알루미늄은 일상생활 어디에서 발견되나요? 알루미늄 적용 분야. 석유 및 화학 산업

"날개 달린 금속"은 일상 생활과 생산에서 가장 흔한 것 중 하나입니다. 알루미늄은 교량, 자동차, 비행기, 심지어 스마트폰을 만드는 데 사용됩니다.

Life.ru는 알루미늄을 어디에 사용할 수 있는지에 대해 이야기합니다.

하늘과 우주에서

알루미늄은 1900년에 처음으로 "비행"했습니다. 이는 Ferdinand Zeppelin의 거대한 LZ-1 비행선의 프레임과 프로펠러 형태였습니다. 하지만 부드러운 순수 금속은 느린 속도에만 적합했습니다. 항공기공기보다 가볍다. 진정한 "날개 달린" 알루미늄은 망간, 구리, 마그네슘, 아연을 다양한 비율로 함유하고 있기 때문에 이미 5배 더 강했습니다. 하늘과 우주는 20세기 초 독일 엔지니어가 발명한 합금인 다양한 두랄루민에 의해 정복되었습니다. 알프레드 윌름.

이 재료는 유망했지만 많은 한계도 있었습니다. 소위 노화가 필요했습니다. 즉, 재료 고유의 강도를 즉시 얻지 못하고 시간이 지남에 따라 얻어졌습니다. 그리고 그것은 용접될 수 없었습니다... 그러나 우주 정복은 두랄루민으로 시작되었으며, 유명한 최초의 인공 지구 위성의 공도 만들어졌습니다.

훨씬 후에, 우주 시대가 한창이던 무렵, 훨씬 더 놀라운 특성을 지닌 알루미늄 기반 합금과 재료가 등장하기 시작했습니다. 예를 들어, 알루미늄과 리튬의 결합으로 강도를 줄이지 않고도 항공기와 로켓의 부품을 훨씬 더 가볍게 만들 수 있었고, 티타늄과 니켈이 포함된 합금은 "극저온 경화" 특성을 갖습니다. 힘만 늘어요. 부란 우주 왕복선의 외피는 알루미늄과 스칸듐을 함께 사용하여 만들어졌습니다. 알루미늄-마그네슘 판은 유연성을 유지하고 녹는점을 두 배로 높이는 동시에 인장 강도가 훨씬 더 높아졌습니다.

보다 현대적인 재료는 합금이 아니라 복합재입니다. 그러나 그들에서도 베이스는 대부분 알루미늄입니다. 현대적이고 유망한 항공우주 재료 중 하나는 "붕소-알루미늄 복합재"입니다. 이 재료는 붕소 섬유를 알루미늄 호일 층이 있는 샌드위치 형태로 말아서 형성합니다. 고압내구성이 뛰어나고 가벼운 소재입니다. 예를 들어, 첨단 항공기 엔진의 터빈 블레이드는 티타늄 "재킷"으로 덮인 붕소-알루미늄 하중 지지 막대입니다.

자동차 산업 및 운송 부문

오늘의 새로운 모델 레인지로버재규어의 경우 차체 구조에서 알루미늄이 차지하는 비중이 81%입니다. 알루미늄 차체에 대한 첫 번째 실험은 대개 1994년 경합금으로 제작된 A8을 선보인 아우디(Audi)에서 비롯되었습니다. 그러나 20세기 초에 나무 프레임에 이 가벼운 금속을 붙이는 것은 기업 스타일영국의 유명한 스포츠카 모건(Morgan)의 차체. 자동차 산업에 대한 진정한 "알루미늄 침입"은 1970년대 공장에서 일반적인 주철 대신 엔진 실린더 블록과 기어박스 하우징에 이 금속을 대량으로 사용하기 시작하면서 시작되었습니다. 조금 후에 스탬프 강철 휠 대신 경합금 휠이 널리 보급되었습니다.

요즘 자동차산업의 화두는 바로 전기입니다. 그리고 알루미늄을 기반으로 한 경합금은 보디빌딩에 특히 관련성이 높아지고 있습니다. "에너지 절약형" 금속은 전기 자동차를 더 가볍게 만들어 배터리 한 번 충전으로 주행 거리를 늘려줍니다. 알루미늄 차체는 미래 자동차 시장의 트렌드세터인 Tesla 브랜드에서 사용되며, 실제로 그것이 모든 것을 말해줍니다!

아직까지 알루미늄 바디를 적용한 국산차는 없습니다. 그러나 스테인리스 및 경량 소재는 이미 러시아 운송 부문에 침투하기 시작했습니다. 전형적인 예는 내부가 완전히 알루미늄 합금으로 만들어진 초현대적인 Vityaz-M 고속 트램으로, 사실상 영원하고 지속적인 손질이 필요하지 않습니다. 하나의 트램 내부를 만드는 데 최대 1.7톤의 알루미늄이 필요하며 이는 크라스노야르스크 알루미늄 공장 Rusala에서 공급된다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

“천장, 벽, 랙 등 모든 것이 알루미늄으로 되어 있습니다. 이는 단순한 시트 덮개가 아니라 마감 및 하중 지지 요소, 환기 및 배선용 터널을 결합하여 세부 사항이 복잡합니다.— Vityaz의 알루미늄 인테리어를 제작한 Krasnoyarsk Machine-Building Components 회사의 총책임자인 Vitaly Dengaev는 말합니다. — 게다가 미적인 측면 외에도 플라스틱이나 합성 소재와 달리 알루미늄 내부는 화재가 발생해도 유해 물질을 방출하지 않아 안전성도 최고입니다!”

올해 3월 17일, 13대의 Vityaz-M 트램이 모스크바 주변을 운행하기 시작했으며 4월 5일까지 이미 첫 십만 명의 승객을 수송했습니다! Wi-Fi, 실내 온도 조절 장치, 장애인용 공간, 유모차 및 기타 편의 요소를 갖춘 260인승 객실을 갖춘 이 빠르고 조용한 도시 교통수단은 이전 모델보다 두 배 긴 30년의 서비스 수명을 위해 설계되었습니다. 향후 3년 동안 수도는 300개의 Vityaz를 받게 될 것이며, 그 중 100개는 이번 시즌에 출시될 것입니다.

미래의 프린터에서

플라스틱 필라멘트로 인쇄하는 초등학생 아마추어 3D 프린터는 더 이상 누구에게도 놀라지 않을 것입니다. 이제 본격적인 금속 부품 직렬 3D 프린팅 시대가 시작됩니다. 알루미늄 분말은 아마도 AF(Additive Fabrication, "적층 제조"에서 따옴)라는 기술에 사용되는 가장 일반적인 재료일 것입니다. 첨가제는 영어로 “supplement”인데, 깊은 의미기술 이름: 부품은 가공 중에 과도한 재료가 잘려지는 블랭크에서 생산되지 않지만 반대로 도구의 작업 영역에 재료를 추가하여 생성됩니다.

금속 분말은 AF 기계의 디스펜서에서 나오며 층별로 레이저 소결되어 하나의 견고한 단일 알루미늄 덩어리가 됩니다. AF 방식을 사용하여 통합된 부품은 공간적 복잡성으로 인해 상상력을 놀라게 합니다. 가장 현대적인 금속 가공 기계에서도 고전적인 방법을 사용하여 이를 수행하는 것은 불가능합니다! 개방형 디자인으로 인해 적층 인쇄 기계에서 알루미늄 합금 분말로 제작된 부품은 단일체의 강도를 가지면서도 몇 배 더 가볍습니다. 이러한 금속 "끈"은 낭비 없이 신속하게 생산됩니다. 이러한 금속 "끈"은 생물 의학, 항공 및 우주 비행, 정밀 기계, 금형 제조 등에 없어서는 안될 요소입니다.

최근까지 적층 가공과 관련된 기술은 모두 외국 기술이었습니다. 그러나 이제 국내 아날로그가 활발히 발전하고 있습니다. 예를 들어, 우랄 연방 대학교(Ural Federal University)에서는 AF-3D 프린팅용 금속 분말 생산을 위한 실험 설비가 준비 중입니다. 이 설비는 불활성 가스 제트로 용융 알루미늄을 분사하는 원리로 작동합니다. 이 방법을 사용하면 지정된 입자 크기 매개변수를 가진 금속 분말을 얻을 수 있습니다.

건축 및 조명 분야

알루미늄은 또한 외관 및 지붕 재료가 될 수 있으며, 그 수명은 2년으로 제한되지 않으며 설계자와 설치자에게 매우 편리합니다! Alclad, Kal-Alloy, Kalzip, Dwall Iridium 등 다양한 특성을 지닌 특수 특허 합금 및 복합재가 건축용으로 개발되었습니다. 알루미늄은 지붕 평면이 하중 지지 요소와 일체형인 부품을 스탬핑하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 개폐식 경기장 지붕을 만드는 데 필요합니다.

알루미늄 지붕 부품은 테프론과 관련된 특수한 유형의 불소중합체로 코팅되어 바람과 강우로 인한 막대한 하중을 견딜 수 있습니다. 그리고 가장자리에서 가장자리까지 시트의 전체 길이가 수십 미터에 도달할 수 있는 거대한 크기의 지붕을 건설할 때 알루미늄의 가소성으로 인해 개발이 가능해진 특수 기술이 사용됩니다. 많은 작은 시트의 불안정한 연결을 피하기 위해 수 미터 너비의 알루미늄 테이프를 거대한 롤로 감아 건설 현장으로 가져오고 건설 현장에서 바로 특수 기계를 통과하여 테이프를 균일하게 프로파일링합니다. 따라서 단단합니다. 알루미늄 프로파일은 롤러가 있는 특수 가이드를 따라 건물 지붕에 공급됩니다. 이 기술은 알루미늄 루핑 시트(현재 Tata Steel의 일부) 생산 분야의 세계적 선두 기업 중 하나인 British Corus Group에 의해 개발되었습니다.

우리나라에서는 알루미늄 건축이 이제 막 펼쳐지고 있으며 세계 속도에 뒤처져 있지만 적극적으로 따라 잡고 있습니다. 최근 구현 사례로는 상트 페테르부르크의 제니트 아레나 경기장 지붕, 카잔 유니버시아드 시설, 소치 등이 있습니다. 공항, 현재 니즈니 노브고로드에서 건설 중인 독특한 경합금 다리 및 기타 물체.

건물이 지어졌고, 지붕도 세워졌습니다. 이제 빛이 필요합니다! 그리고 여기서 알루미늄이 다시 추세로 돌아섰습니다. 그것은 '날개 달린' 금속일 뿐만 아니라 '빛의 금속'이기도 하다. 현재 전 세계에는 수십억 개의 LED 램프가 불타고 있으며 그 수는 매초 증가하고 있습니다. 각 램프에는 LED 크리스탈에서 과도한 열을 제거하여 과열을 방지하는 알루미늄 방열판이 있습니다. 그러나 알루미늄은 LED 자체의 베이스인 백류사파이어를 제조하는 데 훨씬 더 중요한 역할을 합니다. 특히 순수한 산화알루미늄으로 만든 인공수정체의 이름입니다. 현재는 수많은 결정 원료를 해외에서 수입하고 있지만, 최근 나베레즈니예첼니(Naberezhnye Chelny)에서 Rostec의 지원으로 국내 최초로 류코사파이어 단결정 성장용 고순도 산화알루미늄 생산 라인이 가동되었습니다. 알루미늄 협회는 2~3년 내에 우리 기업이 러시아로 수입되는 고순도 산화알루미늄을 완전히 대체할 수 있게 되어 국내 LED 생산이 급격히 활성화될 것이라고 확신합니다.

우리 삶의 모든 곳에서...

...우리는 항상 그것에 대해 알지 못합니다! 거의 모든 고품질 장치는 스마트폰, 태블릿, 노트북, 보조 배터리 케이스 등의 프레임과 커버 등 알루미늄 합금을 기반으로 제작됩니다. 스포츠 장비, 유모차, 조리기구, 라디에이터, 가구 부속품 등 경금속이 사용되는 분야 목록은 끝이 없습니다. 그런데 왜 우리는 이것에 대해 항상 알지 못하는 걸까요? 사실은 잘 알려져 있지만 절망적으로 오래된 알루미늄 스푼과 같은 "알몸 형태"의 알루미늄과 그 합금은 요즘 거의 발견되지 않는다는 것입니다. 오늘날 볼은 알루미늄과 그 합금으로 만든 부품을 내구성과 내마모성 산화막으로 코팅할 수 있는 양극산화 기술로 제어됩니다. 아노다이징은 손을 더럽히지 않으며 거의 ​​모든 색상과 질감을 얻을 수 있습니다.

가장 유망한 가정용 알루미늄 분야 중 하나는 자전거 프레임입니다. 알루미늄 프레임은 매우 가벼워서 자전거를 들고 타는 것이 매우 편안합니다. 페인트가 손상되더라도 프레임은 녹슬지 않으며, 합금 첨가제는 금속을 매우 강하게 만들고, "버팅(butting)" 및 "하이드로포밍(hydroforming)"이라는 기술을 사용하면 다양한 두께와 굴곡이 있는 파이프를 생산할 수 있어 정확한 위치에서 프레임을 가볍고 강화할 수 있습니다. 그것은 필요합니다.

수백만 대의 자전거 - 거대한 시장! 하지만 현재 국내에서 판매, 조립되는 이륜차의 프레임은 모두 수입산입니다... “그러나 이 분야에서 작은 혁명이 일어났습니다. Rusal 엔지니어들은 자전거 프레임에 이상적인 특수한 새로운 합금을 개발했으며 우리나라에서 프레임 생산을 개발하기 위해 노력하고 있습니다."라고 Metal Supply and Sales 잡지의 부편집장인 Leonid Khazanov는 말합니다. — 이 프로젝트는 Rusal이 유일하게 지원합니다. 러시아 제조업체 Tatprof 알루미늄 프로파일 공장인 Naberezhnye Chelny에 위치한 알루미늄은 프레임용 파이프를 만들 준비가 되어 있습니다. 국내 기업- 자전거 조립업체 "Velomotors". 계획된 생산 규모가 실현된다면 우리 프레임은 중국산보다 저렴하면서도 품질은 훨씬 높아질 것입니다."

러시아는 알루미늄 분야의 세계 1위 국가이며 이 금속의 3대 생산국 중 하나입니다. 소련은 20세기 초반에 알루미늄 제련소를 건설하기 시작했고, 20세기 중반에는 수입품을 완전히 없앴습니다. 그러나 이상하게도 우리는 이제야 비로소 진정한 '알루미늄 시대'에 들어서고 있습니다. Rusal의 주요 소유주인 Oleg Deripaska는 러시아의 알루미늄 소비 수준이 세계 평균보다 훨씬 낮다고 반복해서 밝혔으며, 오늘은 마침내 이러한 추세를 깨고 가공 능력을 창출하기 위해 최대한의 노력과 자원을 투입해야 할 때입니다. 국가 및 대체 수입 제품, 품질이 종종 많은 질문에 손상됩니다.

수년 동안 설계 엔지니어들은 알루미늄 사용을 기피했습니다. 규제 문서알루미늄 합금 및 복합재는 단순히 나타나지 않았습니다. 오늘날 표준, GOST 및 SNIP는 시대 정신에 따라 개정되고 업데이트됩니다. 그리고 거의 모든 산업 분야에서 이 금속의 새로운 용도를 발견하기를 기다리고 있습니다.

오픈 소스의 사진

러시아 연방 교육청

주립 기술 대학

"모스크바 철강 및 합금 연구소"

학생을 위한 러시아 올림피아드

"혁신적인 기술그리고 재료과학"

2단계: 과학적이고 창의적인 경쟁

방향(프로파일):

"재료과학과 신소재 기술'

"알루미늄의 특성과 산업 및 일상생활에서의 응용분야"

나는 작업을 완료했습니다:

자이체프 빅토르 블라디슬라보비치

모스크바, 2009

1. 소개

4. 산업 및 일상생활에서의 알루미늄 및 그 합금의 응용

4.1 항공

4.2 조선

4.3 철도 운송

4.4 자동차 운송

4.5 건설

4.6 석유 및 화학 산업

4.7 알루미늄 조리기구

5. 결론

5.1. 알루미늄 - 미래의 소재

6. 사용된 참고문헌 목록

1. 소개

"알루미늄의 특성과 산업 및 일상 생활에서의 적용 분야"라는 주제에 대한 에세이에서 저는 이 금속의 특성과 다른 금속보다 우월함을 지적하고 싶습니다. 내 전체 텍스트는 알루미늄이 미래의 금속이며 알루미늄이 없으면 우리에게 어려울 것이라는 증거입니다. 추가 개발.

1.1 알루미늄의 일반적인 정의

알류미늄 (위도 알루미늄, 명반 - 명반) - 화학 원소 III gr. 주기율표, 원자 번호 13, 원자 질량 26.98154. 은백색 금속, 경량, 연성, 높은 전기 전도성, tmelt = 660 °C. 화학적 활성(공기 중에서는 보호 산화막으로 덮여 있음) 자연의 보급률 측면에서 볼 때 원소 중 3위, 금속 중 1위(지각 질량의 8.8%)입니다. 전기 전도성 측면에서 알루미늄은 4위로 은(1위), 구리, 금에 이어 두 번째로, 알루미늄 가격이 저렴하기 때문에 실용적으로 매우 중요합니다. 알루미늄은 철의 2배, 구리, 아연, 크롬, 주석, 납을 합친 것보다 350배 더 ​​많습니다. 밀도는 2.7 * 10 3에 불과합니다. kg/m2삼. 알루미늄은 면심 입방체 격자를 갖고 있으며 -269°C부터 녹는점(660°C)까지의 온도에서 안정적입니다. 24°C에서의 열전도율은 2.37 W×cm -1 × K -1 입니다. 알루미늄의 전기저항 고순도(99.99%)는 20°C에서 2.6548×10 -8 Ohm×m, 즉 국제 표준 전기 저항의 65%입니다. 연마된 표면의 반사율은 90% 이상입니다.

1.2 알루미늄 생산의 역사

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 금속은 가스의 응축에 의해 형성될 수 있다고 믿어집니다. 온도가 크게 상승하면 할로겐화 알루미늄은 분해되어 금속 원자가가 낮은 상태(예: AlCl)로 변환됩니다. 이러한 화합물이 온도가 감소하고 산소가 없을 때 응축되면 고체상에서 불균형화 반응이 발생합니다. 알루미늄 원자 중 일부는 산화되어 일반적인 3가 상태로 전환되고 일부는 환원됩니다. 1가 알루미늄은 금속으로만 환원될 수 있습니다: 3AlCl > 2Al + AlCl 3 . 이 가정은 천연 알루미늄 결정의 실 모양 형태로도 뒷받침됩니다. 일반적으로 이러한 구조의 결정은 기상에서 급속한 성장으로 인해 형성됩니다. 달 토양의 미세한 알루미늄 덩어리도 비슷한 방식으로 형성되었을 가능성이 높습니다.

2. 순도 및 기계적 성질에 따른 알루미늄의 분류

이후 몇 년 동안 비교적 생산이 용이하고 매력적인 특성으로 인해 알루미늄의 특성에 관한 많은 연구가 출판되었습니다. 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. 현재 순도 수준에 따라 다음과 같은 알루미늄 분류가 사용됩니다.

실온에서 알루미늄의 기계적 성질:

3. 알루미늄합금의 주요 합금원소 및 그 기능

순수한 알루미늄은 매우 부드러운 금속으로 구리보다 거의 3배 더 부드럽기 때문에 상대적으로 두꺼운 알루미늄 판과 막대도 쉽게 구부릴 수 있지만 알루미늄이 합금을 형성하면(엄청난 수가 있음) 경도가 10배 증가할 수 있습니다. 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 다음과 같은 용도로 사용되는 알루미늄 합금에 도입됩니다. 원자력 에너지(원자로 부품 제외) 중성자를 흡수하기 때문에 방사선 확산을 방지합니다. 붕소는 평균 0.095 - 0.1%의 양으로 도입됩니다.

창연. 비스무트, 납, 주석, 카드뮴과 같은 저융점 금속을 알루미늄 합금에 도입하여 가공성을 향상시킵니다. 이러한 요소는 칩 취성과 커터 윤활에 기여하는 부드럽고 가용성인 상을 형성합니다.

갈륨은 합금에 0.01~0.1%의 양으로 첨가되며, 이로부터 소모성 양극이 만들어집니다.

철. 강도를 높이고 크리프 특성을 개선하기 위해 와이어 생산에 소량(>0.04%)으로 도입됩니다. 철은 또한 냉각 주형에서 주조할 때 주형 벽에 대한 접착력을 감소시킵니다.

인듐. 0.05 - 0.2%를 첨가하면 특히 구리 함량이 낮은 알루미늄 합금이 노화되는 동안 강화됩니다. 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.

구리는 합금을 강화하며, 구리 함량이 4~6%일 때 최대 강화가 달성됩니다. 구리 합금은 내연 기관용 피스톤과 고품질 주조 항공기 부품 생산에 사용됩니다.

주석은 절단 성능을 향상시킵니다.

티탄. 합금에서 티타늄의 주요 임무는 주조물과 잉곳의 입자를 미세화하여 전체 부피에 걸쳐 강도와 특성의 균일성을 크게 높이는 것입니다.

알루미늄은 가장 흔하고 저렴한 금속 중 하나입니다. 그것 없이는 현대 생활을 상상하기 어렵습니다. 알루미늄이 20세기의 금속이라고 불리는 것은 당연합니다. 단조, 스탬핑, 롤링, 드로잉, 프레싱 등의 가공에 적합합니다. 순수 알루미늄은 상당히 부드러운 금속입니다. 전선, 구조 부품, 호일을 만드는 데 사용됩니다. 식료품, 주방용품 및 "은색" 페인트. 이 아름답고 가벼운 금속은 건설 및 항공 기술에 널리 사용됩니다. 알루미늄은 빛을 매우 잘 반사합니다. 따라서 진공에 금속을 증착하여 거울을 만드는 데 사용됩니다.

알루미늄은 연성이 증가하여 산업에서 매우 중요합니다. 높은 레벨열 및 전기 전도성, 낮은 부식. 표면에 형성된 Al2O3 필름이 산화를 방지하는 역할을 하기 때문입니다. 알루미늄은 프레싱 및 기타 유형의 압력 가공을 통해 우수한 박압연 제품, 호일 및 모든 형상의 프로파일을 생산합니다. 그들은 그것으로부터 창조한다 다른 유형전기 장비에 사용되는 전선.
알루미늄은 철과 마찬가지로 순수한 형태로 사용되는 경우가 거의 없습니다. 원하는 유용한 품질을 제공하기 위해 합금 원소라고 불리는 소량(1% 이하)의 다른 원소가 생산에 추가됩니다. 이러한 방식으로 철, 알루미늄 및 기타 금속의 합금이 얻어집니다.

알루미늄 합금의 물리적 변수

알루미늄 합금은 밀도가 알루미늄 합금과 약간 다릅니다. 순수 금속(2.7g/cm3). Amg6 합금의 경우 2.65g/cm3부터 V95 합금의 경우 2.85g/cm3까지 다양합니다.
합금화 과정은 탄성계수와 전단계수에 거의 영향을 미치지 않습니다. 예를 들어, 강화 두랄루민 D16T의 탄성 계수는 ​​순금속 A5의 탄성 계수(E = 7100 kgf/mm2)와 거의 동일합니다. 그러나 합금의 최대 유동성이 순수 알루미늄의 최대 유동성보다 몇 단위 더 높기 때문에 알루미늄 합금은 이미 다양한 수준의 하중을 갖는 구조용 재료로 사용될 수 있습니다(모두 합금 브랜드에 따라 다름). 그리고 그 상태).
밀도 지수가 낮기 때문에 강한 알루미늄 합금의 최대 강도, 최대 유동성 및 탄성 계수(해당 매개변수를 밀도 값으로 나눈 값)의 특정 값을 강철 및 티타늄의 동일한 특정 값과 비교할 수 있습니다. 합금. 이로 인해 강도가 높은 알루미늄 합금이 강철 및 티타늄과 경쟁할 수 있지만 온도는 200°C를 초과하지 않아야 합니다.
대부분의 알루미늄 합금은 순수 알루미늄에 비해 전기 및 열 전도성, 내식성, 용접성이 떨어집니다.
합금화도가 높은 합금은 전기 전도성과 열 전도성이 상당히 낮은 것이 특징인 것으로 알려져 있습니다. 이러한 지표는 합금 상태에 직접적으로 의존합니다.
알루미늄 합금의 가장 좋은 부식 특성은 AMts, AMg, AD31 합금에서 관찰되며 최악의 부식 특성은 고강도 합금 D16, V95, AK에서 관찰됩니다. 또한, 열 강화 합금의 부식 성능은 담금질 및 시효 방식에 따라 크게 달라집니다. 예를 들어, 합금 D16은 자연 노화된 상태에서 가장 자주 사용됩니다. 그러나 80°C 이상의 온도에서는 부식 지표가 크게 감소하므로 더 많은 조건에서 사용할 수 있습니다. 고온인공 노화가 자주 사용됩니다.
AMts 및 Amg 합금은 모든 유형의 용접에 적합합니다. 해당 지역의 냉간 가공 강철 용접 공정 중 용접 이음새어닐링이 수행되므로 용접 강도는 어닐링 상태의 모재 강도와 동일합니다.

알루미늄 합금의 종류

오늘날 알루미늄 합금 생산은 매우 발전되었습니다. 알루미늄 합금에는 두 가지 유형이 있습니다.

• 시트, 파이프, 프로파일, 패키지, 스탬핑을 생성하는 변형 가능
• 성형 주조가 수행되는 주조소.

알루미늄 합금이 널리 사용되는 이유는 그 특성 때문입니다. 이러한 합금은 항공, 자동차, 조선 및 기타 국가 경제 분야에서 매우 인기가 있습니다.
비경화 합금 Al - Mn(AMts) 및 Al - Mg(AMg)은 가스 탱크, 오일 탱크 및 선박 선체를 만드는 내식성 재료입니다.
경화 가능한 Al - Mg - Si 합금(AB, AD31, AD33)은 헬리콥터 객실 및 수상 비행기 휠 드럼용 블레이드와 부품을 만드는 데 사용됩니다.
알루미늄과 구리의 합금 - 두랄루민 또는 두랄루민. 실리콘과의 합금을 실루민이라고 합니다. 망간 합금 - AMts는 내식성을 높였습니다. 합금에 포함된 Ni, Ti, Cr, Fe 등의 원소는 합금의 내열성을 높이는 데 도움이 되고 확산 과정을 억제하며 리튬과 베릴륨의 존재는 탄성 계수를 증가시킵니다.
Al - Cu - Mn(D20, D21) 및 Al - Cu - Mg - Fe - Ni(AK - 4 - 1) 시스템의 내열 알루미늄 합금은 피스톤, 실린더 헤드, 디스크, 압축기 블레이드 및 기타를 만드는 데 사용됩니다. 최대 300°C의 온도에서 작동해야 하는 부품. Ni, Fe, Ti(D20, D21, AK - 4 - 1)을 합금하여 내열성을 얻을 수 있습니다.
주조 알루미늄 합금은 주물을 만드는 데 사용됩니다. 이들은 Al - Si (실루민), Al - Cu (두랄루민), Al - Mg (Amg) 합금입니다. 실루민 중에서 열처리로 강화된 Al-Si(AL-2), Al-Si-Mg(AL-4, AL-9, AL-34) 합금에 주목할 가치가 있습니다. 실루민은 주조는 물론 절단 및 용접에도 적합합니다. 양극 산화처리가 가능하고 심지어 바니시를 함침시킬 수도 있습니다.
Al - Cu - Mn (AL - 19), Al - Cu - Mn - Ni (AL - 33), Al - Si - Cu - Mg (AL - 3, AL - 5)의 고강도 및 내열성 주조 합금 ) 시스템. 크롬, 니켈, 염소 또는 아연과의 합금 공정을 거친 제품은 최대 300°C의 온도를 견딜 수 있습니다. 피스톤, 블록 헤드 및 실린더를 만드는 데 사용됩니다.
소결 알루미늄 분말(SAP)은 알루미늄 분말(700MPa)을 500~600°C의 온도에서 압축하여 생산됩니다. SAP는 최대 500°C까지 향상된 강도와 내열성을 특징으로 합니다.

알루미늄 합금 등급

알루미늄 합금의 특정 특성은 이러한 합금의 특정 등급에 해당합니다. 인정된 국제 및 국내 표준(이전에는 독일 DIN이 있었지만 현재는 유럽 EN, 미국 ASTM 및 국제 ISO) 러시아 GOST와 마찬가지로 순수 알루미늄과 그 합금을 별도로 간주합니다. 이 문서에 따르면 순수 알루미늄은 합금이 아닌 등급으로 구분됩니다.
모든 등급의 알루미늄은 다음과 같이 나뉩니다.

• 고순도 알루미늄(99.95%)
• 약 1%의 불순물이나 첨가물을 함유한 테크니컬 알루미늄입니다.

EN 573-3 표준은 "알루미늄 EN AW 1050A"와 같은 알루미늄의 다양한 순도 버전과 "합금 EN AW 6060"과 같은 알루미늄 합금을 정의합니다. 동시에 알루미늄은 종종 "알루미늄 합금 1050A"와 같이 합금이라고 불립니다.
예를 들어, 러시아 표준에서는 GOST 4784-97 문서 "알루미늄 및 단조 알루미늄 합금"과 알루미늄 및 알루미늄 합금에 관한 기타 문서에서 "지정"이라는 용어 대신 유사한 용어 "등급"이 영어로만 사용됩니다. 동등한 "등급". 기존 규격에 따르면 “AD0등급 알루미늄”, “AD31등급 알루미늄 합금”과 같은 문구를 사용해야 합니다.
그러나 종종 "등급"이라는 용어는 알루미늄에만 사용되며, 알루미늄 합금은 "AD31 알루미늄 합금"과 같이 브랜드 없이 단순히 "알루미늄 합금"이라고 부릅니다.
때때로 사람들은 "브랜드"라는 용어와 "라벨링"이라는 용어를 혼동합니다. GOST 2.314-68은 마킹이라는 용어를 명칭, 코드, 배치(시리즈) 번호, 생산 날짜, 회사 상표와 같이 제품을 특성화하는 일련의 기호로 정의합니다. 이 경우 브랜드는 설치 또는 운송 명칭입니다. 따라서 합금 명칭이나 등급은 마킹 자체가 아닌 마킹의 작은 부분일 뿐입니다.
잉곳이나 피그의 한쪽 끝 부분에 알루미늄 또는 합금 등급이 적용됩니다. 지워지지 않는 페인트를 사용하여 표시 역할을 하는 컬러 줄무늬가 적용됩니다. 예를 들어, GOST 11069-2001에 따르면 A995 등급 알루미늄에는 4개의 녹색 세로 줄무늬가 표시되어 있습니다.
GOST 11069-2001 문서에 따르면 알루미늄 등급은 A999, A995, A99, A85, A8, A7, A6, A5 및 A0과 같이 알루미늄 비율의 소수점 이하 숫자로 지정됩니다. 동시에 가장 순수한 알루미늄은 99.999%의 알루미늄을 함유한 A999입니다. 실험실 실험에 사용됩니다. 안에 산업 부문그들은 99.95~99.995%의 고순도 알루미늄과 99.0~99.85%의 기술적 순도를 사용합니다.

변형 가능한 알루미늄 합금으로 만든 반제품의 조건(가공)

마킹		조건, 목적
		제조 후 별도의 열처리 없이 제작됩니다. 경화 정도와 기계적 성질통제되지 않음
		열간압연
		핫 프레스
		단련 (부드러운). 최고의 연성 및 치수 안정성
		냉간 가공 (냉간 가공)
		심한 냉간 가공(최대 경화를 위해 시트를 약 20% 롤링)
		3/4(3/4) 냉간 가공, 강도 증가
		반경화(1/2), 강도 증가
		1/4(1/4) 냉간 가공, 강도 증가
		경화*(불안정, 경화 후 자연 노화 기간이 일반적으로 표시됨), 강도 증가
		템퍼링 + 자연 숙성. 충분히 높은 강도, 연성 증가, 내균열성, 내피로성을 확보함
		최대 강도를 위해 경화 + 인위적으로 노화됨
		강화 + 인위적으로 노화. 강도가 약간 감소하면서 내식성, 내균열성, 연성의 특성이 향상됩니다. 러시아어 표시에서 문자의 첫 번째 숫자가 증가하면 과노화 및 연화 정도가 증가함을 나타냅니다.
	T31, T36, T37, T39	템퍼링 + 자연노화 + 냉간경화. 두 번째 숫자는 냉간 경화 변형 정도를 나타냅니다. 가소성 및 균열 저항 특성을 감소시키면서 강도를 증가시킵니다.
	T81, T83, T86, T87	경화 + 냉간 경화 + 인공 노화. 변형(경화) 정도는 두 번째 숫자로 표시됩니다. 강하게 하는 것
		단련 + 인공시효 + 냉간경화. 특히 부품 성형 공정과 결합하면 강도가 향상됩니다.

현재 알루미늄과 그 합금은 다양한 산업 및 기술 분야에서 사용되고 있습니다. 우선, 알루미늄과 그 합금은 항공 및 자동차 산업에서 사용됩니다. 알루미늄은 기계 공학, 전기 공학 및 도구 제작, 산업 및 토목 건축, 화학 산업, 소비재 생산 등 다른 산업에서도 널리 사용됩니다.

항공기 산업에서는 알루미늄을 사용하면 경량화 문제를 해결할 수 있다는 점에서 주요 금속이 되었습니다. 차량사용 효율성을 획기적으로 높입니다. 항공기 구조물, 엔진, 블록, 실린더 헤드, 크랭크케이스, 기어박스, 펌프 및 기타 부품은 알루미늄과 그 합금으로 만들어집니다.

전기 산업에서 알루미늄과 그 합금은 케이블, 버스바, 커패시터, 정류기 제조에 사용됩니다. 교류. 악기 제작에서는 영화 및 사진 장비, 무선 전화 장비, 다양한 제어 및 측정 장비 생산에 사용됩니다.

알루미늄은 높은 내식성과 무독성으로 인해 강질산, 과산화수소, 유기물질, 식품 등의 생산 및 저장을 위한 장비 제조에 널리 사용되기 시작했습니다.

알루미늄 호일이 매우 일반화되었습니다. 포장재, 주석보다 훨씬 강하고 저렴하기 때문입니다. 알루미늄은 식품 통조림 및 저장용 용기 제조에도 널리 사용됩니다. 농업. 그러나 저장은 작은 항아리에만 국한되지 않으며, 알루미늄은 농업 분야에서 요구되는 곡물 창고 및 기타 조립식 구조물 건설에 사용됩니다.

알루미늄은 또한 군사 산업에서 항공기, 탱크, 포병, 미사일, 소이탄 제조 및 기타 군사 장비의 다양한 목적으로 널리 사용됩니다.

고순도 알루미늄은 다음과 같은 새로운 기술 분야에서 널리 사용됩니다. 원자력 에너지, 반도체 전자공학, 레이더.

알루미늄은 부식 방지 코팅으로 널리 보급되었으며 다양한 화학 물질 및 대기 부식으로부터 금속 표면을 완벽하게 보호하므로 다양한 재료 생산에 널리 사용됩니다.

널리 사용되는 또 다른 유용한 재산알루미늄 - 반사율이 높습니다. 따라서 난방 및 조명 반사판과 거울의 다양한 반사 표면이 만들어집니다.

알루미늄은 야금 산업에서 크롬, 칼슘, 망간과 같은 다양한 금속 생산 시 환원제로 사용됩니다. 또한 강철의 탈산 및 강철 부품의 용접에도 사용됩니다.

산업 및 토목 건설에서 알루미늄과 그 합금 없이는 할 수 없습니다. 이는 건물 프레임, 트러스, 창틀, 계단 등의 제조에 사용됩니다. 예를 들어 캐나다에서는 이러한 목적으로 사용되는 알루미늄 소비량이 총 소비량의 약 30%이고 미국에서는 20% 이상입니다.

위의 알루미늄 사용 방법을 모두 바탕으로 볼 때, 알루미늄은 생산 규모와 경제적 중요성 측면에서 다른 비철금속 중에서 확고하게 1위를 차지하고 있다고 말할 수 있습니다.

미국알루미늄협회(American Aluminium Association)에 따르면 현재 세계는 연간 5천만 톤 이상의 알루미늄을 생산하고 있습니다. 예를 들어 2008년에는 5,300만 톤에 달합니다.

• 이 모든 것이 어디로 가는 걸까요?
• 어떤 산업에 사용되나요?
• 우리는 일상생활 어디에서 그것을 접하게 됩니까?

산업과 생활 속 소비

아래 그림은 알루미늄 사용이 특히 활발한 산업 및 건설 분야 8개 부문을 보여줍니다. 총 소비량에서 다양한 산업 부문이 차지하는 비율은 2007년 국제 알루미늄 연구소의 통계에 따라 표시됩니다. 그 이후로 전체적인 그림은 변하지 않았다고 생각하며 이러한 데이터는 상당히 관련성이 높습니다.

완제품 산업제품에 알루미늄 적용

알루미늄을 적극적으로 사용하는 주요 산업은 다음과 같습니다.

• 건설
• 제품 포장
• 전기 산업
• 운송공학
• 기계 및 장비 제조
• 일상생활에 필요한 물품 생산
• 분말 야금
• 철 야금에서 강철의 탈산