알루미늄: 화학적 및 물리적 특성. 알루미늄이란 무엇이며, 지구화학과 생명에서 알루미늄의 중요성
소개.
약 100년 전, Nikolai Gavrilovich Chernyshevsky는 알루미늄에 대해 이 금속은 위대한 미래를 향한 운명이며 알루미늄은 사회주의의 금속이라고 말했습니다. 그는 20세기에 선구적인 인물로 판명되었습니다. 요소 번호 13 알루미늄은 많은 구조 재료의 기초가 되었습니다. 주기율표의 제3주기 및 IIIA족에 속하는 원소. 원자 3S23p1 산화 상태 +III 및 0의 전자식.
전기음성도(1.47)는 베릴륨과 동일하며 양쪽성(산성 및 염기성) 특성을 나타냅니다. 화합물에서는 양이온과 음이온에서 발견될 수 있습니다. 자연계에서는 네 번째로 풍부한 화학 원소(금속 중 첫 번째)이며 화학적으로 결합된 상태입니다. 이는 많은 알루미노규산염 광물, 암석(화강암, 반암, 현무암, 편마암, 편암), 다양한 점토(백토라고 함)의 일부입니다. 도토),보크사이트 및 알루미나 Al2O3.
인간이 처음으로 가벼운 은빛 금속 조각을 집어든 이후 지난 150년 동안 알루미늄 생산의 역학을 추적하는 것은 흥미롭습니다.
1825년부터 1855년까지 처음 30년 동안은 정확한 수치가 없습니다. 알루미늄을 생산하는 산업적 방법은 없었습니다. 실험실에서는 기껏해야 킬로그램 단위로 얻었지만 오히려 그램 단위로 얻었습니다. 알루미늄 주괴는 1855년 파리 만국박람회에 처음 전시되었을 때 희귀한 보석으로 여겨졌습니다. 그리고 이번 전시회에 등장한 것은 프랑스의 화학자 앙리 에티엔느 생클레어 드빌이 최초로 개발한 것이 1855년이었기 때문입니다. 산업적 방법이중 염화나트륨과 알루미늄 NaCl · AlCl3에서 금속 나트륨으로 원소 번호 13을 대체하여 알루미늄을 얻습니다.
1855년부터 1890년까지 36년 동안 Saint-Clair Deville 방법을 사용하여 200톤의 알루미늄 금속이 생산되었습니다.
19세기 마지막 10년 동안(새로운 방법을 사용하여) 전 세계에서 28,000톤의 알루미늄이 생산되었습니다.
1930년에 이 금속의 세계 제련량은 30만 톤에 달했습니다.
1975년 자본주의 국가에서만 약 1천만 톤의 알루미늄이 생산되었는데, 이 수치는 최고가 아니다. American Engineering and Mining Journal에 따르면 1975년 자본주의 국가의 알루미늄 생산량은 1974년에 비해 11%, 즉 140만 톤 감소했습니다.
마찬가지로 눈에 띄는 것은 알루미늄 가격의 변화입니다. 1825년에는 철보다 1,500배나 더 비쌌지만, 오늘날에는 단지 3배만 더 비쌉니다. 오늘날 알루미늄은 일반 탄소강보다 비싸지만 스테인리스강보다 저렴합니다. 무게와 상대적인 부식 저항성을 고려하여 알루미늄 및 철강 제품의 비용을 계산하면 오늘날 많은 경우 강철보다 알루미늄을 사용하는 것이 훨씬 더 수익성이 높은 것으로 나타났습니다.
Al의 물리적 특성
은백색의 반짝이는 연성 금속. 공기에 노출되면 매트해지며 보호 필름 Al2O3는 매우 안정적이며 금속을 부식으로부터 보호합니다. 농축된 HNO3에서 부동태화되었습니다.
물리적 상수:
M, = 26.982 »27, p = 2.70g/cm3
녹는점 660.37 °C, 끓는점 = 2500 °C
화학적 성질 A 엘
화학적으로 활성, 양쪽성 특성을 나타냄 - 산 및 알칼리와 반응함:
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na] + 3H2
2Al + 6NaOH(들) = 2NaAlO2+ + ZN2 + 2Na2O
융합된 알루미늄은 물과 격렬하게 반응합니다.
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 ̅ + 3H2 + 836 kJ
강력한 환원제로서 가열하면 산소, 황, 질소 및 탄소와 반응합니다.
4Al+3O2=2Al2O3, 2Al+3S=Al2S3
2Al+N2=2AlN, 4Al+3S=Al4S3
염소, 브롬 및 요오드와의 반응은 실온에서 발생하며 (요오드는 촉매가 필요합니다-H2O 한 방울) 할로겐화물 AlCl3, AlBr3 및 AlI3가 형성됩니다.
산업적으로 중요한 방법 알루미늄분해요법:
2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr
10Al + 3V2O5 = 5Al2O3 + 6V
알루미늄은 Nv를 N-III로 감소시킵니다.
8Al + 30HNO3(초희석) = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O
8Al + 18H2O + 5KOH + 3KNO3 =8K+3NH3
(이러한 반응의 원동력은 원자 수소 Н°의 중간 방출이며, 두 번째 반응에서는 안정한 수산화 복합체 [Al(OH)4]3-의 형성이기도 합니다.)
Al의 제조 및 사용
산업계의 Al 생산 - 용융물 내 Al2O3의 전기분해 빙정석 950°C에서 Na3[AlF6]:
희귀 금속 생산 및 강철 구조물 용접을 위한 알루미늄열요법 시약으로 사용됩니다.
알루미늄은 가장 중요한 구조 재료이며 경부식성 합금(마그네슘 함유 - 듀랄루민,또는 두랄루민,구리 -- 알루미늄 청동,이로부터 소액 동전이 주조됩니다). 순수 알루미늄은 접시와 전선을 만드는데 대량으로 사용됩니다.
산화알루미늄 알 2 영형 3
백색 무정형 분말 또는 매우 단단한 백색 결정. 물리적 상수:
Mr = 101.96"102, p = 3.97 g/cm3 tmelt=2053°C, tbp=3000°C
결정질 Al2O3는 화학적으로 비활성이고, 비정질은 더 활성입니다. 용액 내 산 및 알칼리와 천천히 반응하여 양쪽성 특성을 나타냅니다.
Al2O3 + 6HCl(농축) = 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH(농축) + 3H2O = 2Na
(NaAlO2는 알칼리 용융물에서 형성됩니다.) 두 번째 반응은 보크사이트를 "파괴하여 개방"하는 데 사용됩니다.
알루미늄 생산을 위한 원료 외에도 분말 형태의 Al2O3는 내화성, 내화학성 및 마모성 재료의 구성 요소 역할을 합니다. 결정 형태로 레이저 및 합성 보석(루비, 사파이어 등) 제조에 사용되며 Cr2O3(빨간색), Ti2O3 및 Fe2O3(파란색)과 같은 기타 금속 산화물의 불순물로 착색됩니다.
수산화알루미늄 Al(OH)3
백색의 무정형(겔상) 또는 결정체. 물에 거의 녹지 않습니다. 물리적 상수:
Мr=78.00, р= 3.97g/cm3,
t 분해 > 170 °С
가열하면 단계적으로 분해되어 중간 생성물을 형성합니다. 메타수산화물 Al2O(OH):
양쪽성, 똑같이 뚜렷한 산성 및 염기성 특성을 나타냅니다.
NaOH와 융합하면 NaAlO가 형성됩니다.
을 위한 전수 Al(OH)3 침전물, 알칼리는 일반적으로 사용되지 않지만(침전물이 용액으로 쉽게 전환되기 때문에) 암모니아 수화물과 함께 알루미늄 염에 작용합니다.
실온에서는 Al(OH)3가 형성되고 끓으면 덜 활성인 AlO(OH)가 형성됩니다.
Al(OH)3를 얻는 편리한 방법은 수산화물 복합체 용액에 CO2를 통과시키는 것입니다.
[Al(OH)4]- + CO2 = Al(OH)3̅+ HCO3-
알루미늄염과 유기염료의 합성에 사용됩니다. 위액의 산성도가 높은 약으로.
알루미늄염
알루미늄 염과 강산은 물에 잘 녹고 상당한 양이온 가수분해를 거쳐 마그네슘과 아연과 같은 금속이 용해되는 강산성 환경을 만듭니다.
a)AlCl3=Alз++ЗCl-
Al3++H2OÛAlOH2++H+
b) 아연+2H+=Zn2++H2
AlF3 불화물과 AlPO4 오르토인산염은 물에 불용성이며 매우 약한 산의 염(예: H2CO3)은 수용액에서 침전되어도 전혀 형성되지 않습니다.
이중 알루미늄 염이 알려져 있습니다 - 명반구성 MIAl(SO4)2 12H2O (MI=Na+, K+, Rb+, Cs+, TI+, NH4+), 가장 일반적인 것 칼륨명반 KAl(SO4)2·12H2O.
이원 알루미늄 화합물
AlS3 황화물 및 AlC3 탄화물과 같이 주로 공유 결합을 갖는 화합물.
물에 의해 완전히 분해됨:
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 ̅ + 3Н2S
Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 ̅+ 3CH4
이 화합물은 H2S 및 CH4와 같은 순수 가스 공급원으로 사용됩니다.
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지각 질량의 8.80%는 지구상에서 세 번째로 풍부한 원소인 알루미늄으로 구성되어 있습니다. 전 세계 알루미늄 생산량은 지속적으로 증가하고 있습니다. 이제 무게로 계산하면 철강 생산량의 약 2%를 차지합니다. 그리고 부피 측면에서 보면 5...6%입니다. 알루미늄은 강철보다 거의 3배 가볍기 때문입니다. 알루미늄은 구리와 기타 모든 비철금속을 3위 및 그 이후의 위치로 자신 있게 밀어냈고, 진행 중인 철기 시대에서 두 번째로 중요한 금속이 되었습니다. 예측에 따르면, 금세기 말까지 전체 금속 생산량에서 알루미늄이 차지하는 비중은 중량 기준으로 4~5%에 도달할 것입니다.
여기에는 여러 가지 이유가 있습니다. 주된 이유는 알루미늄이 널리 보급되어 있기 때문이고, 다른 한편으로는 가벼움, 연성, 내식성, 전기 전도성, 다재다능함과 같은 우수한 특성 세트가 있기 때문입니다. .
알루미늄은 천연 화합물에서 주로 산소로, 산소를 통해 실리콘으로 다른 원소와 밀접하게 결합되어 있으며 이러한 화합물을 파괴하고 그로부터 가벼운 은금속을 방출하기 때문에 많은 노력과 에너지가 필요하기 때문에 기술이 늦게 등장했습니다.
최초의 금속 알루미늄은 주로 전자기학에 대한 연구로 유명한 덴마크의 유명한 물리학자 Hans Christian Oersted에 의해 1825년에 생산되었습니다. Oersted는 알루미나(산화알루미늄 Al2O3)와 석탄의 뜨거운 혼합물에 염소를 통과시키고 생성된 무수 염화알루미늄을 칼륨 아말감과 함께 가열했습니다. 그런데 데이비가 알루미나를 전기분해하여 알루미늄을 얻으려는 시도에 실패한 것처럼, 가열에 의해 아말감이 분해되고 수은이 증발하여 알루미늄이 탄생했습니다.
1827년에 프리드리히 뵐러(Friedrich Wöhler)는 알루미늄을 동일한 염화물에서 금속 칼륨으로 대체하여 알루미늄을 다르게 얻었습니다. 이미 언급한 바와 같이 알루미늄을 생산하는 최초의 산업적 방법은 1855년에 개발되었으며, 알루미늄은 19~20세기에 들어서서야 기술적으로 중요한 금속이 되었습니다. 왜?
모든 천연 알루미늄 화합물이 알루미늄 광석으로 간주될 수는 없다는 것은 자명합니다. 19세기 중반과 말에도요. 러시아 화학 문헌에서는 알루미늄을 종종 점토라고 부르며, 그 산화물은 여전히 알루미나라고 부릅니다. 이러한 용어로, 유비쿼터스 점토에 원소 번호 13이 존재한다는 직접적인 표시가 있습니다. 그러나 점토는 알루미나, 실리카 및 물 (다양한 첨가제 포함)의 세 가지 산화 물질로 구성된 다소 복잡한 복합체입니다. 그것으로부터 알루미나를 분리하는 것이 가능하지만 이것은 남쪽의 Les Baux 지역의 이름을 따서 명명된 상당히 흔한 적갈색 암석에서 동일한 산화 알루미늄을 얻는 것보다 훨씬 더 어렵습니다. 프랑스.
이 암석인 보크사이트에는 Al2O3가 28~60% 함유되어 있습니다. 가장 큰 장점은 실리카보다 최소 두 배 많은 알루미나를 함유하고 있다는 것입니다. 그리고 이 경우 실리카는 가장 유해한 불순물이며 제거하기가 가장 어렵습니다. 이러한 산화물 외에도 보크사이트에는 항상 산화철 Fe2O3가 포함되어 있으며 티타늄, 인, 망간, 칼슘 및 마그네슘의 산화물도 포함되어 있습니다.
제2차 세계 대전 중 많은 전쟁 국가에서 보크사이트에서 얻은 알루미늄이 부족했을 때 필요에 따라 다른 유형의 원자재가 사용되었습니다. 이탈리아는 베수비오의 용암에서, 미국은 고령토에서, 독일은 셰일과 명반에서 알루미늄을, 일본은 셰일과 명반에서 알루미늄을 받았습니다. 그러나 이 알루미늄의 가격은 보크사이트에서 나오는 알루미늄보다 평균 5배 더 비쌉니다. 그리고 전쟁 후 이 암석의 막대한 매장량이 아프리카에서 발견되었을 때, 남아메리카, 그리고 나중에 호주에서는 전 세계 알루미늄 산업이 전통적인 보크사이트 원료로 돌아갔습니다.
소련에는 공장 규모로 테스트를 거친 하석 섬장암과 하석 인회석 암석을 기반으로 알루미늄을 생산하는 방법이 있습니다. 아제르바이잔 SSR에서는 알루미늄을 포함한 복합 원료인 명반석의 산업적 발전이 오래 전부터 시작되었습니다. 그러나 자연은 우리에게 최고의 알루미늄 원료인 보크사이트를 빼앗기지 않았습니다. 우리는 북우랄과 투르가이(카자흐스탄에 위치) 보크사이트 보유 지역을 가지고 있습니다. 유럽 지역의 북서쪽에 있는 서부 및 동부 시베리아에 보크사이트가 있습니다. 티흐빈 보크사이트 광상과 볼호프 수력발전소의 에너지를 기반으로 국내 알루미늄 산업의 첫 번째 탄생인 볼호프 알루미늄 공장이 1932년에 작업을 시작했습니다. 거대한 시베리아 수력 발전소와 주 지역 발전소에서 나오는 값싼 전기는 빠르게 발전하는 시베리아 알루미늄 산업의 중요한 "구성 요소"가 되었습니다.
우리가 에너지에 관해 이야기하기 시작한 것은 우연이 아니었습니다. 알루미늄 생산은 에너지 집약적입니다. 순수한 산화알루미늄은 2050°C의 온도에서 녹고 물에 녹지 않으며, 알루미늄을 얻으려면 전기분해를 거쳐야 합니다. 알루미나의 녹는점을 최소한 1000°C까지 낮추는 방법을 찾아야 했습니다. 이러한 조건에서만 알루미늄이 기술적으로 중요한 금속이 될 수 있습니다. 이 문제는 젊은 미국 과학자 Charles Martin Hall에 의해 훌륭하게 해결되었으며 프랑스 인 Paul Héroult는 거의 동시에 그와 함께 해결했습니다. 그들은 알루미나가 3NaF·AlF3 빙정석에 잘 용해된다는 것을 발견했습니다. 이 용액은 현재 알루미늄 제련소에서 950°C의 온도로 전기분해됩니다.
전기분해 장치는 음극 역할을 하는 탄소 블록과 내화 벽돌이 늘어선 철조입니다. 용융된 알루미늄이 양극에서 방출되고 산소가 양극에서 방출되어 양극 재료(보통 석탄)와 반응합니다. 배스는 저전압(4.0~4.5V)에서 작동하지만 고전류(최대 150,000A)에서 작동합니다.
미국 데이터에 따르면 지난 30년 동안 알루미늄 제련의 에너지 소비는 1/3로 감소했지만 이 생산은 여전히 상당한 에너지 집약적입니다.
그것은 무엇입니까
알루미늄은 일반적으로 진공 국자를 사용하여 전해조에서 제거되고 염소로 퍼지한 후(주로 비금속 불순물을 제거하기 위해) 금형에 부어집니다. 최근에는 연속법을 사용하여 알루미늄 잉곳을 주조하는 경우가 점점 더 많아지고 있습니다. 그 결과 기술적으로 순수한 알루미늄이 탄생했으며, 여기에 포함된 기본 금속은 99.7%(주요 불순물: 나트륨, 철, 규소, 수소)입니다. 대부분의 산업에서 사용되는 것은 바로 이 알루미늄입니다. 더 순수한 금속이 필요한 경우 알루미늄은 어떤 방식으로든 정제됩니다. 유기전해질을 이용한 전해정제를 통해 순도 99.999%의 알루미늄을 생산합니다. 반도체 산업의 요구에 맞는 더 순수한 알루미늄은 구역 제련이나 아불소를 통한 증류를 통해 얻습니다.
후자는 분명히 설명이 필요합니다. 정제할 알루미늄은 AlF3가 있는 상태에서 진공 상태에서 1000°C까지 가열됩니다. 이 소금은 녹지 않고 승화됩니다. 알루미늄과 불화알루미늄의 상호작용으로 인해 알루미늄이 공식적으로 1가인 불안정한 물질인 AlF 아불화물이 형성됩니다. 800°C 미만의 온도에서 아불소화물은 다시 불화물과 순수 알루미늄으로 분해됩니다. 순수함을 강조하는 이유는 이러한 교란의 결과로 불순물이 불화물 구성으로 전달되기 때문입니다.
금속의 순도를 높이면 그 특성에 영향을 줍니다. 알루미늄이 순도가 높을수록 가벼워지지만 열 및 전기 전도성, 반사율 및 연성이 높아집니다. 특히 내화학성의 증가가 눈에 띕니다. 후자는 공기 중의 초순수 및 일반 기술 알루미늄을 모두 덮는 보호 산화막의 더 큰 연속성으로 설명됩니다.
그러나 초순수 알루미늄의 나열된 모든 장점은 어느 정도 일반 알루미늄의 특징입니다. 알루미늄은 가볍습니다. 모두가 알고 있듯이 밀도는 2.7g/cm3입니다. 이는 강철보다 거의 3배 적고 구리보다 3.3배 적습니다. 그리고 알루미늄의 전기 전도도는 구리의 전기 전도도보다 1/3 정도 낮습니다. 이러한 상황과 알루미늄이 구리보다 훨씬 저렴해졌다는 사실(요즘 약 2.5배)로 인해 일반적으로 전선과 전기 공학에서 알루미늄이 대량으로 사용되었습니다.
만족스러운 내화학성과 결합된 높은 열전도율로 인해 알루미늄은 화학 산업, 가정용 냉장고, 자동차 및 트랙터 라디에이터의 열 교환기 및 기타 장치에 유망한 소재가 되었습니다. 알루미늄의 높은 반사율은 강력한 반사경, 대형 TV 화면 및 이를 기반으로 한 거울을 제조하는 데 매우 유용한 것으로 나타났습니다. 낮은 중성자 포획으로 인해 알루미늄은 원자력 기술에서 가장 중요한 금속 중 하나가 되었습니다.
알루미늄의 이러한 수많은 장점은 이 금속이 고도로 기술적이기 때문에 더욱 중요해집니다. 롤링, 프레싱, 스탬핑, 단조 등의 압력으로 완벽하게 가공됩니다. 이것의 중심에는 유용한 재산– 알루미늄의 결정 구조. 그 결정 격자는 면이 중앙에 있는 입방체로 구성되어 있습니다. 평행면 사이의 거리는 4.04 Ω입니다. 이러한 방식으로 제작된 금속은 일반적으로 소성 변형을 잘 견뎌냅니다. 알루미늄도 예외는 아니었습니다.
그러나 알루미늄은 약합니다. 순수 알루미늄의 인장 강도는 6~8kg/mm3에 불과하며, 훨씬 더 강한 합금을 형성할 수 있는 능력이 없었다면 알루미늄은 20세기의 가장 중요한 금속 중 하나가 되지 못했을 것입니다.
노화 및 강화 단계의 이점에 대해
“알루미늄은 다양한 금속과 매우 쉽게 합금을 형성합니다. 이 중 구리 합금만이 기술적 적용이 가능합니다. 알루미늄 브론즈라고 하는데...”
멘델레예프의 "화학 기초"에 나오는 이 말은 우리 세기의 첫해에 존재했던 실제 상황을 반영합니다. 그 유명한 책의 마지막 평생판이 저자의 최종 수정을 거쳐 출판된 것이 바로 그때였습니다. 실제로 최초의 알루미늄 합금(그 중 첫 번째는 지난 세기 50년대에 얻은 실리콘 합금) 중에서 Mendeleev가 언급한 합금만이 실용적인 적용을 발견했습니다. 그러나 알루미늄 함량은 11%에 불과했으며 주로 숟가락과 포크가 이 합금으로 만들어졌습니다. 시계 산업에는 알루미늄 청동이 거의 사용되지 않았습니다.
한편, 20세기 초. 두랄루민 계열의 첫 번째 합금이 얻어졌습니다. 구리와 마그네슘이 첨가된 알루미늄 기반의 이러한 합금은 1903~1911년에 얻어지고 연구되었습니다. 유명한 독일 과학자 A. Wilm. 그는 이러한 합금의 자연적인 노화 특성을 발견하여 강도 특성이 급격히 향상되었습니다.
경화 후 두랄루민은 500°C에서 실온으로 급격히 냉각하고 이 온도에서 4~5일 동안 보관하여 강도와 경도를 여러 배로 증가시킵니다. 이 경우 변형 능력은 감소하지 않으며 인장 강도는 6...8에서 36...38kg/mm2로 증가합니다. 이 발견은 알루미늄 산업의 발전에 매우 중요했습니다.
그리고 합금의 자연 노화 메커니즘, 경화가 발생하는 이유에 대한 논의가 즉시 시작되었습니다. 경화된 두랄루민의 노화 과정에서 CuAl2 조성의 작은 결정이 매트릭스(알루미늄 내 구리의 과포화 용액)에서 방출되고 이러한 강화 단계가 합금의 강도와 경도를 증가시키는 것으로 제안되었습니다. 전체.
이 설명은 상당히 만족스러워 보였지만, 광학 현미경을 사용하여 연마된 두랄루민 판의 CuAl2 구성 입자를 검사할 수 없었기 때문에 출현 후 열정이 더욱 불타올랐습니다. 그리고 자연적으로 노화된 합금에 이들의 존재 여부에 대한 의문이 제기되기 시작했습니다. 매트릭스에서 구리가 방출되면 전기 저항이 감소한다고 가정했기 때문에 더욱 정당했지만 두랄루민의 자연 노화로 인해 전기 저항이 증가했으며 이는 구리가 고용체에 남아 있음을 직접적으로 나타냅니다.
상황은 X-선 회절 분석에 의해서만 명확해졌습니다. 최근에는 금속박막을 투시할 수 있는 강력한 전자현미경 덕분에 그림이 더욱 선명해졌습니다. 진실은 '중간' 어딘가에 있는 것으로 밝혀졌습니다. 구리는 고용체로부터 방출되지 않으며 내부에 동일한 상태로 남아 있지 않습니다. 노화 과정에서 두께가 1~3 원자층이고 직경이 약 90μ인 디스크 모양 영역에 모여 소위 Guinier-Preston 영역을 형성합니다. 그들은 왜곡된 고용체 결정 구조를 가지고 있습니다. 영역에 인접한 고용체 영역 자체도 왜곡됩니다.
이러한 형성의 수는 엄청납니다. 1cm 합금에 대해 16...18개의 0이 있는 것으로 표현됩니다. Guinier-Preston 영역(영역 노화)이 형성되는 동안 결정 격자의 변화와 왜곡은 자연 노화 동안 두랄루민의 강도가 증가하는 이유입니다. 이러한 동일한 변화는 합금의 전기 저항을 증가시킵니다. 노화 온도가 증가하면 알루미늄 구조에 가까운 구조를 갖는 영역 대신 자체 결정 격자를 가진 준안정상의 작은 입자가 나타납니다(인공적, 더 정확하게는 위상 노화). 이러한 구조의 추가적인 변화는 작은 소성 변형에 대한 저항력을 급격히 증가시킵니다.
비행기 날개는 구역이나 준안정 입자에 의해 공중에 고정되어 있다고 해도 과언이 아니며, 가열의 결과로 구역이나 입자 대신 안정된 분비물이 나타나면 날개는 힘을 잃고 단순히 구부러질 것입니다.
20년대 소련에서는 야금공학자 V.A. Butalov는 체인 메일 알루미늄이라고 불리는 국내 버전의 두랄루민을 개발했습니다. "두랄루민"이라는 단어는 이 합금의 산업 생산이 시작된 독일 도시 Duren의 이름에서 유래되었습니다. 그리고 체인 메일 알루미늄은 블라디미르 지역 콜추기노 마을(현재 도시)에서 만들어졌습니다. A.N.이 설계한 소련 최초의 금속 항공기 ANT-2는 체인 메일 알루미늄으로 제작되었습니다. 투폴레프.
이러한 합금은 오늘날에도 여전히 기술에 중요합니다. 특히 항공기 프로펠러 블레이드는 D1 합금으로 만들어집니다. 전쟁 중에 조종사가 종종 무작위 플랫폼에 착륙하거나 랜딩 기어를 풀지 않은 채 "배"에 착륙해야 할 때 프로펠러 블레이드가 땅에 닿을 때 구부러지는 일이 여러 번 발생했습니다. 구부러졌지만 부러지지는 않았습니다! 현장에서 즉시 동일한 프로펠러를 사용하여 곧게 펴고 다시 비행했습니다. 동일한 두랄루민 계열의 또 다른 합금인 D16은 항공기 제작에 다르게 사용됩니다. 하부 날개 패널은 이 합금으로 만들어집니다.
새로운 강화 단계가 발견되면 근본적으로 새로운 합금이 나타납니다. 연구자들은 그들을 찾아왔고, 찾고 있으며, 앞으로도 계속 찾아갈 것입니다. 상은 본질적으로 합금에서 형성되고 그 특성에 큰 영향을 미치는 화학적 금속간 화합물입니다. 서로 다른 단계는 합금의 강도, 내식성 및 기타 실질적으로 중요한 특성을 다양한 방식으로 증가시킵니다. 그러나 Vilma가 발견된 이후로 발견된 것은 거의 12개 미만입니다. 해당 원소가 알루미늄에 용해되는 경우에만 형성이 가능합니다. 분명히 각 강화 단계에는 상당히 상세한 이야기가 필요합니다.
최초의 알루미늄 합금은 주기율표의 이웃인 실리콘과의 합금이었다는 것은 이미 언급된 바 있습니다. 그러나 이 합금의 특성은 만족스럽지 못했기 때문에 오랫동안 알루미늄에 실리콘을 첨가하는 것은 해롭다고 여겨졌습니다. 그러나 이미 20세기 초반에 Al-Mg-Si계(Mg2Si 상)의 합금은 두랄루민과 마찬가지로 노화 중 경화 효과가 있다는 것이 확고하게 확립되었습니다. 이러한 합금의 인장 강도는 규소 및 마그네슘 함량과 구리 및 망간의 첨가량에 따라 12~36kg/mm2입니다.
이 합금은 조선 및 현대 건설에 널리 사용됩니다. 흥미로운 세부 사항: 요즘 일부 국가(예: 미국)에서는 비행기, 선박, 철도 차량, 자동차 등 모든 유형의 운송 수단을 합친 것보다 건설에 더 많은 알루미늄이 사용됩니다. 우리나라에서는 레닌 언덕의 개척자 궁전 건설과 모스크바의 레닌스키 전망에 대한 소련 표준 위원회, 키예프의 스포츠 궁전 및 기타 많은 현대 건물 건설에 알루미늄 합금이 널리 사용되었습니다. 수천 개의 조립식 알루미늄 주택이 근처에 현지 건축 자재가 없거나 건설이 엄청난 어려움을 겪고 있는 북극과 산악 지역에서 성공적으로 "작동"하고 있습니다. 알루미늄(대부분) 주택은 알루미늄(대부분) 비행기와 헬리콥터를 통해 그러한 장소로 배달됩니다.
그건 그렇고, 헬리콥터에 대해서. 전 세계적으로 프로펠러 블레이드는 Al – Mg – Si 시스템의 합금으로 만들어집니다. 이 합금은 내식성이 매우 높고 진동 하중에 잘 견디기 때문입니다. 헬리콥터 조종사와 승객에게 가장 중요한 것은 바로 이 속성입니다. 사소한 부식 결함도 피로 균열 발생을 극적으로 가속화할 수 있습니다. 승객의 안심을 위해 실제로 피로 균열은 매우 천천히 발생하며 모든 헬리콥터에는 작은 균열이 처음 나타날 때 조종사에게 신호를 보내는 장치가 장착되어 있습니다. 그런 다음 수백 시간 더 작업할 수 있음에도 불구하고 블레이드를 교체합니다.
노화 효과는 Al – Zn – Mg 시스템의 합금에도 내재되어 있습니다. 이 시스템은 즉시 두 차례 기록 보유자임이 입증되었습니다. 강도 기록 보유자(20년대에 55...60kg/mm2의 강도를 갖는 알루미늄-아연-마그네슘 합금이 획득됨)와 "기록 보유자, 반대로” 내화학성을 위해 이러한 삼원 합금으로 만든 시트와 롤은 노화 과정 중에도 대기 부식의 영향으로 공장 현장에서 균열이 생기거나 부서지기까지 했습니다.
수십 년 동안 여러 나라의 연구자들은 이러한 합금의 내식성을 높이는 방법을 모색해 왔습니다. 결국 50년대에는 이미 아연과 마그네슘을 함유한 고강도 알루미늄 합금이 등장해 내식성이 만족스러웠습니다. 그중에는 국내 합금 B95 및 B96이 있습니다. 이 합금에는 세 가지 주요 구성 요소 외에도 구리, 크롬, 망간 및 지르코늄도 있습니다. 이러한 화학 원소의 조합으로 인해 과포화 고용체의 분해 특성이 크게 변하므로 합금의 내식성이 증가합니다.
그러나 항공기 설계자 O.K. Antonov는 거대한 항공기 "Antey"를 만들기 시작했으며 "Antey"의 파워 프레임에는 대형 단조 및 스탬핑이 필요했지만 합금 B95 및 B96은 모든 방향에서 동일한 강도가 적합하지 않았습니다. Antey용 합금에서는 소량의 망간, 지르코늄 및 크롬 첨가물을 철로 대체해야 했습니다. 이것이 바로 유명한 합금 B93이 등장한 방식입니다.
지난 10년 동안 새로운 요구가 나타났습니다. 300~500명의 승객과 30~50,000시간의 비행 시간을 위해 설계된 가까운 미래의 광동체 항공기의 경우 신뢰성과 내구성이라는 주요 기준이 높아지고 있습니다. 광동체 항공기와 에어버스는 70~80%의 알루미늄 합금으로 구성되며, 이는 매우 높은 강도와 매우 높은 내식성을 모두 요구합니다. 헬리콥터 블레이드에 대한 위의 예는 분명히 아주 분명하지만 왜 강도가 이해될 수 있는지, 내화학성이 덜한 이유는 무엇입니까?
구조물에 균열이 발생하면 천천히 진행되어야 하며, 상당한 크기에 도달하여 쉽게 감지할 수 있는 균열이라 하더라도 구조물의 파괴를 유발해서는 안 된다는 안전 손상 구조물 개념이 등장했습니다. 전체적으로. 이는 이러한 항공기에 사용되는 고강도 알루미늄 합금은 높은 파괴 인성과 균열 발생 시 높은 잔류 강도를 가져야 하며 이는 높은 내식성이 있어야만 가능하다는 것을 의미합니다.
이러한 모든 특성은 고순도 알루미늄 합금에 완벽하게 결합되어 있습니다. 철 불순물은 10분의 1%이고, 실리콘은 100분의 1이며, 알루미늄-실리콘 합금의 특성을 크게 향상시키는 미세 첨가제인 나트륨은 수십 개를 넘지 않아야 합니다. 천분의 일 퍼센트. 그리고 그러한 합금의 기본은 Al – Zn – Mg – Cu 시스템입니다. 이러한 합금의 노화는 강화 입자가 평소보다 약간 커지는 방식으로 수행됩니다(응고 노화). 사실 이로 인해 약간의 강도 손실이 발생하고 일부 부품의 벽을 더 두껍게 만들어야 하지만 이는 여전히 서비스 수명과 신뢰성을 위해 지불할 수 없는 불가피한 대가입니다. 운명의 아이러니는 한때 가장 내식성이 좋았던 아연과 마그네슘을 함유한 알루미늄 합금이 과학에 의해 일종의 내식성 표준으로 바뀌었다는 것입니다. 이러한 기적적인 변화의 이유는 구리 보충과 합리적인 노화 요법 때문입니다.
오랫동안 알려진 시스템과 합금을 개선하는 또 다른 예입니다. 고전적인 두랄루민에서 마그네슘 함량이 급격히 제한되지만(1/100%) 망간은 유지되고 구리 농도가 증가하면 합금은 융합에 의해 잘 용접되는 능력을 얻습니다. 이러한 합금으로 제작된 구조는 절대 영도부터 +150...200°C까지의 온도 범위에서 잘 작동합니다.
요즘 일부 기술 제품은 적당한 열과 과도한 추위를 번갈아 감지해야 합니다. 액체수소 탱크와 액체산소 탱크가 유사한 합금으로 만들어진 것은 우연이 아닙니다. 미국 미사일아폴로 우주선의 승무원을 달에 인도한 "토성".
Al-Cu-Mn의 3성분 합금을 사용하여 액화 가스의 운송 및 저장과 관련된 지상 문제를 해결할 때 알루미늄과 마그네슘-마그네슘의 매우 가벼운 2성분 합금이 매우 성공적으로 경쟁합니다. 목련은 열처리로 굳어지지 않습니다. 제조 기술과 마그네슘 함량에 따라 강도는 8~38kg/mm2입니다. 액체 수소의 온도에서는 취약하지만 액체 산소 및 액화 가연성 가스 환경에서는 매우 성공적으로 작동합니다. 적용 분야는 매우 광범위합니다. 특히, 그들은 조선업에서 잘 입증되었습니다. 수중익선 선체인 "로켓"과 "유성"은 마그날륨으로 만들어졌습니다. 일부 로켓 설계에도 사용됩니다.
특히 주목할 점은 식품 포장에 저합금 마그날륨을 사용할 수 있다는 점입니다. 주석 캔, 치즈 포장지, 고기 조림용 호일, 맥주 캔, 젖산 제품이 담긴 병 뚜껑 - 이는 이러한 합금의 식품 관련 응용 분야의 전체 목록이 아닙니다. 곧 우리나라에서는 수십억 개의 알루미늄 캔이 생산될 것이며 Alexander Evgenievich Fersman의 "주석 캔 금속"에 대한 정의는 주석에서 알루미늄으로 옮겨갈 것입니다. 그러나 강화 단계로 돌아가 보겠습니다.
1965년 소련 과학자 그룹은 Al-Li-Mg계 합금의 노화 중 경화 효과를 발견했습니다. 이들 합금, 특히 합금 01420은 두랄루민과 강도는 동일하지만 12% 더 가볍고 탄성률이 더 높습니다. 항공기 설계에서 이는 12~14%의 중량 증가를 허용합니다. 또한 합금 01420은 용접이 잘되고 내식성이 높습니다. 오늘날 전 세계적으로 이 시스템의 합금에 대한 관심이 증가하고 있습니다.
급속 냉각하여 결정 형성
알루미늄 합금에서 잉곳이나 성형 주조물을 얻기 전에 금속에서 가스와 고체 비금속 개재물을 제거해야 합니다. 액체 알루미늄의 가스 중 수소는 주로 용해됩니다. 용융물의 온도가 높을수록 더 많은 양이 존재합니다. 냉각되어 결정화되면 분리될 시간이 없으며 작고 때로는 상당히 큰 기공 형태로 금속에 남아 있습니다. 수소는 성형 주조물의 공극, 시트 및 프로파일의 기포, 융합 용접 중 기공 등 많은 문제를 야기합니다. 그리고 단 한 가지 경우에만 수소가 매우 유용하다는 것이 밝혀졌습니다. 우리는 좋은 네덜란드 치즈와 유사한 소위 알루미늄 폼에 대해 이야기하고 있습니다. "). 알루미늄 폼의 비중은 0.3~0.5g/cm3까지 증가할 수 있습니다. 그 안의 기공은 닫혀 있고 금속은 물에 자유롭게 떠 있습니다. 열 및 음향 전도성이 매우 낮으며 절단 및 납땜됩니다. M.B 교수의 "레시피"에 따라 기록적인 수의 공극, 액체 알루미늄을 얻으려면. Altman이 과열되면 지르코늄 또는 티타늄 수소화물이 도입되어 즉시 분해되어 수소를 방출합니다. 여기서 엄청난 수의 거품으로 끓는 금속이 금형에 빠르게 부어집니다.
그러나 다른 모든 경우에는 수소를 제거하려고 합니다. 이를 수행하는 가장 좋은 방법은 용융물에 염소를 불어넣는 것입니다. 액체 알루미늄 속을 이동하는 염소 기포는 수소의 원자와 작은 기포를 흡수하고 슬래그와 산화막의 부유 입자를 포착합니다. 액체 알루미늄의 배출은 소련 과학자 K.N.에 의해 설득력 있게 입증된 큰 효과가 있습니다. Mikhailov.
모든 비금속 개재물은 금속의 느린 결정화 중에 특히 해롭기 때문에 주조 중에 항상 결정화 속도를 높이려고 노력합니다. 모양의 부품은 흙으로 만든 주형이 아닌 금속 주형으로 주조됩니다. 잉곳을 주조할 때 주철 주형은 수냉식 구리 주형으로 교체됩니다. 그러나 금형 또는 금형 벽에서 가장 빠른 열 제거가 이루어지더라도 첫 번째 얇은 층의 결정화 후 벽과 이 크러스트 사이에 에어 갭이 나타납니다. 공기는 열을 잘 전달하지 못합니다.... 금속에서 열을 제거하는 속도가 급격히 떨어집니다.
오랫동안 벽의 냉각 속도를 근본적으로 높이려는 모든 시도는 이 공극으로 인해 실패했습니다. 결국 기술에서 종종 그렇듯이 "다른 쪽"에서 올바른 솔루션이 발견되었습니다. 즉, 에어 갭의 열 손실과 싸우는 대신 갭 자체가 제거되었습니다. 냉각수가 결정화 금속에 직접 분사되기 시작했습니다. 그리하여 알루미늄 잉곳의 연속 주조 방법이 탄생했습니다.
액체 금속을 작은 구리 또는 알루미늄 결정화기에 붓습니다. 트레이가 결정화기에 삽입되어 고정된 바닥을 교체합니다. 알루미늄의 응고가 시작되자마자 트레이는 결정화 과정과 동일한 속도로 점진적으로 천천히 내려갑니다. 그리고 위에서부터 계속해서 액체금속이 추가됩니다.
용융된 알루미늄 구멍이 주로 결정화기 가장자리 아래에 위치하도록 공정이 조절되며, 여기서 물은 응고 중인 잉곳에 직접 공급됩니다.
알루미늄 합금 잉곳의 연속 주조 개발은 어려운 전쟁 기간 동안 이루어졌습니다. 그러나 1945년에 우리는 야금 공장알루미늄 잉곳을 위한 금형이 하나도 남지 않았습니다. 주조 금속의 품질이 근본적으로 향상되었습니다. A.F.는 연속 알루미늄 주조 개발에 중요한 역할을 했습니다. 벨로프, V.A. 리바노프, S.M. 보로노프와 V.I. Dobatkin. 그건 그렇고, 이후 몇 년 동안 개발이 시작된 철 야금 분야의 강철 연속 주조 방법은 알루미늄 연속 주조의 성공적인 개발에 많은 영향을 받았습니다.
나중에 F.I. 크바소프, 3.N. Getselev와 G.A. Balakhonians는 금형 없이도 수톤의 알루미늄 잉곳을 결정화할 수 있는 독창적인 아이디어를 제시했습니다. 결정화 과정에서 액체 금속은 전자기장에 의해 현탁액 상태로 유지됩니다.
전쟁 중에 개발된 V.G.도 그다지 독창적이지 않았습니다. Golovkin은 최대 직경 9mm의 주조 알루미늄 와이어를 생산하는 연속 방법을 개발했습니다. 용광로의 수평 구멍에서 액체 금속의 흐름이 지속적으로 쏟아졌습니다. 배출구의 금속에 냉각수가 공급되었고, 곧 부분적으로 거부된 흐름이 롤러에 의해 픽업되어 더 멀리 당겨졌습니다. 이러한 선재의 표면은 매끄러우며 윤기가 나고, 강도도 냉간인발선과 비교해 뒤떨어지지 않습니다. 그리고 그 필요성은 엄청났습니다. 비행기를 조종해본 사람이라면 날개와 동체에 끝없이 늘어선 리벳을 본 적이 있을 것입니다. 그러나 분명히 모든 사람이 전시 전투기의 리벳 수가 100...200,000개에 이르렀고 폭격기의 경우 최대 100만 개에 달했다는 사실을 아는 사람은 없습니다...
강화 단계에 관해 이야기할 때, 우리는 이것이 알루미늄에 해당 금속이 용해되고 화학적 상호 작용이 이루어진 결과라는 점을 강조했습니다. 이것은 매우 유용한 포함입니다. 그들은 생산의 모든 단계에서 매우 완고하게 산화물 함유물과 싸웁니다. 그러나 물질 특성의 변증법은 다음과 같습니다. 알루미늄에 불용성이며 알루미늄에 유해한 산화물 개재물은 가장 얇은 필름으로 변하자마자 품질이 완전히 바뀌었습니다.
SAP와 SAS
액체 알루미늄을 분사하면 결과적으로 얇은 산화물 필름으로 완전히 덮인 다소 둥근 입자가 생성됩니다. 이러한 입자(분무기라고 함)는 볼밀에서 분쇄됩니다. 0.1 마이크론 두께의 가장 얇은 "케이크"가 얻어집니다. 이러한 분말이 먼저 산화되지 않으면 공기와 접촉하면 즉시 폭발하여 격렬한 산화가 발생합니다. 따라서 공장에서는 산소 함량이 제어된 불활성 분위기가 생성되고 분말 산화 과정이 점진적으로 발생합니다.
분쇄의 첫 번째 단계에서 분말의 부피 중량은 0.2g/cm3으로 감소하고 산화알루미늄 함량은 점차적으로 4~8%로 증가합니다. 분쇄가 계속되면, 분말에 지방이 특별히 첨가되고 물질의 중량이 0.8g/cm3으로 증가하기 때문에 작은 입자가 더 단단히 포장되고 서로 달라붙지 않습니다. 산화는 매우 집중적으로 발생하며 산화알루미늄 함량은 9~14%에 이릅니다. 점차적으로 지방은 거의 완전히 증발하고 가장 작은 산화 입자가 "서로 달라붙어" 함께 성장하여 더 큰 대기업으로 성장합니다.
이러한 "무거운" 분말(최대 20~25% 산화물 포함)은 더 이상 보풀처럼 날지 않으며 안전하게 유리잔에 부을 수 있습니다. 그런 다음 분말은 30...60 kg/mm2의 압력과 550...650°C의 온도에서 프레스에서 연탄됩니다. 그 후, 재료는 금속 광택을 얻고 상대적으로 높은 강도, 전기 및 열 전도성을 갖습니다. 연탄은 압착, 압연, 단조하여 파이프, 시트, 막대 및 기타 제품으로 만들 수 있습니다. 이러한 모든 반제품은 "소결 알루미늄 분말"이라는 단어의 첫 글자를 따서 SAP라고 합니다.
입자 사이의 거리가 작을수록 SAP는 더 강해집니다. 기존 노화 알루미늄 합금과 SAP의 분산 형성 특성이 다르기 때문에 이러한 재료의 특성은 매우 다릅니다. SAP는 최대 500~600°C까지 높은 강도를 유지하며, 이 온도에서 모든 알루미늄 합금은 반액체 또는 점성 상태가 됩니다. 최대 500°C의 온도에서 수천 시간 동안 가열해도 산화물 입자와 알루미늄 매트릭스의 상호 작용이 거의 변하지 않기 때문에 일반적으로 SAP의 강도에 거의 영향을 미치지 않습니다. 알루미늄 합금은 이러한 테스트 중에 강도를 완전히 잃습니다.
SAP는 경화가 필요하지 않으며 내식성은 순수 알루미늄에 가깝습니다. 전기 및 열 전도성 측면에서 이 소재는 동일한 강도의 노화된 합금보다 순수 알루미늄에 더 가깝습니다. SAP의 특징은 산화된 입자의 분지된 표면에 의해 엄청난 양의 수분을 흡착한다는 것입니다.
따라서 SAP는 진공 상태에서 잘 탈기되어 재료를 알루미늄의 녹는점까지 가열해야 합니다. SAP는 최대 400°C에서 심지어 450°C까지 작동하는 엔진용 피스톤을 만드는 데 사용됩니다. 이 소재는 조선 및 화학 공학에 유망합니다.
알루미늄을 구조 재료로 사용하는 이야기를 마무리하면서 실리콘, 니켈, 철, 크롬 및 지르코늄과의 소결 합금을 언급할 필요가 있습니다. "소결 알루미늄 합금"이라는 단어의 첫 글자를 따서 SAS라고합니다. 합금은 선팽창 계수가 낮기 때문에 메커니즘 및 장치에서 강철과 함께 사용할 수 있습니다. 일반 알루미늄의 경우 선팽창계수가 강철보다 약 2배 높으며 이로 인해 높은 응력, 치수 왜곡 및 강도 문제가 발생합니다.
물론, 금속 알루미늄에 관한 것보다 13번 원소에 관해 훨씬 더 많은 것을 말할 수 있습니다. 요소 번호 13의 "전기"는 많은 과학적 문제와 발견, 다양한 공정 및 제품(페인트, 고분자 재료, 촉매 등)의 운명과 관련이 있습니다. 그러나 금속 알루미늄이 현대 기술과 현대 생활에서 모든 알루미늄 화합물을 합친 것보다 더 중요하다고 주장하는 것은 실수가 아닐 것입니다.
전설 뿐만 아니라
화학과 야금학에 관한 많은 인기 서적에는 알루미늄이 고대에 알려졌었다는 이야기가 나와 있습니다. 특정 발명가(그의 이름은 아직 알려지지 않음)가 통치자 중 한 명에게 금속으로 만든 그릇을 가져왔습니다. 매우 가볍지만 겉으로는 은과 유사합니다. 이야기는 눈물로 끝났습니다. 통치자는 새로운 금속이 그의 은의 가치를 떨어뜨릴 것을 두려워했기 때문에 발명가가 처형되었습니다.
아마도 이 이야기는 아름다운 동화에 지나지 않습니다. 그러나 사람들은 고대에 일부 알루미늄 화합물을 사용했습니다. 그리고 점토뿐만 아니라 그 기초는 Al2O3입니다. Pliny the Elder의 "Natural History"에는 명반(그 공식은 KAl(SO4)2 · 12H2O)이 구시대와 신시대의 전환기에 직물 염색의 매염제로 사용되었다고 언급되어 있습니다. 우리 시대가 시작될 때 로마 사령관 Archelaus는 페르시아와의 전쟁 중에 나무 탑에 명반을 코팅하도록 명령했습니다. 그 결과, 나무는 내화성이 있게 되었고, 페르시아인들은 로마 요새에 불을 지를 수 없게 되었습니다.
알루미늄분해요법
1865년에 러시아의 유명한 화학자 N.N. Beketov는 알루미늄열요법(aluminothermy)이라고 불리는 알루미늄을 사용하여 금속을 환원하는 방법을 발견했습니다. 이 방법의 핵심은 많은 금속 산화물과 알루미늄 원소의 혼합물이 점화될 때 이러한 금속이 환원된다는 것입니다. 산화물이 과도하게 섭취되면 생성된 금속은 원소 번호 13의 혼합물이 거의 없어집니다. 이 방법은 현재 크롬, 바나듐, 망간 생산에 널리 사용됩니다.
합성 빙정석
전기분해로 알루미늄을 생산하려면 빙정석이 필요합니다. 얼음처럼 보이는 이 광물은 알루미늄 생산의 원료인 알루미나의 녹는점을 크게 낮출 수 있습니다. 빙정석의 구성은 3NaF·AlF3입니다. 이 광물의 유일한 대규모 매장지는 거의 고갈되었으며, 세계 알루미늄 산업은 현재 합성 빙정석을 연구하고 있다고 말할 수 있습니다. 우리나라에서는 인공 빙정석을 얻으려는 첫 번째 시도가 1924년에 이루어졌습니다. 1933년에 스베르들롭스크 근처에서 최초의 빙정석 공장이 가동되었습니다. 이 광물을 생산하는 방법에는 산성과 알칼리성의 두 가지 주요 방법이 있으며 첫 번째 방법이 더 널리 사용됩니다. 이 경우 원료는 형석 CaF2이며 이를 황산으로 처리하면 불화수소가 생성된다. 물에 용해되면 불화수소산으로 전환되어 수산화알루미늄과 반응합니다. 생성된 플루오로알루미늄산 H3AlF6은 소다로 집중화됩니다. 물에 약간 용해되는 빙정석이 침전됩니다.
첫 번째 촉매
수년 동안 K. Ziegler 및 D. Natta의 촉매에 대한 지속적인 논의가 있었습니다. 이는 주로 합성 고무와 같은 많은 고분자 재료의 생산에 혁명을 일으킨 유기 원소 화합물입니다. 이러한 촉매를 사용하여 얻은 폴리머는 구조가 특히 명확하여 물리화학적 특성이 더 우수하다는 특징이 있습니다. 입체특이적 중합을 위한 첫 번째 촉매는 유기알루미늄 화합물이었습니다.
그리고 이 모든 것은 산화알루미늄입니다!
알루미늄은 오랫동안 귀금속이 아니었지만 그 화합물 중 일부는 여전히 보석으로 남아 있습니다. 착색 산화물이 소량 첨가된 산화알루미늄 단결정 - 이것은 밝은 빨간색 루비와 빛나는 파란색 사파이어 - 1차 - 최고 등급의 보석입니다. 사파이어 - 철 및 티타늄 이온, 루비 - 크롬으로 색상이 지정됩니다. 순수한 결정성 산화알루미늄은 무색이며 강옥(corundum)이라고 불린다. 알루미늄은 또한 전기석, 무색 백류사파이어, 노란색 "동방 토파즈" 및 기타 많은 귀중한 돌의 일부입니다. 인공 커런덤, 사파이어 및 루비는 공장 규모로 생산되며 이러한 돌은 보석상뿐만 아니라 현대 기술의 여러 분야에서도 필요합니다. 루비 레이저, 15개의 돌이 달린 시계, 주로 전기로에서 얻은 강옥으로 만든 에머리, 열핵 과정을 연구하기 위한 최초의 설비 중 하나인 토카막의 사파이어 창을 회상하는 것으로 충분합니다.
단 하나의 동위원소
천연 알루미늄은 단 한 가지 "종류"의 원자, 즉 질량수 27의 동위원소로 구성됩니다. 13번 원소의 여러 인공 방사성 동위원소가 알려져 있으며, 대부분은 수명이 짧고 알루미늄-26은 반감기가 있습니다. 약 백만년 정도.
알루미네이트
알루미네이트는 오르토알루미늄 H3AlO3 및 메타알루미늄 HAlO2 산의 염입니다. 천연 알루미네이트에는 고귀한 스피넬과 귀중한 크리소베릴이 포함됩니다. 알루미나 생산 시 생성되는 알루민산나트륨(NaAlO2)은 다음과 같은 용도로 사용됩니다. 섬유 생산매염제처럼. 최근에는, 높은 내화도와 많은 경우 아름다운 색상을 특징으로 하는 희토류 원소의 알루미네이트도 실용적인 중요성을 얻고 있습니다. 란타늄과 사마륨 알루미네이트는 크림색, 유로뮴, 가돌리늄, 디스프로슘은 분홍색, 네오디뮴은 라일락색, 프라세오디뮴은 노란색입니다. 이러한 재료는 특수 세라믹 및 광학 유리 생산뿐만 아니라 다음과 같은 분야에서도 유망한 것으로 간주됩니다. 원자력 에너지: 일부 희토류 원소는 열중성자를 포착하는 능력이 매우 높습니다. 란타넘족에 관한 이야기에서 이에 대해 자세히 읽어보세요.
교사 - 학생에 대해
“...나는 내가 발견했다고 믿습니다. 나는 인간을 발견했습니다. 1880년, 일본에서 4년 동안 화학을 가르쳤다가 귀국한 직후, 나는 16세 소년을 발견했습니다. 이 청년은 유리관이나 시험관 같은 것을 몇 센트에 사려고 연구실에 왔습니다. 나는이 소년에 대해 아무것도 몰랐지만 아마도 그가 과학자가 될 것이라고 종종 생각했습니다. 결국 그는 다른 십대들이 게임과 엔터테인먼트에만 시간을 보낼 때 연구에 참여했습니다. 이 십대는 23세에 광석에서 알루미늄을 분리하는 방법을 발견한 Charles M. Hall이었습니다.
찰스는 대학에 갔고, 그가 필수 과정을 이수한 후 나는 그를 내 연구실로 데려갔습니다. 한번은 학생들과 이야기를 하면서 이렇게 말했습니다. “알루미늄을 저렴하게 생산하고 알루미늄을 대량 소비용 금속으로 만드는 발명가는 인류에게 큰 공헌을 하고 뛰어난 과학자로 명성을 얻게 될 것입니다.”
나는 Charles가 동료 학생 중 한 명을 돌아보며 "내가 그 메탈 곡을 연주할게"라고 말하는 것을 들었습니다. 그리고 그는 일을 시작했습니다. 그는 여러 가지 방법을 시도했지만 모두 성공하지 못했습니다. 마침내 Hall은 전기 분해를 선택했습니다. 나는 그에게 오래되고 불필요한 장치와 배터리를주었습니다. 전기 배터리를 본 분들은 홀이 다양한 석탄 덩어리 컵으로 만든 것을 보고 웃을 것입니다. 하지만 우리는 필요한 전류를 얻었습니다.
얼마 지나지 않아 Hall은 대학을 졸업하고 건물을 자신의 소유로 삼았습니다. 그는 집에서 멀지 않은 숲에 실험실을 차리고 끈질기게 실험을 계속했으며 그 결과를 나에게 자주 들려주었다.
알루미늄의 주원료인 산화알루미늄에 대한 용매를 찾는 것이 필요했다. 그리고 6개월 후 Hall은 산화물이 불화나트륨 알루미네이트 3NaF·AlF3의 용융물에 매우 잘 녹는다는 사실을 확인했습니다.
어느 날 아침 Hall은 즐거운 느낌으로 나에게 달려왔습니다. “교수님, 알았어요!” 쭉 뻗은 손바닥 위에는 전기분해로 생성된 최초의 알루미늄인 12개의 작은 알루미늄 공이 놓여 있었습니다. 이 일은 1886년 2월 23일에 일어났습니다."
이것은 미국 과학자 A. Garrett이 주요 출처에서 편집 한 "Flash of Genius"컬렉션에서 우리가 재 인쇄 한 Yvette 교수의 이야기입니다.
로켓 연료의 알루미늄
알루미늄이 산소와 불소 속에서 연소되면 많은 열이 방출됩니다. 따라서 로켓 연료의 첨가제로 사용됩니다. 새턴 로켓은 비행 중에 36톤의 알루미늄 분말을 연소시킵니다. 금속을 로켓 연료의 구성 요소로 사용한다는 아이디어는 F.A.에 의해 처음 표현되었습니다. 잰더.
결론
p-요소에서 외부 전자 수준의 p-하위 준위는 1~6개의 전자를 포함할 수 있는 전자로 채워져 있는 것으로 알려져 있습니다.
주기율표에는 30개의 p원소가 있습니다. 이러한 p-원소 또는 p-전자 유사체는 하위 그룹 IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA 및 VI IIA를 형성합니다. 이 하위 그룹의 요소 원자의 외부 전자 수준 구조가 발전하고 있습니다. 다음과 같은 방법으로: ns2p1, ns2p2, ns2p3, ns2p4, ns2p5 및 ns2p6.
일반적으로 알루미늄을 제외한 p원소는 상대적으로 환원활성이 약합니다. 반대로 IIIA에서 VIIA 하위 그룹으로 전환하는 동안 중성 원자의 산화 활성이 증가하고 전자 친화도 및 이온화 에너지 값이 증가하며 p 요소의 전기 음성도가 증가합니다.
p-원자 원자에서는 p-전자뿐만 아니라 외부 준위의 s-전자도 원자가를 갖습니다. p-전자 유사체의 가장 높은 양성 산화 상태는 이들이 위치한 그룹의 수와 같습니다.
중고 도서
1. Akhmetov N.S., 일반 및 무기 화학. - 남: 고등학교, 1989
2. Cotton F., Wilkinson J., 무기 화학 기초. - M.: 미르, 1979
3. Nekrasov B.V., 일반 화학 교과서. - M.: 화학, 1981
4. S. I. Venetsky "금속에 관한 이야기", 모스크바 에디션. 야금학 1986
5. Yu. V. Khodakov, V. L. Vasilevsky "금속", 모스크바 에디션. 계몽주의 1966
6. A. V. Suvorov, A. B. Nikolsky "일반 화학", St. 화학 1995
계획:
소개
Al의 물리적 특성
Al의 화학적 성질
Al의 제조 및 사용
알루미늄 산화물 Al 2 영형 3
수산화알루미늄 Al(OH)3
알루미늄염
이원 알루미늄 화합물
관심, 관심...
그게 뭔데 - 알
노화 및 강화 단계의 이점에 대해
급속 냉각하여 결정 형성
SAP와 SAS
전설 뿐만 아니라
알루미늄분해요법
합성 빙정석
첫 번째 촉매
그리고 이 모든 것은 산화알루미늄입니다!
단 하나의 동위원소
알루미네이트
교사 - 학생에 대해
로켓 연료의 알루미늄
결론
문학
울리야놉스크 주립 농업 아카데미
화학과
확인자: Nuretdinova R.A.
추상적인
"알류미늄"
학생이 한 일이다나강의
2b 교직원 그룹
수의학
프로파일, 부싱, 스푼 또는 부속품과 같은 알루미늄 제품을 소유했다면 이미 19세기에 꽤 부유한 사람이 되었을 것이라는 사실을 알고 계셨습니까? 물론 오늘날 알루미늄은 전 세계적으로 매우 흔하다는 사실이 잘 알려져 있지만 이전에는 알루미늄이 금보다 더 가치가 높았습니다. 문제는 지각에 순수한 금속 형태의 알루미늄이 없다는 것입니다. 비록 화합물 형태로 지각의 거의 8%를 차지하지만 말입니다.
고대에는 알루미늄의 이중 염 (당시에는 그렇게 부르지 않음)-명반이 다양한 문제를 해결하는 데 널리 사용되었지만 알루미늄에 대한 이야기는 없었습니다. 염에 존재하는 3가 금속으로 인해 명반은 다양한 목적으로 사용될 수 있었으며 오늘날에도 명반은 항균 비누, 애프터쉐이브 로션 및 베이킹 파우더에 사용됩니다.
알루미늄-칼륨 명반은 고대부터 매염제와 출혈을 멈추는 수단으로 널리 사용되었습니다. 목재에는 알루미늄-칼륨 명반 용액이 함침되어 불연성이 되었습니다. 잘 알려진 역사적 이야기는 로마 사령관 Archelaus가 페르시아와의 전쟁 중에 방어 구조물의 탑에 명반을 묻도록 명령한 방법을 알려줍니다. 덕분에 페르시아인들은 모든 욕망을 가지고 그것을 세우지 못했습니다. 불은커녕 태워 버리세요.
영국의 화학자, 물리학자, 지질학자인 험프리 데이비 경(Sir Humphry Davy)이 명반에 포함된 알루미늄에 대해 진지하게 이야기하기 시작한 것은 1807년이었습니다. 그는 명반에 염 외에도 특정 금속이 포함되어 있다고 지적했습니다. Humphry Davy는 라틴어로 번역된 "alum"이라는 단어가 명반을 의미하기 때문에 이 금속을 "알루미늄"이라고 부르기로 결정했습니다.
공평하게 말하면, Davy보다 29년 앞서 프랑스에서 화학자 Antoine Lavoisier가 이미 "agrill"이라고 부르는 화학 산화알루미늄에 대한 그의 연구에서 지적했으며 동시에 이 물질이 아마도 고체 형태, 즉 금속 형태로도 존재한다. 그 당시 기술적으로는 강한 산소 원자를 산화물 분자에서 분리하는 것이 여전히 불가능했습니다.
첫 번째로 큰 성공을 거둔 것은 1825년 덴마크 출신의 물리학자이자 전자기학 연구자인 한스 크리스티안 외르스테드(Hans Christian Oersted)가 자신의 실험실에서 무수 염화알루미늄(염소를 산화알루미늄과 석탄의 뜨거운 혼합물에 통과시켜 얻은 것)을 칼륨 아말감과 함께 가열했을 때였습니다. 수은을 제거하고 알루미늄을 얻었지만 불순물로 약간 오염되어 Davy의 근본적으로 중요한 아이디어를 확인했습니다.
Oersted가 이 실험을 수행하도록 영감을 준 영국 동료를 기리기 위해 Oersted는 생성된 금속에 알루미늄이라는 이름을 붙였습니다. Oersted는 이제 실험실에서 알루미늄을 얻은 최초의 과학자로 간주됩니다.
Oersted의 실험이 있은 지 2년 후, 독일의 물리학자이자 훈련을 받은 의사인 Friedrich Wöhler는 Oersted의 방법을 개선하여 실험실에서 알루미늄을 생산하는 새로운 방법을 개발했습니다. Wöhler는 염화알루미늄과 칼륨을 가열하여 과립 분말 형태의 알루미늄을 얻을 수 있었습니다. Wöhler는 비슷한 방식으로 베릴륨과 이트륨을 얻었습니다.
그 후 1845년까지 18년 동안 과학자들은 이미 그 특성을 자세히 연구하기에 충분한 금속을 생산했습니다. 그러나 다른 금속에 비해 알루미늄의 특이한 가벼움을 지적한 사람은 Woeller였습니다.
9년 후, 즉 1854년에 프랑스의 물리학자이자 화학자인 앙리 생클레어 드빌(Henri Saint-Clair Deville)은 훨씬 더 실용적인 알루미늄 생산 방법을 개발할 수 있었습니다. 그는 나트륨-알루미늄 이염화물에서 알루미늄을 대체하기 위해 나트륨 금속을 사용했습니다. 이는 한 번에 몇 킬로그램의 순수한 알루미늄을 얻을 수 있는 방법이었다. 2년 후, Henri Sainte-Clair Deville은 용융된 염화알루미늄 나트륨을 전기분해하여 최초로 알루미늄을 생산했습니다.
흥미로운 역사적 사실. 1855년 나폴레옹 3세는 알루미늄 잉곳 전시회를 열었습니다. 12개의 미니어처 잉곳은 매우 가벼우면서도 그 광채로 전시회 참석자들을 놀라게 했습니다.
따라서 알루미늄은 보석 생산에 이상적인 금속이 되었습니다. 다른 요소버클과 같은 옷은 오랫동안 박물관 전시품으로 사용되었습니다. 이 사실은 앙리를 화나게 했습니다. 알루미늄의 가치는 장신구에만 국한되어서는 안 됩니다.
연구원의 연구를 후원 한 황제는 무기와 갑옷을 알루미늄으로 만들 수 있기를 바랐으며 그 결과 헬멧도 여러 개 만들어졌지만 금속 특성에 실망했습니다. 나폴레옹 3세는 알루미늄을 식기류 생산에 재활용하도록 명령했습니다.
이 수저들은 황제를 포함한 고위 관리들만이 사용했고, 손님들에게는 금수저와 포크만 주어졌습니다. 당시 알루미늄은 금보다 구하기 어려웠기 때문에 가격도 금보다 몇 배나 높았습니다.
1886년에 상황이 바뀌었습니다. 방법이 발견되었습니다 산업 생산품알류미늄 서로 독립적으로 동시 발견은 프랑스의 화학 엔지니어 Paul-Louis-Toussaint Héroux와 화학 엔지니어인 미국의 Charles Martin Hall에 의해 이루어졌습니다. Hall은 용기 바닥에서 순수 알루미늄 판을 발견했을 때 처음에 매우 놀랐다고 알려져 있습니다.
이 방법은 여전히 발명가의 이름을 딴 Hall-Heroult 공정으로, 용융된 빙정석에 산화알루미늄을 용해시킨 후 소모성 코크스 또는 흑연 양극 전극을 사용하여 전기분해하는 방법입니다. 20세기에 이 방법은 알루미늄을 산업적으로 생산하는 데 매우 널리 사용되었습니다.
일반적으로 Hall과 Héroult가 발견된 지 불과 2년 후, 오스트리아 출신의 러시아 화학자 Karl Iosifovich Bayer는 산화알루미늄을 얻기 위해 보크사이트에서 산화알루미늄을 저렴하게 얻을 것을 제안했습니다.
그래서 알루미늄 가격은 밤새 5번이나 하락했습니다. 궁극적으로, 1852년에 알루미늄 1kg의 가격이 1,200달러였다면, 20세기 초에는 1kg의 가격이 1달러 미만이 되었습니다. 그리고 오늘날 알루미늄 제품은 일반적으로 비용이 많이 들지 않습니다.
그 결과 금속은 강도를 제외한 모든 면에서 우수하여 산업에 필요했습니다. 그러나 이 문제는 나중에 해결되었습니다. 1903년 독일의 야금공학자 알프레드 빌름(Alfred Wilm)은 4% 구리를 첨가한 알루미늄 합금이 급격한 냉각(담금질 온도 500°C) 후 상온에서 4~5일 동안 유지되면 손실 없이 점차 단단해지고 강해진다는 사실을 확인했습니다. 동시에 가소성.
1909년에 Wilm은 "마그네슘을 함유한 알루미늄 합금을 개선하는 방법"이라는 특허를 신청했습니다. 산업 규모에서는 내구성이 뛰어난 알루미늄 합금이 1911년 독일의 뒤렌(Düren) 마을에서 생산되기 시작했으며, 이를 기념하여 이 합금의 이름은 "두랄루민(duralumin)"으로 명명되었습니다.
안드레이 포브니
역사는 인류가 오랜 노력과 점진적인 노력을 통해 진정한 문명을 성취했음을 가르쳐줍니다. 지금까지 걸어온 긴 길은 관점에 따라 다르게 나뉜다. 인류의 역사를 특정 시대에 주된 역할을 했던 도구와 금속에 따라 시대별로 나누는 것은 매우 흔한 일이다.
최초의 시대는 석기시대였는데, 사람들은 금속 가공을 모르고 모든 도구를 돌로 만들었습니다. 그러다가 청동기시대와 구리시대가 지나고 지금은 철기시대에 살고 있습니다. 사실, 철은 실제 문명에서 매우 중요하므로 철이 없으면 현대 산업과 기술의 모든 성공은 전혀 생각할 수 없을 것입니다. 우리는 철 없이는 할 수 없지만 금 없이는 쉽게 할 수 있으며, 현재 철이 가장 귀한 금속이 아니라면 모든 단계에서 우리에게 가장 유용하고 필요한 것은 의심의 여지가 없습니다.
우리는 거기에서 멈출 것인가, 아니면 철이 배경 속으로 사라지는 또 다른 시대가 올 것이라고 생각할 수 있는가? 철을 대체할 금속은 무엇이며, 몇 세기가 올 것인가?
현대 과학은 이미 이러한 질문에 답할 수 있으며, 이 대화에서 우리는 알루미늄 시대에 살게 될 먼 후손들을 위해 철을 대체할 금속의 특성을 독자들에게 소개할 것입니다. 미래시대는 알루미늄이다. 그런데 왜 다른 금속이 아닌 알루미늄인가? 이것이 사실입니까?
어떤 금속이 철을 대체하려면 다음과 같은 조건이 필요합니다. 첫째, 새로운 금속은 철보다 더 좋아야 합니다. 둘째, 자연적으로 철만큼 널리 퍼져 있어야합니다. 알루미늄은 바로 그런 금속이다. 아래에서는 경도 면에서 강철을 대체할 수 있고 다른 측면에서는 이를 능가할 수 있으며 아름다움, 특히 합금에서는 금과 은과 경쟁할 수 있는 이 놀라운 금속의 모든 특성을 독자에게 소개할 것입니다. 그리고 가장 놀라운 점은 이 놀라운 금속의 매장량이 철보다 비교할 수 없을 정도로 크다는 것입니다. 이 새로운 금속은 어디에나 있습니다. 우리는 매일 매시간 그것을 발로 짓밟습니다. 알루미늄은 점토라고도 불리며, 그 이름만으로도 알루미늄이 점토의 주성분임을 알 수 있습니다. 점토는 현재 우리가 그토록 과분하고 공격적인 경멸로 취급하고 있습니다. 우리가 자주 사용하는 “진흙 발을 가진 거인”이라는 표현의 의미는 미래에 어떻게 변할 것입니까! 자비를 베푸소서, 우리 후손들은 이렇게 말할 것입니다. “진흙으로 된 발이지만 더 좋고 더 강한 것은 있을 수 없습니다!” 시대는 이렇게 변하고, 우리도 그들과 함께합니다...
따라서 우리는 녹슨 철을 대체해야 할 금속이 무엇인지 알고 문명에 큰 혁명을 일으키고 이 놀라운 금속의 특성을 알고 있습니다. 문제가 무엇입니까?
이 금속을 추출하는 과정에서. 철보다 비교할 수 없을 정도로 우수하고 널리 퍼져 있지만, 아직까지 값싸게 얻을 수 있는 방법을 알지 못하고, 철시대를 대체할 점토시대에는 값싼 것이 불가피하다. 이 방법의 발견은 인류 역사에 혁명을 가져올 것이며, 이에 비하면 가장 중요한 정치적 사건, 가장 피비린내 나는 전쟁은 거의 주목할 가치가 없는 사소한 일이 될 것입니다. 그리고 이 세계 혁명은 전장이 아니라 점토를 점토로 쉽게 변형시키는 비결을 발견할 수 있는 겸손한 과학 노동자의 한적한 실험실 어딘가에서 일어날 것입니다.
하지만 독자가 위의 단어를 과장으로 생각하지 않도록 이 금속에 대해 몇 마디 말해보자.
알루미늄이나 점토는 지구상에서 가장 흔한 금속이지만 금속 형태로는 발견되지 않으며 알루미나 형태로만 발견됩니다. 즉 가장 일반적인 금속의 일부인 산소(Al 2 O 3)와 결합한 형태입니다. 바위그리고 점토의 주요 부분.
은 알루미늄; 비중 순수 금속 2.56(즉, 물보다 단지 2 1/2배 무겁습니다); 처리를 통해 비중이 2.67로 증가합니다. 전기 전도도는 철보다 3 1/2배 높고 구리보다 2배 적습니다. 알루미늄은 좋은 열 전도체입니다. 녹는점은 아연과 은의 녹는점 사이에 있습니다. 다양한 관찰에 따르면 열용량은 600-850 ° C입니다. 다양한 정의에 따른 열용량은 0.202-0.2253입니다. 즉, 알루미늄의 낮은 원자량에 해당하는 대부분의 금속보다 알루미늄의 경우 더 높습니다.
알루미늄은 주조 금형에서 좋은 성능을 발휘하며 주철과 흙에서 좋은 주조를 제공합니다. 산소를 흡수하거나 미량의 실리콘과 융합하면 회색을 띠고 부서지기 쉽습니다. 따라서 주형의 주조 표면은 석탄이나 연소된 빙정석으로 덮여 있습니다. 부식에 저항하는 금속의 놀라운 특성(철이 특히 취약함)은 금속이 깨끗하지 않으면 크게 약화됩니다. 알루미늄은 황화수소, 황화암모늄, 질산의 영향을 받지 않으며, 이는 끓는점에서만 효과가 있습니다. 식물산의 영향에 민감하지 않으며 가장 얇은 잎에서도 공기 중에 잘 보존됩니다. 소형 알루미늄은 끓는 물에서도 변하지 않습니다. 적열에도 수증기는 분해되지 않습니다. 잘게 쪼개진 상태로 끓으면 잎의 형태로 금속이 물을 분해한다. 염산은 알루미늄을 잘 녹입니다. 알루미늄 사용을 방해하는 가장 큰 어려움은 높은 가격과 활용 측면에서 알루미늄의 특성에 거의 관심을 기울이지 않는다는 사실입니다. 이제 그것은 강도와 가벼움을 요구하는 보석 및 다양한 "환상적인 물품"의 수많은 광학 및 수학 도구에 사용됩니다. 금속의 가벼움은 강도와 결합하여 알루미늄을 저렴한 가격으로 다양한 응용 분야에 없어서는 안 될 소재로 만드는 매우 중요한 특성입니다.
알루미늄 사용에 있어 매우 중요한 장애물은 알루미늄 두 개를 결합하는 것이 어렵다는 것입니다. 납땜을 위해 금속을 가열하면 표면에 알루미나 박막이 형성되어 납땜이 금속에 연결되는 것을 방지합니다. 알루미늄 합금의 경우에도 마찬가지입니다. 그러나 특정 방법을 사용하면 알루미늄을 납땜하는 것이 가능합니다(Mourey 및 Burbuz 방법).
현재 실질적인 관심을 끌고 있는 알루미늄 합금은 알루미늄 가격이 저렴해짐에 따라 미래에는 산업에서 매우 중요한 역할을 하게 될 것입니다. 이 합금은 매우 많습니다. 어떻게 일반적인 입장, 알루미늄은 소량 첨가되는 거의 모든 금속의 품질을 향상시킨다는 점을 지적할 수 있다. 이는 강도와 부드러운 금속의 광택을 높이고 화학 물질의 작용에 대한 저항력을 높여줍니다. 거의 모든 유용한 금속과 합금됩니다. 철과 융합되면 금속 형태로 철로부터 완전히 분리될 수 없습니다. 7~8% 이상의 알루미늄을 함유한 철은 부서지기 쉽고 긴 바늘 형태로 결정화됩니다.
소량의 은과 합금된 알루미늄은 전성이 크게 떨어집니다. 그러나 이 금속을 5% 혼합하면 가공이 잘 되고 순은보다 광택이 훨씬 더 좋아집니다. 은이 3% 함유된 알루미늄은 은보다 단단하고 흰색이며, 황화수소에도 변색되지 않기 때문에 물리적 도구로 매우 좋습니다. 소량의 은을 함유한 합금은 특히 스케일 빔에 적합하며 이러한 목적으로 사용되는 것은 매우 일반적입니다. 5% 은을 함유한 합금은 단단하고 광택이 나며 시간이 지나도 광택을 잃지 않기 때문에 동전으로 여러 번 권장되었습니다.
알루미늄과 주석의 합금은 Burbuz가 알루미늄을 납땜에 사용하고 다른 특성을 보여주기 전까지는 중요하지 않았습니다. 알루미늄 100부분과 주석 20부분을 포함하는 합금은 산업적 관점에서 이미 성공했습니다. 그러나 알루미늄 100부분과 주석 10부분의 합금은 훨씬 더 흥미롭습니다. 알루미늄보다 더 하얗습니다. 무게 2.85, 즉 알루미늄보다 약간 더 큼; 특별한 경량성을 요구하는 모든 기구의 제작에 알루미늄과 동일하게 편리하게 사용할 수 있습니다. 다양한 화학 약품에 대한 내성은 순수 알루미늄보다 크고 가공이 더 쉽습니다. 납땜은 황동과 마찬가지로 쉽고, 별도의 작업이 필요하지 않습니다. 특별 훈련. 많은 도구가 이 합금으로 만들어지며, 이는 이미 광학, 측지 및 물리적 도구 제작에 사용되는 생산 품목입니다. 가장 흥미로운 아연과 알루미늄 합금에는 후자 3%가 포함되어 있습니다. 아연보다 단단하고 반짝입니다.
97% 금과 3% 알루미늄의 합금은 다른 특성을 잃지 않는 순금보다 색상이 더 아름답습니다.
따라서 알루미늄에 소량의 다른 금속을 첨가하면 다른 특성을 크게 바꾸지 않고도 광택과 경도가 증가합니다. 소량의 알루미늄을 다른 금속에 첨가하면 거의 항상 품질이 향상됩니다.
모든 합금 중에서 알루미늄 청동은 특히 제조에 전기적 방법이 사용되기 때문에 최근 특히 큰 중요성을 띠고 있습니다.
최근까지 최선의 방법으로알루미늄 청동을 얻는 방법은 카울스(Cowles) 형제(북미 오하이오주 클리블랜드의 카울스)의 방법으로 여겨진다. 그러나 이제 프랑스인 Heroult는 Cowles의 열 방식을 열전해 방식으로 대체하여 훨씬 더 수익성이 높고 편리한 것으로 나타났습니다. 계속 진행하기 전에 간단한 설명이러한 방법을 사용하여 우리는 곧 일반 주석 청동을 대체하게 될 알루미늄 청동의 특성을 설명할 것입니다.
알루미늄과 구리 5%의 합금은 여전히 가단성이 있습니다. 구리 함량이 10%이면 더 이상 가공에 적합하지 않습니다. 80% 이상의 구리를 함유한 합금은 아름다운 노란색을 띕니다. 5~10%의 구리 함량을 알루미늄 청동이라고 합니다. Percy, Saint-Clair-Deville, Debray 등이 잘 연구했습니다. 내구성이 뛰어나고 단조가 가능하며 광택이 좋습니다. 알루미늄 함량이 10% 이상 증가하면 합금의 경도가 너무 높아져 가공이 어려워집니다. 알루미늄 10% 합금은 가볍고 노란색-황금색을 띠고, 알루미늄 5% 합금은 붉은색 노란색-황금색을 띕니다. 2% 알루미늄에서는 거의 구리색을 띤다.
알루미늄 청동은 녹을 때 산화되지 않고 비정상적으로 깨끗한 주물을 생산한다는 점에서 일반 주석 청동과 다릅니다. 10% 알루미늄을 함유한 청동은 인성과 뛰어난 경도를 결합합니다. 가장 어두운 적열부터 거의 녹는점까지의 온도에서는 완전히 가단성이 있습니다.
알루미늄 청동의 비중은 알루미늄 함량이 증가함에 따라 감소합니다. 알루미늄 화합물의 강도는 놀랍고, 알루미늄의 양과 관련하여 이 유용한 성분이 1%만 감소해도 강도는 눈에 띄게 감소하지만 동시에 합금의 인장 강도는 증가하는 것으로 나타났습니다. . 알루미늄 청동의 경도를 특성화하기 위해 우리는 그것이 파리의 우표 생산에 사용되었음을 지적합니다. 이 제작에서는 특수 펀치로 구멍이 뚫린 우표 시트를 놓을 슬래브를 찾는 데 많은 작업이 이루어졌습니다. 타격을 할 때마다 펀치가 슬래브의 구멍에 들어가고 기계에 300개의 펀치가 있으므로 빠르게 작동하므로 하루에 180,000,000개의 구멍이 펀치됩니다. 이런 상황에서는 청동판도 하루아침에 닳고 철판도 빨리 열화된다. 알루미늄 청동판으로 교체하자 한 번에 몇 달 동안 지속되기 시작했습니다. Strange의 실험에 따르면 알루미늄 청동은 일반 청동보다 8배 더 단단한 것으로 나타났습니다.
E.Self에 따르면, 알루미늄 청동은 인장 강도와 인장 강도 측면에서 영국과 독일 정부가 정한 강철 공구(단조 강철)에 대해 평방 미터당 약 4916kg의 인장 강도를 요구하는 조건을 쉽게 충족합니다. . 웹사이트. 15% 신장에서. 이 총은 10% 알루미늄이 포함된 청동을 사용하여 훨씬 더 짧은 시간과 더 저렴하게 동일한 강도를 갖도록 만들 수 있습니다.
Webster Company의 알루미늄 합금은 강과 열대 바다의 다양한 조건에서 작동하는 선박 프로펠러 블레이드로 사용되었습니다. 이미 한동안 작동해 왔으며 지금까지 재료에 심각한 손상이 발견되지 않았습니다.
알루미늄 합금은 기계의 모든 마찰 부품에 매우 적합한 것 같습니다. 한 증기선의 편심 클램프에는 Webster Company의 특수 합금이 사용되었으며, 그 사용은 실무자들로부터 높은 평가를 받았습니다. Cowles 청동은 고속 발전기의 베어링에 성공적으로 사용되었습니다.
섹션 1. 알루미늄 발견의 이름과 역사.
섹션 2. 일반적 특성 알류미늄, 물리적, 화학적 특성.
섹션 3. 알루미늄 합금으로 주조품 생산.
섹션 4. 신청 알류미늄.
알류미늄원자 번호 13의 D.I. Mendeleev 화학 원소주기 시스템의 세 번째 기간 인 세 번째 그룹의 주요 하위 그룹의 요소입니다. 기호 Al로 표시됩니다. 경금속 그룹에 속합니다. 가장 흔한 금속그리고 지각에서 세 번째로 풍부한 화학 원소입니다(산소와 규소 다음으로).
알루미늄 단체(CAS 번호: 7429-90-5) - 빛, 상자성 금속은백색 색상, 성형, 주조가 용이함, 가공. 알루미늄은 더 이상의 상호 작용으로부터 표면을 보호하는 강력한 산화막이 빠르게 형성되기 때문에 열 및 전기 전도성이 높고 부식에 대한 저항력이 높습니다.
어느 선진 사회에서든 산업적 성과는 언제나 구조 재료 및 합금 기술의 발전과 연관되어 있습니다. 가공 품질과 제조 무역 품목의 생산성은 국가 발전 수준을 나타내는 가장 중요한 지표입니다.
높은 것 외에도 현대 구조물에 사용되는 재료 강도 특성증가된 내식성, 내열성, 열 및 전기 전도성, 내화도는 물론 부하가 걸리는 장기간 작동 조건에서 이러한 특성을 유지할 수 있는 능력과 같은 복잡한 특성을 가져야 합니다.
우리나라 비철금속 주조생산분야의 과학적인 발전과 생산공정은 선진적인 성과에 상응합니다 과학 기술 진보. 특히 그 결과 Volzhsky 자동차 공장 및 기타 여러 기업에 현대적인 다이 캐스팅 및 사출 성형 공장이 탄생했습니다. Zavolzhsky 자동차 공장에서는 35MN의 금형 잠금력을 갖춘 대형 사출 성형기가 성공적으로 작동하여 볼가 자동차용 알루미늄 합금으로 만들어진 실린더 블록을 생산하고 있습니다.
알타이 자동차 공장은 사출 성형 주물 생산을 위한 자동화 라인을 마스터했습니다. 소비에트 사회주의 공화국 연방 ()에서는 세계 최초로 개발 및 숙달되었습니다. 프로세스알루미늄 합금 잉곳을 전자기 결정화기에 연속 주조합니다. 이 방법은 잉곳의 품질을 크게 향상시키고 선삭 중에 칩 형태로 발생하는 폐기물의 양을 줄입니다.
알루미늄 발견의 이름과 역사
라틴 알루미늄은 명반(알루미늄 및 황산칼륨(K) KAl(SO4)2·12H2O)을 의미하는 라틴어 alumen에서 유래하며 오랫동안 가죽 태닝 및 수렴제로 사용되어 왔습니다. 주기율표 III족의 화학 원소인 Al은 원자 번호 13, 원자 질량 26, 98154입니다. 높은 화학적 활성으로 인해 순수한 알루미늄을 발견하고 분리하는 데 거의 100년이 걸렸습니다. 명반에서 ""(내화성 물질, 현대 용어로 산화알루미늄)을 얻을 수 있다는 결론은 1754년에 내려졌습니다. 독일 화학자 A. Markgraf. 나중에 동일한 "지구"가 점토에서 분리 될 수 있다는 것이 밝혀졌고 이를 알루미나라고 부르기 시작했습니다. 금속 알루미늄이 생산된 것은 1825년이었습니다. 덴마크 물리학자 H. K. 외르스테드. 그는 알루미나에서 얻을 수 있는 염화알루미늄(AlCl3)을 칼륨 아말감(칼륨(K)과 수은(Hg)의 합금)으로 처리하고 수은(Hg)을 증류 제거한 후 회색 알루미늄 분말을 분리했습니다.
불과 25년 후에 이 방법은 약간 현대화되었습니다. 1854년 프랑스 화학자 A.E. Sainte-Claire Deville은 나트륨 금속(Na)을 사용하여 알루미늄을 생산할 것을 제안했고, 새로운 금속의 첫 번째 주괴를 얻었습니다. 당시 알루미늄 가격은 매우 높았고, 이를 이용해 보석을 만들었습니다.
산화알루미늄, 불소 및 기타 물질을 포함한 복잡한 혼합물의 용융물을 전기분해하여 알루미늄을 생산하는 산업적 방법은 1886년 P. Héroux()와 C. Hall(미국)에 의해 독립적으로 개발되었습니다. 알루미늄 생산은 높은 전력 소비와 관련되어 있어 20세기에 와서야 대규모로 시행되었습니다. 안에 소비에트 사회주의 공화국 연방(CCCP)최초의 산업용 알루미늄은 1932년 5월 14일 볼호프 수력 발전소 옆에 건설된 볼호프 알루미늄 공장에서 생산되었습니다.
99.99%가 넘는 순도의 알루미늄은 1920년에 처음으로 전기분해를 통해 얻어졌습니다. 1925년에 일하다 Edwards는 이러한 알루미늄의 물리적, 기계적 특성에 대한 일부 정보를 발표했습니다. 1938년 Taylor, Wheeler, Smith 및 Edwards는 역시 프랑스에서 전기분해를 통해 얻은 순도 99.996%의 알루미늄의 일부 특성을 보여주는 기사를 발표했습니다. 알루미늄의 특성에 관한 논문의 초판은 1967년에 출판되었습니다.
이후 몇 년 동안 상대적으로 준비가 용이하고 매력적인 특성으로 인해 많은 사람들이 공장알루미늄의 성질에 대해 순수 알루미늄은 전해 커패시터부터 전자 공학의 정점인 마이크로프로세서에 이르기까지 주로 전자 분야에서 폭넓게 적용됩니다. 극저온전자공학, 극저온자기학.
순수한 알루미늄을 얻는 새로운 방법은 구역 정화 방법, 아말감(수은과 알루미늄 합금)으로부터의 결정화 및 알칼리 용액으로부터의 분리입니다. 알루미늄의 순도는 저온에서의 전기 저항 값에 따라 결정됩니다.
알루미늄의 일반적인 특성
천연 알루미늄은 단일 핵종인 27Al로 구성됩니다. 외부 전자층의 구성은 3s2p1입니다. 거의 모든 화합물에서 알루미늄의 산화 상태는 +3(가 III)입니다. 중성 알루미늄 원자의 반경은 0.143 nm이고, Al3+ 이온의 반경은 0.057 nm입니다. 중성 알루미늄 원자의 순차적 이온화 에너지는 각각 5, 984, 18, 828, 28, 44 및 120 eV입니다. 폴링 척도에 따르면 알루미늄의 전기 음성도는 1.5입니다.
알루미늄은 부드럽고 가볍고 은백색이며 결정 격자는 면심 입방체이며 매개변수 a = 0.40403 nm입니다. 순금속의 녹는점은 660°C, 끓는점은 약 2450°C, 밀도는 2.6989g/cm3입니다. 알루미늄의 선팽창 온도계수는 약 2.5·10-5K-1이다.
화학적 알루미늄은 상당히 활동적인 금속입니다. 공기 중에서 표면은 즉시 Al2O3 산화물의 조밀한 막으로 덮여 있어 산소(O)가 금속에 더 이상 접근하는 것을 방지하고 반응이 중단되어 알루미늄의 높은 부식 방지 특성을 결정합니다. 알루미늄을 진한 질산에 담그면 알루미늄 표면에도 보호막이 형성됩니다.
알루미늄은 다른 산과 활발하게 반응합니다.
6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,
3H2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.
흥미롭게도, 초기 혼합물에 물 몇 방울을 첨가하면 알루미늄과 요오드(I) 분말 사이의 반응이 실온에서 시작됩니다. 이 경우 물은 촉매 역할을 합니다.
2Al + 3I2 = 2AlI3.
가열 시 알루미늄과 황(S)의 상호 작용으로 인해 황화알루미늄이 형성됩니다.
2Al + 3S = Al2S3,
물에 의해 쉽게 분해되는 물질:
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S.
알루미늄은 수소(H)와 직접적으로 상호작용하지 않지만, 유기알루미늄 화합물을 사용하는 등 간접적인 방법으로 강력한 환원제인 고체 고분자 수소화알루미늄(AlH3)x을 합성하는 것이 가능합니다.
분말 형태의 알루미늄은 공기 중에서 연소될 수 있으며 흰색의 내화성 알루미늄 산화물 Al2O3 분말이 형성됩니다.
Al2O3의 높은 결합 강도는 단순 물질로부터 형성되는 높은 열과 산화물에서 많은 금속을 환원시키는 알루미늄의 능력을 결정합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe 그리고 짝수
3CaO + 2Al = Al2O3 + 3Ca.
금속을 생산하는 이러한 방법을 알루미늄열요법(aluminothermy)이라고 합니다.
자연 속에 존재하기
지각의 풍부함 측면에서 알루미늄은 금속 중 1위, 모든 원소 중에서 3위(산소(O) 및 규소(Si) 다음으로)를 차지하며 지각 질량의 약 8.8%를 차지합니다. 알루미늄은 주로 알루미노규산염과 암석 등 수많은 광물에서 발견됩니다. 알루미늄 화합물에는 화강암, 현무암, 점토, 장석 등이 포함되어 있습니다. 그러나 여기에 역설이 있습니다. 탄산수알루미늄을 함유한 암석, 알루미늄 산업 생산의 주요 원료인 보크사이트 퇴적물은 매우 드뭅니다. 러시아 연방에서는 시베리아와 우랄 지역에 보크사이트 매장지가 있습니다. 명반석과 네펠린석도 산업적으로 중요합니다. 미량 원소로서 알루미늄은 식물과 동물의 조직에 존재합니다. 유기체 - 기관에 알루미늄을 축적하는 농축기 - 일부 클럽 이끼 및 연체 동물이 있습니다.
산업 생산: 산업 생산 지수에서 보크사이트는 먼저 화학적 처리를 거쳐 규소(Si), 철(Fe) 및 기타 원소 산화물의 불순물을 제거합니다. 이러한 가공의 결과로 전기 분해에 의한 금속 생산의 주요 산화 알루미늄 Al2O3이 얻어집니다. 그러나 Al2O3의 녹는점이 매우 높기 때문에(2000°C 이상), 그 용융물을 전기분해에 사용하는 것은 불가능합니다.
과학자와 엔지니어는 다음과 같은 해결책을 찾았습니다. 전기분해조에서는 Na3AlF6 빙정석이 먼저 녹습니다(용융 온도는 1000°C보다 약간 낮습니다). 예를 들어, 빙정석은 콜라 반도의 하석을 가공하여 얻을 수 있습니다. 다음으로, 이 용융물에 약간의 Al2O3(최대 10중량%)와 기타 물질을 첨가하여 후속 공정의 조건을 개선합니다. 프로세스. 이 용융물을 전기분해하는 동안 산화알루미늄이 분해되고 빙정석이 용융물에 남아 있으며 용융된 알루미늄이 음극에 형성됩니다.
2Al2O3 = 4Al + 3O2.
알루미늄 합금
대부분의 금속 요소는 알루미늄과 합금되지만 그 중 소수만이 산업용 알루미늄 합금에서 주요 합금 구성 요소의 역할을 합니다. 그러나 합금의 특성을 향상시키기 위해 상당수의 원소가 첨가제로 사용됩니다. 가장 널리 사용되는 것:
베릴륨은 고온에서 산화를 줄이기 위해 첨가됩니다. 내연 기관 부품(피스톤 및 실린더 헤드) 생산 시 유동성을 향상시키기 위해 알루미늄 주조 합금에 베릴륨을 소량 첨가(0.01 - 0.05%)하는 것이 사용됩니다.
붕소는 전기 전도성을 높이고 정제 첨가제로 도입됩니다. 붕소는 원자력 에너지에 사용되는 알루미늄 합금(원자로 부품 제외)에 도입됩니다. 중성자를 흡수하여 방사선 확산을 방지합니다. 붕소는 평균 0.095 - 0.1%의 양으로 도입됩니다.
창연. 가공성을 향상시키기 위해 비스무트, 카드뮴 등 융점이 낮은 금속을 알루미늄 합금에 도입합니다. 이러한 요소는 칩 취성과 커터 윤활에 기여하는 부드럽고 가용성인 상을 형성합니다.
갈륨은 소모성 양극이 만들어지는 합금에 0.01 - 0.1%의 양으로 첨가됩니다.
철. 강도를 높이고 크리프 특성을 개선하기 위해 와이어 생산에 소량(>0.04%)으로 도입됩니다. 또한 철냉각 금형에서 주조할 때 금형 벽에 달라붙는 현상이 줄어듭니다.
인듐. 첨가제 0.05 - 0.2%는 특히 구리 함량이 낮은 알루미늄 합금을 숙성하는 동안 강화시킵니다. 인듐 첨가제는 알루미늄-카드뮴 베어링 합금에 사용됩니다.
합금의 강도를 높이고 부식 특성을 개선하기 위해 약 0.3%의 카드뮴이 도입됩니다.
칼슘은 가소성을 부여합니다. 5%의 칼슘 함량으로 합금은 초가소성 효과를 갖습니다.
실리콘은 주조 합금에 가장 많이 사용되는 첨가제입니다. 0.5 - 4%의 양으로 균열 경향을 감소시킵니다. 실리콘과 마그네슘을 결합하면 합금을 열 밀봉할 수 있습니다.
마그네슘. 마그네슘을 첨가하면 연성을 감소시키지 않고 강도를 크게 높이고 용접성을 높이며 합금의 내식성을 높입니다.
구리합금을 강화하고, 함유할 때 최대 경화가 달성됩니다. 쿠푸루마 4~6%. 구리를 함유한 합금은 내연 기관용 피스톤과 항공기용 고품질 주조 부품 생산에 사용됩니다.
주석절단 처리가 향상됩니다.
티탄. 합금에서 티타늄의 주요 임무는 주조물과 잉곳의 입자를 미세화하여 전체 부피에 걸쳐 강도와 특성의 균일성을 크게 높이는 것입니다.
알루미늄은 가장 귀하지 않은 산업용 금속 중 하나로 간주되지만 많은 산화 환경에서 매우 안정적입니다. 이러한 현상의 원인은 알루미늄 표면에 연속적인 산화막이 존재하기 때문입니다. 이 산화막은 산소, 물 및 기타 산화제에 노출되면 청소된 영역에 즉시 다시 형성됩니다.
대부분의 경우 용융은 공기 중에서 수행됩니다. 공기와의 상호작용이 표면의 용융물에 불용성인 화합물의 형성으로 제한되고 이들 화합물의 생성된 필름이 추가 상호작용을 상당히 느리게 하는 경우, 일반적으로 그러한 상호작용을 억제하기 위한 조치가 취해지지 않습니다. 이 경우 제련은 다음에서 수행됩니다. 직접 접촉분위기에 녹습니다. 이는 대부분의 알루미늄, 아연, 주석-납 합금을 준비할 때 수행됩니다.
합금이 녹는 공간은 1500~1800˚C의 온도를 견딜 수 있는 내화 라이닝으로 제한됩니다. 모든 제련 공정에는 연료 연소 중에 형성되는 가스상이 포함됩니다. 환경용해 장치의 라이닝 등
대부분의 알루미늄 합금은 자연 대기, 해수, 많은 염분과 화학 물질의 용액, 대부분의 식품에서 높은 내식성을 가지고 있습니다. 알루미늄 합금 구조물은 바닷물에서 자주 사용됩니다. 해양 부표, 구명정, 선박, 바지선은 1930년부터 알루미늄 합금으로 제작되었습니다. 현재 알루미늄 합금으로 만든 선박 선체의 길이는 61m에 이릅니다. 알루미늄 지하 파이프라인에서는 알루미늄 합금이 토양 부식에 매우 강합니다. 1951년에는 알래스카에 2.9km의 파이프라인이 건설되었습니다. 30년 동안 운영한 결과 누수나 부식으로 인한 심각한 손상은 단 한 건도 발견되지 않았습니다.
알루미늄은 클래딩 패널, 문, 창틀 및 전기 케이블 형태로 건축에 대량으로 사용됩니다. 알루미늄 합금은 콘크리트, 모르타르 또는 석고와 접촉할 때 장기간에 걸쳐 심각한 부식을 겪지 않으며, 특히 구조물이 자주 젖지 않는 경우에는 더욱 그렇습니다. 잦은 습기로 인해 알루미늄 표면이 무역품더 이상 가공되지 않은 경우 공기 중 산화제 함량이 높은 산업 도시에서는 어두워질 수 있으며 심지어 검게 변할 수도 있습니다. 이를 방지하기 위해 금속 표면에 산화막을 적용하여 반짝이는 양극 산화 처리를 통해 반짝이는 표면을 얻기 위한 특수 합금이 생산됩니다. 이 경우 표면에 다양한 색상과 음영을 부여할 수 있습니다. 예를 들어, 알루미늄과 실리콘의 합금을 사용하면 회색에서 검정색까지 다양한 색조를 얻을 수 있습니다. 알루미늄과 크롬의 합금은 황금색을 띕니다.
산업용 알루미늄은 두 가지 유형의 합금, 즉 주조 합금(주조로 만든 부품)과 변형 가능한 반제품(시트, 호일, 플레이트, 프로파일, 와이어) 형태로 생산되는 변형 합금의 형태로 생산됩니다. 알루미늄 합금의 주물은 가능한 모든 주조 방법을 사용하여 생산됩니다. 압력을 가한 상태에서 냉각 금형 및 모래-점토 형태로 가장 흔합니다. 소규모 정당을 만들 때 사용됩니다. 주조석고 결합 형태로 주조잃어버린 왁스 모델로. 주조 합금은 주조 전기 모터 로터, 주조 항공기 부품 등을 만드는 데 사용됩니다. 단조 합금은 인테리어 트림, 범퍼, 차체 패널 및 내장 부품용 자동차 생산에 사용됩니다. 마감재로 건설 중; V 항공기등등
안에 산업알루미늄 분말도 사용됩니다. 야금에 사용 산업: 알루미늄열처리에서 합금 첨가제로 프레싱 및 소결을 통해 반제품을 생산하는 데 사용됩니다. 이 방법을 사용하면 내구성이 매우 뛰어난 부품(기어, 부싱 등)이 생산됩니다. 분말은 또한 화학에서 알루미늄 화합물을 생산하는 데 사용됩니다. 촉매(예를 들어 에틸렌과 아세톤 생산에서) 특히 분말 형태의 알루미늄은 반응성이 높아 발화 속도가 빠른 장점을 살려 폭발물이나 로켓용 고체 추진제로 사용된다.
알루미늄의 산화 저항성이 높기 때문에 이 분말은 도장 장비, 지붕, 인쇄 용지, 자동차 패널의 광택 표면 코팅의 안료로 사용됩니다. 강철과 주철도 알루미늄 층으로 코팅되어 있습니다. 무역 품목부식을 피하기 위해.
적용규모 측면에서는 알루미늄 및 그 합금이 철(Fe) 및 그 합금에 이어 2위를 차지하고 있다. 다양한 기술 및 일상 생활 분야에서 알루미늄이 널리 사용되는 것은 낮은 밀도, 대기 중 내식성, 높은 열 및 전기 전도성, 연성 및 상대적으로 높은 강도 등 물리적, 기계적 및 화학적 특성의 조합과 관련이 있습니다. 알루미늄은 단조, 스탬핑, 압연 등 다양한 방법으로 쉽게 가공됩니다. 순수 알루미늄은 와이어를 만드는 데 사용됩니다(알루미늄의 전기 전도도는 구리의 전기 전도도의 65.5%이지만 알루미늄은 구리보다 3배 이상 가볍고, 따라서 전기 공학에서는 알루미늄이 종종 대체되고 호일은 포장 재료로 사용됩니다. 제련된 알루미늄의 주요 부분은 다양한 합금을 생산하는 데 사용됩니다. 보호 및 장식 코팅은 알루미늄 합금 표면에 쉽게 적용됩니다.
알루미늄 합금의 다양한 특성은 고용체 또는 금속간 화합물을 형성하는 다양한 첨가제를 알루미늄에 도입하기 때문입니다. 대부분의 알루미늄은 경합금 생산에 사용됩니다 - 두랄루민(알루미늄 94%, 구리(Cu) 4%, 마그네슘(Mg), 망간(Mn), (Fe) 및 실리콘(Si) 각각 0.5%), 실루민( 85) -90% - 알루미늄, 10-14% 실리콘(Si), 0.1% 나트륨(Na)) 등. 야금학에서 알루미늄은 합금의 기초로 사용될 뿐만 아니라 다음과 같은 분야에서 널리 사용되는 합금 첨가제 중 하나로 사용됩니다. 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 니켈(Ni) 등을 기본으로 하는 합금.
알루미늄 합금은 일상 생활, 건설 및 건축, 자동차 산업, 조선, 항공 및 우주 기술 분야에서 널리 사용됩니다. 특히 최초의 인공지구 위성은 알루미늄 합금으로 만들어졌다. 알루미늄과 지르코늄(Zr)의 합금 - 원자로 건설에 널리 사용됩니다. 알루미늄은 폭발물 생산에 사용됩니다.
일상생활에서 알루미늄을 취급할 때에는 중성(산성) 액체만 알루미늄 용기(예: 끓는 물)에 가열하여 보관할 수 있다는 점을 명심해야 합니다. 예를 들어 알루미늄 팬에 신 양배추 수프를 요리하면 알루미늄이 음식에 들어가 불쾌한 "금속성" 맛을 갖게 됩니다. 산화막은 일상생활에서 매우 쉽게 손상되기 때문에 알루미늄 조리기구의 사용은 여전히 바람직하지 않습니다.
은백색 금속, 경량
밀도 - 2.7g/cm³
공업용 알루미늄의 녹는점은 658°C이고, 고순도 알루미늄의 녹는점은 660°C입니다.
비융해열 - 390 kJ/kg
끓는점 - 2500 °C
증발 비열 - 10.53 MJ/kg
주조 알루미늄의 인장 강도 - 10-12 kg/mmI, 변형 가능 - 18-25 kg/mmI, 합금 - 38-42 kg/mmI
브리넬 경도 - 24...32 kgf/mm²
높은 연성: 기술 - 35%, 순수 - 50%, 얇은 시트 및 호일로 굴림
영률 - 70 GPa
알루미늄은 전기전도도(0.0265μOhm·m)와 열전도도(203.5W/(m·K))가 높아 구리의 전기전도도의 65%에 달하며, 높은 광반사율을 갖고 있다.
약한 상자성.
선형 팽창 온도 계수 24.58·10−6 K−1 (20…200 °C).
전기저항의 온도계수는 2.7·10−8K−1이다.
알루미늄은 거의 모든 금속과 합금을 형성합니다. 가장 잘 알려진 합금은 구리와 마그네슘(두랄루민), 실리콘(실루민)입니다.
천연 알루미늄은 거의 대부분 단일 안정 동위원소인 27Al과 미량의 26Al로 구성되어 있습니다. 기간반감기는 72만년이며, 아르곤 핵이 우주선 양성자에 의해 충돌할 때 대기에서 형성됩니다.
지각 내 유병률 측면에서 금속 중 1위, 원소 중 3위, 산소와 규소에 이어 두 번째입니다. 지각의 알루미늄 함량은 다음과 같습니다. 데이터다양한 연구자들의 범위는 지각 질량의 7.45~8.14%입니다.
자연에서 알루미늄은 화학적 활성이 높기 때문에 거의 독점적으로 화합물 형태로 존재합니다. 그 중 일부는 다음과 같습니다.
보크사이트 – Al2O3 H2O(SiO2, Fe2O3, CaCO3 혼합물 포함)
명반석 - (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3
알루미나(카올린과 모래 SiO2, 석회석 CaCO3, 마그네사이트 MgCO3의 혼합물)
커런덤(사파이어, 루비, 에머리) – Al2O3
카올리나이트 - Al2O3 2SiO2 2H2O
베릴(에메랄드, 아쿠아마린) - 3BeO Al2O3 6SiO2
크리소베릴(알렉산드라이트) - BeAl2O4.
그러나 특정 특정 환원 조건에서는 천연 알루미늄이 형성될 수 있습니다.
자연수에는 불화알루미늄과 같은 저독성 화합물 형태의 알루미늄이 포함되어 있습니다. 양이온 또는 음이온의 유형은 우선 수성 매질의 산도에 따라 달라집니다. 지표수역의 알루미늄 농도 러시아 연방범위는 0.001 ~ 10 mg/l, 해수에서는 0.01 mg/l입니다.
알루미늄은
알루미늄 합금으로 주물 생산
우리 회사의 파운드리 생산이 직면한 주요 과제 국가, 이는 벽 두께 감소, 기계 가공 허용량 감소, 게이트 공급 시스템에 대한 감소에 반영되어야 하는 주조 품질의 전반적인 개선으로 구성되며 동시에 무역 품목의 적절한 작동 특성을 유지합니다. 이 작업의 최종 결과는 주조물의 중량별 금전적 총 배출량을 크게 늘리지 않고 필요한 주조량으로 기계 공학의 증가하는 요구를 충족시키는 것이어야 합니다.
모래 주조
위의 일회용 주형 주조 방법 중에서 알루미늄 합금 주물 제조에 가장 널리 사용되는 방법은 습식 모래 주형에서 주조하는 것입니다. 이는 합금의 밀도가 낮고 금속이 금형에 미치는 힘이 작으며 주조 온도가 낮기 때문입니다(680-800C).
모래 주형의 제조에는 석영 및 점토 모래(GOST 2138-74), 주형 점토(GOST 3226-76), 바인더 및 보조 재료로 준비된 주형 및 코어 혼합물이 사용됩니다.
게이팅 시스템의 유형은 주물의 치수, 구성의 복잡성 및 금형 내 위치를 고려하여 선택됩니다. 작은 높이의 복잡한 구성의 주물을 위한 주형 주입은 일반적으로 낮은 게이팅 시스템을 사용하여 수행됩니다. 주조 높이가 크고 벽이 얇은 경우 수직 슬롯이나 결합 게이팅 시스템을 사용하는 것이 좋습니다. 소형 주조용 주형은 상부 게이팅 시스템을 통해 채울 수 있습니다. 이 경우 금속 딱지가 금형 구멍으로 떨어지는 높이는 80mm를 초과해서는 안됩니다.
금형 캐비티에 들어갈 때 용융물의 이동 속도를 줄이고 그 안에 부유하는 산화막과 슬래그 함유물을 더 잘 분리하기 위해 게이팅 시스템에 추가적인 수력 저항이 도입됩니다. 메쉬가 설치되거나(금속 또는 유리 섬유) 쏟아져 나옵니다. 세분화된 필터를 통해 밖으로 나옵니다.
일반적으로 스프루(피더)는 처리 중 후속 분리의 편의성을 고려하여 주변에 분포된 주물의 얇은 부분(벽)으로 가져옵니다. 대규모 장치에 금속을 공급하면 수축 공동이 형성되고 거칠기가 증가하며 주물 표면의 수축 "딥"이 발생하므로 허용되지 않습니다. 단면에서 게이팅 채널은 넓은 쪽이 15~20mm이고 좁은 쪽이 5~7mm인 직사각형 모양을 갖는 경우가 가장 많습니다.
결정화 범위가 좁은 합금(AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO)은 주조 열 단위에 집중된 수축 공동이 형성되기 쉽습니다. 이러한 껍질을 주물 너머로 가져 오기 위해 막대한 이익을 얻는 방법이 널리 사용됩니다. 얇은 벽(4-5mm) 및 작은 주물의 경우 이익 질량은 주물 질량의 2-3배, 두꺼운 벽의 경우 최대 1.5배입니다. 키 도착했다주물의 높이에 따라 선택됩니다. 높이가 150mm 미만인 경우 도착했다 H-약. Notl 주조의 높이와 동일하게 사용됩니다. 더 높은 주조물의 경우 Nprib/Notl 비율은 0.3 - 0.5로 간주됩니다.
알루미늄 합금 주조의 가장 큰 적용은 원형 또는 타원형 단면의 상부 개방 이익에서 발견됩니다. 대부분의 경우 부차적인 이익은 마감됩니다. 업무 효율성을 높이기 위해 이익그들은 절연되어 있고 뜨거운 금속으로 채워져 있습니다. 단열은 일반적으로 금형 표면에 석면 시트를 붙인 후 가스 불꽃으로 건조시켜 수행됩니다. 결정화 범위가 넓은 합금(AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ)은 산란된 수축 기공이 형성되기 쉽습니다. 수축된 모공에 함침 이익효과적인. 따라서 나열된 합금으로 주물을 만들 때 막대한 이익을 얻으려면 설치를 사용하지 않는 것이 좋습니다. 고품질 주물을 얻기 위해 방향성 결정화가 수행되며 이러한 목적으로 주철 및 알루미늄 합금으로 만든 냉장고 설치가 널리 사용됩니다. 방향성 결정화를 위한 최적의 조건은 수직 슬롯 게이팅 시스템에 의해 생성됩니다. 결정화 중 가스 발생을 방지하고 벽이 두꺼운 주조품에서 가스 수축 기공 형성을 방지하기 위해 0.4-0.5MPa의 압력 하에서 결정화가 널리 사용됩니다. 이를 위해 주조 주형을 붓기 전에 오토클레이브에 넣고 금속으로 채우고 주물을 공기 압력 하에서 결정화합니다. 대형(최대 높이 2~3m)의 얇은 벽 주물을 생산하려면 순차적으로 응고되는 주조 방법이 사용됩니다. 이 방법의 핵심은 주조물을 아래에서 위로 순차적으로 결정화하는 것입니다. 이를 위해 주조 주형을 유압 리프트 테이블 위에 놓고 500-700°C로 가열된 직경 12-20mm의 금속 튜브를 그 안으로 내려 라이저 기능을 수행합니다. 튜브는 스프루 보울에 단단히 고정되어 있으며 튜브의 구멍은 스토퍼로 막혀 있습니다. 스프루 보울에 용융물을 채운 후 스토퍼가 올라가고 합금이 튜브를 통해 슬롯형 스프루(피더)에 의해 금형 캐비티에 연결된 게이팅 웰로 흐릅니다. 웰의 용융 수준이 튜브 하단 끝에서 20-30mm 상승한 후 유압 테이블 하강 메커니즘이 켜집니다. 하강속도는 주형이 만수면 아래로 채워지고, 용탕이 주형 상부로 지속적으로 흘러 들어가는 속도로 한다. 이는 방향성 응고를 보장하고 수축 결함 없이 복잡한 주조물을 생산할 수 있게 해줍니다.
내화물이 늘어선 국자에서 금속을 모래 주형에 부어 넣습니다. 금속을 채우기 전, 새 안감이 있는 국자를 건조하고 780~800°C에서 소성하여 수분을 제거합니다. 붓기 전에 용융 온도를 720~780°C로 유지합니다. 벽이 얇은 주조용 주형은 730~750°C로 가열된 용융물로 채워지고, 벽이 두꺼운 주조용 주형은 700~720°C로 가열됩니다.
석고 주형에 주조
석고 주형의 주조는 정확도, 표면 청결도 및 가장 작은 릴리프 세부 사항의 재현 측면에서 주조에 대한 요구가 증가하는 경우에 사용됩니다. 모래 주형에 비해 석고 주형은 더 높은 강도, 치수 정확도, 고온에 대한 더 나은 저항성을 가지며 5-6번째 정확도 등급에서 벽 두께가 1.5mm인 복잡한 구성의 주물을 생산할 수 있습니다. 금형은 왁스 또는 금속(황동) 크롬 도금 모델을 사용하여 제작됩니다. 모델 플레이트는 알루미늄 합금으로 만들어집니다. 금형에서 모델을 쉽게 제거할 수 있도록 모델의 표면은 등유-스테아린 그리스의 얇은 층으로 코팅되어 있습니다.
복잡한 얇은 벽의 주물을 위한 중소형 주형은 석고 80%, 석영 20%로 구성된 혼합물로 만들어집니다. 모래또는 석면 및 60-70% 물(건조 혼합물의 중량 기준). 중형 및 대형용 혼합물 구성: 석고 30%, 60% 모래, 10% 석면, 40-50% 물. 경화 속도를 늦추기 위해 1-2% 소석회를 혼합물에 첨가합니다. 필요한 형태의 강도는 무수 또는 반수성 석고를 수화하여 달성됩니다. 강도를 감소시키고 가스 투과성을 증가시키기 위해, 원료 석고 형태를 열수 처리합니다. 0.13-0.14 MPa의 수증기압 하에서 6-10시간 동안 오토클레이브에 보관한 다음, 공기 중에 24시간 동안 보관합니다. 그 후, 성형품은 350-500 °C에서 단계적으로 건조됩니다.
석고 주형의 특징은 열전도율이 낮다는 것입니다. 이러한 상황으로 인해 결정화 범위가 넓은 알루미늄 합금에서 조밀한 주조물을 얻는 것이 어렵습니다. 따라서 석고 주형용 게이팅 시스템을 개발할 때 주요 임무는 수축 공동, 느슨함, 산화막, 뜨거운 균열 및 얇은 벽의 언더필 형성을 방지하는 것입니다. 이는 다음을 제공하는 확장 게이팅 시스템을 사용하여 달성됩니다. 느린 속도금형 공동 내 용융물의 이동, 냉장고의 도움으로 열 장치의 응고를 이익 방향으로 유도하고 혼합물의 석영 모래 함량 증가로 인해 금형의 유연성을 높입니다. 벽이 얇은 주물은 진공 흡입을 사용하여 100-200°C로 가열된 주형에 부어지며, 이를 통해 최대 0.2mm 두께의 공동을 채울 수 있습니다. 벽이 두꺼운(10mm 이상) 주물은 오토클레이브에 주형을 부어서 생산됩니다. 이 경우 금속의 결정화는 0.4-0.5 MPa의 압력 하에서 수행됩니다.
쉘 캐스팅
모래 주조보다 표면 청결도가 높고 치수 정확도가 높으며 기계 가공이 적은 제한된 크기의 연속 및 대규모 주조 생산에는 쉘 주조를 사용하는 것이 좋습니다.
쉘 몰드는 뜨거운(250-300°C) 금속(강철) 장비를 사용하여 벙커 방법으로 제작됩니다. 모델링 장비는 0.5~1.5%의 성형 기울기를 갖는 4~5차 정확도 등급에 따라 제작됩니다. 쉘은 두 개의 층으로 구성됩니다. 첫 번째 층은 6-10% 열경화성 수지의 혼합물로 만들어지고, 두 번째 층은 2% 수지의 혼합물로 만들어집니다. 쉘을 더 잘 제거하기 위해 성형 혼합물을 채우기 전에 모델 플레이트를 이형 에멀젼의 얇은 층으로 덮습니다(5% 실리콘 액체 No. 5, 3% 세탁 비누, 92% 물).
쉘 몰드의 제조에는 실리카가 96% 이상 포함된 미세한 석영 모래가 사용됩니다. 반쪽의 연결은 특수 핀 프레스를 접착하여 수행됩니다. 접착제 구성: MF17 수지 40%; 마샬라이트 60% 및 염화알루미늄 1.5%(경화). 조립된 금형을 용기에 붓습니다. 쉘 주형으로 주조할 때 모래 주형으로 주조할 때와 동일한 게이팅 시스템과 온도 조건이 사용됩니다.
쉘 주형에서 금속 결정화 속도가 낮고 방향성 결정화를 생성할 가능성이 적기 때문에 원시 모래 주형에서 주조할 때보다 특성이 낮은 주물이 생산됩니다.
잃어버린 왁스 주조
잃어버린 왁스 주조는 주물을 만드는 데 사용됩니다. 정확도 증가(3~5등급) 및 표면 청결도(4~6등급 거칠기)에 대해 이 방법이 유일하게 가능하거나 최적의 방법입니다.
대부분의 경우 모델은 고정식 또는 회전식 설비의 금속 주형(주조 및 조립식)에 압착하여 페이스트 형태의 파라피노스테아린(1:1) 구성으로 만들어집니다. 크기가 200mm보다 큰 복잡한 주물을 생산할 때 모형 변형을 방지하기 위해 연화(용융) 온도를 높이는 물질이 모형 질량에 도입됩니다.
가수분해된 에틸 규산염(30~40%)과 분진 석영(70~60%)의 현탁액은 세라믹 주형 제조 시 내화 코팅제로 사용됩니다. 모델 블록은 소성 모래 1KO16A 또는 1K025A로 덮여 있습니다. 각 코팅층은 공기 중에서 10~12시간 동안 건조되거나 암모니아 증기가 포함된 분위기에서 건조됩니다. 세라믹 형태에 필요한 강도는 쉘 두께 4-6mm(내화 코팅 4-6층)로 달성됩니다. 금형의 원활한 충전을 보장하기 위해 확장 게이팅 시스템을 사용하여 두꺼운 부분과 대규모 장치에 금속을 공급합니다. 주물은 일반적으로 두꺼운 스프루(피더)를 통해 거대한 라이저에서 공급됩니다. 복잡한 주조의 경우, 라이저에서 의무적으로 채워지는 상부 대규모 유닛에 공급하기 위해 막대한 이익을 사용할 수 있습니다.
알루미늄은
스테아린의 비누화를 방지하기 위해 스테아린의 비누화를 방지하기 위해 금형에서 모델을 녹이는 작업을 뜨거운 물(85~90°C)에서 수행하고 염산(물 1리터당 0.5~1cm3)으로 산성화합니다. 모델을 녹인 후 세라믹 주형을 150~170°C에서 1~2시간 동안 건조하고 용기에 넣은 다음 건조 필러로 덮고 600~700°C에서 5~8시간 동안 소성합니다. 붓는 것은 차갑고 가열 된 형태로 수행됩니다. 주형의 가열 온도(50~300°C)는 주조 벽의 두께에 따라 결정됩니다. 금형에 금속을 채우는 작업은 일반적인 방법과 진공 또는 원심력을 사용하여 수행됩니다. 대부분의 알루미늄 합금은 붓기 전에 720~750°C로 가열됩니다.
칠 캐스팅
냉각 주조는 알루미늄 합금으로 주조물을 직렬 및 대량 생산하는 주요 방법으로, 표면 거칠기 Rz = 50-20 및 최소 벽 두께 3-4mm를 갖는 4-6 정확도 등급의 주조물을 얻을 수 있습니다. 냉각 금형에서 주조할 때 금형 캐비티 내 용융물의 빠른 이동 속도 및 방향성 응고 요구 사항(기체 다공성, 산화막, 수축 느슨함)을 준수하지 않아 발생하는 결함과 함께 주요 결함 유형 및 주물이 언더필되고 균열이 발생했습니다. 균열이 나타나는 것은 수축이 어려워 발생합니다. 균열은 결정화 범위가 넓고 선형 수축률(1.25~1.35%)이 큰 합금으로 만든 주조품에서 특히 자주 발생합니다. 이러한 결함의 형성을 방지하는 것은 다양한 기술적 방법을 통해 달성됩니다.
두꺼운 부분에 금속을 공급하는 경우 공급 보스(이익)를 설치하여 공급 현장의 보충을 제공해야 합니다. 게이팅 시스템의 모든 요소는 다이 커넥터를 따라 위치합니다. 게이팅 채널 단면적의 다음 비율이 권장됩니다. 소형 주조의 경우 EFst: EFshl: EFpit = 1: 2: 3; 대형 주물의 경우 EFst: EFsh: EFpit = 1:3:6.
금형 캐비티로의 용융 흐름 속도를 줄이기 위해 곡선형 라이저, 유리 섬유 또는 금속 메쉬, 세분화된 필터가 사용됩니다. 알루미늄 합금 주조의 품질은 주조 주형의 공동 내 용융 상승 속도에 따라 달라집니다. 이 속도는 열 방출이 증가하는 조건에서 주물의 얇은 부분을 채우는 데 충분해야 하며 동시에 환기 덕트를 통한 공기 및 가스의 불완전한 방출과 이익, 난류 및 용융물의 분출로 인한 언더필을 유발하지 않아야 합니다. 좁은 부분에서 넓은 부분으로의 전환. 냉각 주형에서 주조할 때 주형 공동 내 금속의 상승 속도는 모래 주형에서 주조할 때보다 약간 더 높은 것으로 가정됩니다. 최소 허용 리프팅 속도는 A. A. Lebedev 및 N. M. Galdin의 공식을 사용하여 계산됩니다(섹션 5.1, "모래 주조" 참조).
조밀한 주물을 얻으려면 사형 주조에서와 같이 주물을 금형에 적절하게 배치하고 열 방출을 조정하여 방향성 응고가 생성됩니다. 일반적으로 거대한(두꺼운) 주조 장치는 금형 상부에 위치합니다. 이를 통해 위에 설치된 이익을 통해 경화 중 부피 감소를 직접 보상할 수 있습니다. 방향성 응고를 생성하기 위한 열 제거 강도 조절은 주조 금형의 다양한 부분을 냉각하거나 단열하여 수행됩니다. 국부적으로 열 제거를 증가시키기 위해 열 전도성 구리로 만든 인서트가 널리 사용되며 핀으로 인해 냉각 몰드의 냉각 표면이 증가하고 압축 공기 또는 물로 냉각 몰드의 국부 냉각이 수행됩니다. 열 제거 강도를 줄이기 위해 냉각 금형의 작업 표면에 0.1~0.5mm 두께의 페인트 층을 적용합니다. 이를 위해 게이팅 채널 표면에 1-1.5mm 두께의 페인트 층을 적용하여 이익을 얻습니다. 금형 내 금속 냉각 속도를 늦추는 방법은 금형 벽을 국부적으로 두껍게 하고, 열전도율이 낮은 다양한 코팅을 사용하고, 석면 스티커를 사용한 금형 단열을 통해 달성할 수 있습니다. 냉각 금형의 작업 표면을 페인팅하면 주조품의 외관이 개선되고 표면의 가스 주머니가 제거되며 냉각 금형의 내구성이 향상됩니다. 페인팅하기 전에 냉각 금형을 100~120°C로 가열합니다. 지나치게 높은 가열 온도는 주조품의 응고 속도와 지속 시간을 감소시키기 때문에 바람직하지 않습니다. 마감 시간진정 서비스. 가열하면 주물과 주형 사이의 온도차가 줄어들고, 주물 금속에 의한 가열로 인한 주형의 팽창이 줄어듭니다. 결과적으로, 균열을 일으키는 주물의 인장 응력이 감소됩니다. 그러나 금형을 가열하는 것만으로는 균열 가능성을 제거하기에 충분하지 않습니다. 주형에서 주물을 적시에 제거하는 것이 필요합니다. 주물 온도가 다이 온도와 같아지고 수축 응력이 최대값에 도달하기 전에 다이에서 주조물을 제거해야 합니다. 일반적으로 주물은 파괴되지 않고 이동할 수 있을 정도로 강할 때(450-500°C) 제거됩니다. 이 시점에서 게이팅 시스템은 아직 충분한 강도를 얻지 못했고 가벼운 충격에 의해 파괴됩니다. 주물을 주형에 유지하는 시간은 응고 속도에 따라 결정되며 금속 온도, 주형 온도 및 주입 속도에 따라 달라집니다.
금속 접착을 제거하고 서비스 수명을 늘리며 제거를 용이하게 하기 위해 작동 중에 금속 막대에 윤활유가 도포됩니다. 가장 일반적인 윤활제는 물-흑연 현탁액(3-5% 흑연)입니다.
주물의 외부 윤곽을 이루는 주형 부분은 회색으로 제작됩니다. 주철. 금형의 벽 두께는 GOST 16237-70의 권장 사항에 따라 주물의 벽 두께에 따라 결정됩니다. 주조품의 내부 공동은 금속(강철)과 모래 막대를 사용하여 만들어집니다. 모래 막대는 금속 막대로 만들 수 없는 복잡한 구멍을 형성하는 데 사용됩니다. 주형에서 주물을 쉽게 제거하려면 주물의 외부 표면이 커넥터 방향으로 30"~3°의 주조 경사를 가져야 합니다. 금속 막대로 만든 주물의 내부 표면은 최소 6°의 경사를 가져야 합니다. 주물에서는 두꺼운 부분에서 얇은 부분으로의 급격한 전환이 허용되지 않습니다. 곡률 반경은 최소 3mm여야 합니다. 작은 주물은 직경 8mm, 중간 주물은 10mm, 큰 주물은 12mm 이상의 구멍을 만들어야 합니다. 막대의 경우 구멍 깊이와 직경의 최적 비율은 0.7-1입니다.
공기와 가스는 분할 평면에 배치된 환기 채널과 깊은 캐비티 근처 벽에 배치된 플러그를 사용하여 다이 캐비티에서 제거됩니다.
현대 주조 공장에서는 냉각 몰드가 단일 위치 또는 다중 위치 반자동 주조기에 설치되어 냉각 몰드의 폐쇄 및 개방, 코어 설치 및 제거, 몰드에서 주조물 배출 및 제거가 자동화됩니다. . 냉각 금형의 가열 온도도 자동으로 제어됩니다. 기계의 냉각 몰드 충전은 디스펜서를 사용하여 수행됩니다.
금형의 얇은 공동 충전을 개선하고 바인더가 파괴되는 동안 방출되는 공기와 가스를 제거하기 위해 금형을 비우고 저압 또는 원심력을 사용하여 충전합니다.
스퀴즈 캐스팅
스퀴즈 캐스팅은 벽 두께가 2~3mm인 대형 패널형 캐스팅(2500x1400mm)을 생산하기 위한 일종의 냉각 캐스팅입니다. 이를 위해 반형의 단면 또는 양면 접근 방식을 갖춘 특수 주조 및 프레스 기계에 장착되는 금속 반형이 사용됩니다. 이 주조 방법의 독특한 특징은 금형 반쪽이 서로 접근할 때 넓은 용융 흐름으로 금형 캐비티를 강제로 채우는 것입니다. 주조 주형에는 기존 게이팅 시스템의 요소가 포함되어 있지 않습니다. 데이터이 방법은 결정화 범위가 좁은 AL2, AL4, AL9, AL34 합금으로 주조물을 생산합니다.
용융 냉각 속도는 금형 캐비티의 작업 표면에 다양한 두께(0.05-1mm)의 단열 코팅을 적용하여 제어됩니다. 붓기 전 합금의 과열은 액상선 온도보다 15-20°C를 초과해서는 안 됩니다. 절반 형태의 접근 기간은 5-3 초입니다.
저압 주조
저압 주조는 다이 캐스팅의 또 다른 변형입니다. 결정화 범위가 좁은 알루미늄 합금(AL2, AL4, AL9, AL34)으로 대형 박벽 주물을 제조하는 데 사용됩니다. 냉간 주조와 마찬가지로 주조물의 외부 표면은 금속 주형으로 만들어지고 내부 구멍은 금속 또는 모래 막대로 만들어집니다.
막대를 만들려면 55% 1K016A 석영 모래로 구성된 혼합물을 사용하십시오. 13.5% 반지방 모래 P01; 27% 분쇄 석영; 0.8% 펙틴 접착제; 3.2% 수지 M 및 0.5% 등유. 이 혼합물은 기계적 화상을 일으키지 않습니다. 금형에 금속을 채우는 작업은 압축되고 건조된 공기(18~80kPa)의 압력으로 수행되며, 도가니의 용융 표면에 공급되고 720~750°C로 가열됩니다. 이 압력의 영향으로 용융물은 도가니에서 금속 와이어로 밀려나오고, 게이트 시스템으로 들어가 주조 주형의 공동으로 더 들어가게 됩니다. 저압 주조의 장점은 금형 캐비티에서 금속의 상승 속도를 자동으로 제어할 수 있다는 것입니다. 이를 통해 중력의 영향을 받아 주조할 때보다 벽이 얇은 주조를 더 높은 품질로 얻을 수 있습니다.
금형 내 합금의 결정화는 고체 금속 크러스트가 형성되기 전에는 10-30kPa, 크러스트가 형성된 후에는 50-80kPa의 압력에서 수행됩니다.
밀도가 높은 알루미늄 합금 주조는 저압 배압 주조를 통해 생산됩니다. 배압 주조 중 금형 캐비티를 채우는 것은 도가니와 금형의 압력 차이(10-60kPa)로 인해 수행됩니다. 금형 내 금속의 결정화는 0.4-0.5MPa의 압력 하에서 수행됩니다. 이는 금속에 용해된 수소의 방출과 가스 기공의 형성을 방지합니다. 압력이 증가하면 대규모 주조 장치의 영양이 향상됩니다. 그렇지 않으면 배압 주조 기술은 저압 주조 기술과 다르지 않습니다.
배압 주조는 저압 주조와 압력 결정화의 장점을 성공적으로 결합합니다.
사출 성형
알루미늄 합금 AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34를 사출 성형하여 1-3 정확도 등급의 복잡한 구성 주조가 1mm 이상의 벽 두께와 최대 직경 1.2 mm, 외부 성형 및 내부 스레드최소 피치 1mm, 직경 6mm. 이러한 주물의 표면 청결도는 거칠기 등급 5~8에 해당합니다. 이러한 주조품의 생산은 30-70 MPa의 특정 압축 압력을 갖는 차가운 수평 또는 수직 압축 챔버가 있는 기계에서 수행됩니다. 수평 프레싱 챔버가 있는 기계가 선호됩니다.
주물의 크기와 무게는 사출 성형기의 성능, 즉 프레싱 챔버의 부피, 특정 프레싱 압력(p) 및 잠금력(0)에 의해 제한됩니다. 이동 가능한 주형 플레이트에 대한 캐스팅, 스프루 채널 및 프레싱 챔버의 투영 영역(F)은 공식 F = 0.85 0/r에 의해 결정된 값을 초과해서는 안 됩니다.
외부 표면의 최적 경사 값은 45°입니다. 내부 1°용. 곡선의 최소 반경은 0.5-1mm입니다. 직경 2.5mm보다 큰 구멍은 주조로 만들어집니다. 일반적으로 알루미늄 합금으로 만든 주물은 좌석 표면을 따라서만 가공됩니다. 가공 여유는 주물의 치수를 고려하여 지정되며 범위는 0.3~1mm입니다.
금형 제작에는 다양한 재료가 사용됩니다. 액체 금속과 접촉하는 금형 부분은 강철 3Х2В8, 4Х8В2, 4ХВ2С로 만들어지며 고정 플레이트와 매트릭스 케이지는 철강 35, 45, 50, 핀, 부싱 및 가이드 컬럼 - U8A 강철로 제작되었습니다.
금형 캐비티에 대한 금속 공급은 외부 및 내부 게이팅 시스템을 사용하여 수행됩니다. 피더는 기계가공 대상인 주조 영역으로 이동됩니다. 두께는 공급 지점의 주조 벽 두께와 주형 충전의 특정 특성에 따라 결정됩니다. 이 의존성은 피더의 두께와 주조 벽의 두께의 비율에 의해 결정됩니다. 비율이 1에 가까우면 난류나 공기 포집 없이 금형을 원활하게 채울 수 있습니다. 벽 두께가 최대 2mm인 주물용. 피더의 두께는 0.8mm입니다. 벽 두께가 3mm입니다. 피더의 두께는 1.2mm입니다. 벽 두께는 4-6mm-2mm입니다.
공기 함유량이 풍부한 용융물의 첫 번째 부분을 수용하기 위해 특수 세척 탱크가 금형 캐비티 근처에 배치되며, 그 부피는 주조물 부피의 20~40%에 달할 수 있습니다. 와셔는 피더의 두께와 동일한 두께의 채널을 통해 금형 캐비티에 연결됩니다. 공기와 가스는 특수 환기 채널과 로드(이젝터)와 금형 매트릭스 사이의 틈을 통해 금형 캐비티에서 제거됩니다. 환기 채널은 금형의 고정 부분에 있는 커넥터 평면과 이동식 로드 및 이젝터를 따라 만들어집니다. 알루미늄 합금 주조시 환기 채널의 깊이는 0.05-0.15mm로, 환기를 개선하기 위해 너비는 10-30mm로 얇은 채널 (0.2-0.5mm)이있는 와셔 캐비티의 금형이 연결됩니다 분위기까지 .
사출 성형으로 얻은 주조품의 주요 결함은 금형 공동으로의 금속 입구의 고속 공기 포획으로 인해 발생하는 공기(가스) 피질하 다공성과 열 장치의 수축 다공성(또는 공동)입니다. 이러한 결함의 형성은 주조 기술의 매개변수, 프레싱 속도, 프레싱 압력 및 금형의 열 조건에 의해 크게 영향을 받습니다.
프레싱 속도는 금형 충전 모드를 결정합니다. 프레싱 속도가 높을수록 용융물이 게이팅 채널을 통해 이동하는 속도가 빨라지고 용융물이 금형 캐비티로 유입되는 속도도 빨라집니다. 높은 프레싱 속도는 얇고 길쭉한 캐비티를 더 잘 채우는 데 도움이 됩니다. 동시에, 금속이 공기를 가두어 피질하 다공성을 형성하게 합니다. 알루미늄 합금을 주조할 때 높은 프레싱 속도는 복잡한 얇은 벽의 주조물 생산에만 사용됩니다. 압력은 주조품의 품질에 큰 영향을 미칩니다. 증가함에 따라 주물의 밀도가 증가합니다.
가압 압력의 크기는 일반적으로 기계의 잠금 힘의 크기에 의해 제한되며, 이는 이동 가능한 매트릭스에 금속이 가하는 압력(pF)을 초과해야 합니다. 따라서 "아시가이 공정(Ashigai process)"으로 알려진 두꺼운 벽의 주물을 국부적으로 사전 프레싱하는 방법이 큰 관심을 받고 있습니다. 큰 단면의 피더를 통해 금형의 공동으로 금속이 유입되는 속도가 느리고 이중 플런저를 사용하여 결정화 용융물을 효과적으로 사전 압축하면 조밀한 주조물을 얻을 수 있습니다.
주조품의 품질은 합금과 금형의 온도에 따라 크게 영향을 받습니다. 간단한 구성의 벽이 두꺼운 주조물을 생산할 때 용융물은 액상선 온도보다 20~30°C 낮은 온도에서 부어집니다. 벽이 얇은 주조품에는 액상선 온도보다 10~15°C 더 과열된 용융물을 사용해야 합니다. 수축 응력의 크기를 줄이고 주물에 균열이 생기는 것을 방지하기 위해 주형을 붓기 전에 가열합니다. 권장되는 가열 온도는 다음과 같습니다.
주조 벽 두께, mm 1—2 2—3 3—5 5—8
가열 온도
금형, °C 250~280 200~250 160~200 120~160
열 체제의 안정성은 금형의 가열(전기) 또는 냉각(물)을 통해 보장됩니다.
용융물의 접착 및 침식 효과로부터 금형 작업 표면을 보호하고, 코어 제거 시 마찰을 줄이고, 주물 제거를 용이하게 하기 위해 금형에 윤활유를 바릅니다. 이를 위해 지방 (흑연 또는 알루미늄 분말이 함유 된 오일) 또는 수성 (염용액, 콜로이드 흑연 기반 수성 제제) 윤활제가 사용됩니다.
진공 주형으로 주조하면 알루미늄 합금 주조의 밀도가 크게 증가합니다. 이를 위해 금형을 밀봉된 케이스에 넣고 필요한 진공을 생성합니다. "산소 공정"을 사용하면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 이를 위해 금형 캐비티의 공기가 산소로 대체됩니다. 금형 캐비티에 금속이 유입되는 비율이 높아 용융물에 의해 산소가 포획되고, 갇힌 모든 산소가 눈에 띄게 영향을 미치지 않는 미세하게 분산된 산화알루미늄 형성에 사용되기 때문에 주물에 피질하 다공성이 형성되지 않습니다. 주물의 기계적 성질. 이러한 주물은 열처리를 받을 수 있습니다.
기술 요구 사항에 따라 알루미늄 합금 주물에 적용할 수 있습니다. 다양한 방식제어: 내부 결함을 감지하기 위한 X선, 감마 결함 감지 또는 초음파; 치수 편차를 결정하기 위한 표시; 표면 균열을 감지하기 위한 발광성; 견고성을 평가하기 위한 수력 또는 공압 제어. 나열된 제어 유형의 빈도는 기술 조건에 따라 규정되거나 공장의 수석 야금학자 부서에서 결정됩니다. 기술 사양에서 허용하는 경우 식별된 결함은 용접이나 함침을 통해 제거됩니다. 아르곤 아크 용접은 언더필, 공동 및 느슨한 균열을 용접하는 데 사용됩니다. 용접하기 전에 결함 있는 부분을 절단하여 홈 벽의 경사가 30 - 42°가 되도록 합니다. 주물은 300-350C로 국부적으로 또는 일반 가열됩니다. 국지적 가열은 산소-아세틸렌 불꽃으로 수행되며, 일반 가열은 챔버 퍼니스에서 수행됩니다. 용접은 비소모성 재료를 사용하여 주조품과 동일한 합금으로 수행됩니다. 텅스텐 전극직경 2-6mm 소비아르곤 5-12 l/분. 용접 전류는 일반적으로 전극 직경 1mm 당 25-40A입니다.
주물의 다공성은 베이클라이트 바니시, 아스팔트 바니시, 건성유 또는 액체 유리를 함침시켜 제거됩니다. 함침은 희박한 분위기(1.3-6.5kPa)에서 주물을 예비 노출시키면서 490-590kPa의 압력 하에서 특수 보일러에서 수행됩니다. 함침액의 온도는 100°C로 유지됩니다. 함침 후 주물을 65~200°C에서 건조하는 동안 함침액이 경화되어 다시 검사됩니다.
알루미늄은
알루미늄의 응용
건축자재로 널리 사용됩니다. 이 품질의 알루미늄의 주요 장점은 가벼움, 스탬핑을 위한 가단성, 내식성(공기 중에서 알루미늄은 즉시 내구성 있는 Al2O3 필름으로 덮여 추가 산화를 방지함), 높은 열 전도성 및 화합물의 무독성입니다. 특히 이러한 특성으로 인해 알루미늄은 조리기구, 알루미늄 호일 및 알루미늄 호일 생산에 매우 인기가 있습니다. 음식 산업그리고 포장용.
구조재로서 알루미늄의 가장 큰 단점은 강도가 낮다는 점입니다. 따라서 알루미늄을 강화하기 위해 일반적으로 소량의 구리와 마그네슘(합금을 두랄루민이라고 함)과 합금합니다.
알루미늄의 전기 전도성은 구리보다 1.7배 낮고, 알루미늄은 킬로그램당 약 4배 저렴하지만 밀도가 3.3배 낮기 때문에 동일한 저항을 얻으려면 약 2배 더 적은 무게가 필요합니다. 따라서 전선 제조, 차폐를 위한 전기 공학, 심지어 칩의 도체 제조를 위한 마이크로 전자공학에서도 널리 사용됩니다. 구리(63 1/ohm)에 비해 알루미늄(37 1/ohm)의 낮은 전기 전도도는 알루미늄 도체의 단면적을 늘려 보상됩니다. 전기재료로서의 알루미늄의 단점은 강한 산화막이 존재하여 납땜이 어렵다는 것입니다.
특성이 복잡하기 때문에 난방 장비에 널리 사용됩니다.
알루미늄과 그 합금은 초저온에서도 강도를 유지합니다. 이로 인해 극저온 기술에 널리 사용됩니다.
높은 반사율과 낮은 비용 및 용이한 증착이 결합된 알루미늄은 거울 제작에 이상적인 소재입니다.
생산 중 건축 자재가스 형성 제로.
알루미늄 도금은 강철 및 기타 합금(예: 피스톤 내연 기관의 밸브, 터빈 블레이드, 석유 생산 장비, 열 교환 장비)에 부식 및 스케일 저항성을 부여하고 아연 도금을 대체합니다.
황화알루미늄은 황화수소를 생성하는 데 사용됩니다.
특히 강하고 가벼운 소재인 발포 알루미늄을 개발하기 위한 연구가 진행 중입니다.
테르밋의 성분으로, 알루미늄열요법용 혼합물
알루미늄은 산화물이나 할로겐화물에서 희귀 금속을 회수하는 데 사용됩니다.
알루미늄은 많은 합금의 중요한 구성 요소입니다. 예를 들어, 알루미늄 청동의 주요 구성 요소는 구리와 알루미늄입니다. 마그네슘 합금에서는 알루미늄이 첨가제로 가장 많이 사용됩니다. 전기 가열 장치의 나선형 제조에는 fechral(Fe, Cr, Al)이 사용됩니다(다른 합금과 함께).
알루미늄 커피" height="449" src="/pictures/investments/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="21. 클래식 이탈리아 알루미늄 커피 생산자" width="376" />!}
알루미늄이 매우 비쌌던 시절에는 알루미늄으로 다양한 보석류가 만들어졌습니다. 따라서 나폴레옹 3세는 알루미늄 단추를 주문했고, 1889년에 드미트리 이바노비치 멘델레예프는 금과 알루미늄으로 만든 그릇이 달린 저울을 선물로 받았습니다. 생산을 위한 새로운 기술(개발)이 등장하자 패션은 즉시 사라져 비용이 여러 번 절감되었습니다. 요즘 알루미늄은 때때로 의상 보석 생산에 사용됩니다.
일본에서는 전통적인 보석 생산에 알루미늄이 사용됩니다.
알루미늄과 그 화합물은 이중 추진제 로켓 추진제에서 매우 효율적인 추진제로 사용되며 고체 로켓 추진제에서는 가연성 구성 요소로 사용됩니다. 로켓 연료로서 가장 실용적인 알루미늄 화합물은 다음과 같습니다.
고체 로켓 추진제의 연료로 사용되는 분말 알루미늄. 또한 탄화수소의 분말 및 현탁액 형태로도 사용됩니다.
알루미늄수소화물.
알루미늄 붕산염.
트리메틸알루미늄.
트리에틸알루미늄.
트리프로필알루미늄.
트리에틸알루미늄(보통 트리에틸보론과 함께)은 산소 가스에서 자연 발화하므로 로켓 엔진의 화학적 점화(즉, 출발 연료)에도 사용됩니다.
약간의 독성 효과가 있지만 많은 수용성 무기 알루미늄 화합물이 오랫동안 용해된 상태로 남아 있어 독성을 나타낼 수 있습니다. 유해한 영향인간과 온혈동물에 대한 식수. 가장 독성이 강한 것은 염화물, 질산염, 아세트산염, 황산염 등입니다. 인간의 경우 다음과 같은 복용량의 알루미늄 화합물(mg/kg 체중)을 섭취하면 독성 효과가 있습니다.
알루미늄 아세테이트 - 0.2-0.4;
수산화알루미늄 - 3.7-7.3;
알루미늄 명반 - 2.9.
주로 신경계에 영향을 미칩니다(신경 조직에 축적되어 중추 신경계에 심각한 장애를 일으킴). 그러나 알루미늄의 신경독성은 알루미늄의 제거 메커니즘에 의해 인체에 금속이 축적되는 것을 방지하기 때문에 1960년대 중반부터 연구되어 왔습니다. 정상적인 조건에서는 하루 최대 15mg의 원소가 소변으로 배설될 수 있습니다. 따라서 신장 배설 기능이 손상된 사람들에게서 가장 큰 부정적인 영향이 관찰됩니다.
일부 생물학적 연구에 따르면 인체의 알루미늄 섭취가 알츠하이머병 발병의 요인으로 간주되었으나 이러한 연구는 나중에 비판을 받았으며 둘 사이의 연관성에 대한 결론은 반박되었습니다.
알루미늄의 지구화학적 특징은 산소에 대한 높은 친화력에 의해 결정됩니다( 탄산수알루미늄은 산소 팔면체 및 사면체에 포함됨), 일정한 원자가(3), 대부분의 천연 화합물의 낮은 용해도. 마그마가 응고되고 화성암이 형성되는 동안의 내인성 과정에서 알루미늄은 장석, 운모 및 기타 광물인 알루미노규산염의 결정 격자에 들어갑니다. 생물권에서 알루미늄은 약한 이주자이며 유기체와 수권에서는 부족합니다. 풍부한 식물의 분해된 잔해가 많은 유기산을 형성하는 습한 기후에서 알루미늄은 유기광물 콜로이드 화합물의 형태로 토양과 물에서 이동합니다. 알루미늄은 콜로이드에 흡착되어 토양 하부에 침전됩니다. 알루미늄과 실리콘 사이의 결합이 부분적으로 끊어지고 열대 지방의 일부 장소에서는 수산화알루미늄, 보에마이트, 다이아스포어, 하이드로질라이트 등의 광물이 형성됩니다. 대부분의 알루미늄은 카올리나이트, 베이델라이트 및 기타 점토 광물과 같은 알루미노규산염의 일부입니다. 약한 이동성은 습한 열대 지방의 풍화 지각에 남아 있는 알루미늄의 축적을 결정합니다. 그 결과, elvial 보크사이트가 형성됩니다. 과거 지질 시대에는 보크사이트가 열대 지역의 호수와 해안 지역(예: 카자흐스탄의 퇴적암 보크사이트)에도 축적되었습니다. 생물이 거의 없고 물이 중성 및 알칼리성인 대초원과 사막에서는 알루미늄이 거의 이동하지 않습니다. 알루미늄의 이동은 산성도가 높은 강과 알루미늄이 풍부한 지하수가 관찰되는 화산 지역에서 가장 활발합니다. 산성수가 알칼리성 바닷물과 섞이는 곳(강 하구 등)에서는 보크사이트 퇴적물이 형성되면서 알루미늄이 침전됩니다.
알루미늄은 동물과 식물의 조직의 일부입니다. 포유류의 기관에서는 10-3~10-5%의 알루미늄(원유 기준)이 발견되었습니다. 알루미늄은 간, 췌장, 갑상선에 축적됩니다. 식물성 제품에서 알루미늄 함량은 건조물(감자) 1kg당 4mg에서 46mg(노란색 순무)까지이며, 동물성 제품에서는 건조물 1kg당 4mg(꿀)에서 72mg( ). 일일 인간 식단에서 알루미늄 함량은 35-40mg에 이릅니다. 알루미늄을 농축하는 유기체는 예를 들어 재에 최대 5.3%의 알루미늄을 함유하는 이끼(Lycopodiaceae)와 재에 0.2-0.8%의 알루미늄을 함유하는 연체동물(Helix 및 Lithorina)로 알려져 있습니다. 알루미늄은 인산염과 불용성 화합물을 형성함으로써 식물(뿌리에서 인산염 흡수)과 동물(장에서 인산염 흡수)의 영양을 방해합니다.
주요 구매자는 항공입니다. 항공기의 가장 무거운 요소(외피, 동력 강화)는 두랄루민으로 만들어졌습니다. 그리고 이 합금은 우주로 보내졌습니다. 그리고 그는 심지어 달에 갔다가 지구로 돌아왔습니다. 그리고 Georgy Nikolaevich Babakin (1914-1971)이 수년 동안 이끌었던 국의 설계자가 만든 Luna, Venus 및 Mars 스테이션은 알루미늄 합금 없이는 할 수 없었습니다.
알루미늄 - 망간 및 알루미늄 - 마그네슘(AMts 및 AMg) 시스템의 합금은 고속 "미사일" 및 "유성" - 수중익 선체의 주요 재료입니다.
그러나 알루미늄 합금은 우주, 항공, 해상 및 하천 운송에만 사용되는 것이 아닙니다. 알루미늄은 육상 운송에서도 강력한 위치를 차지하고 있습니다. 다음 데이터는 자동차 산업에서 알루미늄이 널리 사용되고 있음을 나타냅니다. 1948년에는 1개당 3.2kg의 알루미늄이 사용되었고, 1958년~23.6년, 1968년~71.4년에는 이 수치가 오늘날 100kg을 초과합니다. 알루미늄은 철도 운송에도 등장했습니다. 그리고 슈퍼특급 "러시안 트로이카"는 50% 이상이 알루미늄 합금으로 만들어졌습니다.
알루미늄은 건축에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 새 건물에서는 알루미늄 기반 합금으로 만들어진 강력하고 가벼운 빔, 바닥, 기둥, 난간, 울타리 및 환기 시스템 요소를 사용하는 경우가 많습니다. 최근 몇 년 동안 알루미늄 합금은 많은 공공 건물과 스포츠 단지 건설에 사용되었습니다. 알루미늄을 지붕재로 사용하려는 시도가 있습니다. 이러한 지붕은 지붕 철의 대기 부식을 크게 증가시키는 이산화탄소, 황 화합물, 질소 화합물 및 기타 유해한 불순물의 불순물을 두려워하지 않습니다.
알루미늄-실리콘계 합금인 실루민은 주조 합금으로 사용됩니다. 이러한 합금은 유동성이 좋고 주조 시 수축 및 분리(이질성)가 적으므로 주조를 통해 엔진 하우징, 펌프 임펠러, 계기 하우징, 내연 기관 블록, 피스톤과 같이 가장 복잡한 구성의 부품을 생산할 수 있습니다. , 실린더 헤드 및 재킷 피스톤 엔진.
쇠퇴를 위해 싸워라 비용알루미늄 합금도 성공했습니다. 예를 들어, 실루민은 알루미늄보다 2배 저렴합니다. 일반적으로 그 반대입니다. 합금이 더 비쌉니다(합금을 얻으려면 합금을 구입해야 합니다). 깨끗한 베이스, 그리고 합금-합금). 1976년에 Dnepropetrovsk 알루미늄 공장의 소련 야금학자들은 알루미노규산염에서 직접 실루민 제련을 마스터했습니다.
알루미늄은 오랫동안 전기 공학 분야에서 알려져 왔습니다. 그러나 최근까지 알루미늄의 적용은 전력선으로 제한되었으며, 드물게 전력 케이블에도 적용되었습니다. 케이블 산업은 구리와 구리가 지배하고 있었습니다. 선두. 케이블 구조의 전도성 요소는 구리로 만들어졌으며 금속 외장은 구리로 만들어졌습니다. 선두또는 납 기반 합금. 수십 년 동안(케이블 코어 보호용 납 피복은 1851년에 처음 제안됨) 케이블 피복을 위한 유일한 금속 재료였습니다. 그는 이 역할에 탁월하지만 단점이 없는 것은 아닙니다. 고밀도, 낮은 강도 및 희소성입니다. 이것은 사람들이 납을 적절하게 대체할 수 있는 다른 금속을 찾도록 강요한 주요 원인입니다.
알루미늄으로 밝혀졌습니다. 이 역할에 대한 그의 봉사의 시작은 1939년에 고려될 수 있으며 작업은 1928년에 시작되었습니다. 그러나 알루미늄 외피 제조 기술이 개발되고 숙달된 1948년에 케이블 기술에서 알루미늄 사용에 심각한 변화가 일어났습니다.
구리 역시 수십 년 동안 전류가 흐르는 도체를 제조하는 데 사용되는 유일한 금속이었습니다. 구리를 대체할 수 있는 재료에 대한 연구에 따르면 그러한 금속은 알루미늄이어야 하며 알루미늄일 수도 있다는 것이 밝혀졌습니다. 따라서 본질적으로 다른 목적을 가진 두 가지 금속 대신 알루미늄이 케이블 기술에 도입되었습니다.
이 교체에는 여러 가지 장점이 있습니다. 첫째, 알루미늄 쉘을 중성 도체로 사용할 수 있다는 것은 상당한 금속 절약과 무게 감소를 의미합니다. 둘째, 강도가 높아집니다. 셋째, 설치가 용이하고 운송 비용이 절감되며 케이블 비용이 절감됩니다.
알루미늄 와이어는 가공 전력선에도 사용됩니다. 그러나 동등한 대체품을 만드는 데는 많은 노력과 시간이 필요했습니다. 다양한 옵션이 개발되었으며 특정 상황에 따라 사용됩니다. [강도가 증가하고 크리프 저항성이 향상된 알루미늄 와이어가 제조되는데, 이는 마그네슘 최대 0.5%, 실리콘 최대 0.5%, 철 최대 0.45%와의 합금화, 경화 및 노화를 통해 달성됩니다. 강철-알루미늄 와이어는 특히 전력선이 다양한 장애물을 가로지르는 곳에 필요한 넓은 범위를 수행하는 데 사용됩니다. 예를 들어 강을 건너는 경우에는 1500m가 넘는 경간이 있습니다.
전송 기술의 알루미늄 전기장거리에서는 도체 재료로만 사용되는 것이 아닙니다. 15년 전부터 알루미늄 기반 합금이 송전선 지지대 제조에 사용되기 시작했습니다. 그들은 우리 시대에 처음으로 지어졌습니다. 국가코카서스에서. 강철보다 약 2.5배 가벼우며 부식 방지가 필요하지 않습니다. 따라서 동일한 금속이 전기 공학 및 전기 전송 기술에서 철, 구리 및 납을 대체했습니다.
그리고 이것이 또는 거의 이것이 다른 기술 분야에서도 마찬가지였습니다. 석유, 가스 및 화학 산업에서는 알루미늄 합금으로 만들어진 탱크, 파이프라인 및 기타 조립 장치가 잘 입증되었습니다. 그들은 부식성 액체를 저장하기 위해 내부에 에나멜 처리된 철-탄소 합금으로 만들어진 용기와 같은 많은 내식성 금속 및 재료를 대체했습니다(이 값비싼 구조물의 에나멜 층에 균열이 생기면 손실이나 심지어 사고로 이어질 수 있음).
호일 생산을 위해 전 세계적으로 연간 100만 톤 이상의 알루미늄이 소비됩니다. 호일의 두께는 목적에 따라 0.004-0.15mm 범위입니다. 그 적용은 매우 다양합니다. 초콜릿, 사탕, 의약품, 화장품, 사진 제품 등 다양한 식품 및 산업 제품의 포장에 사용됩니다.
호일은 건축자재로도 사용됩니다. 가스로 채워진 플라스틱 그룹(벌집형 플라스틱)이 있습니다. 벽은 알루미늄 호일로 만들어진 규칙적인 기하학적 모양의 셀을 규칙적으로 반복하는 시스템을 갖춘 셀룰러 재료입니다.
브록하우스와 에프론의 백과사전
알류미늄- (점토) 화학물질 zn. 알; 에. V. = 27.12; 이기다 V. = 2.6; mp 약 700°. 은백색, 부드럽고 울리는 금속; 규산과 결합하여 주요한 것입니다 중요한 부분점토, 장석, 운모; 모든 토양에서 발견됩니다. 로 이동... ... 러시아어 외국어 사전
알류미늄- (기호 Al), 은백색 금속, 주기율표 제3족 원소. 그것은 1827년에 처음으로 순수한 형태로 얻어졌습니다. 지각에서 가장 흔한 금속입니다. 주요 공급원은 보크사이트 광석입니다. 프로세스… … 과학 기술 백과사전
알류미늄- 알루미늄, 알루미늄(화학 기호 A1, 무게 27.1)은 지구 표면에서 가장 흔한 금속이며, O와 실리콘 다음으로 지각의 가장 중요한 구성 요소입니다. A. 자연에서 주로 규산염(규산염)의 형태로 발생합니다.... ... 위대한 의학백과사전
알류미늄- 청백색의 금속으로 특히 가볍다. 연성이 매우 좋아 쉽게 압연, 인발, 단조, 스탬핑, 주조 등을 할 수 있습니다. 다른 부드러운 금속과 마찬가지로 알루미늄도 매우 적합합니다... ... 공식 용어
알류미늄- (알루미늄), Al, 주기율표 III족 화학 원소, 원자 번호 13, 원자 질량 26.98154; 경금속, 융점 660 °C. 지각의 함량은 중량 기준으로 8.8%입니다. 알루미늄과 그 합금은 다음과 같은 구조 재료로 사용됩니다. 그림 백과사전
알류미늄- 알루미늄, 알루미늄, 화학. 알칼리 금속 점토, 알루미나 베이스, 점토; 녹, 철의 기초뿐만 아니라; 그리고 구리를 태워라. 알루미나이트 수컷 명반과 유사한 화석, 알루미나의 황산수화물. 알 유닛 남편. 아주 가까운 화석입니다... ... Dahl의 설명 사전
알류미늄- (은색, 빛, 날개 달린) 금속 러시아어 동의어 사전. 알루미늄 명사, 동의어 수: 8 점토 (2) ... 동의어 사전
알류미늄- (알루멘 명반의 라틴 알루미늄), Al, 주기율표 III족의 화학 원소, 원자 번호 13, 원자 질량 26.98154. 은백색 금속, 경량(2.7g/cm³), 연성, 높은 전기 전도성, 융점 660.C.... ... 큰 백과사전
알류미늄- Al(라틴어 명반에서 유래, 고대에 염색 및 태닝을 위한 매염제로 사용됨 * a. 알루미늄; n. 알루미늄; f. 알루미늄; i. 알루미늄), 화학 물질. 그룹 III 주기적 요소. 멘델레예프 시스템, at. N. 13시. m.26.9815 ... 지질백과사전
알류미늄- 알루미늄, 알루미늄, 기타 여러 가지. 아니, 남편 (라틴 명반 명반에서). 은백색의 전성 경금속. Ushakov의 설명 사전. D.N. Ushakov. 1935년 1940년 … Ushakov의 설명 사전
기록상 알루미늄의 발견은 1825년에 이루어졌습니다. 이 금속은 덴마크의 물리학자 Hans Christian Oersted가 무수 염화알루미늄(산화알루미늄과 석탄의 뜨거운 혼합물에 염소를 통과시켜 얻어짐)에 칼륨 아말감을 반응시켜 분리했을 때 처음으로 얻어졌습니다. ). 수은을 증류해낸 외르스테드는 비록 불순물로 오염되어 있었지만 알루미늄을 얻었습니다. 1827년 독일의 화학자 프리드리히 뵐러(Friedrich Wöhler)는 헥사플루오로알루미네이트를 칼륨으로 환원시켜 분말 형태의 알루미늄을 얻었습니다. 현대적인 방식알루미늄 생산은 1886년 미국의 젊은 연구원 찰스 마틴 홀(Charles Martin Hall)에 의해 발견되었습니다. (1855년부터 1890년까지 알루미늄은 200톤만 생산되었으며, 이후 10년 동안 홀의 방법을 사용하여 전 세계적으로 28,000톤의 알루미늄이 생산되었습니다.) 99.99%가 넘는 순도의 알루미늄은 1920년에 최초로 전기분해를 통해 얻어졌습니다. 1925년에 Edwards는 그러한 알루미늄의 물리적, 기계적 특성에 관한 몇 가지 정보를 발표했습니다. 1938년 Taylor, Willey, Smith 및 Edwards는 역시 프랑스에서 전기분해를 통해 얻은 순도 99.996%의 알루미늄의 일부 특성을 제공하는 기사를 발표했습니다. 알루미늄의 특성에 관한 논문의 초판은 1967년에 출판되었습니다. 최근까지 알루미늄은 활성이 높은 금속으로서 자연 상태에서는 자유 상태에서는 존재할 수 없지만 1978년에는 존재할 수 없다고 믿어졌습니다. 시베리아 플랫폼의 암석에서 천연 알루미늄이 발견되었습니다. 길이가 0.5mm에 불과한 실 모양 결정 형태(실 두께는 수 마이크로미터)입니다. 천연 알루미늄은 위기와 풍요의 바다 지역에서 지구로 가져온 달 토양에서도 발견되었습니다.
알루미늄 건축자재