რეჟიმს. რაც უფრო მაღალია დაჭერის სიჩქარე, რაც უფრო მაღალია დნობის მოძრაობა კარიბჭის არხებში, მით უფრო მაღალია დნობის შეყვანის სიჩქარე ყალიბის ღრუში. დაჭერის მაღალი სიჩქარე ხელს უწყობს თხელი და წაგრძელებული ღრუების უკეთეს შევსებას. ამავდროულად, ისინი იწვევენ ლითონს ჰაერის შეკავებას და სუბკორტიკალურ ფორიანობას. ალუმინის შენადნობების ჩამოსხმისას, მაღალი დაჭერის სიჩქარე გამოიყენება მხოლოდ რთული თხელკედლიანი ჩამოსხმის წარმოებისთვის. წნევა დიდ გავლენას ახდენს ჩამოსხმის ხარისხზე. მისი მატებასთან ერთად იზრდება ჩამოსხმის სიმკვრივე.

დაჭერით წნევის სიდიდე ჩვეულებრივ შემოიფარგლება მანქანის ჩამკეტი ძალის სიდიდით, რომელიც უნდა აღემატებოდეს ლითონის მიერ მოძრავ მატრიცაზე (pF) ზეწოლას. ამიტომ დიდ ინტერესს იძენს სქელკედლიანი ჩამოსხმის ადგილობრივი წინასწარი დაწნეხვა, რომელიც ცნობილია როგორც „აშიგაის პროცესი“. ლითონის შეყვანის დაბალი სიჩქარე ფორმების ღრუში დიდი განყოფილების მიმწოდებლების მეშვეობით და კრისტალიზებული დნობის ეფექტური წინასწარი დაჭერა ორმაგი დგუშის გამოყენებით შესაძლებელს ხდის მკვრივი ჩამოსხმის მიღებას.

ჩამოსხმის ხარისხზე ასევე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს შენადნობისა და ფორმის ტემპერატურა. მარტივი კონფიგურაციის სქელკედლიანი ჩამოსხმის წარმოებისას დნობას ასხამენ ტემპერატურაზე 20-30 °C-ით დაბალ ტემპერატურაზე. თხელკედლიანი ჩამოსხმა მოითხოვს დნობის გამოყენებას, რომელიც ზედმეტად გახურებულია ლიკვიდუსის ტემპერატურაზე 10-15°C-ით. შეკუმშვის სტრესების სიდიდის შესამცირებლად და ჩამოსხმის დროს ბზარების წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად, ჩამოსხმის წინ ფორმებს აცხელებენ. რეკომენდებულია შემდეგი გათბობის ტემპერატურა:

ჩამოსხმის კედლის სისქე, მმ 1—2 2—3 3—5 5—8

გათბობის ტემპერატურა

ფორმები, °C 250—280 200—250 160—200 120—160

თერმული რეჟიმის სტაბილურობა უზრუნველყოფილია ყალიბების გათბობით (ელექტრო) ან გაგრილებით (წყალი).

ყალიბების სამუშაო ზედაპირის დასაცავად დნობის წებოვანი და ეროზიული ზემოქმედებისგან, ღეროების ამოღებისას ხახუნის შესამცირებლად და ჩამოსხმის ამოღების გასაადვილებლად, ფორმებს ზეთობენ. ამ მიზნით გამოიყენება ცხიმოვანი (ზეთი გრაფიტის ან ალუმინის ფხვნილით) ან წყლიანი (მარილის ხსნარები, წყალხსნარი კოლოიდური გრაფიტის საფუძველზე) ლუბრიკანტები.

ალუმინის შენადნობის ჩამოსხმის სიმკვრივე მნიშვნელოვნად იზრდება ვაკუუმური ფორმებით ჩამოსხმისას. ამისთვის ყალიბს ათავსებენ დალუქულ გარსაცმში, რომელშიც იქმნება საჭირო ვაკუუმი. კარგი შედეგების მიღება შესაძლებელია „ჟანგბადის პროცესის“ გამოყენებით. ამისთვის ყალიბის ღრუში ჰაერი იცვლება ჟანგბადით. ყალიბის ღრუში ლითონის შეყვანის მაღალი სიჩქარით, რაც იწვევს დნობის მიერ ჟანგბადის დაჭერას, ჩამოსხმაში არ წარმოიქმნება სუბკორტიკალური ფორიანობა, რადგან მთელი დაჭერილი ჟანგბადი იხარჯება წვრილად გაფანტული ალუმინის ოქსიდების ფორმირებაზე, რაც მნიშვნელოვნად არ მოქმედებს. მექანიკური საკუთრებაკასტინგები ასეთი ჩამოსხმა შეიძლება დაექვემდებაროს სითბოს დამუშავებას.

ტექნიკური მოთხოვნებიდან გამომდინარე, ალუმინის შენადნობის ჩამოსხმა შეიძლება დაექვემდებაროს სხვადასხვა სახისკონტროლი: რენტგენი, გამა ხარვეზის გამოვლენა ან ულტრაბგერითი შიდა დეფექტების გამოსავლენად; მონიშვნები განზომილებიანი გადახრების დასადგენად; luminescent ზედაპირული ბზარების გამოსავლენად; ჰიდრო- ან პნევმატური კონტროლი შებოჭილობის შესაფასებლად. მითითებულია კონტროლის ჩამოთვლილი ტიპების სიხშირე ტექნიკური მახასიათებლებიან განსაზღვრავს ქარხნის მთავარი მეტალურგის განყოფილებას. გამოვლენილი დეფექტები, თუ ეს ნებადართულია ტექნიკური მახასიათებლებით, აღმოიფხვრება შედუღებით ან გაჟღენთით. არგონ-რკალის შედუღება გამოიყენება ქვენავსების, ღრუების და ფხვიერი ბზარების შესადუღებლად. შედუღებამდე დეფექტური ადგილი იჭრება ისე, რომ ჩაღრმავების კედლებს ჰქონდეს დახრილობა 30 - 42°. ჩამოსხმა ექვემდებარება ადგილობრივ ან ზოგად გათბობას 300-350C-მდე. ადგილობრივი გათბობა ხორციელდება ჟანგბად-აცეტილენის ალით, ზოგადი გათბობა ხდება კამერულ ღუმელებში. შედუღება ხორციელდება იმავე შენადნობებით, საიდანაც მზადდება ჩამოსხმა, ვოლფრამის არასახარჯველი ელექტროდის გამოყენებით 2-6 მმ დიამეტრით. მოხმარებაარგონი 5-12 ლ/წთ. ძალის შედუღების დენიჩვეულებრივ არის 25-40 A ელექტროდის დიამეტრის 1 მმ-ზე.

ჩამოსხმის ფორიანობა აღმოიფხვრება ბაკელიტის ლაქით, ასფალტის ლაქით, საშრობი ზეთით ან თხევადი მინა. გაჟღენთვა ხორციელდება სპეციალურ ქვაბებში 490-590 კპა წნევის ქვეშ ჩამოსხმის წინასწარი ექსპოზიციით იშვიათ ატმოსფეროში (1,3-6,5 კპა). გაჟღენთილი სითხის ტემპერატურა შენარჩუნებულია 100°C-ზე. გაჟღენთის შემდეგ ჩამოსხმა აშრება 65-200°C ტემპერატურაზე, რომლის დროსაც გაჟღენთილი სითხე მკვრივდება და ხელახლა ამოწმებენ.

ალუმინი არის

ალუმინის გამოყენება

ფართოდ გამოიყენება სამშენებლო მასალად. ამ ხარისხის ალუმინის მთავარი უპირატესობებია სიმსუბუქე, ჭედურობა, კოროზიის წინააღმდეგობა (ჰაერში ალუმინი მყისიერად დაფარულია გამძლე Al2O3 ფილმით, რაც ხელს უშლის მის შემდგომ დაჟანგვას), მაღალი თერმული კონდუქტომეტრული და მისი ნაერთების არატოქსიკურობა. კერძოდ, ამ თვისებებმა ალუმინი ძალიან პოპულარული გახადა ჭურჭლის, ალუმინის ფოლგის და Კვების ინდუსტრიადა შეფუთვისთვის.

ალუმინის, როგორც სტრუქტურული მასალის მთავარი მინუსი არის მისი დაბალი სიმტკიცე, ამიტომ მის გასამაგრებლად მას ჩვეულებრივ შენადნობენ მცირე რაოდენობით სპილენძთან და მაგნიუმთან (შენადნობი ეწოდება დურალუმინს).

ალუმინის ელექტრული გამტარობა მხოლოდ 1,7-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე სპილენძი, ხოლო ალუმინი დაახლოებით 4-ჯერ იაფია თითო კილოგრამზე, მაგრამ მისი 3,3-ჯერ დაბალი სიმკვრივის გამო, თანაბარი წინააღმდეგობის მისაღებად მას სჭირდება დაახლოებით 2-ჯერ ნაკლები წონა. აქედან გამომდინარე, იგი ფართოდ გამოიყენება ელექტროტექნიკაში მავთულის წარმოებისთვის, მათი დამცავი და მიკროელექტრონიკაშიც კი ჩიპებში გამტარების წარმოებისთვის. ალუმინის უფრო დაბალი ელექტრული გამტარობა (37 1/ohm) თასთან შედარებით (63 1/ohm) კომპენსირდება ალუმინის გამტარების განივი კვეთის გაზრდით. ალუმინის, როგორც ელექტრული მასალის მინუსი არის ძლიერი ოქსიდის ფირის არსებობა, რაც ართულებს შედუღებას.

თვისებების კომპლექსის გამო, იგი ფართოდ გამოიყენება გათბობის მოწყობილობებში.

ალუმინი და მისი შენადნობები ინარჩუნებენ ძალას ულტრა დაბალ ტემპერატურაზე. ამის გამო იგი ფართოდ გამოიყენება კრიოგენულ ტექნოლოგიაში.

მაღალი არეკვლა, დაბალ ღირებულებასთან და დეპონირების მარტივთან ერთად, ალუმინს აქცევს იდეალურ მასალად სარკეების დასამზადებლად.

სამშენებლო მასალების წარმოებაში, როგორც გაზწარმომქმნელი აგენტი.

Aluminizing ანიჭებს კოროზიის და მასშტაბის წინააღმდეგობას ფოლადის და სხვა შენადნობების, მაგალითად, დგუშის შიდა წვის ძრავების სარქველებს, ტურბინის პირებს, ნავთობის წარმოების მოწყობილობებს, სითბოს გაცვლის მოწყობილობას და ასევე ცვლის გალვანიზაციას.

ალუმინის სულფიდი გამოიყენება წყალბადის სულფიდის წარმოებისთვის.

მიმდინარეობს კვლევა ქაფიანი ალუმინის, როგორც განსაკუთრებით ძლიერი და მსუბუქი მასალის შესაქმნელად.

როგორც თერმიტის კომპონენტი, ნარევები ალუმინოთერმიისთვის

ალუმინი გამოიყენება იშვიათი ლითონების აღსადგენად მათი ოქსიდებიდან ან ჰალოიდებიდან.

ალუმინი არის მრავალი შენადნობის მნიშვნელოვანი კომპონენტი. მაგალითად, ალუმინის ბრინჯაოში ძირითადი კომპონენტებია სპილენძი და ალუმინი. მაგნიუმის შენადნობებში ალუმინი ყველაზე ხშირად გამოიყენება როგორც დანამატი. ელექტრო გამათბობელ მოწყობილობებში სპირალების დასამზადებლად გამოიყენება ფეხრალი (Fe, Cr, Al) (სხვა შენადნობებთან ერთად).

ალუმინის ყავა" height="449" src="/pictures/investments/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="21. კლასიკური იტალიელი მწარმოებელიალუმინის ყავა" width="376" />

როცა ალუმინი ძალიან ძვირი ღირდა, მისგან სხვადასხვა სამკაულს ამზადებდნენ. ამგვარად, ნაპოლეონ III-მ შეუკვეთა ალუმინის ღილაკები და 1889 წელს დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევს აჩუქეს სასწორი ოქროსა და ალუმინისგან დამზადებული თასებით. მათთვის მოდა მაშინვე გავიდა, როდესაც გამოჩნდა მისი წარმოების ახალი ტექნოლოგიები (განვითარებები), რამაც არაერთხელ შეამცირა ღირებულება. დღესდღეობით ალუმინი ზოგჯერ გამოიყენება კოსტუმების სამკაულების წარმოებაში.

იაპონიაში ალუმინი გამოიყენება ტრადიციული სამკაულების წარმოებაში, რომელიც ანაცვლებს .

ალუმინი და მისი ნაერთები გამოიყენება როგორც მაღალეფექტური საწვავი ორძრავიანი სარაკეტო საწვავში და როგორც აალებადი კომპონენტი მყარი სარაკეტო საწვავში. შემდეგი ალუმინის ნაერთები ყველაზე დიდი პრაქტიკული ინტერესია, როგორც სარაკეტო საწვავი:

ალუმინის ფხვნილი, როგორც საწვავი მყარი რაკეტების საწვავში. იგი ასევე გამოიყენება ნახშირწყალბადებში ფხვნილისა და სუსპენზიების სახით.

ალუმინის ჰიდრიდი.

ალუმინის ბორანატი.

ტრიმეთილალუმინი.

ტრიეთილალუმინი.

ტრიპროპილალუმინი.

ტრიეთილალუმინი (ჩვეულებრივ ტრიეთილბორონთან ერთად) ასევე გამოიყენება ქიმიური აალების (ანუ, როგორც საწყისი საწვავი) სარაკეტო ძრავებში, რადგან ის სპონტანურად აალდება ჟანგბადის გაზში.

მას აქვს უმნიშვნელო ტოქსიკური ეფექტი, მაგრამ ბევრი წყალში ხსნადი არაორგანული ალუმინის ნაერთი რჩება დაშლილ მდგომარეობაში დიდი ხნის განმავლობაში და შეიძლება ჰქონდეს მტკივნეული ეფექტებიადამიანებზე და თბილსისხლიან ცხოველებზე მეშვეობით წყლის დალევა. ყველაზე ტოქსიკურია ქლორიდები, ნიტრატები, აცეტატები, სულფატები და ა.შ. ადამიანებისთვის ალუმინის ნაერთების შემდეგი დოზები (მგ/კგ სხეულის მასაზე) ტოქსიკურ ეფექტს ახდენს მიღებისას:

ალუმინის აცეტატი - 0,2-0,4;

ალუმინის ჰიდროქსიდი - 3,7-7,3;

ალუმინის ალუმი - 2.9.

პირველ რიგში მოქმედებს ნერვულ სისტემაზე (გროვდება ნერვულ ქსოვილში, რაც იწვევს ცენტრალური ნერვული სისტემის მძიმე დარღვევებს). თუმცა, ალუმინის ნეიროტოქსიკურობა შესწავლილია 1960-იანი წლების შუა პერიოდიდან, ვინაიდან ადამიანის ორგანიზმში ლითონის დაგროვებას მისი ელიმინაციის მექანიზმი აფერხებს. ნორმალურ პირობებში, დღეში 15 მგ-მდე ელემენტი გამოიყოფა შარდით. შესაბამისად, ყველაზე დიდი ნეგატიური ეფექტი ფიქსირდება თირკმელების ექსკრეტორული ფუნქციის დარღვევის მქონე ადამიანებში.

ზოგიერთი ბიოლოგიური გამოკვლევის თანახმად, ადამიანის ორგანიზმში ალუმინის მიღება განიხილებოდა ალცჰეიმერის დაავადების განვითარების ფაქტორად, მაგრამ მოგვიანებით ეს კვლევები გააკრიტიკეს და დასკვნა ერთსა და მეორეს შორის კავშირის შესახებ უარყო.

ალუმინის გეოქიმიური მახასიათებლები განისაზღვრება ჟანგბადისადმი მისი მაღალი აფინურობით (in მინერალებიალუმინი შედის ჟანგბადის ოქტაედრებში და ტეტრაჰედრებში), მუდმივი ვალენტობა (3), ბუნებრივი ნაერთების უმეტესობის დაბალი ხსნადობა. მაგმის გამაგრების და აალებადი ქანების წარმოქმნის დროს ენდოგენური პროცესების დროს ალუმინი ხვდება ფელდსპარების, მიკას და სხვა მინერალების - ალუმოსილიკატების კრისტალურ გისოსებში. ბიოსფეროში ალუმინი სუსტი მიგრანტია, ის მწირია ორგანიზმებში და ჰიდროსფეროში. ნოტიო კლიმატში, სადაც უხვი მცენარეულობის დაშლის ნაშთები წარმოქმნის მრავალ ორგანულ მჟავას, ალუმინი მიგრირებს ნიადაგსა და წყლებში ორგანული კოლოიდური ნაერთების სახით; ალუმინი შეიწოვება კოლოიდებით და დეპონირდება ნიადაგის ქვედა ნაწილში. ალუმინსა და სილიციუმს შორის კავშირი ნაწილობრივ დარღვეულია და ტროპიკებში ზოგან წარმოიქმნება მინერალები - ალუმინის ჰიდროქსიდები - ბოემიტი, დიასპორები, ჰიდრარგილიტი. ალუმინის უმეტესობა არის ალუმინისილიკატების ნაწილი - კაოლინიტი, ბეიდელიტი და თიხის სხვა მინერალები. სუსტი მობილურობა განაპირობებს ალუმინის ნარჩენი დაგროვებას ნოტიო ტროპიკების ამინდის ქერქში. შედეგად წარმოიქმნება ელუვიური ბოქსიტი. გასულ გეოლოგიურ ეპოქებში ბოქსიტი ასევე გროვდებოდა ტროპიკულ რეგიონებში ტბებსა და ზღვის სანაპირო ზონებში (მაგალითად, ყაზახეთის დანალექი ბოქსიტები). სტეპებსა და უდაბნოებში, სადაც ცოტაა ცოცხალი მატერია და წყლები ნეიტრალური და ტუტეა, ალუმინი თითქმის არ მიგრირებს. ალუმინის მიგრაცია ყველაზე ენერგიულია ვულკანურ რაიონებში, სადაც შეიმჩნევა მაღალი მჟავიანობის მდინარის და ალუმინით მდიდარი მიწისქვეშა წყლები. იმ ადგილებში, სადაც მჟავე წყლები ერევა ტუტე ზღვის წყლებს (მდინარეების შესართავთან და სხვა), ალუმინი ნალექი ხდება ბოქსიტის საბადოების წარმოქმნით.

ალუმინი ცხოველებისა და მცენარეების ქსოვილების ნაწილია; ძუძუმწოვრების ორგანოებში აღმოჩნდა 10-3-დან 10-5%-მდე ალუმინი (ნედლი საფუძველზე). ალუმინი გროვდება ღვიძლში, პანკრეასსა და ფარისებრ ჯირკვალში. მცენარეულ პროდუქტებში ალუმინის შემცველობა მერყეობს 4 მგ-დან 1 კგ მშრალ ნივთიერებაზე (კარტოფილი) 46 მგ-მდე (ყვითელი ტურფა), ცხოველური წარმოშობის პროდუქტებში - 4 მგ-დან (თაფლი) 72 მგ-მდე 1 კგ მშრალ ნივთიერებაზე. ). ადამიანის ყოველდღიურ დიეტაში ალუმინის შემცველობა 35-40 მგ აღწევს. ცნობილია ორგანიზმები, რომლებიც აკონცენტრირებენ ალუმინს, მაგალითად, ხავსები (Lycopodiaceae), რომლებიც შეიცავს 5,3%-მდე ალუმინს ფერფლში და მოლუსკები (Helix და Lithorina), რომლებიც შეიცავს 0,2-0,8% ალუმინს ფერფლში. ფოსფატებთან უხსნადი ნაერთების წარმოქმნით ალუმინი არღვევს მცენარეების (ფოსფატების შეწოვას ფესვებით) და ცხოველთა კვებას (ფოსფატების შეწოვას ნაწლავებში).

მთავარი მყიდველი ავიაციაა. თვითმფრინავის ყველაზე მძიმედ დატვირთული ელემენტები (კანი, დენის გამაგრება) დამზადებულია დურალუმინისგან. და ეს შენადნობი გაიყვანეს კოსმოსში. და ის კი წავიდა მთვარეზე და დაბრუნდა დედამიწაზე. და სადგურები "ლუნა", "ვენერა", "მარსი", შექმნილი ბიუროს დიზაინერების მიერ, რომელსაც მრავალი წლის განმავლობაში ხელმძღვანელობდა გეორგი ნიკოლაევიჩ ბაბაკინი (1914-1971), არ შეეძლო ალუმინის შენადნობების გარეშე.

ალუმინის - მანგანუმის და ალუმინის - მაგნიუმის (AMts და AMg) სისტემების შენადნობები არის ძირითადი მასალა მაღალსიჩქარიანი "რაკეტების" და "მეტეორების" - ჰიდროფოლიების კორპუსებისთვის.

მაგრამ ალუმინის შენადნობები გამოიყენება არა მხოლოდ კოსმოსში, ავიაციაში, საზღვაო და მდინარის ტრანსპორტში. ალუმინს ასევე აქვს ძლიერი პოზიცია სახმელეთო ტრანსპორტში. შემდეგი მონაცემები მიუთითებს ალუმინის ფართო გამოყენებაზე საავტომობილო ინდუსტრიაში. 1948 წელს გამოიყენებოდა 3,2 კგ ალუმინი ერთში, 1958 წელს - 23,6, 1968 წელს - 71,4, დღეს კი ეს მაჩვენებელი 100 კგ-ს აჭარბებს. ალუმინი გამოჩნდა და სარკინიგზო ტრანსპორტი. და სუპერ ექსპრეს "რუსული ტროიკა" 50% -ზე მეტია დამზადებული ალუმინის შენადნობებისგან.

ალუმინი სულ უფრო ხშირად გამოიყენება მშენებლობაში. ახალ შენობებში ხშირად გამოიყენება ძლიერი და მსუბუქი სხივები, იატაკები, სვეტები, მოაჯირები, ღობეები და სავენტილაციო სისტემის ელემენტები, რომლებიც დამზადებულია ალუმინის შენადნობებზე. ბოლო წლებში ალუმინის შენადნობები გამოიყენება მრავალი საზოგადოებრივი შენობისა და სპორტული კომპლექსის მშენებლობაში. გადახურვის მასალად ალუმინის გამოყენების მცდელობებია. ასეთ სახურავს არ ეშინია ნახშირორჟანგის, გოგირდის ნაერთების, აზოტის ნაერთების და სხვა მავნე მინარევების მინარევებისაგან, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის გადახურვის რკინის ატმოსფერულ კოროზიას.

სილუმინები, ალუმინის-სილიციუმის სისტემის შენადნობები, გამოიყენება ჩამოსხმის შენადნობებად. ასეთ შენადნობებს აქვთ კარგი სითხე, იძლევა დაბალ შეკუმშვას და სეგრეგაციას (ჰეტეროგენულობა) ჩამოსხმაში, რაც შესაძლებელს ხდის ჩამოსხმის გზით ყველაზე რთული კონფიგურაციის ნაწილების წარმოებას, მაგალითად, ძრავის კორპუსებს, ტუმბოს იმპულსებს, ხელსაწყოების ბლოკებს, შიდა წვის ძრავის ბლოკებს, დგუშებს. , ცილინდრის თავები და ქურთუკები დგუშის ძრავები.

ბრძოლა დაცემისთვის ღირებულებაალუმინის შენადნობები ასევე წარმატებული იყო. მაგალითად, სილუმინი 2-ჯერ იაფია ვიდრე ალუმინი. ჩვეულებრივ, ეს პირიქით ხდება - შენადნობები უფრო ძვირია (შენადნობის მისაღებად საჭიროა სუფთა ფუძის მიღება, შემდეგ კი შენადნობი შენადნობის მისაღებად). 1976 წელს საბჭოთა მეტალურგებმა დნეპროპეტროვსკის ალუმინის ქარხანაში აითვისეს სილუმინების დნობა პირდაპირ ალუმოსილიკატებიდან.

ალუმინი დიდი ხანია ცნობილია ელექტროტექნიკაში. თუმცა, ბოლო დრომდე, ალუმინის გამოყენება შემოიფარგლებოდა ელექტროგადამცემი ხაზებით და, იშვიათ შემთხვევებში, ელექტრო კაბელებით. საკაბელო ინდუსტრიაში დომინირებდა სპილენძი და ტყვია. საკაბელო სტრუქტურის გამტარი ელემენტები დამზადებული იყო კუპრისაგან, ხოლო ლითონის გარსი დამზადდა ტყვიაან ტყვიის დაფუძნებული შენადნობები. მრავალი ათწლეულის განმავლობაში (ტყვიის გარსები საკაბელო ბირთვების დასაცავად პირველად შემოგვთავაზეს 1851 წელს) იყო ერთადერთი მეტალის მასალა საკაბელო გარსებისთვის. ის შესანიშნავად ასრულებს ამ როლს, მაგრამ არა ხარვეზების გარეშე - მაღალი სიმკვრივე, დაბალი სიმტკიცე და სიმწირი; ეს მხოლოდ მთავარია, რამაც აიძულა ადამიანები ეძიათ სხვა ლითონები, რომლებსაც შეუძლიათ ადეკვატურად ჩაანაცვლონ ტყვია.

ალუმინი აღმოჩნდა. ამ როლში მისი სამსახურის დასაწყისი შეიძლება ჩაითვალოს 1939 წელს, ხოლო მუშაობა დაიწყო 1928 წელს. თუმცა, სერიოზული ცვლილება ალუმინის გამოყენებაში საკაბელო ტექნოლოგიაში მოხდა 1948 წელს, როდესაც შეიქმნა და დაეუფლა ალუმინის გარსების წარმოების ტექნოლოგიას.

სპილენძი, ასევე, მრავალი ათწლეულის განმავლობაში იყო ერთადერთი ლითონი დენის გამტარების წარმოებისთვის. მასალების კვლევამ, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს სპილენძი, აჩვენა, რომ ასეთი ლითონი უნდა იყოს და შეიძლება იყოს ალუმინი. ასე რომ, არსებითად განსხვავებული დანიშნულების ორი ლითონის ნაცვლად, საკაბელო ტექნოლოგიაში შევიდა ალუმინი.

ამ ჩანაცვლებას აქვს მრავალი უპირატესობა. პირველ რიგში, ალუმინის გარსის ნეიტრალურ გამტარად გამოყენების შესაძლებლობა ნიშნავს ლითონის მნიშვნელოვან დანაზოგს და წონის შემცირებას. მეორეც, უფრო მაღალი სიძლიერე. მესამე, ეს ხელს უწყობს ინსტალაციას, ამცირებს ტრანსპორტირების ხარჯებს, ამცირებს საკაბელო ხარჯებს და ა.შ.

ალუმინის მავთულები ასევე გამოიყენება ელექტროგადამცემი ხაზებისთვის. მაგრამ დიდი ძალისხმევა და დრო დასჭირდა ექვივალენტური ჩანაცვლების გაკეთებას. ბევრი ვარიანტია შემუშავებული და ისინი გამოიყენება კონკრეტული სიტუაციიდან გამომდინარე. [იწარმოება გაზრდილი სიმტკიცის და გაზრდილი მცოცავი წინააღმდეგობის ალუმინის მავთულები, რაც მიიღწევა მაგნიუმით 0,5%-მდე, სილიკონით 0,5%-მდე, რკინით 0,45%-მდე, გამკვრივებით და დაძველებით. ფოლადის-ალუმინის მავთულები გამოიყენება, განსაკუთრებით დიდი ხვრელის გასაკეთებლად, სადაც ელექტროგადამცემი ხაზები კვეთს სხვადასხვა დაბრკოლებებს. არის 1500 მ-ზე მეტი ღობეები, მაგალითად მდინარეების გადაკვეთისას.

ალუმინი გადაცემის ტექნოლოგიაში ელექტროობადიდ დისტანციებზე ისინი გამოიყენება არა მხოლოდ როგორც გამტარ მასალა. ათწლენახევრის წინ, ალუმინის დაფუძნებული შენადნობების გამოყენება დაიწყო ელექტროგადამცემი ხაზის საყრდენების წარმოებისთვის. ისინი პირველად ჩვენში აშენდა ქვეყანაკავკასიაში. ისინი დაახლოებით 2,5-ჯერ მსუბუქია ვიდრე ფოლადი და არ საჭიროებს კოროზიისგან დაცვას. ამრიგად, იმავე ლითონმა შეცვალა რკინა, სპილენძი და ტყვია ელექტროტექნიკაში და ელექტროენერგიის გადაცემის ტექნოლოგიაში.

და ეს, ან თითქმის ასე იყო ტექნოლოგიის სხვა სფეროებში. ნავთობის, გაზისა და ქიმიურ მრეწველობაში, ტანკებმა, მილსადენებმა და ალუმინის შენადნობებისგან დამზადებული სხვა ასამბლეის ერთეულებმა კარგად დაამტკიცეს თავი. მათ შეცვალეს მრავალი კოროზიისადმი მდგრადი ლითონი და მასალა, როგორიცაა რკინა-ნახშირბადის შენადნობებისგან დამზადებული კონტეინერები, მინანქრებული შიგნიდან კოროზიული სითხეების შესანახად (ამ ძვირადღირებული სტრუქტურის მინანქრის ფენის ბზარმა შეიძლება გამოიწვიოს დანაკარგები ან უბედური შემთხვევებიც კი).

ფოლგის წარმოებისთვის მსოფლიოში ყოველწლიურად 1 მილიონ ტონაზე მეტი ალუმინი მოიხმარება. ფოლგის სისქე, მისი დანიშნულებიდან გამომდინარე, 0,004-0,15 მმ-ის ფარგლებშია. მისი გამოყენება ძალიან მრავალფეროვანია. გამოიყენება სხვადასხვა საკვები და სამრეწველო პროდუქციის - შოკოლადის, კანფეტების, მედიკამენტების, კოსმეტიკური საშუალებების, ფოტოგრაფიული პროდუქტების და ა.შ.

ფოლგა ასევე გამოიყენება სამშენებლო მასალად. არსებობს გაზით სავსე პლასტმასების ჯგუფი - თაფლისფერი პლასტმასი - ფიჭური მასალები რეგულარული გეომეტრიული ფორმის უჯრედების რეგულარულად განმეორებითი სისტემით, რომლის კედლები დამზადებულია ალუმინის ფოლგასგან.

ბროკჰაუზისა და ეფრონის ენციკლოპედია

ალუმინი- (თიხა) ქიმიური zn. AL; ზე. ვ. = 27.12; ცემა ვ. = 2.6; მ.პ. დაახლოებით 700 °. ვერცხლისფერი თეთრი, რბილი, ხმოვანი ლითონი; სილიციუმის მჟავასთან ერთად ის წარმოადგენს თიხების, ფელდსპარის და მიკას ძირითად კომპონენტს; გვხვდება ყველა ნიადაგში. მიდის...... რუსული ენის უცხო სიტყვების ლექსიკონი

ალუმინი- (სიმბოლო Al), მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონი, პერიოდული ცხრილის მესამე ჯგუფის ელემენტი. იგი პირველად სუფთა სახით იქნა მიღებული 1827 წელს. ყველაზე გავრცელებული ლითონი დედამიწის ქერქში; მისი ძირითადი წყაროა ბოქსიტის საბადო. პროცესი…… სამეცნიერო და ტექნიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ალუმინი- ალუმინი, ალუმინი (ქიმიური სიმბოლო A1, წონა 27,1), ყველაზე გავრცელებული ლითონი დედამიწის ზედაპირზე და, O და სილიციუმის შემდეგ, დედამიწის ქერქის ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტი. A. გვხვდება ბუნებაში, ძირითადად სილიციუმის მჟავას მარილების (სილიკატების) სახით... ... დიდი სამედიცინო ენციკლოპედია

ალუმინის- არის მოლურჯო-თეთრი ლითონი, რომელიც განსაკუთრებით მსუბუქია. ეს არის ძალიან დრეკადი და ადვილად შეიძლება დაიბრუნოს, დახატოს, გაყალბდეს, დაჭედოს და ჩამოსვას და ა.შ. სხვა რბილი ლითონების მსგავსად, ალუმინიც კარგად ერგება თავის თავს... ... ოფიციალური ტერმინოლოგია

ალუმინის- (ალუმინი), Al, პერიოდული სისტემის III ჯგუფის ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერი 13, ატომური მასა 26,98154; მსუბუქი მეტალი, დნობის წერტილი 660 °C. დედამიწის ქერქის შემცველობა წონით 8,8%-ია. ალუმინი და მისი შენადნობები გამოიყენება როგორც სტრუქტურული მასალები... ... ილუსტრირებული ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ალუმინი- ალუმინი, ალუმინის კაცი., ქიმ. ტუტე ლითონის თიხა, ალუმინის ბაზა, თიხა; ასევე ჟანგის საფუძველი, რკინა; და დაწვა სპილენძი. ალუმინიტი მამრობითი ალუმის მსგავსი ნამარხი, ალუმინის წყლიანი სულფატი. ალუნიტ ქმარი. ნამარხი ძალიან ახლოს... ... დალის განმარტებითი ლექსიკონი

ალუმინის- (ვერცხლისფერი, მსუბუქი, ფრთიანი) ლითონის რუსული სინონიმების ლექსიკონი. ალუმინის არსებითი სახელი, სინონიმების რაოდენობა: 8 თიხა (2) ... სინონიმური ლექსიკონი

ალუმინი- (ლათინური Aluminum from alumen alum), Al, პერიოდული სისტემის III ჯგუფის ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერი 13, ატომური მასა 26,98154. ვერცხლისფერი თეთრი ლითონი, მსუბუქი (2.7 გ/სმ³), ელასტიური, მაღალი ელექტროგამტარობით, დნობის წერტილი 660.C.... ... დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ალუმინის- ალ (ლათინური alumen-დან alum-ის სახელწოდება, რომელიც ძველად გამოიყენებოდა, როგორც შეღებვისა და სათრიმლავი საშუალება * a. aluminum; n. Aluminum; f. aluminum; i. aluminio), ქიმ. III ჯგუფის პერიოდული ელემენტი. მენდელეევის სისტემა, ზე. ნ. 13 საათზე. მ 26,9815 ... გეოლოგიური ენციკლოპედია

ალუმინი- ალუმინი, ალუმინი, მრავალი სხვა. არა, ქმარი (ლათინური alumen alum-დან). ვერცხლისფერი თეთრი ელასტიური მსუბუქი მეტალი. უშაკოვის განმარტებითი ლექსიკონი. დ.ნ. უშაკოვი. 1935 1940... უშაკოვის განმარტებითი ლექსიკონი

შესავალი.

დაახლოებით 100 წლის წინ ნიკოლაი გავრილოვიჩ ჩერნიშევსკიმ ალუმინის შესახებ თქვა, რომ ეს ლითონი დიდი მომავლისთვისაა განკუთვნილი, რომ ალუმინი სოციალიზმის ლითონია. ის ხედვარე გამოდგა: მე-20 საუკუნეში. ელემენტი No13 ალუმინი გახდა მრავალი სტრუქტურული მასალის საფუძველი. მე-3 პერიოდის ელემენტი და პერიოდული ცხრილის IIIA ჯგუფი. ატომის ელექტრონული ფორმულა 3S23p1 ჟანგვის მდგომარეობა +III და 0.

ელექტრონეგატიურობა (1.47) იგივეა, რაც ბერილიუმი და ავლენს ამფოტერულ (მჟავე და ძირითად) თვისებებს. ნაერთებში ის გვხვდება კატიონებში და ანიონებში. ბუნებაში ის მეოთხე ყველაზე უხვი ქიმიური ელემენტია (მეტალებს შორის პირველი) და ქიმიურად შეკრულ მდგომარეობაშია. იგი შედის მრავალი ალუმინის სილიკატური მინერალის, ქანების (გრანიტები, პორფირიები, ბაზალტები, გნაისები, თიხნარი), სხვადასხვა თიხები (თეთრი თიხა ე.წ. კაოლინი),ბოქსიტი და ალუმინი Al2O3.

საინტერესოა თვალყური ადევნოთ ალუმინის წარმოების დინამიკას საუკუნენახევრის განმავლობაში, რაც გავიდა მას შემდეგ, რაც ადამიანმა პირველად აიღო მსუბუქი ვერცხლისფერი ლითონის ნაჭერი.

პირველი 30 წლის განმავლობაში, 1825 წლიდან 1855 წლამდე, ზუსტი ციფრები არ არსებობს. არ არსებობდა ლაბორატორიებში ალუმინის წარმოების სამრეწველო მეთოდები, ის საუკეთესო შემთხვევაში კილოგრამებში იყო მიღებული, არამედ გრამებში. როდესაც 1855 წელს პარიზის უნივერსალურ გამოფენაზე პირველად გამოიფინა ალუმინის ინგოტი, მას უყურებდნენ როგორც იშვიათ სამკაულს. და ის გამოჩნდა გამოფენაზე, რადგან 1855 წელს ფრანგმა ქიმიკოსმა ანრი ეტიენ სენ-კლერ დევილმა შექმნა პირველი. სამრეწველო მეთოდიალუმინის მიღება No13 ელემენტის მეტალის ნატრიუმით გადაადგილების საფუძველზე ორმაგი ნატრიუმის ქლორიდიდან და ალუმინის NaCl · AlCl3.

36 წლის განმავლობაში, 1855 წლიდან 1890 წლამდე, 200 ტონა ალუმინის ლითონი იწარმოებოდა Saint-Clair Deville მეთოდით.

მე-19 საუკუნის ბოლო ათწლეულში (ახალი მეთოდის გამოყენებით) მსოფლიოში 28 ათასი ტონა ალუმინი იწარმოებოდა.

1930 წელს ამ ლითონის მსოფლიო დნობამ შეადგინა 300 ათასი ტონა.

1975 წელს მხოლოდ კაპიტალისტურ ქვეყნებში იწარმოებოდა დაახლოებით 10 მილიონი ტონა ალუმინი და ეს მაჩვენებლები არ არის ყველაზე მაღალი. American Engineering and Mining Journal-ის მიხედვით, 1975 წელს კაპიტალისტურ ქვეყნებში ალუმინის წარმოება 1974 წელთან შედარებით 11%-ით, ანუ 1,4 მილიონი ტონით შემცირდა.

თანაბრად გასაოცარია ალუმინის ღირებულების ცვლილებები. 1825 წელს ის რკინაზე 1500-ჯერ ძვირი ღირდა, დღეს კი მხოლოდ სამჯერ ძვირია. დღეს ალუმინი უფრო ძვირია, ვიდრე ჩვეულებრივი ნახშირბადოვანი ფოლადი, მაგრამ უფრო იაფი ვიდრე უჟანგავი ფოლადი. თუ გამოვთვლით ალუმინის და ფოლადის ნაწარმის ღირებულებას მათი წონის და კოროზიის მიმართ შედარებითი წინააღმდეგობის გათვალისწინებით, გამოდის, რომ დღესდღეობით ხშირ შემთხვევაში ბევრად უფრო მომგებიანია ალუმინის გამოყენება, ვიდრე ფოლადი.

ფიზიკური თვისებები ალ

მოვერცხლისფრო-თეთრი, მბზინავი, დრეკადი ლითონი. ჰაერში იგი დაფარულია Al2O3 მქრქალი დამცავი ფილმით, რომელიც ძალიან სტაბილურია და იცავს ლითონს კოროზიისგან; პასივირებულია კონცენტრირებულ HNO3-ში.

ფიზიკური მუდმივები:

M, = 26,982 »27, p = 2,70 გ/სმ3

დნობის წერტილი 660,37 °C, დუღილის წერტილი = 2500 °C

ქიმიური თვისებები ა ლ

ქიმიურად აქტიური, ავლენს ამფოტერულ თვისებებს - რეაგირებს მჟავებთან და ტუტეებთან:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

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

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

გაერთიანებული ალუმინი ენერგიულად რეაგირებს წყალთან:

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

ძლიერი შემცირების აგენტი, როდესაც გაცხელდება, ის რეაგირებს ჟანგბადთან, გოგირდთან, აზოტთან და ნახშირბადთან:

4Al+3O2=2Al2O3, 2Al+3S=Al2S3

2Al+N2=2AlN, 4Al+3S=Al4S3

ქლორთან, ბრომთან და იოდთან რეაქცია ხდება ოთახის ტემპერატურაზე (იოდისთვის საჭიროა კატალიზატორი - H2O წვეთი), წარმოიქმნება ჰალოიდები AlCl3, AlBr3 და AlI3.

ინდუსტრიულად მნიშვნელოვანი მეთოდი ალუმინოთერმია:

2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

10Al + 3V2O5 = 5Al2O3 + 6V

ალუმინი ამცირებს Nv-ს N-III-მდე:

8Al + 30HNO3(ულტრა დილ.) = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O

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

(ამ რეაქციების მამოძრავებელი ძალაა ატომური წყალბადის Н° შუალედური გამოყოფა, ხოლო მეორე რეაქციაში ასევე სტაბილური ჰიდროქსოკომპლექსის [Al(OH)4]3- წარმოქმნა).

მომზადება და გამოყენება ალ

Al-ის წარმოება მრეწველობაში - Al2O3-ის ელექტროლიზი დნობაში კრიოლიტი Na3[AlF6] 950 °C-ზე:

გამოიყენება როგორც რეაგენტი ალუმინოთერმიაში იშვიათი ლითონების წარმოებისთვის და ფოლადის კონსტრუქციების შედუღებისთვის

ალუმინი არის ყველაზე მნიშვნელოვანი სტრუქტურული მასალა, მსუბუქი კოროზიისადმი მდგრადი შენადნობების საფუძველი (მაგნიუმით - დურალუმინი,ან დურალუმინთან ერთადსპილენძი -- ალუმინის ბრინჯაო,საიდანაც იჭრება წვრილმანი მონეტები). სუფთა ალუმინი გამოიყენება დიდი რაოდენობით ჭურჭლისა და ელექტრო სადენების დასამზადებლად.

ალუმინის ოქსიდი ალ 2 ო 3

თეთრი ამორფული ფხვნილი ან ძალიან მყარი თეთრი კრისტალები. ფიზიკური მუდმივები:

Mr = 101.96"102, p = 3.97 გ/სმ3 დნობა=2053°C, tbp=3000°C

კრისტალური Al2O3 ქიმიურად პასიურია, ამორფული უფრო აქტიური. ნელა რეაგირებს მჟავებთან და ტუტეებთან ხსნარში, ავლენს ამფოტერულ თვისებებს:

Al2O3 + 6HCl(კონს.) = 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH(კონს.) + 3H2O = 2Na

(NaAlO2 წარმოიქმნება ტუტე დნობაში). მეორე რეაქცია გამოიყენება ბოქსიტის "გატეხვისთვის".

ალუმინის წარმოებისთვის ნედლეულის გარდა, Al2O3 ფხვნილის სახით ემსახურება როგორც ცეცხლგამძლე, ქიმიურად მდგრადი და აბრაზიული მასალების კომპონენტს. კრისტალების სახით იგი გამოიყენება ლაზერებისა და სინთეზური ძვირფასი ქვების (რუბი, საფირონები და ა.შ.) დასამზადებლად, შეღებილი სხვა ლითონების ოქსიდების მინარევებით - Cr2O3 (წითელი), Ti2O3 და Fe2O3 (ლურჯი).

ალუმინის ჰიდროქსიდი Al(OH)3

თეთრი ამორფული (გელის მსგავსი) ან კრისტალური. პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში. ფიზიკური მუდმივები:

Мr=78.00, р= 3.97 გ/სმ3,

t დაშლა > 170 °С

როდესაც გაცხელდება, ის იშლება ეტაპობრივად, წარმოქმნის შუალედურ პროდუქტს - მეტაჰიდროქსიდი AlO(OH):

ავლენს ამფოტერულ, თანაბრად გამოხატულ მჟავე და ფუძე თვისებებს:

NaOH-თან შერწყმისას წარმოიქმნება NaAlO.

ამისთვის მიღება Al(OH)3 ნალექი, ტუტე ჩვეულებრივ არ გამოიყენება (ნალექის ხსნარში გადასვლის სიმარტივის გამო), მაგრამ მოქმედებს ალუმინის მარილებზე ამიაკის ჰიდრატით;

ოთახის ტემპერატურაზე წარმოიქმნება Al(OH)3, ხოლო ადუღებისას წარმოიქმნება ნაკლებად აქტიური AlO(OH):

Al(OH)3-ის მისაღებად მოსახერხებელი გზაა CO2-ის გავლა ჰიდროქსოკომპლექსის ხსნარში:

[Al(OH)4]- + CO2 = Al(OH)3¯+ HCO3-

გამოიყენება ალუმინის მარილების და ორგანული საღებავების სინთეზისთვის; როგორც კუჭის წვენის მაღალი მჟავიანობის სამკურნალო საშუალება.

ალუმინის მარილები

ალუმინის მარილები და ძლიერი მჟავები წყალში ძალიან ხსნადია და განიცდიან მნიშვნელოვან კათიონურ ჰიდროლიზს, რაც ქმნის ძლიერ მჟავე გარემოს, რომელშიც იხსნება ლითონები, როგორიცაა მაგნიუმი და თუთია:

ა)AlCl3=Alз++ЗCl-

Al3++H2OÛAlOH2++H+

ბ)Zn+2H+=Zn2++H2

AlF3 ფტორი და AlPO4 ორთოფოსფატი წყალში უხსნადია და ძალიან სუსტი მჟავების მარილები, მაგალითად H2CO3, საერთოდ არ წარმოიქმნება წყალხსნარიდან ნალექით.

ცნობილია ალუმინის ორმაგი მარილები - ალუმიშემადგენლობა MIal(SO4)2 12H2O (MI=Na+, K+, Rb+, Cs+, TI+, NH4+), მათგან ყველაზე გავრცელებული კალიუმის ალუმი KAl(SO4)2 12H2O.

ორობითი ალუმინის ნაერთები

ნაერთები უპირატესად კოვალენტური ბმებით, როგორიცაა AlS3 სულფიდი და AlC3 კარბიდი.

მთლიანად იშლება წყლით:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 ¯ + 3Н2S

Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 ¯+ 3CH4

ეს ნაერთები გამოიყენება როგორც სუფთა აირების წყაროები - H2S და CH4.

ინტერესი, ინტერესი...

დედამიწის ქერქის მასის 8,80% შედგება ალუმინისგან, რომელიც მესამე ყველაზე უხვი ელემენტია ჩვენს პლანეტაზე. გლობალური ალუმინის წარმოება მუდმივად იზრდება. ახლა ის შეადგენს ფოლადის წარმოების დაახლოებით 2%-ს, თუ მას წონით ჩავთვლით. და თუ მოცულობის თვალსაზრისით, მაშინ 5...6%, ვინაიდან ალუმინი თითქმის სამჯერ მსუბუქია ფოლადიზე. ალუმინს დამაჯერებლად უბიძგებს სპილენძი და ყველა სხვა ფერადი ლითონი მესამე და მომდევნო ადგილებზე, რაც გახდა მეორე ყველაზე მნიშვნელოვანი ლითონი მიმდინარე რკინის ხანაში. პროგნოზების მიხედვით, ამ საუკუნის ბოლომდე ალუმინის წილმა ლითონების მთლიან წარმოებაში წონით 4...5%-ს უნდა მიაღწიოს.

ამის მრავალი მიზეზი არსებობს, რომელთაგან მთავარია, ერთის მხრივ, ალუმინის გავრცელება და, მეორე მხრივ, თვისებების შესანიშნავი ნაკრები - სიმსუბუქე, ელასტიურობა, კოროზიის წინააღმდეგობა, ელექტროგამტარობა, მრავალფეროვნება ამ სიტყვის სრული გაგებით. .

ალუმინი გვიან მოვიდა ტექნოლოგიაში, რადგან ბუნებრივ ნაერთებში ის მჭიდროდ არის შეკრული სხვა ელემენტებთან, პირველ რიგში ჟანგბადთან და ჟანგბადის მეშვეობით სილიციუმთან, და ამ ნაერთების განადგურება და მათგან მსუბუქი ვერცხლის ლითონის გათავისუფლება მოითხოვს დიდ ძალისხმევას და ენერგიას.

პირველი მეტალის ალუმინი 1825 წელს გამოუშვა ცნობილმა დანიელმა ფიზიკოსმა ჰანს კრისტიან ოერსტედმა, რომელიც ცნობილია ძირითადად ელექტრომაგნიტიზმზე თავისი შრომით. ოერსტედმა ქლორი გადაიტანა ალუმინის (ალუმინის ოქსიდი Al2O3) ცხელ ნარევში ნახშირთან და მიღებულ უწყლო ალუმინის ქლორიდს აცხელებდა კალიუმის ამალგამით. შემდეგ, როგორც დევიმ გააკეთა, რომელიც, სხვათა შორის, ვერ შეძლო ალუმინის ელექტროლიზით ალუმინის მოპოვება, ამალგამი გახურებით დაიშალა, ვერცხლისწყალი აორთქლდა და ალუმინი დაიბადა.

1827 წელს ფრიდრიხ უოლერმა ალუმინი სხვაგვარად მიიღო, იგივე ქლორიდიდან კალიუმის ლითონთან ერთად გადაანაცვლა. ალუმინის წარმოების პირველი სამრეწველო მეთოდი, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მხოლოდ 1855 წელს შემუშავდა, ხოლო ალუმინი ტექნიკურად მნიშვნელოვან ლითონად იქცა მხოლოდ მე-19...20 საუკუნეების მიჯნაზე. რატომ?

თავისთავად ცხადია, რომ ყველა ბუნებრივი ალუმინის ნაერთი არ შეიძლება ჩაითვალოს ალუმინის საბადო. შუა და მე-19 საუკუნის ბოლოსაც კი. რუსულ ქიმიურ ლიტერატურაში ალუმინს ხშირად თიხას ეძახდნენ; ამ თვალსაზრისით, არსებობს პირდაპირი მითითება ყველგანმყოფ თიხაში No13 ელემენტის არსებობის შესახებ. მაგრამ თიხა არის სამი დაჟანგული ნივთიერების საკმაოდ რთული კონგლომერატი - ალუმინი, სილიციუმი და წყალი (პლუს სხვადასხვა დანამატები); შესაძლებელია მისგან ალუმინის იზოლირება, მაგრამ ამის გაკეთება ბევრად უფრო რთულია, ვიდრე იგივე ალუმინის ოქსიდის მიღება საკმაოდ გავრცელებული, ჩვეულებრივ წითელ-ყავისფერი კლდიდან, რომელმაც სახელი მიიღო სამხრეთში მდებარე Les Baux-ის ტერიტორიის მიხედვით. საფრანგეთის.

ეს კლდე, ბოქსიტი, შეიცავს 28-დან 60%-მდე Al2O3-ს. მისი მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ შეიცავს მინიმუმ ორჯერ მეტ ალუმინს, ვიდრე სილიციუმს. სილიციუმი კი ამ შემთხვევაში ყველაზე მავნე მინარევებია და ყველაზე ძნელად მოსაშორებელი. ამ ოქსიდების გარდა, ბოქსიტი ყოველთვის შეიცავს რკინის ოქსიდს Fe2O3, ის ასევე შეიცავს ტიტანის, ფოსფორის, მანგანუმის, კალციუმის და მაგნიუმის ოქსიდებს.

მეორე მსოფლიო ომის დროს, როდესაც ბევრ მეომარ ქვეყანას აკლდა ბოქსიტიდან მიღებული ალუმინი, საჭიროებისამებრ გამოიყენებოდა სხვა სახის ნედლეული: იტალიამ მიიღო ალუმინი ვეზუვიუსის ლავიდან, აშშ-მ და გერმანიამ კაოლინის თიხებისგან, იაპონიამ ფიქლებიდან და ალუნიტიდან. მაგრამ ეს ალუმინი საშუალოდ ხუთჯერ ძვირი ღირდა, ვიდრე ბოქსიტის ალუმინი და ომის შემდეგ, როდესაც ამ კლდის კოლოსალური მარაგი აღმოაჩინეს აფრიკაში, სამხრეთ ამერიკადა მოგვიანებით ავსტრალიაში ალუმინის ინდუსტრია მთელ მსოფლიოში დაუბრუნდა ტრადიციულ ბოქსიტის ნედლეულს.

საბჭოთა კავშირში არსებობს ნეფელინ სიენიტისა და ნეფელინ აპატიტის ქანების საფუძველზე ალუმინის წარმოების მეთოდები, რომლებიც გამოცდილია ქარხნული მასშტაბით. აზერბაიჯანის სსრ-ში ალუნიტის, როგორც რთული ნედლეულის, მათ შორის ალუმინის, ინდუსტრიული განვითარება დიდი ხნის წინ დაიწყო. მაგრამ ბუნებამ არ დაგვაკლდა ალუმინის საუკეთესო ნედლეული - ბოქსიტი. ჩვენ გვაქვს ჩრდილოეთ ურალის და ტურგაის (მდებარეობს ყაზახეთში) ბოქსიტის შემცველი რეგიონები: ბოქსიტებია დასავლეთ და აღმოსავლეთ ციმბირში, ქვეყნის ევროპული ნაწილის ჩრდილო-დასავლეთით. ტიხვინის ბოქსიტის საბადოსა და ვოლხოვის ჰიდროელექტროსადგურის ენერგიის საფუძველზე, შიდა ალუმინის ინდუსტრიის პირველმა, ვოლხოვის ალუმინის ქარხანამ დაიწყო მუშაობა 1932 წელს. ციმბირის უზარმაზარი ჰიდროელექტროსადგურებიდან და სახელმწიფო რეგიონალური ელექტროსადგურებიდან იაფი ელექტროენერგია გახდა ციმბირის სწრაფად განვითარებადი ალუმინის ინდუსტრიის მნიშვნელოვანი „კომპონენტი“.

შემთხვევით არ დავიწყეთ საუბარი ენერგიაზე. ალუმინის წარმოება ენერგო ინტენსიურია. სუფთა ალუმინის ოქსიდი დნება 2050°C ტემპერატურაზე და წყალში არ იხსნება, ხოლო ალუმინის მისაღებად უნდა დაექვემდებაროს ელექტროლიზს. საჭირო იყო გზის პოვნა, რომ როგორმე შემცირებულიყო ალუმინის დნობის წერტილი მინიმუმ 1000°C-მდე; მხოლოდ ამ პირობებში შეიძლება ალუმინი გახდეს ტექნიკურად მნიშვნელოვანი ლითონი. ეს პრობლემა ბრწყინვალედ მოაგვარა ახალგაზრდა ამერიკელმა მეცნიერმა ჩარლზ მარტინ ჰოლმა და თითქმის ერთდროულად ფრანგმა პოლ ჰერუმ. მათ აღმოაჩინეს, რომ ალუმინა კარგად იხსნება 3NaF · AlF3 კრიოლიტში. ეს ხსნარი ექვემდებარება ელექტროლიზს მიმდინარე ალუმინის ქარხნებში 950°C ტემპერატურაზე.

ელექტროლიზის აპარატი არის რკინის აბაზანა, რომელიც მოპირკეთებულია ცეცხლგამძლე აგურით ნახშირბადის ბლოკებით, რომლებიც მოქმედებენ როგორც კათოდები. მათზე გამოიყოფა გამდნარი ალუმინი, ანოდებზე კი ჟანგბადი, რომელიც რეაგირებს ანოდის მასალასთან (ჩვეულებრივ ნახშირთან). აბანოები მუშაობს დაბალი ძაბვის ქვეშ - 4,0...4,5 ვ, მაგრამ მაღალი დენის დროს - 150 ათას ა-მდე.

ამერიკული მონაცემებით, ბოლო სამი ათწლეულის განმავლობაში, ენერგიის მოხმარება ალუმინის დნობისას შემცირდა ერთი მესამედით, მაგრამ ეს წარმოება კვლავ საკმაოდ ენერგოინტენსიურად რჩება.

რა არის

ელექტროლიტური აბაზანებიდან ალუმინი, როგორც წესი, ამოღებულია ვაკუუმური კაბის გამოყენებით, ხოლო ქლორით გაწმენდის შემდეგ (ძირითადად არალითონური მინარევების მოსაშორებლად) მას ასხამენ ფორმებში. ბოლო წლების განმავლობაში, ალუმინის ინგოტები სულ უფრო ხშირად ჩამოსხმული იქნა უწყვეტი მეთოდით. შედეგი არის ტექნიკურად სუფთა ალუმინი, რომელშიც ძირითადი ლითონი არის 99,7% (ძირითადი მინარევები: ნატრიუმი, რკინა, სილიციუმი, წყალბადი). ეს არის ალუმინი, რომელიც გამოიყენება უმეტეს ინდუსტრიებში. თუ საჭიროა უფრო სუფთა ლითონი, ალუმინი ამა თუ იმ გზით იხვეწება. ელექტროლიტური გადამუშავება ორგანული ელექტროლიტების გამოყენებით აწარმოებს ალუმინს 99,999% სისუფთავით. კიდევ უფრო სუფთა ალუმინი ნახევარგამტარული ინდუსტრიის საჭიროებებისთვის მიიღება ზონის დნობის ან დისტილაციით სუბფლორიდის საშუალებით.

ამ უკანასკნელს, როგორც ჩანს, დაზუსტება სჭირდება. გასაწმენდი ალუმინი თბება ვაკუუმში 1000°C-მდე AlF3-ის თანდასწრებით. ეს მარილი ამაღლდება დნობის გარეშე. ალუმინის ალუმინის ფტორთან ურთიერთქმედება იწვევს AlF სუბფტორიდის წარმოქმნას, არასტაბილური ნივთიერების, რომელშიც ალუმინი ფორმალურად ერთვალენტიანია. 800°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე სუბფლორიდი კვლავ იშლება ფტორად და სუფთა ალუმინად, ჩვენ ხაზს ვუსვამთ, რომ სუფთაა, რადგან ამ დარღვევის შედეგად მინარევები გადადის ფტორიდის შემადგენლობაში.

ლითონის სისუფთავის გაზრდა გავლენას ახდენს მის თვისებებზე. რაც უფრო სუფთაა ალუმინი, მით უფრო მსუბუქია ის, თუმცა არც ისე ბევრი, მით უფრო მაღალია მისი თერმული და ელექტრული გამტარობა, არეკვლა და ელასტიურობა. განსაკუთრებით შესამჩნევია ქიმიური წინააღმდეგობის მატება. ეს უკანასკნელი აიხსნება დამცავი ოქსიდის ფირის უფრო დიდი უწყვეტობით, რომელიც ფარავს როგორც ულტრასუფთა, ისე ჩვეულებრივ ტექნიკურ ალუმინს ჰაერში.

თუმცა, ულტრასუფთა ალუმინის ყველა ჩამოთვლილი უპირატესობა, ამა თუ იმ ხარისხით, დამახასიათებელია ჩვეულებრივი ალუმინის. ალუმინი მსუბუქია – ეს ყველამ იცის, მისი სიმკვრივეა 2,7 გ/სმ3 – ფოლადზე თითქმის 3-ჯერ ნაკლები, ხოლო სპილენძზე 3,3-ჯერ ნაკლები. ხოლო ალუმინის ელექტრული გამტარობა მხოლოდ ერთი მესამედით დაბალია სპილენძის ელექტროგამტარობაზე. ამ გარემოებებმა და იმ ფაქტმა, რომ ალუმინი სპილენძზე მნიშვნელოვნად იაფი გახდა (დღეს დაახლოებით 2,5-ჯერ) განაპირობა ალუმინის მასიური გამოყენება მავთულხლართებში და ზოგადად ელექტროტექნიკაში.

მაღალმა თბოგამტარობამ დამაკმაყოფილებელ ქიმიურ წინააღმდეგობასთან ერთად ალუმინი პერსპექტიულ მასალად აქცია სითბოს გადამცვლელებისთვის და ქიმიური მრეწველობის სხვა მოწყობილობებისთვის, სახლის მაცივრებისთვის, მანქანისა და ტრაქტორის რადიატორებისთვის. ალუმინის მაღალი არეკვლა ძალიან სასარგებლო აღმოჩნდა მძლავრი რეფლექტორების, დიდი ტელევიზორის ეკრანებისა და მასზე დაფუძნებული სარკეების წარმოებაში. ნეიტრონების დაბალი დაჭერით ალუმინი გახდა ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ლითონი ბირთვულ ტექნოლოგიაში.

ალუმინის ყველა ეს მრავალი უპირატესობა კიდევ უფრო მნიშვნელოვანი ხდება, რადგან ეს ლითონი უაღრესად ტექნოლოგიურია. მშვენივრად მუშავდება წნევით - გორვა, წნეხი, ჭედვა, ჭედვა. ამის გულში სასარგებლო თვისება- ალუმინის კრისტალური სტრუქტურა. მისი ბროლის გისოსი შედგება კუბებისგან, რომელთაც აქვთ ორიენტირებული სახეები; მანძილი პარალელურ სიბრტყეებს შორის არის 4,04 Ǻ. ამ გზით აშენებული ლითონები, როგორც წესი, კარგად მოითმენს პლასტმასის დეფორმაციას. ალუმინი არ იყო გამონაკლისი.

თუმცა, ალუმინი სუსტია. სუფთა ალუმინის ჭიმვის სიმტკიცე მხოლოდ 6...8 კგ/მმ3-ია და რომ არა მისი უნარი, შექმნას ბევრად უფრო ძლიერი შენადნობები, ალუმინი ძნელად თუ გახდებოდა მე-20 საუკუნის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ლითონი.

დაბერების და გაძლიერების ფაზების სარგებლობის შესახებ

„ალუმინი ძალიან ადვილად აყალიბებს შენადნობებს სხვადასხვა ლითონებთან. მათგან მხოლოდ სპილენძის შენადნობას აქვს ტექნიკური გამოყენება. მას ალუმინის ბრინჯაო ჰქვია...“

ეს სიტყვები მენდელეევის "ქიმიის საფუძვლებიდან" ასახავს საქმის რეალურ მდგომარეობას, რომელიც არსებობდა ჩვენი საუკუნის პირველ წლებში. სწორედ მაშინ გამოიცა ცნობილი წიგნის ბოლო უვადოდ გამოცემა ავტორის საბოლოო შესწორებებით. მართლაც, პირველი ალუმინის შენადნობებიდან (პირველი მათგანი იყო სილიკონის შენადნობი, რომელიც მიღებული იყო გასული საუკუნის 50-იან წლებში), მხოლოდ მენდელეევის მიერ ნახსენებმა შენადნობმა იპოვა პრაქტიკული გამოყენება. თუმცა მას მხოლოდ 11% ალუმინი შეიცავდა და ძირითადად ამ შენადნობიდან მზადდებოდა კოვზები და ჩანგლები. ძალიან ცოტა ალუმინის ბრინჯაო შევიდა საათის ინდუსტრიაში.

ამასობაში მე-20 საუკუნის დასაწყისში. მიიღეს დურალუმინის ოჯახის პირველი შენადნობები. ეს შენადნობები ალუმინის ბაზაზე სპილენძისა და მაგნიუმის დანამატებით იქნა მიღებული და შესწავლილი 1903...1911 წელს. ცნობილი გერმანელი მეცნიერი ა.ვილმ. მან აღმოაჩინა ამ შენადნობებისთვის დამახასიათებელი ბუნებრივი დაბერების ფენომენი, რამაც გამოიწვია მათი სიძლიერის თვისებების მკვეთრი გაუმჯობესება.

გამკვრივების შემდეგ დურალუმინი - მკვეთრი გაგრილება 500°C-დან ოთახის ტემპერატურამდე და ამ ტემპერატურაზე შენახვა 4...5 დღე - მრავალჯერ ზრდის მის სიმტკიცეს და სიმტკიცეს. ამ შემთხვევაში დეფორმაციის უნარი არ იკლებს და დრეკადობა იზრდება 6...8-დან 36...38 კგ/მმ2-მდე. ამ აღმოჩენას დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა ალუმინის ინდუსტრიის განვითარებისთვის.

და მაშინვე დაიწყო დისკუსიები შენადნობების ბუნებრივი დაბერების მექანიზმის შესახებ, თუ რატომ ხდება გამკვრივება. ვარაუდობდნენ, რომ გამაგრებული დურალუმინის დაბერების პროცესის დროს მატრიციდან გამოიყოფა CuAl2 შემადგენლობის პაწაწინა კრისტალები - სპილენძის ზეგაჯერებული ხსნარი ალუმინისში - და ეს გამაგრების ფაზა იწვევს შენადნობის სიძლიერისა და სიხისტის მატებას. მთლიანი.

ეს ახსნა საკმაოდ დამაკმაყოფილებელი ჩანდა, მაგრამ მისი გამოჩენის შემდეგ ვნებები კიდევ უფრო გაღვივდა, რადგან ვერავინ შეძლო ოპტიკური მიკროსკოპით გაპრიალებულ დურალუმინის ფირფიტებზე CuAl2 შემადგენლობის ნაწილაკების გამოკვლევა. და ბუნებრივად დაძველებულ შენადნობში მათი არსებობის რეალობა კითხვის ნიშნის ქვეშ დადგა. ეს მით უფრო გამართლებული იყო, რადგან მატრიციდან სპილენძის გამოყოფა უნდა შეემცირებინა მისი ელექტრული წინააღმდეგობა, მაგრამ ამასობაში, დურალუმინის ბუნებრივ დაბერებასთან ერთად, ის გაიზარდა და ეს პირდაპირ მიუთითებდა, რომ სპილენძი რჩება მყარ ხსნარში.

სიტუაცია დაზუსტდა მხოლოდ რენტგენის დიფრაქციული ანალიზით. ახლახან, მძლავრი ელექტრონული მიკროსკოპების წყალობით, რომლებიც თხელი ლითონის ფილმების ნახვის საშუალებას იძლევა, სურათი უფრო ნათელი გახდა. სიმართლე სადღაც "შუაში" აღმოჩნდა. სპილენძი არ გამოიყოფა მყარი ხსნარიდან და არ რჩება მის შიგნით იმავე მდგომარეობაში. დაბერების პროცესში ის გროვდება 1...3 ატომური ფენის სისქით და დაახლოებით 90 Ǻ დიამეტრით დისკისებურ უბნებში და ქმნის ეგრეთ წოდებულ გინიე-პრესტონის ზონებს. მათ აქვთ დამახინჯებული მყარი ხსნარის კრისტალური სტრუქტურა; ასევე დამახინჯებულია თავად მყარი ხსნარის ზონის მიმდებარე ტერიტორია.

ასეთი წარმონაქმნების რაოდენობა უზარმაზარია - გამოიხატება ერთით 16...18 ნულით 1 სმ შენადნობისთვის. გვინიე-პრესტონის ზონების წარმოქმნისას (ზონის დაბერება) ბროლის გისოსის ცვლილებები და დამახინჯება ბუნებრივი დაბერების დროს დურალუმინის სიძლიერის გაზრდის მიზეზია. იგივე ცვლილებები ზრდის შენადნობის ელექტრულ წინააღმდეგობას. როდესაც დაბერების ტემპერატურა იზრდება, ზონების ნაცვლად, რომლებსაც აქვთ ალუმინის სტრუქტურასთან ახლოს სტრუქტურა, ჩნდება მეტასტაბილური ფაზების პაწაწინა ნაწილაკები საკუთარი ბროლის ბადით (ხელოვნური, უფრო სწორად, ფაზური დაბერება). სტრუქტურის ეს შემდგომი ცვლილება იწვევს მცირე პლასტიკური დეფორმაციებისადმი წინააღმდეგობის მკვეთრ ზრდას.

გადაჭარბების გარეშე შეიძლება ითქვას, რომ თვითმფრინავის ფრთებს ჰაერში ზონები ან მეტასტაბილური ნაწილაკები აკავებენ და თუ გახურების შედეგად ზონებისა და ნაწილაკების ნაცვლად სტაბილური სეკრეცია გამოჩნდება, ფრთები ძალას დაკარგავენ და უბრალოდ იხრება.

საბჭოთა კავშირში 20-იან წლებში მეტალურგიის ინჟინერი ვ.ა. ბუტალოვმა შეიმუშავა დურალუმინის შიდა ვერსია, სახელწოდებით ჯაჭვის ფოსტის ალუმინი. სიტყვა "duralumin" მომდინარეობს გერმანიის ქალაქ დიურენის სახელიდან, სადაც დაიწყო ამ შენადნობის სამრეწველო წარმოება. და ჯაჭვის ფოსტის ალუმინი დამზადდა სოფელ (ახლანდელი ქალაქი) კოლჩუგინოში, ვლადიმირის რეგიონში. პირველი საბჭოთა ლითონის თვითმფრინავი, ANT-2, შექმნილი A.N.-ის მიერ, დამზადდა ჯაჭვის ფოსტის ალუმინისგან. ტუპოლევი.

ასეთი შენადნობები დღესაც მნიშვნელოვანია ტექნოლოგიისთვის. კერძოდ, თვითმფრინავის პროპელერის პირები დამზადებულია D1 შენადნობიდან. ომის დროს, როდესაც პილოტებს ხშირად უწევდათ დაშვება შემთხვევით პლატფორმებზე ან, სადესანტო მექანიზმის გათავისუფლების გარეშე, „მუცელზე“, არაერთხელ მომხდარა, რომ პროპელერის პირები მიწასთან შეხებისას მოხრილიყო. დაიხარეს, მაგრამ არ გატეხეს! მაშინვე მინდორში გაასწორეს და ისევ იმავე პროპელერით აფრინდნენ... ამავე დურალუმინის ოჯახის კიდევ ერთი შენადნობი - D16 - სხვანაირად გამოიყენება თვითმფრინავების მშენებლობაში - მისგან მზადდება ქვედა ფრთის პანელები.

ფუნდამენტურად ახალი შენადნობები ჩნდება ახალი გამაგრების ფაზების აღმოჩენისას. მკვლევარები ეძებდნენ მათ, ეძებენ და გააგრძელებენ მათ ძებნას. ფაზები არსებითად ქიმიური მეტათაშორის ნაერთებია, რომლებიც წარმოიქმნება შენადნობაში და მნიშვნელოვნად მოქმედებს მის თვისებებზე. სხვადასხვა ფაზა სხვადასხვა გზით ზრდის შენადნობის სიმტკიცეს, კოროზიის წინააღმდეგობას და სხვა პრაქტიკულად მნიშვნელოვან მახასიათებლებს. თუმცა, ვილმას აღმოჩენის შემდეგ, მათგან ძალიან ცოტა იქნა ნაპოვნი - ათზე ნაკლები. მათი ფორმირება შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ შესაბამისი ელემენტები ხსნადია ალუმინში. ცხადია, გაძლიერების თითოეული ეტაპი იმსახურებს საკმაოდ დეტალურ ისტორიას.

უკვე აღინიშნა, რომ პირველი ალუმინის შენადნობი იყო მისი შენადნობი სილიკონით, მეზობელი პერიოდულ სისტემაზე. მაგრამ ამ შენადნობის თვისებები არადამაკმაყოფილებელი იყო და ამიტომ დიდი ხნის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ ალუმინის სილიციუმის დამატება საზიანო იყო. მაგრამ უკვე ჩვენი საუკუნის 20-იანი წლების დასაწყისში მტკიცედ დადგინდა, რომ Al-Mg-Si სისტემის შენადნობები (Mg2Si ფაზა), ისევე როგორც დურალუმინს, აქვთ გამკვრივების ეფექტი დაბერების დროს. ასეთი შენადნობების დაჭიმვის სიმტკიცე არის 12-დან 36 კგ/მმ2-მდე, რაც დამოკიდებულია სილიციუმის და მაგნიუმის შემცველობაზე და სპილენძისა და მანგანუმის დამატებით.

ეს შენადნობები ფართოდ გამოიყენება გემთმშენებლობაში, ასევე თანამედროვე მშენებლობაში. საინტერესო დეტალი: ამ დღეებში ზოგიერთ ქვეყანაში (მაგალითად, აშშ-ში) უფრო მეტი ალუმინი იხარჯება მშენებლობაზე, ვიდრე ყველა სახის ტრანსპორტზე ერთად: თვითმფრინავები, გემები, რკინიგზის ვაგონები, მანქანები. ჩვენს ქვეყანაში ალუმინის შენადნობები ფართოდ გამოიყენებოდა პიონერთა სასახლის მშენებლობაში ლენინის გორაზე და სსრკ სტანდარტების კომიტეტის შენობაში ლენინსკის პროსპექტზე მოსკოვში, სპორტის სასახლე კიევში, ისევე როგორც მრავალი სხვა თანამედროვე შენობა. ათასობით ასაწყობი ალუმინის სახლი წარმატებით "მუშაობს" არქტიკაში და მთიან რეგიონებში, სადაც არ არის ადგილობრივი სამშენებლო მასალა ან მშენებლობა სავსეა უზარმაზარი სირთულეებით. ასეთ ადგილებში ალუმინის (ძირითადად) სახლებს აწვდიან ალუმინის (ძირითადად) თვითმფრინავებითა და ვერტმფრენებით.

სხვათა შორის, ვერტმფრენების შესახებ. მათი პროპელერების პირები მთელ მსოფლიოში მზადდება Al-Mg-Si სისტემის შენადნობებისგან, რადგან ამ შენადნობებს აქვთ ძალიან მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა და კარგად უძლებენ ვიბრაციის დატვირთვას. სწორედ ამ ქონებას აქვს გადამწყვეტი მნიშვნელობა ვერტმფრენის პილოტებისთვის და მათი მგზავრებისთვის. უმცირესი კოროზიის დეფექტებმა შეიძლება მკვეთრად დააჩქაროს დაღლილობის ბზარების განვითარება. მგზავრების სიმშვიდისთვის, ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ სინამდვილეში დაღლილობის ბზარები საკმაოდ ნელა ვითარდება და ყველა ვერტმფრენი აღჭურვილია მოწყობილობებით, რომლებიც პილოტს სიგნალს აძლევს, როდესაც პირველი პატარა ბზარი გამოჩნდება. შემდეგ კი პირები იცვლება, მიუხედავად იმისა, რომ მათ შეეძლოთ ასობით საათის განმავლობაში მუშაობა.

დაბერების ეფექტი ასევე თანდაყოლილია Al-Zn-Mg სისტემის შენადნობებში. ეს სისტემა მაშინვე ორჯერ აღმოჩნდა რეკორდსმენი: სიძლიერის რეკორდსმენი - ჯერ კიდევ 20-იან წლებში მიიღეს ალუმინის-თუთია-მაგნიუმის შენადნობები სიმტკიცით 55...60 კგ/მმ2 - და "რეკორდის მფლობელი, პირიქით“ ქიმიური წინააღმდეგობისთვის - ასეთი სამეული შენადნობებისგან დამზადებული ფურცლები და რულონები ატმოსფერული კოროზიის ზემოქმედებით დაბერების პროცესშიც კი იშლება ან იშლება კიდეც, სწორედ ქარხნის ეზოში.

ათწლეულების განმავლობაში, მკვლევარები სხვადასხვა ქვეყნიდან ეძებენ გზებს ასეთი შენადნობების კოროზიის წინააღმდეგობის გაზრდის მიზნით. ყოველივე ამის შემდეგ, უკვე 50-იან წლებში გამოჩნდა მაღალი სიმტკიცის ალუმინის შენადნობები თუთიით და მაგნიუმით, რომლებსაც ჰქონდათ დამაკმაყოფილებელი კოროზიის წინააღმდეგობა. მათ შორისაა შიდა შენადნობები B95 და B96. სამი ძირითადი კომპონენტის გარდა, ეს შენადნობები ასევე შეიცავს სპილენძს, ქრომს, მანგანუმს და ცირკონიუმს. ქიმიური ელემენტების ასეთი კომბინაციით, ზეგაჯერებული მყარი ხსნარის დაშლის ბუნება მნიშვნელოვნად იცვლება, რის გამოც იზრდება შენადნობის კოროზიის წინააღმდეგობა.

თუმცა, როდესაც თვითმფრინავის დიზაინერი O.K. ანტონოვმა დაიწყო გიგანტური თვითმფრინავის "Antey" შექმნა და "Antey"-ის სიმძლავრის ჩარჩოსთვის საჭირო იყო დიდი გაყალბება და ჭედურობა, B95 და B96 შენადნობები არ იყო შესაფერისი ყველა მიმართულებით. ანტეის შენადნობში მანგანუმის, ცირკონიუმის და ქრომის მცირე დანამატები უნდა შეიცვალოს რკინით. ასე გაჩნდა ცნობილი შენადნობი B93.

ბოლო ათწლეულში ახალი მოთხოვნები გაჩნდა. 300...500 მგზავრზე და 30...50 ათას ფრენის საათზე გათვლილი ახლო მომავლის ე.წ. ფართო ტანის თვითმფრინავები და აირბუსები შედგება 70...80% ალუმინის შენადნობებისგან, რომლებიც საჭიროებენ როგორც ძალიან მაღალ სიმტკიცეს, ასევე ძალიან მაღალ კოროზიის წინააღმდეგობას. რატომ არის სიძლიერე გასაგები, რატომ არის ქიმიური წინააღმდეგობა ნაკლებად, თუმცა ზემოაღნიშნული მაგალითი ვერტმფრენის პირებით აშკარად საკმაოდ ნათელია...

გაჩნდა საზიანო სტრუქტურების კონცეფცია, რომელიც ამბობს: თუ ნაპრალი ჩნდება სტრუქტურაში, ის ნელა უნდა განვითარდეს და თუნდაც მნიშვნელოვან ზომას მიაღწიოს, ადვილად შესამჩნევი იყოს, ეს ბზარი არავითარ შემთხვევაში არ უნდა გამოიწვიოს მისი განადგურება. სტრუქტურა მთლიანად. ეს ნიშნავს, რომ ასეთი თვითმფრინავების მაღალი სიმტკიცის ალუმინის შენადნობებს უნდა ჰქონდეთ მაღალი გატეხვის სიმტკიცე და მაღალი ნარჩენი სიმტკიცე ბზარის არსებობისას და ეს შესაძლებელია მხოლოდ მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობის შემთხვევაში.

ყველა ეს თვისება შესანიშნავად არის შერწყმული მაღალი სისუფთავის ალუმინის შენადნობებში: რკინის მინარევები პროცენტის მეათედია, სილიციუმი არის მეასედი, ხოლო ნატრიუმი, რომლის მიკროდანამატები მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ალუმინის-სილიციუმის შენადნობების თვისებებს, არ უნდა იყოს რამდენიმე ათეულზე მეტი. პროცენტის მეათასედი. და ასეთი შენადნობების საფუძველია Al – Zn – Mg – Cu სისტემა. ამ შენადნობების დაძველება ხდება ისე, რომ გამაძლიერებელი ნაწილაკები ჩვეულებრივზე ოდნავ დიდი ხდება (კოაგულაციის დაბერება). მართალია, ეს იწვევს სიძლიერის მცირე დაკარგვას და ზოგიერთი ნაწილის სქელი კედლების დამზადება, მაგრამ ეს მაინც გარდაუვალი ფასია მომსახურების ვადისა და საიმედოობისთვის. ბედის ირონია: ალუმინის შენადნობები თუთიით და მაგნიუმით, რომლებიც ერთ დროს ყველაზე მდგრადი იყო კოროზიის მიმართ, მეცნიერების მიერ გადაიქცა კოროზიის წინააღმდეგობის ერთგვარ სტანდარტად. ამ სასწაულებრივი ტრანსფორმაციის მიზეზებია სპილენძის დამატება და რაციონალური დაბერების რეჟიმი.

დიდი ხნის ცნობილი სისტემებისა და შენადნობების გაუმჯობესების კიდევ ერთი მაგალითი. თუ კლასიკურ დურალუმინში მაგნიუმის შემცველობა მკვეთრად შემოიფარგლება (პროცენტის მეასედამდე), მაგრამ მანგანუმი შენარჩუნებულია და სპილენძის კონცენტრაცია გაიზარდა, მაშინ შენადნობი იძენს შედუღების უნარს კარგად შედუღდეს. ასეთი შენადნობებისგან დამზადებული სტრუქტურები კარგად მუშაობს ტემპერატურის დიაპაზონში აბსოლუტური ნულიდან +150...200°C-მდე.

დღესდღეობით ზოგიერთ ტექნიკურ პროდუქტს მონაცვლეობით უწევს ზომიერი სიცხის ან გადაჭარბებული სიცივის აღქმა. შემთხვევითი არ არის, რომ თხევადი წყალბადისა და თხევადი ჟანგბადის ავზები მსგავსი შენადნობებისგან მზადდებოდა ამერიკული სატურნის რაკეტებზე, რომლებმაც კოსმოსური ხომალდის Apollo ეკიპაჟები მთვარეზე მიიტანეს.

თხევადი აირის ტრანსპორტირებისა და შენახვის მიწიერი პრობლემების გადაჭრისას სამკომპონენტიანი შენადნობებით Al-Cu-Mn, საკმაოდ მსუბუქ ორკომპონენტიანი ალუმინის შენადნობები მაგნიუმთან - მაგნიუმთან - საკმაოდ წარმატებით ეჯიბრებიან. მაგნალია არ გამკვრივდება თერმული დამუშავებით. დამზადების ტექნოლოგიიდან და მაგნიუმის შემცველობიდან გამომდინარე, მათი სიძლიერე მერყეობს 8-დან 38 კგ/მმ2-მდე. თხევადი წყალბადის ტემპერატურაზე ისინი მყიფეა, მაგრამ თხევადი ჟანგბადის და თხევადი აალებადი აირების გარემოში ისინი საკმაოდ წარმატებით მუშაობენ. მათი გამოყენების სფეროები ძალიან ვრცელია. კერძოდ, მათ კარგად დაამტკიცათ თავი გემთმშენებლობაში: ჰიდროფოილი გემების კორპუსი - "Rocket" და "Meteor" - დამზადებულია მაგნალიუმისგან. ისინი ასევე გამოიყენება ზოგიერთი რაკეტის დიზაინში.

განსაკუთრებით აღსანიშნავია საკვების შესაფუთად დაბალი შენადნობის მაგნალიუმის გამოყენების შესაძლებლობა. თუნუქის ქილა, ყველის შეფუთვა, კილიტა ხორცის მოსახარშად, ლუდის ქილა, ბოთლების თავსახურები რძემჟავა პროდუქტებით - ეს არ არის ამ შენადნობების საკვებთან დაკავშირებული აპლიკაციების სრული სია. მალე ჩვენს ქვეყანაში ალუმინის ქილებს მილიარდობით აწარმოებენ, შემდეგ კი ალექსანდრე ევგენიევიჩ ფერსმანის განმარტება "კალის ქილის ლითონის" კალნიდან ალუმინისზე გადავა. მაგრამ დავუბრუნდეთ გაძლიერების ფაზებს.

1965 წელს საბჭოთა მეცნიერთა ჯგუფმა აღმოაჩინა დაბერების დროს გამკვრივების ეფექტი Al-Li-Mg სისტემის შენადნობებში. ამ შენადნობებს, განსაკუთრებით შენადნობას 01420, აქვთ იგივე სიმტკიცე, როგორც დურალუმი, მაგრამ 12% მსუბუქია და აქვთ ელასტიურობის უფრო მაღალი მოდული. თვითმფრინავების დიზაინში ეს იძლევა 12...14% წონის მომატების საშუალებას. გარდა ამისა, შენადნობი 01420 კარგად დუღდება და აქვს მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა. დღეს მთელ მსოფლიოში გაიზარდა ინტერესი ამ სისტემის შენადნობების მიმართ.

სწრაფი გაგრილება კრისტალების შესაქმნელად

ალუმინის შენადნობისაგან ჯოხების ან ფორმის ჩამოსხმის მიღებამდე ლითონი უნდა გაიწმინდოს გაზებისა და მყარი არალითონური ჩანართებისგან. თხევადი ალუმინის გაზებიდან ძირითადად წყალბადი იხსნება. რაც უფრო მაღალია დნობის ტემპერატურა, მით მეტია. როდესაც ის გაცივდება და კრისტალიზდება, მას არ აქვს დრო გამოყოფისა და რჩება ლითონში პაწაწინა და ზოგჯერ საკმაოდ დიდი ფორების სახით. წყალბადი ბევრ პრობლემას იწვევს: სიცარიელეები ფორმის ჩამოსხმაში, ბუშტები ფურცლებში და პროფილებში, ფორები შედუღების დროს. და მხოლოდ ერთ შემთხვევაში აღმოჩნდა წყალბადი ძალიან სასარგებლო - ჩვენ ვსაუბრობთ ეგრეთ წოდებულ ალუმინის ქაფზე, რომელიც წააგავს კარგ ჰოლანდიურ ყველს (მხოლოდ ასეთ ლითონში გაცილებით მეტი ფორებია და ის არ უშვებს "ცრემლებს". ”). ალუმინის ქაფის ხვედრითი წონა შეიძლება გაიზარდოს 0,3...0,5 გ/სმ3-მდე. მასში ფორები დახურულია და ლითონი თავისუფლად ცურავს წყალში. მას აქვს ძალიან დაბალი თერმული და აკუსტიკური კონდუქტომეტრული და მოჭრილი და შედუღებული. სიცარიელის რეკორდული რაოდენობის მისაღებად, თხევადი ალუმინი, პროფესორ მ.ბ.-ს „რეცეპტის“ მიხედვით. ალტმანი ზედმეტად თბება და შემდეგ მასში შეჰყავთ ცირკონიუმის ან ტიტანის ჰიდრიდი, რომელიც მაშინვე იშლება, გამოყოფს წყალბადს. აქ ლითონი, რომელიც დუღს დიდი რაოდენობით ბუშტებით, სწრაფად შეედინება ფორმებში.

მაგრამ ყველა სხვა შემთხვევაში ისინი ცდილობენ წყალბადის მოშორებას. ყველაზე Საუკეთესო გზაამისათვის ააფეთქეთ დნობა ქლორით. ქლორის ბუშტები, რომლებიც მოძრაობენ თხევად ალუმინში, შთანთქავენ ატომებს და წყალბადის პაწაწინა ბუშტებს და იჭერენ წიდისა და ოქსიდის ფირის შეჩერებულ ნაწილაკებს. დიდი ეფექტი აქვს თხევადი ალუმინის ევაკუაციას, რაც დამაჯერებლად აჩვენა საბჭოთა მეცნიერმა კ.ნ. მიხაილოვი.

ყველა არალითონური ჩანართები განსაკუთრებით საზიანოა ლითონის ნელი კრისტალიზაციის დროს, ამიტომ ჩამოსხმის დროს ისინი ყოველთვის ცდილობენ კრისტალიზაციის სიჩქარის გაზრდას. ფორმის ნაწილები ყრიან არა თიხის ყალიბებში, არამედ ლითონის ყალიბებში; ინგოტების ჩამოსხმისას თუჯის ყალიბები იცვლება წყლის გაგრილებული სპილენძის ყალიბებით. მაგრამ ყალიბის ან ყალიბის კედლიდან სითბოს ყველაზე სწრაფი მოცილების შემთხვევაშიც კი, პირველი თხელი ფენის კრისტალიზაციის შემდეგ კედელსა და ამ ქერქს შორის ჰაერის უფსკრული ჩნდება. ჰაერი ცუდად ატარებს სითბოს... მეტალისგან სითბოს გამოყოფის სიჩქარე მკვეთრად ეცემა.

დიდი ხნის განმავლობაში, ყველა მცდელობა, რადიკალურად დაეჩქარებინა კედლების გაგრილება, ამ ჰაერის უფსკრულის გამო ჩავარდა. საბოლოოდ, სწორი გამოსავალი იპოვეს, როგორც ეს ხშირად ხდება ტექნოლოგიაში, „მეორე მხრიდან“: ჰაერის უფსკრულიდან სითბოს დაკარგვასთან ბრძოლის ნაცვლად, თავად უფსკრული აღმოიფხვრა. გამაგრილებელი წყლის შესხურება დაიწყო პირდაპირ კრისტალიზებულ ლითონზე. ასე დაიბადა ალუმინის ჯოხების უწყვეტი ჩამოსხმის მეთოდი.

თხევადი ლითონი შეედინება პატარა სპილენძის ან ალუმინის კრისტალიზატორში. უჯრა ჩასმულია კრისტალიზატორში, რომელიც ცვლის ფიქსირებულ ფსკერს. როგორც კი ალუმინის გამაგრება იწყება, ტაფა ნელ-ნელა ქვევით წევს - თანდათანობით და იმავე სიჩქარით, როგორც კრისტალიზაციის პროცესი. და ზემოდან განუწყვეტლივ ემატება თხევადი ლითონი.

პროცესი რეგულირდება ისე, რომ გამდნარი ალუმინის ხვრელი განლაგებულია ძირითადად კრისტალიზატორის კიდეს ქვემოთ, სადაც წყალი მიეწოდება უშუალოდ გამაგრებულ ინგოტს.

ალუმინის შენადნობის ინგოტების უწყვეტი ჩამოსხმის განვითარება მოხდა ომის რთულ წლებში. მაგრამ 1945 წლისთვის ჩვენს მეტალურგიული ქარხნებიალუმინის ინგოტებისთვის არც ერთი ყალიბი არ არის დარჩენილი. რადიკალურად გაუმჯობესდა ჩამოსხმული ლითონის ხარისხი. უწყვეტი ალუმინის ჩამოსხმის განვითარებაში დიდი როლი ითამაშა A.F. ბელოვი, ვ.ა. ლივანოვი, ს.მ. ვორონოვი და ვ.ი. დობატკინი. სხვათა შორის, შავი მეტალურგიაში ფოლადის უწყვეტი ჩამოსხმის მეთოდი, რომლის განვითარებაც შემდგომ წლებში დაიწყო, დიდწილად განპირობებულია ალუმინის უწყვეტი ჩამოსხმის წარმატებით განვითარებასთან.

მოგვიანებით F.I. კვასოვი, 3.ნ. გეცელევი და გ.ა. ბალახონელებმა წამოაყენეს ორიგინალური იდეა, რამაც შესაძლებელი გახადა მრავალტონიანი ალუმინის ჯოხების კრისტალიზაცია ყოველგვარი ფორმების გარეშე. კრისტალიზაციის პროცესში თხევადი ლითონი შეჩერებულია ელექტრომაგნიტური ველით.

არანაკლებ გენიალური იყო ომის დროს განვითარებული ვ.გ. გოლოვკინმა შეიმუშავა თუჯის ალუმინის მავთულის წარმოების უწყვეტი მეთოდი 9 მმ-მდე დიამეტრით. თხევადი ლითონის ნაკადი განუწყვეტლივ იღვრება ღუმელის ჰორიზონტალური ხვრელიდან. გამაგრილებელი წყალი დაასხით ლითონს პირდაპირ გამოსასვლელში და მალე ნაწილობრივ დაწუნებული ნაკადი აიღო ლილვაკებით და გაიყვანა შემდგომში. ასეთი მავთულის ზედაპირი გლუვი და მბზინავი იყო და მისი სიმტკიცე არ ჩამოუვარდებოდა ცივად გამოყვანილ მავთულს. და ამის საჭიროება უზარმაზარი იყო. ყველას, ვინც თვითმფრინავით ფრენა, უნახავს მოქლონების გაუთავებელი რიგები ფრთებზე და ფიუზელაჟზე. მაგრამ, როგორც ჩანს, ყველამ არ იცის, რომ ომის დროს მებრძოლზე ამ მოქლონების რაოდენობამ 100...200 ათასს მიაღწია, ბომბდამშენზე კი - მილიონამდეც კი...

გამაგრების ფაზებზე საუბრისას ხაზგასმით აღვნიშნეთ, რომ ისინი ალუმინის შესაბამისი ლითონების დაშლისა და მასთან ქიმიური ურთიერთქმედების შედეგია. ეს არის ძალიან სასარგებლო ჩანართები. ისინი წარმოების ყველა ეტაპზე ძალიან ჯიუტად ებრძვიან ოქსიდის ჩანართებს. მაგრამ ასეთია ნივთიერების თვისებების დიალექტიკა: ოქსიდის ჩანართებმა, ალუმინში უხსნადი და მისთვის საზიანო, მთლიანად შეცვალა მათი ხარისხი, როგორც კი ისინი გადაკეთდა ყველაზე თხელ ფილმებად.

SAP და SAS

თუ თხევადი ალუმინი შეისხურება, შედეგი არის მეტ-ნაკლებად მომრგვალებული ნაწილაკები, რომლებიც მთლიანად დაფარულია ოქსიდის თხელი ფენებით. ეს ნაწილაკები (ე.წ. atomizer) დაფქვა ბურთი წისქვილზე. მიიღება 0,1 მიკრონი სისქის ყველაზე თხელი „ნამცხვრები“. თუ ასეთი ფხვნილი ჯერ არ დაიჟანგება, მაშინ ჰაერთან შეხებისას ის მყისიერად აფეთქდება - მოხდება ძალადობრივი დაჟანგვა. ამიტომ, ქარხნებში იქმნება ინერტული ატმოსფერო კონტროლირებადი ჟანგბადის შემცველობით და ფხვნილის დაჟანგვის პროცესი თანდათანობით ხდება.

დაფქვის პირველ ეტაპზე ფხვნილის მასა მცირდება 0,2 გ/სმ3-მდე, ალუმინის ოქსიდის შემცველობა თანდათან იზრდება 4...8%-მდე. დაფქვა გრძელდება, მცირე ნაწილაკები უფრო მჭიდროდ იკვრება და ერთმანეთს არ ეწებება, ვინაიდან ფხვნილს სპეციალურად ემატება ცხიმი და მასალის წონა იზრდება 0,8 გ/სმ3-მდე. დაჟანგვა საკმაოდ ინტენსიურად ხდება და ალუმინის ოქსიდის შემცველობა 9...14%-ს აღწევს. თანდათანობით, ცხიმი თითქმის მთლიანად აორთქლდება და ყველაზე პატარა დაჟანგული ნაწილაკები „ერთად იკვრება“ და ერთად იზრდებიან უფრო დიდ კონგლომერატებად.

ასეთი „მძიმე“ ფხვნილი (ის შეიცავს 20...25%-მდე ოქსიდს) ფუმფულავით აღარ დაფრინავს, მისი უსაფრთხოდ ჩასხმა შეიძლება ჭიქებში. შემდეგ ფხვნილს ბრიკეტებენ წნეხებში 30...60 კგ/მმ2 წნევით და 550...650ºС ტემპერატურაზე. ამის შემდეგ მასალა იძენს მეტალის ბზინვარებას, აქვს შედარებით მაღალი სიმტკიცე, ელექტრო და თბოგამტარობა. ბრიკეტები შეიძლება დაწნეხდეს, დაიბრუნოს, გაყალბდეს მილებში, ფურცლებში, წნელებში და სხვა პროდუქტებში. ყველა ამ ნახევრად მზა პროდუქტს ეწოდება SAP - სიტყვების პირველი ასოების შემდეგ "გაფუჭებული ალუმინის ფხვნილი".

რაც უფრო მცირეა მანძილი ნაწილაკებს შორის, მით უფრო ძლიერია SAP. იმის გამო, რომ დისპერსიული წარმონაქმნების ბუნება ჩვეულებრივ დაძველებულ ალუმინის შენადნობებში და SAP-ში განსხვავებულია, ეს მასალები ძალიან განსხვავდება მათი თვისებებით. SAP ინარჩუნებს მაღალ სიმტკიცეს 500...600°C-მდე და ყველა ალუმინის შენადნობი ამ ტემპერატურაზე გადადის ნახევრად თხევად ან ბლანტ მდგომარეობაში. 500°C-მდე ტემპერატურაზე ათასობით საათი ზოგადად მცირე გავლენას ახდენს SAP-ის სიძლიერეზე, რადგან ოქსიდის ნაწილაკებისა და ალუმინის მატრიცის ურთიერთქმედება ოდნავ იცვლება გაცხელების შემდეგ. ასეთი ტესტის დროს ალუმინის შენადნობები მთლიანად კარგავენ ძალას.

SAP არ საჭიროებს გამკვრივებას, მისი კოროზიის წინააღმდეგობა ახლოს არის სუფთა ალუმინისთან. ელექტრული და თბოგამტარობის თვალსაზრისით, ეს მასალა უფრო ახლოს არის სუფთა ალუმინთან, ვიდრე იგივე სიმტკიცის დაძველებული შენადნობები. SAP-ის დამახასიათებელი თვისებაა დიდი რაოდენობით ტენიანობის ადსორბცია დაჟანგული ნაწილაკების განშტოებული ზედაპირის მიერ.

ამიტომ, SAP კარგად უნდა იყოს დეგაზირებული ვაკუუმში, გაცხელდეს მასალა ალუმინის დნობის წერტილამდე. SAP გამოიყენება დგუშების დასამზადებლად ძრავებისთვის, რომლებიც მუშაობენ 400°C და თუნდაც 450°C ტემპერატურაზე, ეს მასალა პერსპექტიულია გემთმშენებლობისა და ქიმიური ინჟინერიისთვის.

ალუმინის, როგორც სტრუქტურული მასალის გამოყენების შესახებ მოთხრობის დასასრულს, აუცილებელია აღინიშნოს მისი აგლომერირებული შენადნობები სილიციუმთან, ნიკელთან, რკინასთან, ქრომთან და ცირკონიუმთან ერთად. მათ უწოდებენ SAS - სიტყვების პირველი ასოების შემდეგ "გლუვებული ალუმინის შენადნობი". შენადნობებს აქვთ ხაზოვანი გაფართოების დაბალი კოეფიციენტი და ეს საშუალებას აძლევს მათ გამოიყენონ ფოლადთან ერთად მექანიზმებსა და მოწყობილობებში. ჩვეულებრივ ალუმინში წრფივი გაფართოების კოეფიციენტი დაახლოებით ორჯერ მაღალია ფოლადის კოეფიციენტზე, რაც იწვევს დიდ სტრესს, განზომილების დამახინჯებას და სიძლიერის პრობლემებს.

რა თქმა უნდა, მე-13 ელემენტზე ბევრად მეტი შეიძლება ითქვას, ვიდრე ლითონის ალუმინის შესახებ. No13 ელემენტის „ბიოგრაფია“ დაკავშირებულია მრავალი სამეცნიერო პრობლემისა და აღმოჩენის ბედთან, მრავალფეროვან პროცესებთან და პროდუქტებთან - საღებავებთან, პოლიმერულ მასალებთან, კატალიზატორებთან და ბევრ სხვასთან. და მაინც, არ იქნება შეცდომა იმის მტკიცება, რომ ლითონის ალუმინი უფრო მნიშვნელოვანია თანამედროვე ტექნოლოგიაში, თანამედროვე ცხოვრებაში, ვიდრე ყველა ალუმინის ნაერთი ერთად აღებული.

არა მარტო ლეგენდა

ქიმიისა და მეტალურგიის შესახებ ბევრი პოპულარული წიგნი მოგვითხრობს, რომ ალუმინი სავარაუდოდ ცნობილი იყო ძველ დროში. ერთმა გამომგონებელმა (მისი სახელი უცნობია) ერთ-ერთ მმართველს მიიტანა ლითონისგან დამზადებული თასი - ძალიან მსუბუქი, მაგრამ გარეგნულად ვერცხლის მსგავსი. ამბავი ტირილით დასრულდა: გამომგონებელი სიკვდილით დასაჯეს, რადგან მმართველს ეშინოდა, რომ ახალი ლითონი მის ვერცხლს გაუფასურებდა.

სავარაუდოდ, ეს ამბავი სხვა არაფერია, თუ არა ლამაზი ზღაპარი. მაგრამ ხალხი ძველ დროში ალუმინის ზოგიერთ ნაერთს იყენებდა. და არა მარტო თიხა, რომლის საფუძველია Al2O3. პლინიუს უხუცესის „ბუნებრივ ისტორიაში“ აღნიშნულია, რომ ალუმი (მათი ფორმულაა KAl(SO4)2 · 12H2O) გამოიყენებოდა ძველი და ახალი ეპოქის მიჯნაზე ქსოვილების შესაღებად. ჩვენი ეპოქის დასაწყისში რომაელმა სარდალმა არქელაოსმა, სპარსელებთან ომის დროს, ბრძანა ხის კოშკები ალმით დაეფარათ. შედეგად ხე ცეცხლგამძლე გახდა და სპარსელებმა ვერ შეძლეს რომაული სიმაგრეების დაწვა.

ალუმინოთერმია

1865 წელს ცნობილმა რუსმა ქიმიკოსმა ნ.ნ. ბეკეტოვმა აღმოაჩინა ალუმინის გამოყენებით ლითონების შემცირების მეთოდი, რომელსაც ალუმინოთერმია ეწოდება. მეთოდის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ როდესაც მრავალი ლითონის ოქსიდის ნარევი ელემენტარულ ალუმინთან აალდება, ეს ლითონები მცირდება. თუ ოქსიდი მიიღება ჭარბად, მაშინ მიღებული ლითონი თითქმის თავისუფალი იქნება No13 ელემენტის შერევისგან. ეს მეთოდი ახლა ფართოდ გამოიყენება ქრომის, ვანადიუმის და მანგანუმის წარმოებაში.

სინთეზური კრიოლიტი

ელექტროლიზით ალუმინის წარმოებისთვის საჭიროა კრიოლიტი. ამ მინერალს, რომელიც ყინულს ჰგავს, შეუძლია საგრძნობლად შეამციროს ალუმინის, ალუმინის წარმოების ნედლეულის დნობის წერტილი. კრიოლიტის შემადგენლობაა 3NaF · AlF3. ამ მინერალის ერთადერთი დიდი საბადო თითქმის ამოწურულია და შეგვიძლია ვთქვათ, რომ მსოფლიო ალუმინის ინდუსტრია ახლა სინთეზურ კრიოლიტზე მუშაობს. ჩვენს ქვეყანაში ხელოვნური კრიოლიტის მოპოვების პირველი მცდელობები ჯერ კიდევ 1924 წელს განხორციელდა. 1933 წელს სვერდლოვსკის მახლობლად ამოქმედდა პირველი კრიოლიტის ქარხანა. ამ მინერალის წარმოების ორი ძირითადი მეთოდი არსებობს - მჟავე და ტუტე, პირველი უფრო ფართოდ გამოიყენება. ამ შემთხვევაში ნედლეული არის ფტორსპარ CaF2, რომელსაც ამუშავებენ გოგირდის მჟავით წყალბადის ფტორის წარმოქმნით. წყალში გახსნის შემდეგ ის გარდაიქმნება ჰიდროფთორმჟავად, რომელიც რეაგირებს ალუმინის ჰიდროქსიდთან. შედეგად მიღებული ფტორალუმნის მჟავა H3AlF6 ცენტრალიზებულია სოდასთან ერთად. კრიოლიტი, რომელიც წყალში ოდნავ ხსნადია, ნალექია.

პირველი კატალიზატორი

უკვე მრავალი წელია, მიმდინარეობს საუბარი K. Ziegler-ისა და D. Natta-ს კატალიზატორებზე - ორგანულ ელემენტურ ნაერთებზე, რომლებმაც მოახდინეს რევოლუცია მრავალი პოლიმერული მასალის, პირველ რიგში, სინთეზური რეზინის წარმოებაში. ასეთი კატალიზატორების გამოყენებით მიღებული პოლიმერები გამოირჩევიან განსაკუთრებით მკაფიო სტრუქტურით და შესაბამისად უკეთესი ფიზიკოქიმიური თვისებებით. სტერეოსპეციფიკური პოლიმერიზაციის პირველი კატალიზატორები იყო ალუმინის ორგანული ნაერთები.

და ეს ყველაფერი არის ალუმინის ოქსიდი!

ალუმინი დიდი ხანია აღარ არის ძვირფასი ლითონი, მაგრამ მისი ზოგიერთი ნაერთი კვლავ ძვირფას ქვებად რჩება. ალუმინის ოქსიდის მონოკრისტალები შეღებვის ოქსიდების მცირე დანამატებით - ეს არის კაშკაშა წითელი ლალი და მბზინავი ლურჯი საფირონი - პირველი - უმაღლესი რიგის ძვირფასი ქვები. მათ ფერს ანიჭებენ: საფირონი - რკინისა და ტიტანის იონები, ლალი - ქრომი. სუფთა კრისტალური ალუმინის ოქსიდი უფეროა და მას კორუნდი ეწოდება. ალუმინი ასევე არის ტურმალინის, უფერო ლეიკოზაფირის, ყვითელი „აღმოსავლური ტოპაზის“ და მრავალი სხვა ძვირფასი ქვის ნაწილი. ხელოვნური კორუნდი, საფირონი და ლალი იწარმოება ქარხნული მასშტაბით, ეს ქვები სჭირდებათ არა მხოლოდ იუველირებს, არამედ თანამედროვე ტექნოლოგიების ბევრ ფილიალს. საკმარისია გავიხსენოთ ლალის ლაზერები, საათები თხუთმეტი ქვისგან, ზურმუხტი, რომელიც დამზადებულია ძირითადად ელექტრო ღუმელებში მოპოვებული კორუნდისგან და თერმობირთვული პროცესების შესწავლის ერთ-ერთი პირველი ინსტალაციის ტოკამაკის საფირონის ფანჯრები.

მხოლოდ ერთი იზოტოპი

ბუნებრივი ალუმინი შედგება მხოლოდ ერთი "სახის" ატომისგან - იზოტოპი მასობრივი ნომრით 27. ცნობილია No13 ელემენტის რამდენიმე ხელოვნური რადიოაქტიური იზოტოპი, მათი უმეტესობა ხანმოკლეა და მხოლოდ ერთს - ალუმინის-26-ს აქვს ნახევარგამოყოფის პერიოდი. დაახლოებით მილიონი წლის განმავლობაში.

ალუმინები

ალუმინატები არის ორთოალუმინის H3AlO3 და მეტაალუმინის HAlO2 მჟავების მარილები. ბუნებრივი ალუმინები მოიცავს კეთილშობილ სპინელს და ძვირფას ქრიზობერილს. ნატრიუმის ალუმინატი NaAlO2, რომელიც წარმოიქმნება ალუმინის წარმოების დროს, გამოიყენება ტექსტილის წარმოებაროგორც მორჩა. ბოლო დროს პრაქტიკული მნიშვნელობა შეიძინა იშვიათი დედამიწის ელემენტების ალუმინატებმა, რომლებიც ხასიათდება მაღალი ცეცხლგამძლეობით და დამახასიათებელი, ხშირ შემთხვევაში ლამაზი ფერით. ლანთანისა და სამარიუმის ალუმინატები ნაღებია, ევროპიუმი, გადოლინიუმი და დისპროსიუმი ვარდისფერია, ნეოდიმი იასამნისფერია, პრაზეოდიმი კი ყვითელია. ეს მასალები პერსპექტიულად ითვლება სპეციალური კერამიკისა და ოპტიკური სათვალეების წარმოებაში, აგრეთვე ბირთვულ ენერგიაში: ზოგიერთ იშვიათ დედამიწის ელემენტს აქვს თერმული ნეიტრონების დაჭერის განსაკუთრებული უნარი. წაიკითხეთ მეტი ამის შესახებ ლანთანიდების შესახებ მოთხრობებში.

მასწავლებელი – მოსწავლის შესახებ

„...მე მჯერა, რომ აღმოჩენა გავაკეთე: მე აღმოვაჩინე ადამიანი. 1880 წელს, იაპონიიდან დაბრუნებიდან მალევე, სადაც ქიმიას ვასწავლიდი ოთხი წლის განმავლობაში, შევნიშნე თექვსმეტი წლის ბიჭი. ეს ახალგაზრდა მოვიდა ლაბორატორიაში, რათა ეყიდა მინის მილები, საცდელი მილები ან მსგავსი რამ რამდენიმე ცენტად. არაფერი ვიცოდი ამ ბიჭის შესახებ, მაგრამ ხშირად ვფიქრობდი, რომ ის ალბათ მეცნიერი გახდებოდა - ბოლოს და ბოლოს, ის კვლევებით იყო დაკავებული იმ წლებში, როდესაც სხვა მოზარდები დროს მხოლოდ თამაშებსა და გართობაში ატარებენ. ეს მოზარდი იყო ჩარლზ მ. ჰოლი, ადამიანი, რომელმაც 23 წლის ასაკში აღმოაჩინა ალუმინის მადნებისაგან გამოყოფის მეთოდი.

ჩარლზი წავიდა კოლეჯში და მას შემდეგ რაც დაასრულა საჭირო კურსის ნაწილი, მე წავიყვანე ჩემს ლაბორატორიაში. ერთხელ სტუდენტებთან საუბრისას მე ვთქვი: „გამომგონებელი, რომელიც ახერხებს ალუმინის წარმოების იაფი მეთოდის შემუშავებას და ალუმინის მასობრივი მოხმარების ლითონად გადაქცევას, დიდ სამსახურს გაუწევს კაცობრიობას და მოიპოვებს გამოჩენილი მეცნიერის დიდებას“.

გავიგე, ჩარლზი მიუბრუნდა ერთ-ერთ სტუდენტს და თქვა: „მე გავაკეთებ ამ მეტალს“. და საქმეს შეუდგა. მან სცადა მრავალი მეთოდი, მაგრამ ყველა უშედეგოდ. საბოლოოდ, ჰოლი ელექტროლიზზე დადგა. მივეცი მას ძველი, არასაჭირო მოწყობილობები და ბატარეები. მათ, ვისაც უნახავთ ელექტრო ბატარეები, გაიცინებთ იმაზე, თუ რისი აგება შეძლო ჰოლმა ნახშირის სხვადასხვა ჭიქებისგან. მაგრამ ჩვენ მივიღეთ საჭირო დენი.

მალე ჰოლმა კოლეჯი დაამთავრა და შენობა საკუთარ თავზე აიღო. მან თავისი ლაბორატორია სახლიდან შორს ტყეში მოაწყო, დაჟინებით აგრძელებდა ექსპერიმენტებს და ხშირად მეუბნებოდა შედეგების შესახებ.

საჭირო იყო ალუმინის ოქსიდის, ალუმინის მთავარი ნედლეულის გამხსნელის პოვნა. და ექვსი თვის შემდეგ ჰოლმა დაადგინა, რომ ოქსიდი ძალიან ხსნადია ნატრიუმის ფტორიდის ალუმინატის 3NaF · AlF3 დნობაში.

ერთ დილას ჰოლი მხიარული ძახილით მომიახლოვდა: „პროფესორო, მე მივიღე!“ გაშლილ ხელისგულზე ეყარა ალუმინის თორმეტი პატარა ბურთულა, ელექტროლიზით წარმოებული პირველი ალუმინი. ეს მოხდა 1886 წლის 23 თებერვალს“.

ეს არის პროფესორ ივეტის მოთხრობა, ჩვენ მიერ ხელახლა დაბეჭდილი ამერიკელი მეცნიერის ა. გარეტის მიერ პირველადი წყაროებიდან შედგენილი კრებულიდან "გენიოსის ნათება".

ალუმინი სარაკეტო საწვავში

როდესაც ალუმინი იწვის ჟანგბადში და ფტორში, ბევრი სითბო გამოიყოფა. ამიტომ, იგი გამოიყენება როგორც სარაკეტო საწვავის დანამატი. სატურნის რაკეტა ფრენის დროს წვავს 36 ტონა ალუმინის ფხვნილს. ლითონების, როგორც სარაკეტო საწვავის კომპონენტად გამოყენების იდეა პირველად გამოთქვა F.A. ზანდერი.

დასკვნა

ცნობილია, რომ p-ელემენტებში გარე ელექტრონული დონის p-ქვედონე ივსება ელექტრონებით, რომელიც შეიძლება შეიცავდეს ერთიდან ექვს ელექტრონს.

პერიოდულ სისტემაში 30 p-ელემენტია. ეს p-ელემენტები ან მათი p-ელექტრონული ანალოგები ქმნიან IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA და VI IIA ქვეჯგუფებს. ვითარდება ამ ქვეჯგუფების ელემენტების ატომების გარე ელექტრონული დონის სტრუქტურა შემდეგი გზით: ns2p1, ns2p2, ns2p3, ns2p4, ns2p5 და ns2p6.

ზოგადად, p-ელემენტებს, გარდა ალუმინის, აქვთ შედარებით სუსტი შემცირების აქტივობა. პირიქით, IIIA-დან VIIA ქვეჯგუფზე გადასვლისას შეინიშნება ნეიტრალური ატომების ჟანგვითი აქტივობის მატება, იზრდება ელექტრონების აფინურობისა და იონიზაციის ენერგიის მნიშვნელობები და იზრდება p-ელემენტების ელექტრონეგატიურობა.

p-ელემენტის ატომებში არა მხოლოდ p-ელექტრონებს, არამედ გარე დონის s-ელექტრონებს აქვთ ვალენტობა. p-ელექტრონული ანალოგების უმაღლესი დადებითი დაჟანგვის მდგომარეობა უდრის იმ ჯგუფის რაოდენობას, რომელშიც ისინი მდებარეობს.

მეორადი წიგნები

1. ახმეტოვი ნ.ს., ზოგადი და არაორგანული ქიმია. - მ.: სკოლის დამთავრება, 1989

2. კოტონ ფ., უილკინსონ ჯ., არაორგანული ქიმიის საფუძვლები. - მ.: მირი, 1979 წ

3. ნეკრასოვი ბ.ვ., ზოგადი ქიმიის სახელმძღვანელო. - მ.: ქიმია, 1981 წ

4. S. I. ვენეცკი "მოთხრობები ლითონების შესახებ", მოსკოვის გამოცემა. მეტალურგია 1986 წ

5. იუ ვ. ხოდაკოვი, ვ. განმანათლებლობა 1966 წ

6. A. V. Suvorov, A. B. Nikolsky “General Chemistry”, სანკტ-პეტერბურგი ed. ქიმია 1995 წ

ᲒᲔᲒᲛᲐ:

შესავალი

ფიზიკური თვისებები ალ

ქიმიური თვისებები ალ

მომზადება და გამოყენება ალ

ალუმინის ოქსიდი ალ 2 ო 3

ალუმინის ჰიდროქსიდი Al(OH)3

ალუმინის მარილები

ორობითი ალუმინის ნაერთები

ინტერესი, ინტერესი...

რა არის - ალ

დაბერების და გაძლიერების ფაზების სარგებლობის შესახებ

სწრაფი გაგრილება კრისტალების შესაქმნელად

SAP და SAS

არა მარტო ლეგენდა

ალუმინოთერმია

სინთეზური კრიოლიტი

პირველი კატალიზატორი

და ეს ყველაფერი არის ალუმინის ოქსიდი!

მხოლოდ ერთი იზოტოპი

ალუმინები

მასწავლებელი – მოსწავლის შესახებ

ალუმინი სარაკეტო საწვავში

დასკვნა

ლიტერატურა

ულიანოვსკის სახელმწიფო სასოფლო-სამეურნეო აკადემია

ქიმიის დეპარტამენტი

შეამოწმა: Nuretdinova R.A.

Აბსტრაქტული

"ალუმინი"

კეთდება სტუდენტის მიერმეკურსი

2ბ ფაკულტეტის ჯგუფები

ვეტერინარული მედიცინა