Aluminyo: kemikal at pisikal na katangian. Ano ang aluminyo, ang kahalagahan ng aluminyo sa geochemistry at sa buhay

Panimula.

Mga 100 taon na ang nakalilipas, sinabi ni Nikolai Gavrilovich Chernyshevsky tungkol sa aluminyo na ang metal na ito ay nakalaan para sa isang magandang hinaharap, na ang aluminyo ay ang metal ng sosyalismo. Siya pala ay isang visionary: noong ika-20 siglo. elemento No. 13 aluminyo ay naging batayan ng maraming mga materyales sa istruktura. Elemento ng 3rd period at IIIA group ng Periodic Table. Electronic formula ng atom 3S23p1 oxidation state +III at 0.

Ang electronegativity (1.47) ay kapareho ng beryllium at nagpapakita ng amphoteric (acidic at basic) na mga katangian. Sa mga compound ito ay matatagpuan sa mga cation at anion. Sa kalikasan, ito ang pang-apat na pinaka-masaganang elemento ng kemikal (ang una sa mga metal) at nasa isang estadong nakagapos ng kemikal. Ito ay bahagi ng maraming aluminosilicate na mineral, mga bato (granites, porphyries, basalts, gneisses, schists), iba't ibang clay (white clay ay tinatawag na kaolin), bauxite at alumina Al2O3.

Ito ay kagiliw-giliw na subaybayan ang dynamics ng produksyon ng aluminyo sa loob ng isang siglo at kalahati na lumipas mula noong unang kinuha ng tao ang isang piraso ng light silvery metal.

Sa unang 30 taon, mula 1825 hanggang 1855, walang eksaktong bilang. Walang mga pang-industriya na pamamaraan para sa paggawa ng aluminyo; sa mga laboratoryo ito ay nakuha sa kilo sa pinakamahusay, ngunit sa halip sa gramo. Noong unang ipinakita ang isang aluminum ingot sa Paris Universal Exhibition noong 1855, ito ay tiningnan bilang isang bihirang hiyas. At ito ay lumitaw sa eksibisyon dahil ito ay noong 1855 na binuo ng French chemist na si Henri Etienne Saint-Clair Deville ang unang pamamaraang pang-industriya pagkuha ng aluminyo, batay sa displacement ng elemento No. 13 ng metallic sodium mula sa double sodium chloride at aluminum NaCl · AlCl3.

Sa paglipas ng 36 na taon, mula 1855 hanggang 1890, 200 tonelada ng aluminum metal ang ginawa gamit ang Saint-Clair Deville method.

Sa huling dekada ng ika-19 na siglo (gamit ang isang bagong pamamaraan), 28 libong tonelada ng aluminyo ang ginawa sa mundo.

Noong 1930, ang mundo ng pagtunaw ng metal na ito ay umabot sa 300 libong tonelada.

Noong 1975, humigit-kumulang 10 milyong tonelada ng aluminyo ang ginawa sa mga kapitalistang bansa lamang, at ang mga bilang na ito ay hindi ang pinakamataas. Ayon sa American Engineering and Mining Journal, ang produksyon ng aluminyo sa mga kapitalistang bansa noong 1975 ay bumaba ng 11%, o 1.4 milyong tonelada, kumpara noong 1974.

Ang parehong kapansin-pansin ay ang mga pagbabago sa halaga ng aluminyo. Noong 1825 ito ay nagkakahalaga ng 1,500 beses na mas mataas kaysa sa bakal, ngayon ito ay tatlong beses lamang na mas mahal. Ngayon, ang aluminyo ay mas mahal kaysa sa plain carbon steel, ngunit mas mura kaysa sa hindi kinakalawang na asero. Kung kalkulahin natin ang halaga ng mga produktong aluminyo at bakal na isinasaalang-alang ang kanilang timbang at kamag-anak na paglaban sa kaagnasan, lumalabas na ngayon sa maraming mga kaso ay mas kumikita ang paggamit ng aluminyo kaysa sa bakal.

Mga pisikal na katangian ng Al

Pilak-puti, makintab, malagkit na metal. Kapag na-expose sa hangin ito ay nagiging matte proteksiyon na pelikula Al2O3, napaka-matatag at pinoprotektahan ang metal mula sa kaagnasan; pasivate sa puro HNO3.

Mga pisikal na pare-pareho:

M, = 26.982 »27, p = 2.70 g/cm3

punto ng pagkatunaw 660.37 °C, punto ng kumukulo = 2500 °C

Mga katangian ng kemikal A l

Aktibo sa kemikal, nagpapakita ng mga katangian ng amphoteric - tumutugon sa mga acid at alkalis:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

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

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

Ang pinagsama-samang aluminyo ay tumutugon nang malakas sa tubig:

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

Isang malakas na ahente ng pagbabawas, kapag pinainit ito ay tumutugon sa oxygen, sulfur, nitrogen at carbon:

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

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

Ang reaksyon sa murang luntian, bromine at yodo ay nangyayari sa temperatura ng silid (ang yodo ay nangangailangan ng isang katalista - isang patak ng H2O), ang mga halides na AlCl3, AlBr3 at AlI3 ay nabuo.

Mahalagang pamamaraan sa industriya aluminothermy:

2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

10Al + 3V2O5 = 5Al2O3 + 6V

Binabawasan ng aluminyo ang Nv sa N-III:

8Al + 30HNO3(ultra dil.) = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O

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

(ang puwersang nagtutulak ng mga reaksyong ito ay ang intermediate na paglabas ng atomic hydrogen Н°, at sa pangalawang reaksyon din ang pagbuo ng isang matatag na hydroxo complex [Al(OH)4]3-).

Paghahanda at paggamit ng Al

Produksyon ng Al sa industriya - electrolysis ng Al2O3 sa matunaw cryolite Na3[AlF6] sa 950 °C:

Ginamit bilang isang reagent sa aluminothermy para sa produksyon ng mga bihirang metal at hinang ng mga istrukturang bakal

Ang aluminyo ay ang pinakamahalagang materyal sa istruktura, ang batayan ng mga light corrosion-resistant alloys (na may magnesium - duralumin, o duralumin, na may tanso -- aluminyo tanso, kung saan ang maliliit na pagbabagong barya ay mined). Ang purong aluminyo ay ginagamit sa maraming dami upang gumawa ng mga pinggan at mga kable ng kuryente.

Aluminyo oksido Sinabi ni Al 2 O 3

Puting amorphous powder o napakatigas na puting kristal. Mga pisikal na pare-pareho:

Mr = 101.96"102, p = 3.97 g/cm3 tmelt=2053°C, tbp=3000°C

Ang Crystalline Al2O3 ay chemically passive, ang amorphous ay mas aktibo. Mabagal na tumutugon sa mga acid at alkali sa solusyon, na nagpapakita ng mga katangian ng amphoteric:

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

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

(NaAlO2 ay nabuo sa alkali melt). Ang pangalawang reaksyon ay ginagamit upang "buksan" ang bauxite.

Bilang karagdagan sa hilaw na materyal para sa paggawa ng aluminyo, ang Al2O3 sa anyo ng pulbos ay nagsisilbing isang bahagi ng hindi masusunog, lumalaban sa kemikal at nakasasakit na mga materyales. Sa anyo ng mga kristal, ginagamit ito para sa paggawa ng mga laser at sintetikong mahalagang bato (rubies, sapphires, atbp.), May kulay na may mga impurities ng iba pang mga metal oxide - Cr2O3 (pula), Ti2O3 at Fe2O3 (asul).

Aluminum hydroxide Al(OH)3

Puting amorphous (tulad ng gel) o mala-kristal. Halos hindi matutunaw sa tubig. Mga pisikal na pare-pareho:

Мr=78.00, р= 3.97 g/cm3,

t agnas > 170 °С

Kapag pinainit, ito ay nabubulok nang sunud-sunod, na bumubuo ng isang intermediate na produkto - metahydroxide AlO(OH):

Nagpapakita ng amphoteric, pantay na binibigkas na acidic at pangunahing mga katangian:

Kapag pinagsama sa NaOH, nabuo ang NaAlO.

Para sa tumatanggap Al(OH)3 precipitate, alkali ay karaniwang hindi ginagamit (dahil sa kadalian ng paglipat ng namuo sa solusyon), ngunit kumikilos sa mga aluminyo na asing-gamot na may ammonia hydrate;

sa temperatura ng silid, ang Al(OH)3 ay nabuo, at kapag kumukulo, ang hindi gaanong aktibong AlO(OH) ay nabuo:

Ang isang madaling paraan upang makuha ang Al(OH)3 ay ang pagpasa ng CO2 sa isang solusyon ng hydroxo complex:

[Al(OH)4]- + CO2 = Al(OH)3¯+ HCO3-

Ginagamit para sa synthesis ng mga aluminyo na asing-gamot at mga organikong tina; bilang isang gamot para sa mataas na kaasiman ng gastric juice.

Mga aluminyo na asing-gamot

Ang mga aluminyo na asing-gamot at malalakas na acid ay lubos na natutunaw sa tubig at sumasailalim sa makabuluhang cation hydrolysis, na lumilikha ng isang malakas na acidic na kapaligiran kung saan ang mga metal tulad ng magnesium at zinc ay natutunaw:

a)AlCl3=Alз++ЗCl-

Al3++H2OÛAlOH2++H+

b)Zn+2H+=Zn2++H2

Ang AlF3 fluoride at AlPO4 orthophosphate ay hindi matutunaw sa tubig, at ang mga asing-gamot ng napakahina na mga acid, halimbawa H2CO3, ay hindi nabubuo sa lahat sa pamamagitan ng pag-ulan mula sa isang may tubig na solusyon.

Ang mga dobleng aluminyo na asing-gamot ay kilala - tawas komposisyon MIAl(SO4)2 12H2O (MI=Na+, K+, Rb+, Cs+, TI+, NH4+), ang pinakakaraniwan sa kanila potassium alum KAl(SO4)2 12H2O.

Binary aluminum compounds

Mga compound na may nakararami na mga covalent bond, tulad ng AlS3 sulfide at AlC3 carbide.

Ganap na nabulok ng tubig:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 ¯ + 3Н2S

Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 ¯+ 3CH4

Ang mga compound na ito ay ginagamit bilang mga mapagkukunan ng mga purong gas - H2S at CH4.

Interes, interes...

8.80% ng masa ng crust ng lupa ay binubuo ng aluminyo, ang pangatlo sa pinakamaraming elemento sa ating planeta. Ang pandaigdigang produksyon ng aluminyo ay patuloy na lumalaki. Ngayon ay bumubuo ito ng halos 2% ng produksyon ng bakal, kung bibilangin mo ito sa timbang. At kung sa mga tuntunin ng lakas ng tunog, pagkatapos ay 5...6%, dahil ang aluminyo ay halos tatlong beses na mas magaan kaysa sa bakal. Kumpiyansa na itinulak ng aluminyo ang tanso at lahat ng iba pang non-ferrous na metal sa ikatlo at kasunod na mga lugar, na naging pangalawang pinakamahalagang metal sa kasalukuyang Panahon ng Bakal. Ayon sa mga pagtataya, sa pagtatapos ng siglong ito ang bahagi ng aluminyo sa kabuuang produksyon ng mga metal ay dapat umabot sa 4...5% ng timbang.

Mayroong maraming mga kadahilanan para dito, ang mga pangunahing ay ang pagkalat ng aluminyo, sa isang banda, at isang mahusay na hanay ng mga katangian - kagaanan, kalagkitan, paglaban sa kaagnasan, electrical conductivity, versatility sa buong kahulugan ng salita - sa kabilang banda .

Ang aluminyo ay huli na sa teknolohiya dahil sa mga natural na compound ay mahigpit itong nakagapos sa iba pang mga elemento, lalo na sa oxygen at sa pamamagitan ng oxygen na may silikon, at upang sirain ang mga compound na ito at palabasin ang magaan na pilak na metal mula sa kanila ay nangangailangan ng maraming pagsisikap at enerhiya.

Ang unang metalikong aluminyo ay ginawa noong 1825 ng sikat na Danish physicist na si Hans Christian Oersted, na kilala lalo na sa kanyang trabaho sa electromagnetism. Ipinasa ni Oersted ang chlorine sa pamamagitan ng mainit na pinaghalong alumina (aluminum oxide Al2O3) na may karbon at ang nagresultang anhydrous aluminum chloride ay pinainit ng potassium amalgam. Pagkatapos, tulad ng ginawa ni Davy, na, sa pamamagitan ng paraan, ay nabigo sa kanyang pagtatangka upang makakuha ng aluminyo sa pamamagitan ng electrolysis ng alumina, ang amalgam ay nabulok sa pamamagitan ng pag-init, ang mercury ay sumingaw, at ang aluminyo ay ipinanganak.

Noong 1827, nakuha ni Friedrich Wöhler ang aluminyo nang iba, na inilipat ito mula sa parehong klorido na may potassium metal. Ang unang pang-industriya na paraan para sa paggawa ng aluminyo, tulad ng nabanggit na, ay binuo lamang noong 1855, at ang aluminyo ay naging isang teknikal na mahalagang metal lamang sa pagliko ng ika-19...ika-20 siglo. Bakit?

Ito ay maliwanag na hindi lahat ng natural na aluminyo compound ay maaaring ituring na aluminyo ore. Sa gitna at maging sa katapusan ng ika-19 na siglo. Sa panitikan ng kemikal ng Russia, ang aluminyo ay madalas na tinatawag na luad; ang oksido nito ay tinatawag pa ring alumina. Sa mga terminong ito, mayroong direktang indikasyon ng pagkakaroon ng elemento No. 13 sa nasa lahat ng pook na luad. Ngunit ang luad ay isang medyo kumplikadong conglomerate ng tatlong oxidized na sangkap - alumina, silica at tubig (kasama ang iba't ibang mga additives); Posibleng ihiwalay ang alumina mula dito, ngunit ito ay mas mahirap gawin kaysa sa pagkuha ng parehong aluminyo oksido mula sa isang medyo pangkaraniwan, karaniwang pula-kayumanggi na bato, na nakuha ang pangalan nito pagkatapos ng lugar ng Les Baux sa timog ng France.

Ang batong ito, bauxite, ay naglalaman ng 28 hanggang 60% Al2O3. Ang pangunahing bentahe nito ay naglalaman ito ng hindi bababa sa dalawang beses na mas maraming alumina kaysa sa silica. At ang silica ay ang pinaka nakakapinsalang karumihan sa kasong ito, at ang pinakamahirap na alisin. Bilang karagdagan sa mga oxide na ito, ang bauxite ay palaging naglalaman ng iron oxide Fe2O3; naglalaman din ito ng mga oxide ng titanium, phosphorus, manganese, calcium at magnesium.

Noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig, kapag maraming naglalabanang bansa ang kulang sa aluminyo na nakuha mula sa bauxite, ang iba pang uri ng hilaw na materyales ay ginamit kung kinakailangan: Ang Italy ay tumanggap ng aluminyo mula sa lava ng Vesuvius, USA at Germany mula sa kaolin clay, Japan mula sa shales at alunite. Ngunit ang aluminyo na ito ay nagkakahalaga sa average na limang beses na mas mataas kaysa sa aluminyo mula sa bauxite, at pagkatapos ng digmaan, nang ang malalaking reserba ng batong ito ay natuklasan sa Africa, Timog Amerika, at kalaunan sa Australia, ang industriya ng aluminyo sa buong mundo ay bumalik sa tradisyonal na mga hilaw na materyales ng bauxite.

Sa Unyong Sobyet, may mga pamamaraan para sa paggawa ng aluminyo batay sa nepheline syenite at nepheline apatite na bato, na nasubok sa sukat ng pabrika. Sa Azerbaijan SSR, ang industriyal na pag-unlad ng alunite bilang isang kumplikadong hilaw na materyal, kabilang ang aluminyo, ay nagsimula nang matagal na ang nakalipas. Ngunit ang kalikasan ay hindi nag-alis sa amin ng pinakamahusay na hilaw na materyales ng aluminyo - bauxite. Mayroon kaming mga rehiyon ng North Ural at Turgai (na matatagpuan sa Kazakhstan) na may bauxite: may mga bauxite sa Kanluran at Silangang Siberia, sa hilagang-kanluran ng bahagi ng Europa ng bansa. Sa batayan ng Tikhvin bauxite deposit at ang enerhiya ng Volkhov hydroelectric station, ang panganay ng domestic aluminum industry, ang Volkhov Aluminum Plant, ay nagsimulang magtrabaho noong 1932. Ang murang kuryente mula sa malalaking Siberian hydroelectric power station at state regional power plants ay naging isang mahalagang "bahagi" ng mabilis na umuunlad na industriya ng aluminyo ng Siberia.

Hindi nagkataon na nagsimula kaming mag-usap tungkol sa enerhiya. Ang produksyon ng aluminyo ay masinsinang enerhiya. Ang purong aluminyo oksido ay natutunaw sa temperatura na 2050°C at hindi natutunaw sa tubig, at upang makakuha ng aluminyo dapat itong sumailalim sa electrolysis. Kinailangan na humanap ng paraan upang kahit papaano ay bawasan ang pagkatunaw ng alumina sa hindi bababa sa 1000°C; Sa ilalim lamang ng kondisyong ito ay maaaring maging isang teknikal na mahalagang metal ang aluminyo. Ang problemang ito ay mahusay na nalutas ng batang Amerikanong siyentipiko na si Charles Martin Hall at halos kasabay niya ng Pranses na si Paul Héroux. Natagpuan nila na ang alumina ay mahusay na natutunaw sa 3NaF · AlF3 cryolite. Ang solusyon na ito ay sumasailalim sa electrolysis sa kasalukuyang aluminum smelters sa temperatura na 950°C.

Ang electrolysis apparatus ay isang bakal na paliguan na nilagyan ng mga refractory brick na may mga carbon block na nagsisilbing cathodes. Ang tunaw na aluminyo ay inilabas sa kanila, at ang oxygen ay inilabas sa mga anod, na tumutugon sa materyal na anode (karaniwan ay karbon). Ang mga paliguan ay nagpapatakbo sa ilalim ng mababang boltahe - 4.0...4.5 V, ngunit sa mataas na kasalukuyang - hanggang sa 150 thousand A.

Ayon sa datos ng Amerika, sa nakalipas na tatlong dekada, ang pagkonsumo ng enerhiya sa aluminum smelting ay bumaba ng isang ikatlo, ngunit ang produksyon na ito ay nananatiling medyo masinsinang enerhiya.

Ano ito

Ang aluminyo ay karaniwang inalis mula sa mga electrolytic bath gamit ang isang vacuum ladle, at pagkatapos ng purging na may chlorine (upang alisin ang pangunahin na di-metallic impurities) ito ay ibinubuhos sa mga hulma. Sa mga nagdaang taon, ang mga aluminum ingot ay lalong na-cast gamit ang tuloy-tuloy na pamamaraan. Ang resulta ay technically purong aluminyo, kung saan ang base metal ay 99.7% (pangunahing impurities: sodium, iron, silicon, hydrogen). Ito ang aluminyo na ginagamit sa karamihan ng mga industriya. Kung kinakailangan ang isang mas dalisay na metal, ang aluminyo ay pino sa isang paraan o iba pa. Ang electrolytic refining gamit ang mga organic electrolytes ay gumagawa ng aluminyo na may kadalisayan na 99.999%. Kahit na ang purong aluminyo para sa mga pangangailangan ng industriya ng semiconductor ay nakukuha sa pamamagitan ng zone smelting o distillation sa pamamagitan ng subfluoride.

Ang huli ay tila nangangailangan ng paglilinaw. Ang aluminyo na dadalisayin ay pinainit sa vacuum hanggang 1000°C sa presensya ng AlF3. Ang asin na ito ay nagpapatingkad nang hindi natutunaw. Ang pakikipag-ugnayan ng aluminyo sa aluminum fluoride ay humahantong sa pagbuo ng AlF subfluoride, isang hindi matatag na substansiya kung saan ang aluminyo ay pormal na monovalent. Sa mga temperatura sa ibaba 800°C, ang subfluoride ay nabubulok muli sa fluoride at purong aluminyo, binibigyang-diin namin, dalisay, dahil ang mga impurities bilang resulta ng perturbation na ito ay pumapasok sa komposisyon ng fluoride.

Ang pagtaas ng kadalisayan ng metal ay nakakaapekto sa mga katangian nito. Kung mas dalisay ang aluminyo, mas magaan ito, bagaman hindi gaanong, mas mataas ang thermal at electrical conductivity, reflectivity, at ductility nito. Ang pagtaas ng paglaban sa kemikal ay lalong kapansin-pansin. Ang huli ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng higit na pagpapatuloy ng protective oxide film, na sumasaklaw sa parehong ultrapure at ordinaryong teknikal na aluminyo sa hangin.

Gayunpaman, ang lahat ng nakalistang bentahe ng ultra-pure aluminum ay, sa isang antas o iba pa, katangian ng ordinaryong aluminyo. Ang aluminyo ay magaan - alam ito ng lahat, ang density nito ay 2.7 g/cm3 - halos 3 beses na mas mababa kaysa sa bakal, at 3.3 beses na mas mababa kaysa sa tanso. At ang electrical conductivity ng aluminyo ay isang ikatlong mas mababa lamang sa electrical conductivity ng tanso. Ang mga pangyayaring ito at ang katotohanan na ang aluminyo ay naging mas mura kaysa sa tanso (mga 2.5 beses sa mga araw na ito) ay humantong sa napakalaking paggamit ng aluminyo sa mga wire at sa electrical engineering sa pangkalahatan.

Ang mataas na thermal conductivity na sinamahan ng higit sa kasiya-siyang paglaban sa kemikal ay ginawa ang aluminyo na isang magandang materyal para sa mga heat exchanger at iba pang mga aparato sa industriya ng kemikal, mga refrigerator sa bahay, mga radiator ng kotse at traktor. Ang mataas na reflectivity ng aluminyo ay naging lubhang kapaki-pakinabang sa paggawa ng mga makapangyarihang reflector, malalaking screen ng telebisyon, at mga salamin batay dito. Dahil sa mababang pagkuha ng neutron, ang aluminyo ay isa sa pinakamahalagang metal sa teknolohiyang nuklear.

Ang lahat ng maraming mga bentahe ng aluminyo ay nagiging mas makabuluhan dahil ang metal na ito ay lubos na teknolohikal. Ito ay perpektong naproseso sa pamamagitan ng presyon - rolling, pressing, stamping, forging. Sa puso nito kapaki-pakinabang na ari-arian– kristal na istraktura ng aluminyo. Ang kristal na sala-sala nito ay binubuo ng mga cube na may nakasentro na mga mukha; ang distansya sa pagitan ng mga parallel na eroplano ay 4.04 Ǻ. Ang mga metal na itinayo sa ganitong paraan ay karaniwang pinahihintulutan ang plastic deformation na rin. Ang aluminyo ay walang pagbubukod.

Gayunpaman, ang aluminyo ay mahina. Ang lakas ng makunat ng purong aluminyo ay 6...8 kg/mm3 lamang, at kung hindi dahil sa kakayahan nitong bumuo ng mas malakas na mga haluang metal, ang aluminyo ay hindi maaaring maging isa sa pinakamahalagang metal noong ika-20 siglo.

Tungkol sa mga benepisyo ng pagtanda at pagpapalakas ng mga yugto

"Ang aluminyo ay napakadaling bumubuo ng mga haluang metal na may iba't ibang mga metal. Sa mga ito, tanging ang haluang metal na may tanso ang may teknikal na aplikasyon. Ito ay tinatawag na aluminum bronze...”

Ang mga salitang ito mula sa "Fundamentals of Chemistry" ni Mendeleev ay sumasalamin sa totoong estado ng mga pangyayari na umiral sa mga unang taon ng ating siglo. Noon na-publish ang huling panghabambuhay na edisyon ng sikat na libro kasama ang mga huling pagwawasto ng may-akda. Sa katunayan, sa mga unang aluminyo na haluang metal (ang pinakauna sa kanila ay isang haluang metal na may silikon, na nakuha noong 50s ng huling siglo), tanging ang haluang metal na binanggit ni Mendeleev ang nakahanap ng praktikal na aplikasyon. Gayunpaman, naglalaman lamang ito ng 11% na aluminyo, at higit sa lahat ang mga kutsara at tinidor ay ginawa mula sa haluang metal na ito. Napakakaunting aluminum bronze ang napunta sa industriya ng relo.

Samantala, sa simula ng ika-20 siglo. Ang mga unang haluang metal ng pamilyang duralumin ay nakuha. Ang mga haluang ito sa isang base ng aluminyo na may mga karagdagan ng tanso at magnesiyo ay nakuha at pinag-aralan noong 1903...1911. sikat na German scientist na si A. Wilm. Natuklasan niya ang kababalaghan ng likas na pag-iipon na katangian ng mga haluang ito, na humahantong sa isang matalim na pagpapabuti sa kanilang mga katangian ng lakas.

Pagkatapos ng hardening, duralumin - matalim na paglamig mula 500 ° C hanggang sa temperatura ng silid at imbakan sa temperatura na ito sa loob ng 4...5 araw - pinatataas ang lakas at tigas nito nang maraming beses. Sa kasong ito, ang kakayahang mag-deform ay hindi bumababa, at ang lakas ng makunat ay tumataas mula 6...8 hanggang 36...38 kg/mm2. Ang pagtuklas na ito ay may malaking kahalagahan para sa pag-unlad ng industriya ng aluminyo.

At agad na nagsimula ang mga talakayan tungkol sa mekanismo ng natural na pag-iipon ng mga haluang metal, tungkol sa kung bakit nangyayari ang hardening. Iminungkahi na sa panahon ng proseso ng pagtanda ng matigas na duralumin, ang maliliit na kristal ng komposisyon ng CuAl2 ay inilabas mula sa matrix - isang supersaturated na solusyon ng tanso sa aluminyo - at ang yugtong ito ng pagpapalakas ay humahantong sa pagtaas ng lakas at tigas ng haluang metal bilang isang buo.

Ang paliwanag na ito ay tila lubos na kasiya-siya, ngunit pagkatapos ng paglitaw nito, ang mga simbuyo ng damdamin ay lalong sumiklab, dahil walang sinuman ang nakapagsuri ng mga particle ng komposisyon ng CuAl2 sa pinakintab na mga plato ng duralumin gamit ang isang optical microscope. At ang katotohanan ng kanilang pag-iral sa isang natural na may edad na haluang metal ay nagsimulang tanungin. Ito ay higit na nabigyang-katwiran dahil ang pagpapakawala ng tanso mula sa matris ay dapat na bawasan ang paglaban ng kuryente nito, ngunit samantala, sa natural na pagtanda ng duralumin, ito ay tumaas, at ito ay direktang nagpapahiwatig na ang tanso ay nanatili sa solidong solusyon.

Ang sitwasyon ay nilinaw lamang sa pamamagitan ng X-ray diffraction analysis. Kamakailan lamang, salamat sa makapangyarihang mga mikroskopyo ng elektron na nagpapahintulot sa mga manipis na pelikulang metal na matingnan, ang larawan ay naging mas malinaw. Ang katotohanan ay lumabas sa isang lugar "sa gitna". Ang tanso ay hindi inilabas mula sa solidong solusyon at hindi nananatili sa loob nito sa parehong estado. Sa panahon ng proseso ng pagtanda, ito ay nangongolekta sa mga lugar na hugis-disk na may kapal na 1...3 atomic layer at may diameter na humigit-kumulang 90 Ǻ, na bumubuo ng tinatawag na Guinier-Preston zones. Mayroon silang isang pangit na solidong istraktura ng kristal na solusyon; Ang rehiyon ng solidong solusyon mismo na katabi ng zone ay nasira din.

Ang bilang ng mga naturang formations ay napakalaking - ito ay ipinahayag ng isa na may 16...18 zero para sa 1 cm ng haluang metal. Ang mga pagbabago at pagbaluktot ng kristal na sala-sala sa panahon ng pagbuo ng mga Guinier-Preston zone (zone aging) ay ang dahilan ng pagtaas ng lakas ng duralumin sa panahon ng natural na pagtanda. Ang parehong mga pagbabago ay nagpapataas ng electrical resistance ng haluang metal. Kapag tumaas ang temperatura ng pagtanda, sa halip na ang mga zone ay may istraktura na malapit sa istraktura ng aluminyo, lumilitaw ang maliliit na particle ng mga metastable na phase na may sariling kristal na sala-sala (artipisyal, o, mas tiyak, phase aging). Ang karagdagang pagbabago sa istraktura ay humahantong sa isang matalim na pagtaas sa paglaban sa maliliit na plastic deformation.

Masasabi nang walang pagmamalabis na ang mga pakpak ng eroplano ay hawak sa hangin sa pamamagitan ng mga zone o metastable na mga particle, at kung, bilang resulta ng pag-init, ang mga matatag na pagtatago ay lilitaw sa halip na mga zone at particle, ang mga pakpak ay mawawala ang kanilang lakas at yumuko lamang.

Sa Unyong Sobyet noong dekada 20, ang inhinyero ng metalurhiko na si V.A. Si Butalov ay nakabuo ng isang domestic na bersyon ng duralumin, na tinatawag na chain mail aluminum. Ang salitang "duralumin" ay nagmula sa pangalan ng Aleman na lungsod ng Duren, kung saan nagsimula ang pang-industriya na produksyon ng haluang ito. At ang chain mail aluminum ay ginawa sa nayon (lungsod ngayon) ng Kolchugino, rehiyon ng Vladimir. Ang unang sasakyang panghimpapawid ng metal ng Sobyet, ANT-2, na idinisenyo ni A.N., ay ginawa mula sa aluminyo ng chain mail. Tupolev.

Ang mga naturang haluang metal ay mahalaga pa rin para sa teknolohiya ngayon. Sa partikular, ang mga blades ng propeller ng sasakyang panghimpapawid ay ginawa mula sa D1 alloy. Sa panahon ng digmaan, kapag ang mga piloto ay madalas na kailangang lumapag sa mga random na platform o, nang hindi inilalabas ang landing gear, sa "tiyan," nangyari nang maraming beses na ang mga talim ng propeller ay nakabaluktot kapag sila ay tumama sa lupa. Nakayuko sila, ngunit hindi nabali! Kaagad sa field sila ay itinuwid at pinalipad muli gamit ang parehong propeller... Ang isa pang haluang metal ng parehong pamilya ng duralumin - D16 - ay ginagamit nang iba sa pagtatayo ng sasakyang panghimpapawid - ang mga panel ng mas mababang pakpak ay ginawa mula dito.

Sa panimula, ang mga bagong haluang metal ay lilitaw kapag natuklasan ang mga bagong yugto ng pagpapalakas. Hinahanap sila ng mga mananaliksik, hinahanap sila, at patuloy silang hahanapin. Ang mga phase ay mahalagang mga kemikal na intermetallic compound na nabubuo sa haluang metal at makabuluhang nakakaapekto sa mga katangian nito. Ang iba't ibang mga yugto ay nagpapataas ng lakas, paglaban sa kaagnasan at iba pang praktikal na mahahalagang katangian ng haluang metal sa iba't ibang paraan. Gayunpaman, mula nang matuklasan si Vilma, kakaunti sa kanila ang natagpuan - wala pang isang dosena. Ang kanilang pagbuo ay posible lamang kung ang mga kaukulang elemento ay natutunaw sa aluminyo. Malinaw, ang bawat isa sa mga yugto ng pagpapalakas ay nararapat sa isang medyo detalyadong kuwento.

Nabanggit na na ang unang aluminyo na haluang metal ay ang haluang metal nito na may silikon, isang kapitbahay sa periodic table. Ngunit ang mga katangian ng haluang metal na ito ay hindi kasiya-siya at samakatuwid sa loob ng mahabang panahon ay pinaniniwalaan na ang pagdaragdag ng silikon sa aluminyo ay nakakapinsala. Ngunit sa unang bahagi ng 20s ng ating siglo ay matatag na itinatag na ang mga haluang metal ng Al – Mg – Si system (Mg2Si phase) ay may, tulad ng duralumin, ang epekto ng hardening sa panahon ng pagtanda. Ang lakas ng makunat ng naturang mga haluang metal ay mula 12 hanggang 36 kg/mm2, depende sa nilalaman ng silikon at magnesiyo at pagdaragdag ng tanso at mangganeso.

Ang mga haluang metal na ito ay malawakang ginagamit sa paggawa ng mga barko, gayundin sa modernong konstruksiyon. Isang kawili-wiling detalye: sa mga araw na ito sa ilang mga bansa (sa USA, halimbawa) mas maraming aluminyo ang ginugugol sa pagtatayo kaysa sa lahat ng uri ng pinagsamang transportasyon: mga eroplano, barko, mga sasakyan sa tren, mga kotse. Sa ating bansa, ang mga aluminyo na haluang metal ay malawakang ginagamit sa pagtatayo ng Palasyo ng mga Pioneer sa Lenin Hills at ang pagtatayo ng USSR Standards Committee on Leninsky Prospect sa Moscow, ang Sports Palace sa Kyiv, pati na rin ang maraming iba pang modernong mga gusali. Libu-libong prefabricated na mga bahay na aluminyo ang matagumpay na "nagtatrabaho" sa Arctic at sa mga bulubunduking rehiyon, kung saan walang mga lokal na materyales sa gusali sa malapit o ang konstruksiyon ay puno ng napakalaking kahirapan. Ang mga bahay na aluminyo (karamihan) ay inihahatid sa mga naturang lugar sa pamamagitan ng aluminyo (karamihan) mga eroplano at helicopter.

Sa pamamagitan ng paraan, tungkol sa mga helicopter. Ang mga blades ng kanilang mga propeller sa buong mundo ay ginawa mula sa mga haluang metal ng Al – Mg – Si system, dahil ang mga haluang ito ay may napakataas na resistensya sa kaagnasan at mahusay na lumalaban sa mga vibration load. Ang ari-arian na ito ang pinakamahalaga para sa mga piloto ng helicopter at kanilang mga pasahero. Ang pinakamaliit na mga depekto sa kaagnasan ay maaaring kapansin-pansing mapabilis ang pagbuo ng mga bitak sa pagkapagod. Para sa kapayapaan ng isip ng mga pasahero, napapansin namin na sa katotohanan ay medyo mabagal na umuusbong ang mga nakakapagod na bitak, at lahat ng mga helicopter ay nilagyan ng mga device na nagsenyas sa piloto kapag lumitaw ang unang maliit na crack. At pagkatapos ay pinapalitan ang mga blades, sa kabila ng katotohanan na maaari silang gumana nang daan-daang oras pa.

Ang epekto ng pagtanda ay likas din sa mga haluang metal ng Al – Zn – Mg system. Ang sistemang ito ay agad na napatunayang isang record holder ng dalawang beses: isang record holder para sa lakas - noong 20s, ang mga aluminum-zinc-magnesium alloy na may lakas na 55...60 kg/mm2 ay nakuha - at isang "record holder, on ang kabaligtaran" para sa paglaban sa kemikal - ang mga sheet at roll na ginawa mula sa naturang mga ternary alloy ay basag o gumuho sa ilalim ng impluwensya ng atmospheric corrosion kahit na sa panahon ng proseso ng pagtanda, sa bakuran mismo ng pabrika.

Sa loob ng mga dekada, ang mga mananaliksik mula sa iba't ibang bansa ay naghahanap ng mga paraan upang mapataas ang resistensya ng kaagnasan ng naturang mga haluang metal. Pagkatapos ng lahat, nasa 50s na, lumitaw ang mga high-strength na aluminyo na haluang metal na may zinc at magnesium, na may kasiya-siyang paglaban sa kaagnasan. Kabilang sa mga ito ang mga domestic alloy na B95 at B96. Sa mga haluang metal na ito, bilang karagdagan sa tatlong pangunahing bahagi, mayroon ding tanso, kromo, mangganeso, at zirconium. Sa gayong kumbinasyon ng mga elemento ng kemikal, ang likas na katangian ng pagkabulok ng supersaturated na solidong solusyon ay nagbabago nang malaki, na ang dahilan kung bakit tumataas ang resistensya ng kaagnasan ng haluang metal.

Gayunpaman, nang ang taga-disenyo ng sasakyang panghimpapawid O.K. Sinimulan ni Antonov na lumikha ng higanteng sasakyang panghimpapawid na "Antey" at para sa power frame ng "Antey" ay kinakailangan ang malalaking forging at stamping, pantay na lakas sa lahat ng direksyon; ang mga haluang metal na B95 at B96 ay hindi angkop. Sa haluang metal para sa Antey, ang mga maliliit na karagdagan ng mangganeso, zirconium at chromium ay kailangang mapalitan ng bakal. Ito ay kung paano lumitaw ang sikat na haluang metal na B93.

Sa huling dekada, lumitaw ang mga bagong kahilingan. Para sa tinatawag na malawak na katawan na sasakyang panghimpapawid sa malapit na hinaharap, na idinisenyo para sa 300...500 na mga pasahero at 30...50 libong oras ng pagpapatakbo ng flight, ang pangunahing pamantayan - pagiging maaasahan at tibay - ay tumataas. Ang malawak na katawan na sasakyang panghimpapawid at mga airbus ay bubuuin ng 70...80% na mga aluminyo na haluang metal, na nangangailangan ng parehong napakataas na lakas at napakataas na paglaban sa kaagnasan. Bakit nauunawaan ang lakas, kung bakit ang paglaban sa kemikal ay mas maliit, kahit na ang halimbawa sa itaas na may mga blades ng helicopter ay malinaw na malinaw...

Ang konsepto ng ligtas-napinsalang mga istraktura ay lumitaw, na nagsasaad: kung ang isang bitak ay lilitaw sa isang istraktura, dapat itong mabagal, at kahit na ito ay umabot sa isang makabuluhang sukat, na madaling makita, ang bitak na ito ay hindi dapat maging sanhi ng pagkasira ng istraktura. sa kabuuan. Nangangahulugan ito na ang mga high-strength na aluminyo na haluang metal para sa naturang sasakyang panghimpapawid ay dapat na may mataas na tibay ng bali at mataas na natitirang lakas sa pagkakaroon ng isang crack, at ito ay posible lamang sa mataas na resistensya ng kaagnasan.

Ang lahat ng mga katangiang ito ay perpektong pinagsama sa mga aluminyo na haluang metal na may mataas na kadalisayan: ang mga dumi ng bakal ay ikasampu ng isang porsyento, ang silikon ay isang daan, at ang sodium, ang mga microadditive na makabuluhang nagpapabuti sa mga katangian ng mga aluminyo-silikon na haluang metal, ay hindi dapat higit sa ilang sampung- ikasampu ng isang porsyento. At ang batayan ng naturang mga haluang metal ay ang Al - Zn - Mg - Cu system. Ang pag-iipon ng mga haluang metal na ito ay isinasagawa sa paraang ang mga lumalakas na particle ay nagiging bahagyang mas malaki kaysa karaniwan (coagulation aging). Totoo, nagreresulta ito sa bahagyang pagkawala ng lakas, at ang ilang bahagi ay kailangang gawing mas makapal ang pader, ngunit ito ay hindi maiiwasang presyo na babayaran para sa buhay ng serbisyo at pagiging maaasahan. Ang kabalintunaan ng kapalaran: ang mga aluminyo na haluang metal na may sink at magnesiyo, na dating pinaka-lumalaban sa kaagnasan, ay ginawa ng agham sa isang uri ng pamantayan ng paglaban sa kaagnasan. Ang mga dahilan para sa mahimalang pagbabagong ito ay pandagdag sa tanso at mga makatwirang regimen sa pagtanda.

Isa pang halimbawa ng pagpapabuti ng matagal nang kilalang mga sistema at haluang metal. Kung sa klasikong duralumin ang nilalaman ng magnesiyo ay mahigpit na limitado (sa daan-daang porsyento), ngunit ang mangganeso ay napanatili at ang konsentrasyon ng tanso ay nadagdagan, kung gayon ang haluang metal ay nakakakuha ng kakayahang ma-welded nang maayos sa pamamagitan ng pagsasanib. Ang mga istruktura na ginawa mula sa naturang mga haluang metal ay gumagana nang maayos sa hanay ng temperatura mula sa ganap na zero hanggang +150...200°C.

Sa panahong ito, ang ilang mga teknikal na produkto ay kailangang salit-salit na makita ang alinman sa katamtamang init o labis na lamig. Ito ay hindi nagkataon na ang likidong hydrogen at likidong mga tangke ng oxygen ay ginawa mula sa mga katulad na haluang metal. Mga misil ng Amerikano"Saturn", na naghatid ng mga crew ng Apollo spacecraft sa Buwan.

Kapag nilulutas ang mga makalupang problema sa transportasyon at pag-iimbak ng tunaw na gas na may tatlong bahagi na haluang metal Al - Cu - Mn, napakagaan na dalawang bahagi na haluang metal ng aluminyo na may magnesiyo - magnesiyo - matagumpay na nakikipagkumpitensya. Ang Magnalia ay hindi tumitigas sa pamamagitan ng heat treatment. Depende sa teknolohiya ng pagmamanupaktura at nilalaman ng magnesium, ang kanilang lakas ay nag-iiba mula 8 hanggang 38 kg/mm2. Sa temperatura ng likidong hydrogen sila ay marupok, ngunit sa kapaligiran ng likidong oxygen at tunaw na nasusunog na mga gas ay matagumpay silang gumagana. Ang mga lugar ng kanilang aplikasyon ay napakalawak. Sa partikular, napatunayan nilang mabuti ang kanilang sarili sa paggawa ng mga barko: ang mga hull ng mga barkong hydrofoil - "Rocket" at "Meteor" - ay ginawa mula sa magnalium. Ginagamit din ang mga ito sa mga disenyo ng ilang rockets.

Ang partikular na tala ay ang posibilidad ng paggamit ng low-alloy magnalium para sa packaging ng pagkain. Mga lata, pambalot ng keso, foil para sa nilagang karne, lata ng beer, takip para sa mga bote na may mga produktong lactic acid - hindi ito kumpletong listahan ng mga application na nauugnay sa pagkain ng mga haluang ito. Sa lalong madaling panahon sa ating bansa ang mga aluminum lata ay gagawin sa bilyun-bilyon, at pagkatapos ay ang kahulugan ni Alexander Evgenievich Fersman ng "lata na metal" ay lilipat mula sa lata patungo sa aluminyo. Ngunit bumalik tayo sa mga yugto ng pagpapalakas.

Noong 1965, natuklasan ng isang pangkat ng mga siyentipikong Sobyet ang epekto ng hardening sa panahon ng pagtanda sa mga haluang metal ng Al – Li – Mg system. Ang mga haluang metal na ito, partikular na ang haluang metal 01420, ay may parehong lakas ng duralumin, ngunit 12% na mas magaan at may mas mataas na modulus ng elasticity. Sa mga disenyo ng sasakyang panghimpapawid, nagbibigay-daan ito para sa 12...14% na pagtaas ng timbang. Bilang karagdagan, ang haluang metal 01420 ay mahusay na hinang at may mataas na pagtutol sa kaagnasan. Ngayon sa buong mundo mayroong tumaas na interes sa mga haluang metal ng sistemang ito.

Mabilis na paglamig upang bumuo ng mga kristal

Bago kumuha ng mga ingot o hugis na casting mula sa isang aluminyo na haluang metal, ang metal ay dapat na malinis ng mga gas at solid non-metallic inclusions. Sa mga gas sa likidong aluminyo, ang hydrogen ay pangunahing natutunaw. Kung mas mataas ang temperatura ng matunaw, mas marami ang mayroon. Kapag ito ay lumalamig at nag-kristal, wala itong oras na maghiwalay at nananatili sa metal sa anyo ng maliliit at kung minsan ay medyo malalaking pores. Ang hydrogen ay nagdudulot ng maraming problema: mga void sa mga hugis na casting, mga bula sa mga sheet at profile, mga pores sa panahon ng fusion welding. At sa isang kaso lamang ang hydrogen ay naging lubhang kapaki-pakinabang - pinag-uusapan natin ang tinatawag na aluminum foam, na kahawig ng magandang Dutch cheese (mayroon lamang mas maraming pores sa naturang metal, at hindi ito nagpapalabas ng "luha ”). Ang tiyak na gravity ng aluminum foam ay maaaring tumaas sa 0.3...0.5 g/cm3. Ang mga pores sa loob nito ay sarado, at ang metal ay malayang lumulutang sa tubig. Mayroon itong napakababang thermal at acoustic conductivity at pinutol at ibinebenta. Upang makakuha ng isang talaan na bilang ng mga voids, likidong aluminyo, ayon sa "recipe" ni Propesor M.B. Ang Altman ay sobrang init at pagkatapos ay ang zirconium o titanium hydride ay ipinakilala dito, na agad na nabubulok, na naglalabas ng hydrogen. Narito ang metal, na kumukulo na may malaking bilang ng mga bula, ay mabilis na ibinuhos sa mga hulma.

Ngunit sa lahat ng iba pang mga kaso, sinusubukan nilang alisin ang hydrogen. Ang pinakamahusay na paraan upang gawin ito ay hipan ang matunaw na may klorin. Ang mga bula ng klorin, na gumagalaw sa likidong aluminyo, ay sumisipsip ng mga atom at maliliit na bula ng hydrogen, at kumukuha ng mga nasuspinde na particle ng slag at oxide films. Ang paglisan ng likidong aluminyo ay may isang mahusay na epekto, na kung saan ay nakakumbinsi na ipinakita ng siyentipikong Sobyet na si K.N. Mikhailov.

Ang lahat ng mga non-metallic inclusions ay lalong nakakapinsala sa panahon ng mabagal na pagkikristal ng metal, kaya sa panahon ng paghahagis palagi nilang sinusubukang pataasin ang rate ng crystallization. Ang mga hugis na bahagi ay inihagis hindi sa mga hulma sa lupa, ngunit sa mga hulma ng metal; Kapag naghahagis ng mga ingot, ang mga cast iron molds ay pinapalitan ng mga water-cooled na tanso. Ngunit kahit na sa pinakamabilis na pag-alis ng init mula sa dingding ng amag o amag, pagkatapos ng pagkikristal ng unang manipis na layer, lumilitaw ang isang puwang ng hangin sa pagitan ng dingding at ng crust na ito. Ang hangin ay nagsasagawa ng init nang hindi maganda... Ang bilis ng pag-alis ng init mula sa metal ay bumaba nang husto.

Sa loob ng mahabang panahon, ang lahat ng mga pagtatangka na radikal na pabilisin ang paglamig ng mga pader ay nabigo dahil sa air gap na ito. Sa huli, ang tamang solusyon ay natagpuan, gaya ng kadalasang nangyayari sa teknolohiya, mula sa "kabilang panig": sa halip na labanan ang pagkawala ng init sa agwat ng hangin, ang puwang mismo ay inalis. Ang malamig na tubig ay nagsimulang i-spray nang direkta sa crystallizing metal. Sa gayon ay ipinanganak ang paraan ng tuluy-tuloy na paghahagis ng mga aluminum ingots.

Ang likidong metal ay ibinubuhos sa isang maliit na tanso o aluminyo na crystallizer. Ang isang tray ay ipinasok sa crystallizer, na pinapalitan ang nakapirming ilalim. Sa sandaling magsimula ang solidification ng aluminyo, ang pan ay dahan-dahang ibinaba - unti-unti at sa parehong bilis ng proseso ng pagkikristal. At ang likidong metal ay patuloy na idinagdag mula sa itaas.

Ang proseso ay kinokontrol upang ang butas ng tinunaw na aluminyo ay matatagpuan pangunahin sa ibaba ng gilid ng crystallizer, kung saan ang tubig ay direktang ibinibigay sa solidifying ingot.

Ang pagbuo ng tuluy-tuloy na paghahagis ng mga ingot ng aluminyo haluang metal ay naganap sa mga mahihirap na taon ng digmaan. Ngunit sa pamamagitan ng 1945 sa aming mga halamang metalurhiko Walang natitirang amag para sa mga aluminum ingot. Ang kalidad ng cast metal ay tumaas nang husto. Malaki ang papel ng A.F. sa pagbuo ng tuluy-tuloy na paghahagis ng aluminyo. Belov, V.A. Livanov, S.M. Voronov at V.I. Dobatkin. Sa pamamagitan ng paraan, ang paraan ng tuluy-tuloy na paghahagis ng bakal sa ferrous metalurhiya, ang pag-unlad nito ay nagsimula sa mga susunod na taon, ay malaki ang utang sa matagumpay na pag-unlad ng tuluy-tuloy na paghahagis ng aluminyo.

Mamaya F.I. Kvasov, 3.N. Getselev at G.A. Ang mga Balakhonian ay naglagay ng orihinal na ideya na naging posible upang gawing kristal ang mga multi-toneladang aluminum ingot nang walang anumang mga hulma. Sa panahon ng proseso ng pagkikristal, ang likidong metal ay hinahawakan sa suspensyon ng isang electromagnetic field.

Walang gaanong mapanlikha si V.G., na binuo noong panahon ng digmaan. Nakabuo si Golovkin ng tuluy-tuloy na paraan para sa paggawa ng cast aluminum wire na may diameter na hanggang 9 mm. Ang isang stream ng likidong metal ay patuloy na bumubuhos mula sa isang pahalang na butas sa pugon. Ang cooling water ay inilapat sa metal mismo sa labasan, at sa lalong madaling panahon ang bahagyang tinanggihan na stream ay kinuha ng mga roller at hinugot pa. Ang ibabaw ng naturang wire ay makinis at makintab, at ang lakas nito ay hindi mas mababa sa cold-drawn wire. At ang pangangailangan para dito ay napakalaki. Ang sinumang nakasakay sa eroplano ay nakakita ng walang katapusang hanay ng mga rivet sa mga pakpak at fuselage. Ngunit, tila, hindi alam ng lahat na ang bilang ng mga rivet na ito sa isang manlalaban sa panahon ng digmaan ay umabot sa 100...200 libo, at sa isang bomber - kahit hanggang sa isang milyon...

Kapag pinag-uusapan ang tungkol sa pagpapalakas ng mga yugto, binigyang-diin namin na ang mga ito ay resulta ng paglusaw ng kaukulang mga metal sa aluminyo at pakikipag-ugnayan ng kemikal dito. Ang mga ito ay lubhang kapaki-pakinabang na mga pagsasama. Nilalabanan nila ang mga pagsasama ng oksido nang napakatigas sa lahat ng yugto ng produksyon. Ngunit ganoon ang diyalektiko ng mga katangian ng sangkap: ang mga pagsasama ng oksido, hindi matutunaw sa aluminyo at nakakapinsala dito, ay ganap na nagbago ng kanilang kalidad sa sandaling sila ay naging mga manipis na pelikula.

SAP at SAS

Kung ang likidong aluminyo ay na-spray, ang resulta ay higit pa o mas kaunting bilugan na mga particle, ganap na natatakpan ng manipis na mga pelikula ng oksido. Ang mga particle na ito (tinatawag na atomizer) ay giniling sa mga ball mill. Ang thinnest "cake" na may kapal na 0.1 microns ay nakuha. Kung ang naturang pulbos ay hindi muna na-oxidized, pagkatapos ay sa pakikipag-ugnay sa hangin ay agad itong sasabog - magaganap ang marahas na oksihenasyon. Samakatuwid, ang isang hindi gumagalaw na kapaligiran na may kontroladong nilalaman ng oxygen ay nilikha sa mga gilingan, at ang proseso ng oksihenasyon ng pulbos ay nangyayari nang paunti-unti.

Sa unang yugto ng paggiling, ang bulk weight ng powder ay bumababa sa 0.2 g/cm3, ang nilalaman ng aluminum oxide ay unti-unting tumataas sa 4...8%. Ang paggiling ay nagpapatuloy, ang mga maliliit na particle ay nakaimpake nang mas mahigpit at hindi magkakadikit, dahil ang taba ay espesyal na idinagdag sa pulbos, at ang bulk na bigat ng materyal ay tumataas sa 0.8 g/cm3. Ang oksihenasyon ay nangyayari nang husto, at ang nilalaman ng aluminyo oksido ay umabot sa 9...14%. Unti-unti, ang taba ay halos ganap na sumingaw, at ang pinakamaliit na na-oxidized na mga particle ay "magkadikit" at lumalaki nang sama-sama sa mas malalaking conglomerates.

Ang nasabing "mabigat" na pulbos (naglalaman ito ng hanggang 20...25% oksido) ay hindi na lumilipad tulad ng himulmol, maaari itong ligtas na ibuhos sa mga baso. Pagkatapos ang pulbos ay briquetted sa mga pagpindot sa ilalim ng presyon ng 30...60 kg/mm2 at sa temperatura na 550...650ºС. Pagkatapos nito, ang materyal ay nakakakuha ng metal na kinang, mayroon itong medyo mataas na lakas, elektrikal at thermal conductivity. Ang mga briquette ay maaaring pinindot, igulong, huwad sa mga tubo, mga sheet, mga pamalo at iba pang mga produkto. Ang lahat ng mga semi-tapos na produktong ito ay tinatawag na SAP - pagkatapos ng mga unang titik ng mga salitang "sintered aluminum powder".

Kung mas maliit ang distansya sa pagitan ng mga particle, mas malakas ang SAP. Dahil sa ang katunayan na ang likas na katangian ng dispersed formations sa maginoo aging aluminum alloys at sa SAP ay naiiba, ang mga materyales na ito ay ibang-iba sa kanilang mga katangian. Ang SAP ay nagpapanatili ng mataas na lakas hanggang sa 500...600°C, at lahat ng aluminyo na haluang metal sa temperaturang ito ay pumasa sa isang semi-likido o malapot na estado. Libu-libong oras sa mga temperatura hanggang 500°C sa pangkalahatan ay may maliit na epekto sa lakas ng SAP dahil ang interaksyon ng mga particle ng oxide at ang aluminum matrix ay bahagyang nagbabago pagkatapos ng pag-init. Ang mga aluminyo na haluang metal ay ganap na nawawalan ng lakas sa panahon ng naturang pagsubok.

Ang SAP ay hindi nangangailangan ng hardening; ang resistensya ng kaagnasan nito ay malapit sa purong aluminyo. Sa mga tuntunin ng electrical at thermal conductivity, ang materyal na ito ay mas malapit sa purong aluminyo kaysa sa mga aging alloy na may parehong lakas. Ang isang tampok na katangian ng SAP ay ang adsorption ng isang malaking halaga ng kahalumigmigan sa pamamagitan ng branched na ibabaw ng mga oxidized na particle.

Samakatuwid, ang SAP ay dapat na maayos na na-degassed sa isang vacuum, pinapainit ang materyal sa punto ng pagkatunaw ng aluminyo. Ang SAP ay ginagamit upang gumawa ng mga piston para sa mga makina na nagpapatakbo sa temperaturang hanggang 400 at kahit 450°C; ang materyal na ito ay nangangako para sa paggawa ng barko at kemikal na engineering.

Sa pagtatapos ng kwento tungkol sa paggamit ng aluminyo bilang isang istrukturang materyal, kinakailangang banggitin ang mga sintered na haluang metal nito na may silikon, nikel, bakal, kromo, at zirconium. Tinatawag silang SAS - pagkatapos ng mga unang titik ng mga salitang "sintered aluminum alloy". Ang mga haluang metal ay may mababang koepisyent ng linear expansion, at ito ay nagpapahintulot sa kanila na magamit sa kumbinasyon ng bakal sa mga mekanismo at aparato. Sa ordinaryong aluminyo, ang koepisyent ng linear expansion ay humigit-kumulang dalawang beses na mas mataas kaysa sa bakal, at ito ay nagdudulot ng mataas na stress, dimensional distortion at mga problema sa lakas.

Siyempre, higit pa ang masasabi tungkol sa elemento No. 13 kaysa sa metal na aluminyo. Ang "talambuhay" ng elemento No. 13 ay nauugnay sa kapalaran ng maraming mga problemang pang-agham at pagtuklas, iba't ibang mga proseso at produkto - mga pintura, mga materyales ng polimer, mga catalyst at marami pang iba. Gayunpaman, hindi ito magiging isang pagkakamali kung igigiit natin na ang metal na aluminyo ay mas mahalaga sa modernong teknolohiya, sa modernong buhay, kaysa sa lahat ng mga aluminyo na compound na pinagsama-sama.

Hindi lamang isang alamat

Maraming mga sikat na libro sa kimika at metalurhiya ang nagbibigay ng kuwento na ang aluminyo ay diumano'y kilala noong sinaunang panahon. Ang isang tiyak na imbentor (ang kanyang pangalan ay nananatiling hindi kilala) ay nagdala sa isa sa mga pinuno ng isang mangkok na gawa sa metal - napakagaan, ngunit sa panlabas ay katulad ng pilak. Ang kuwento ay natapos sa luha: ang imbentor ay pinatay, dahil ang pinuno ay natakot na ang bagong metal ay magpapawalang halaga sa kanyang pilak.

Malamang, ang kwentong ito ay walang iba kundi isang magandang fairy tale. Ngunit ang mga tao ay gumamit ng ilang mga compound ng aluminyo noong sinaunang panahon. At hindi lamang luwad, ang batayan nito ay Al2O3. Sa "Natural History" ni Pliny the Elder ay binanggit na ang alum (ang kanilang formula ay KAl(SO4)2 · 12H2O) ay ginamit bilang mordant para sa pagtitina ng mga tela sa pagliko ng luma at bagong panahon. Sa simula ng ating panahon, ang Romanong kumander na si Archelaus, sa panahon ng digmaan sa mga Persiano, ay nag-utos ng mga kahoy na tore na lagyan ng tawas. Dahil dito, ang puno ay naging lumalaban sa apoy, at hindi nagawang sunugin ng mga Persian ang mga kuta ng Romano.

Aluminothermy

Noong 1865, ang sikat na Russian chemist na si N.N. Natuklasan ni Beketov ang isang paraan para sa pagbabawas ng mga metal gamit ang aluminyo, na tinatawag na aluminothermy. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay kapag ang isang halo ng mga oxide ng maraming mga metal na may elemental na aluminyo ay nag-apoy, ang mga metal na ito ay nababawasan. Kung ang oksido ay kinuha nang labis, ang resultang metal ay halos libre mula sa admixture ng elemento No. 13. Ang pamamaraang ito ay malawakang ginagamit ngayon sa paggawa ng chromium, vanadium, at manganese.

Sintetikong cryolite

Upang makagawa ng aluminyo sa pamamagitan ng electrolysis, kinakailangan ang cryolite. Ang mineral na ito, na mukhang yelo, ay maaaring makabuluhang bawasan ang pagkatunaw ng alumina, ang hilaw na materyal para sa produksyon ng aluminyo. Ang komposisyon ng cryolite ay 3NaF · AlF3. Ang tanging malaking deposito ng mineral na ito ay halos maubos, at maaari nating sabihin na ang industriya ng aluminyo sa mundo ay nagtatrabaho na ngayon sa sintetikong cryolite. Sa ating bansa, ang mga unang pagtatangka upang makakuha ng artipisyal na cryolite ay ginawa noong 1924. Noong 1933, ang unang halaman ng cryolite ay nagsimula malapit sa Sverdlovsk. Mayroong dalawang pangunahing paraan ng paggawa ng mineral na ito - acidic at alkaline, ang una ay ginagamit nang mas malawak. Sa kasong ito, ang hilaw na materyal ay fluorspar CaF2, na ginagamot ng sulfuric acid upang makagawa ng hydrogen fluoride. Kapag natunaw sa tubig, ito ay na-convert sa hydrofluoric acid, na tumutugon sa aluminum hydroxide. Ang resultang fluoroalumnic acid H3AlF6 ay sentralisado sa soda. Ang cryolite, na bahagyang natutunaw sa tubig, ay namuo.

Unang katalista

Sa maraming taon na ngayon, mayroong patuloy na pag-uusap tungkol sa mga catalyst ng K. Ziegler at D. Natta - mga organoelement compound na nagbago ng produksyon ng maraming polymeric na materyales, lalo na ang mga sintetikong goma. Ang mga polimer na nakuha gamit ang mga naturang catalyst ay nakikilala sa pamamagitan ng isang partikular na malinaw na istraktura at samakatuwid ay mas mahusay na mga katangian ng physicochemical. Ang mga unang catalyst para sa stereospecific polymerization ay mga organoaluminum compound.

At ang lahat ng ito ay aluminum oxide!

Ang aluminyo ay matagal nang tumigil na maging isang mahalagang metal, ngunit ang ilan sa mga compound nito ay nananatiling mahalagang bato. Mga solong kristal ng aluminyo oksido na may maliit na pagdaragdag ng mga pangkulay na oksido - ito ay isang maliwanag na pulang ruby ​​​​at isang nagniningning na asul na sapiro - mahalagang mga bato sa una - pinakamataas na pagkakasunud-sunod. Ang mga ito ay binibigyan ng kulay sa pamamagitan ng: sapphire - iron at titanium ions, ruby ​​​​- chromium. Ang purong mala-kristal na aluminum oxide ay walang kulay at tinatawag na corundum. Ang aluminyo ay bahagi rin ng tourmaline, walang kulay na leucosapphire, dilaw na "oriental topaz" at marami pang mahahalagang bato. Ang artipisyal na corundum, sapphire at ruby ​​​​ay ginawa sa isang pabrika; ang mga batong ito ay kinakailangan hindi lamang ng mga alahas, kundi pati na rin ng maraming sangay ng modernong teknolohiya. Sapat na alalahanin ang mga ruby ​​​​laser, mga relo na may labinlimang bato, emery, na pangunahing ginawa mula sa corundum na nakuha sa mga electric furnace, at ang mga sapphire window ng Tokamak, isa sa mga unang pag-install para sa pag-aaral ng mga proseso ng thermonuclear.

Isang isotope lamang

Ang natural na aluminyo ay binubuo lamang ng isang "uri" ng mga atomo - isang isotope na may mass number na 27. Ang ilang mga artipisyal na radioactive isotopes ng elemento No. 13 ay kilala, karamihan sa mga ito ay maikli ang buhay at isa lamang - ang aluminyo-26 ay may kalahating buhay. ng halos isang milyong taon.

Mga alumina

Ang mga aluminate ay ang mga asin ng orthoaluminum H3AlO3 at metaaluminum HAlO2 acids. Kasama sa mga natural na aluminate ang noble spinel at mahalagang chrysoberyl. Ang sodium aluminate NaAlO2, na nabuo sa paggawa ng alumina, ay ginagamit sa produksyon ng tela parang mordant. Kamakailan lamang, ang mga aluminate ng mga bihirang elemento ng lupa, na nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na refractoriness at isang katangian, sa maraming mga kaso maganda, kulay, ay nakakuha din ng praktikal na kahalagahan. Ang lanthanum at samarium aluminates ay cream, europium, gadolinium at dysprosium ay pink, neodymium ay lilac, praseodymium ay dilaw. Ang mga materyales na ito ay itinuturing na promising sa paggawa ng mga espesyal na ceramics at optical glasses, pati na rin sa enerhiyang nuklear: Ang ilang mga elemento ng bihirang lupa ay may napakataas na kakayahan na kumuha ng mga thermal neutron. Magbasa pa tungkol dito sa mga kwento tungkol sa lanthanides.

Guro - tungkol sa mag-aaral

“...Naniniwala ako na nakagawa ako ng isang pagtuklas: Natuklasan ko ang tao. Noong 1880, ilang sandali pagkatapos ng aking pagbabalik mula sa Japan, kung saan nagturo ako ng kimika sa loob ng apat na taon, napansin ko ang isang labing-anim na taong gulang na batang lalaki. Ang binatang ito ay pumunta sa laboratoryo upang bumili ng mga glass tube, test tube, o isang bagay na katulad niyan sa halagang ilang sentimo. Wala akong alam tungkol sa batang ito, ngunit madalas kong iniisip na marahil siya ay magiging isang siyentipiko - pagkatapos ng lahat, siya ay nakikibahagi sa pagsasaliksik noong mga taon na ang ibang mga tinedyer ay gumugugol lamang ng kanilang oras sa mga laro at libangan. Ang binatilyong ito ay si Charles M. Hall, ang lalaking, sa edad na 23, ay nakatuklas ng isang paraan para sa paghihiwalay ng aluminyo mula sa ores.

Si Charles ay nag-aral sa kolehiyo, at pagkatapos niyang makumpleto ang bahagi ng kinakailangang kurso, dinala ko siya sa aking laboratoryo. Minsan, sa pakikipag-usap sa mga estudyante, sinabi ko: "Ang isang imbentor na namamahala upang bumuo ng isang murang paraan para sa paggawa ng aluminyo at paggawa ng aluminyo na isang metal para sa mass consumption ay gagawa ng isang mahusay na serbisyo sa sangkatauhan at makakakuha ng katanyagan ng isang natatanging siyentipiko."

Narinig kong lumingon si Charles sa isa sa mga kapwa niya estudyante at sinabing, "Gagawin ko ang metal na iyon." At kailangan niyang magtrabaho. Sinubukan niya ang maraming paraan, ngunit lahat ay walang tagumpay. Sa wakas, nanirahan si Hall sa electrolysis. Binigyan ko siya ng mga luma, hindi kinakailangang kagamitan at baterya. Iyong mga nakakita ng mga de-kuryenteng baterya ay matatawa sa kung ano ang nagawa ni Hall mula sa iba't ibang tasa ng mga bukol ng karbon. Ngunit nakuha namin ang kasalukuyang kailangan namin.

Di nagtagal, nagtapos si Hall sa kolehiyo at kinuha ang gusali sa kanyang sarili. Itinayo niya ang kanyang laboratoryo sa kagubatan na hindi kalayuan sa kanyang bahay, patuloy na ipinagpatuloy ang kanyang mga eksperimento at madalas na sinabi sa akin ang tungkol sa mga resulta.

Ito ay kinakailangan upang makahanap ng isang solvent para sa aluminyo oksido, ang pangunahing aluminyo raw na materyal. At pagkatapos ng anim na buwan, itinatag ni Hall na ang oksido ay lubos na natutunaw sa pagtunaw ng sodium fluoride aluminate 3NaF · AlF3.

Isang umaga, tumakbo si Hall sa akin na may masayang tandang: "Propesor, nakuha ko ito!" Sa nakabukang palad ay nakalagay ang labindalawang maliliit na bola ng aluminyo, ang pinakaunang aluminyo na ginawa ng electrolysis. Nangyari ito noong Pebrero 23, 1886."

Ito ay isang kuwento ni Propesor Yvette, na muling na-print namin mula sa koleksyon na "Flash of Genius," na pinagsama-sama mula sa mga pangunahing mapagkukunan ng American scientist na si A. Garrett.

Aluminyo sa rocket fuel

Kapag nasusunog ang aluminyo sa oxygen at fluorine, maraming init ang inilalabas. Samakatuwid, ito ay ginagamit bilang isang additive sa rocket fuel. Ang Saturn rocket ay sumunog ng 36 tonelada ng aluminum powder habang lumilipad ito. Ang ideya ng paggamit ng mga metal bilang bahagi ng rocket fuel ay unang ipinahayag ni F.A. Zander.

Konklusyon

Ito ay kilala na sa mga p-elemento ang p-sublevel ng panlabas na antas ng elektroniko ay puno ng mga electron, na maaaring maglaman ng isa hanggang anim na electron.

Mayroong 30 p-elemento sa periodic table. Ang mga p-element na ito, o ang kanilang mga p-electron analogues, ay bumubuo ng mga subgroup na IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA at VI IIA. Ang istraktura ng panlabas na elektronikong antas ng mga atomo ng mga elemento ng mga subgroup na ito ay umuunlad sa sumusunod na paraan: ns2p1, ns2p2, ns2p3, ns2p4, ns2p5 at ns2p6.

Sa pangkalahatan, ang mga p-elemento, maliban sa aluminyo, ay medyo mahina ang aktibidad ng pagbabawas. Sa kabaligtaran, sa panahon ng paglipat mula sa IIIA hanggang sa VIIA subgroup, ang isang pagtaas sa aktibidad ng oxidative ng mga neutral na atom ay sinusunod, ang mga halaga ng electron affinity at pagtaas ng enerhiya ng ionization, at ang electronegativity ng mga p-element ay tumataas.

Sa mga atomo ng p-element, hindi lamang mga p-electron, kundi pati na rin ang mga s-electron ng panlabas na antas ay may valence. Ang pinakamataas na positibong estado ng oksihenasyon ng p-electronic analogues ay katumbas ng bilang ng pangkat kung saan sila matatagpuan.

Mga Gamit na Aklat

1. Akhmetov N.S., Pangkalahatan at di-organikong kimika. - M.: Higher School, 1989

2. Cotton F., Wilkinson J., Fundamentals of Inorganic Chemistry. - M.: Mir, 1979

3. Nekrasov B.V., Teksbuk ng pangkalahatang kimika. - M.: Chemistry, 1981

4. S. I. Venetsky "Mga Kuwento tungkol sa mga metal", Moscow ed. Metalurhiya 1986

5. Yu. V. Khodakov, V. L. Vasilevsky "Mga Metal", Moscow ed. Enlightenment 1966

6. A. V. Suvorov, A. B. Nikolsky "General Chemistry", St. Petersburg ed. Kimika 1995

PLANO:

Panimula

Mga pisikal na katangian ng Al

Mga kemikal na katangian ng Al

Paghahanda at paggamit ng Al

Aluminyo oksido Al 2 O 3

Aluminum hydroxide Al(OH)3

Mga aluminyo na asing-gamot

Binary aluminum compounds

Interes, interes...

Ano ito - Al

Tungkol sa mga benepisyo ng pagtanda at pagpapalakas ng mga yugto

Mabilis na paglamig upang bumuo ng mga kristal

SAP at SAS

Hindi lamang isang alamat

Aluminothermy

Sintetikong cryolite

Unang katalista

At ang lahat ng ito ay aluminum oxide!

Isang isotope lamang

Mga alumina

Guro - tungkol sa mag-aaral

Aluminyo sa rocket fuel

Konklusyon

Panitikan

Ulyanovsk State Agricultural Academy

Kagawaran ng Chemistry

Sinuri ni: Nuretdinova R.A.

Abstract

"Aluminum"

Ginagawa ng isang mag-aaralakokurso

2b pangkat ng mga guro

gamot sa beterinaryo

Alam mo ba na ang pagmamay-ari ng anumang produktong aluminyo, tulad ng isang profile, bushing, kutsara o piraso ng mga kabit, ay magiging isang mayaman na tao sa ika-19 na siglo? Ngayon, siyempre, ito ay kilala na ang aluminyo ay napaka-pangkaraniwan sa buong mundo, ngunit dati ito ay pinahahalagahan ng higit sa ginto. Ang bagay ay walang aluminyo sa purong metal na anyo sa crust ng lupa, bagaman sa anyo ng mga kemikal na compound ay bumubuo ito ng halos 8% ng crust ng lupa.

Noong sinaunang panahon, ang mga dobleng asing-gamot ng aluminyo (hindi sila tinawag noon) - tawas - ay malawakang ginagamit upang malutas ang iba't ibang mga problema, bagaman walang usapan tungkol sa aluminyo. Ang trivalent na metal na naroroon sa mga asin ay nagpapahintulot sa alum na gamitin para sa iba't ibang layunin, at kahit ngayon ay ginagamit ang alum sa mga antibacterial na sabon, aftershave lotion, at baking powder.

Ang aluminyo-potassium alum ay malawakang ginagamit noong sinaunang panahon bilang isang mordant at bilang isang paraan ng paghinto ng pagdurugo. Ang kahoy ay pinapagbinhi ng isang solusyon ng aluminum-potassium alum, na ginawa itong hindi nasusunog. Ang isang kilalang makasaysayang kuwento ay nagsasabi kung paano ang Romanong kumander na si Archelaus, sa panahon ng digmaan sa mga Persiano, ay nag-utos sa mga tore ng mga nagtatanggol na istruktura na pahiran ng tawas, salamat sa kung saan ang mga Persiano, sa lahat ng kanilang pagnanais, ay hindi nagawang itakda ang mga ito. apoy, pabayaan na sunugin sila.

Noong 1807 lamang nagsimulang seryosong magsalita ang English chemist, physicist at geologist na si Sir Humphry Davy tungkol sa aluminyo na nilalaman ng alum, na nabanggit na bilang karagdagan sa mga asing-gamot, ang alum ay naglalaman din ng isang tiyak na metal. Nagpasya si Humphry Davy na tawagan ang metal na ito na "aluminyo", dahil ang salitang "alum" na isinalin mula sa Latin ay nangangahulugang alum.

Sa patas, nararapat na banggitin na sa France, 29 taon bago si Davy, ang chemist na si Antoine Lavoisier ay itinuro na sa kanyang mga gawa sa chemistry aluminum oxide, na tinawag niyang "agrill", at sa parehong oras ay nabanggit na ang sangkap na ito ay maaaring umiiral din sa solidong anyo, iyon ay, sa anyo ng metal. Bagaman sa teknolohiya sa mga taong iyon, imposible pa rin na paghiwalayin ang malakas na mga atomo ng oxygen mula sa mga molekula ng oksido.

Ang unang seryosong tagumpay ay dumating noong 1825, nang ang isang physicist at researcher ng electromagnetism mula sa Denmark, si Hans Christian Oersted, sa kanyang laboratoryo ay nagpainit ng anhydrous aluminum chloride (nakuha sa pamamagitan ng pagpasa ng chlorine sa mainit na pinaghalong aluminum oxide at karbon) na may potassium amalgam, at, na pinalayas ang mercury, nakatanggap ng aluminyo , bagama't bahagyang nahawahan ng mga impurities, at sa gayon ay nagpapatunay sa mahalagang ideya ni Davy.

Bilang parangal sa English na kasamahan na nagbigay inspirasyon kay Oersted na magsagawa ng eksperimentong ito, pinangalanan ni Oersted ang resultang metal na aluminyo. Si Oersted ay itinuturing na ngayon ang unang siyentipiko na kumuha ng aluminyo sa laboratoryo.

Dalawang taon pagkatapos ng eksperimento ni Oersted, isang German physicist at physician sa pamamagitan ng pagsasanay, si Friedrich Wöhler, ay nakabuo ng isang bagong paraan para sa paggawa ng laboratoryo ng aluminyo, na nagpapahusay sa pamamaraan ni Oersted. Nakuha ni Wöhler ang aluminyo sa anyo ng butil-butil na pulbos sa pamamagitan ng pagpainit ng aluminyo klorido na may potasa. Pagkatapos ay nakakuha si Wöhler ng beryllium at yttrium sa katulad na paraan.

Sa susunod na 18 taon, hanggang 1845, ang mga siyentipiko ay nakagawa na ng sapat na metal upang pag-aralan nang detalyado ang mga katangian nito. Ngunit ito ay Woeller na nabanggit ang hindi pangkaraniwang liwanag ng aluminyo kumpara sa iba pang mga metal.

Pagkalipas ng siyam na taon, lalo na noong 1854, ang Pranses na pisisista at chemist na si Henri Saint-Clair Deville ay nakabuo ng isang mas praktikal na paraan para sa paggawa ng aluminyo. Gumamit siya ng sodium metal upang palitan ang aluminyo mula sa sodium-aluminum binary chloride. Ito ay isang paraan kung saan ang ilang kilo ng purong aluminyo ay maaaring makuha sa isang pagkakataon. Pagkalipas ng dalawang taon, si Henri Sainte-Clair Deville ang unang gumawa ng aluminyo sa pamamagitan ng electrolysis ng isang tinunaw na sodium-aluminum chloride.

Kawili-wiling makasaysayang katotohanan. Noong 1855, nag-organisa si Napoleon III ng isang eksibisyon ng mga aluminum ingots. 12 pinaliit na ingot ang namangha sa mga panauhin sa eksibisyon sa kanilang kinang, habang napakagaan.

Kaya, ang aluminyo ay naging perpektong metal para sa paggawa ng mga alahas at iba't ibang elemento damit, tulad ng mga buckles, at sa loob ng mahabang panahon ay nagsilbing hindi bababa sa mga eksibit ng museo. Ang katotohanang ito ay nagpagalit kay Henri - ang halaga ng aluminyo ay hindi dapat limitado sa mga trinket.

Ang emperador, na nag-sponsor ng mananaliksik sa kanyang trabaho, ay umaasa na ang mga sandata at baluti ay maaaring gawin mula sa aluminyo, at kahit ilang mga helmet ang ginawa; bilang isang resulta, nagkaroon ng pagkabigo sa mga katangian ng metal. Iniutos ni Napoleon III na ang lahat ng nagresultang aluminyo ay i-recycle sa paggawa ng mga kubyertos.

Ang mga kubyertos na ito ay ginamit lamang ng matataas na opisyal, kasama na ang emperador mismo, habang ang mga panauhin ay binigyan lamang ng mga gintong kutsara at tinidor. Ang aluminyo noong mga panahong iyon ay mas mahirap makuha kaysa sa ginto, at samakatuwid ang presyo nito ay maraming beses na mas mataas kaysa sa ginto.

Noong 1886 nagbago ang sitwasyon. Isang paraan ang natuklasan industriyal na produksyon aluminyo Ang sabay-sabay na pagtuklas, nang nakapag-iisa sa isa't isa, ay ginawa ng French chemical engineer na si Paul-Louis-Toussaint Héroux at ng American Charles Martin Hall, isa ring chemical engineer. Nabatid na noong una ay labis na nagulat si Hall nang matuklasan niya ang mga plake ng purong aluminum sa ilalim ng sisidlan.

Ang pamamaraang ito ay nagtataglay pa rin ng pangalan ng mga imbentor nito - ang proseso ng Hall-Heroult - ang paglusaw ng aluminum oxide sa molten cryolite na sinusundan ng electrolysis gamit ang consumable coke o graphite anode electrodes. Noong ika-20 siglo, ang paraang ito ay ginamit nang napakalawak para sa pang-industriyang produksyon ng aluminyo.

Sa pangkalahatan, dalawang taon lamang pagkatapos ng pagtuklas ng Hall at Héroult, upang makakuha ng aluminum oxide, iminungkahi ng Russian chemist ng Austrian na pinagmulan na si Karl Iosifovich Bayer ang murang pagkuha ng aluminum oxide mula sa bauxite.

Kaya ang presyo ng aluminyo ay bumaba ng limang beses sa isang gabi. Sa huli, kung noong 1852 ang isang kilo ng aluminyo ay nagkakahalaga ng $1,200, sa simula ng ika-20 siglo ang isang kilo ay nagkakahalaga ng mas mababa sa isang dolyar. At ngayon ang mga produktong aluminyo sa pangkalahatan ay hindi masyadong mahal.

Ang resultang metal ay mabuti sa lahat maliban sa lakas, kaya kinakailangan sa industriya. Ngunit ang problemang ito ay nalutas nang maglaon. Noong 1903, itinatag ng German metallurgical engineer na si Alfred Wilm na ang isang aluminyo na haluang metal na may pagdaragdag ng 4% na tanso pagkatapos ng matalim na paglamig (pagsusubo ng temperatura 500 °C), na nasa temperatura ng silid sa loob ng 4-5 araw, ay unti-unting nagiging mas matigas at mas malakas, nang hindi nawawala. sabay kaplastikan.

Noong 1909, nag-apply si Wilm para sa isang patent na "Paraan para sa pagpapabuti ng mga aluminyo na haluang metal na naglalaman ng magnesium." Sa isang pang-industriya na sukat, ang matibay na aluminyo na haluang metal ay nagsimulang gawin noong 1911 sa bayan ng Düren ng Aleman, bilang parangal kung saan ang haluang ito ay pinangalanang "duralumin."

Andrey Povny

Itinuturo sa atin ng kasaysayan na ang sangkatauhan, sa pamamagitan ng mahaba at unti-unting pagsisikap, ay nakamit ang tunay na sibilisasyon. Ang mahabang landas na nilakbay hanggang ngayon ay nahahati sa iba't ibang punto ng view. Karaniwan nang hatiin ang kasaysayan ng sangkatauhan sa mga panahon ayon sa mga kasangkapan at metal na gumaganap ng pangunahing papel sa isang tiyak na panahon.

Ang unang panahon ay ang Panahon ng Bato, kung kailan hindi alam ng mga tao ang pagproseso ng metal at ginawa ang lahat ng kanilang mga kasangkapan mula sa bato. Pagkatapos ay dumating ang Bronze at Copper Ages, at ngayon ay nabubuhay tayo sa Iron Age. Sa katunayan, ang bakal ay napakahalaga sa tunay na sibilisasyon na kung wala ito ang lahat ng mga tagumpay ng modernong industriya at teknolohiya ay ganap na hindi maiisip. Hindi natin magagawa nang walang bakal, samantalang madali nating magagawa nang walang ginto, at walang alinlangan na kung sa kasalukuyang panahon ang bakal ay hindi ang pinakamarangal na metal, tiyak na ito ang pinakakapaki-pakinabang at kailangan para sa atin sa bawat hakbang.

Titigil na ba tayo diyan, o maiisip ba natin na darating ang panibagong panahon na ang bakal ay mawawala sa background? Anong metal ang papalit sa bakal, anong siglo ang darating?

Masasagot na ng modernong agham ang mga tanong na ito, at sa pag-uusap na ito ay ipakikilala natin sa mga mambabasa ang mga katangian ng metal na papalit sa bakal para sa ating malalayong mga inapo na mabubuhay sa panahon ng aluminyo. Ang hinaharap na edad ay aluminyo. Ngunit bakit aluminyo at hindi isa pang metal? Totoo ba ito?

Upang mapalitan ng anumang metal ang bakal, kinakailangan ang mga sumusunod na kondisyon. Una, ang bagong metal ay dapat na mas mahusay kaysa sa bakal; pangalawa, ito ay kinakailangan na ito ay laganap, sa likas na katangian sa hindi bababa sa dami kaysa sa bakal. Ang aluminyo ay tulad ng isang metal. Sa ibaba ay ipakikilala namin sa mambabasa ang lahat ng mga katangian ng kamangha-manghang metal na ito, na maaaring palitan ang bakal sa katigasan, na nalampasan ito sa iba pang mga aspeto, at sa kagandahan, lalo na sa mga haluang metal, ay maaaring makipagkumpitensya sa ginto at pilak. At ang pinaka-kapansin-pansin ay ang mga deposito ng kamangha-manghang metal na ito ay hindi maihahambing na mas malaki kaysa sa bakal. Ang bagong metal na ito ay nasa lahat ng dako; tinatapakan natin ito araw-araw at oras. Ang aluminyo ay kung hindi man ay tinatawag na luad, at ang pangalan lamang ay nagpapakita na ito ang pangunahing bahagi ng luad, ang luad na ngayon ay tinatrato natin ng hindi nararapat at nakakasakit na paghamak. Paano magbabago sa hinaharap ang kahulugan ng ating karaniwang parirala: "isang napakalaking paa na luwad"! Maawa ka, sasabihin ng ating mga inapo, "mga talampakang putik, ngunit walang magagawang mas mabuti at mas malakas!" Ganyan nagbabago ang panahon, at kasama natin sila...

Kaya, alam natin kung anong metal ang dapat palitan ang ating kalawang na bakal at gumawa ng malaking rebolusyon sa sibilisasyon, alam natin ang mga katangian ng kahanga-hangang metal na ito - ano ang problema?

Sa pagkuha ng metal na ito. Ito ay hindi maihahambing na mas mahusay at mas malawak kaysa sa bakal, ngunit hindi pa rin natin alam ang isang murang paraan upang makuha ito, at ang mura ay hindi maiiwasan para sa panahon ng luad na palitan ang panahon ng bakal. Ang pagtuklas ng pamamaraang ito ay magbubunga ng isang rebolusyon sa kasaysayan ng sangkatauhan, kung ihahambing sa kung saan ang pinakamahalagang mga kaganapang pampulitika, ang pinakamadugong digmaan ay magiging mga bagay lamang, halos hindi karapat-dapat ng pansin. At ang rebolusyong ito sa daigdig ay magaganap hindi sa larangan ng digmaan, kundi sa isang lugar sa liblib na laboratoryo ng isang katamtamang manggagawa ng agham na makakatuklas ng sikreto ng madaling pagbabago ng luwad sa putik.

Ngunit sabihin natin ang ilang mga salita tungkol sa metal na ito upang hindi ituring ng mambabasa ang mga salita sa itaas na isang pagmamalabis.

Ang aluminyo o luad ay ang pinakakaraniwang metal sa mundo, ngunit hindi ito matatagpuan sa anyo ng metal, ngunit sa anyo lamang ng alumina, iyon ay, ang kumbinasyon nito sa oxygen (Al 2 O 3), na bahagi ng pinakakaraniwang mga bato at ang pangunahing bahagi ng luwad.

pilak na aluminyo; tiyak na gravity purong metal 2.56 (ibig sabihin, 2 1/2 beses lamang na mas mabigat kaysa sa tubig); sa pamamagitan ng pagproseso ng partikular na gravity ay tumataas sa 2.67; ang electrical conductivity nito ay 3 1/2 beses na mas mataas kaysa sa bakal, at 2 beses na mas mababa kaysa sa tanso. Ang aluminyo ay isang mahusay na konduktor ng init; ang punto ng pagkatunaw nito ay nasa pagitan ng mga punto ng pagkatunaw ng sink at pilak; ito, ayon sa iba't ibang mga obserbasyon, ay 600-850 ° C. Ang kapasidad ng init, ayon sa iba't ibang mga kahulugan, ay 0.202-0.2253, i.e. ito ay mas mataas para sa aluminyo kaysa sa karamihan ng mga metal, na tumutugma sa mababang atomic na timbang ng aluminyo.

Mahusay na gumaganap ang aluminyo sa mga hulma ng pandayan at nagbibigay ng mahusay na paghahagis sa cast iron at sa lupa. Kung ito ay sumisipsip ng oxygen o piyus na may mga bakas ng silikon, ito ay nagiging kulay abo at malutong; Samakatuwid, ang ibabaw ng paghahagis ng mga hulma ay natatakpan ng karbon o sinunog na cryolite. Ang kahanga-hangang pag-aari ng metal upang labanan ang kaagnasan (na kung saan ang bakal ay lalo na naghihirap) ay lubhang humina kung ang metal ay hindi malinis. Ang aluminyo ay hindi apektado ng hydrogen sulphide, ammonium sulphide, o nitric acid, na epektibo lamang sa puntong kumukulo; hindi ito sensitibo sa impluwensya ng mga acid ng halaman at napakahusay na napanatili sa hangin, kahit na sa pinakamanipis na dahon. Ang compact na aluminyo ay hindi nagbabago sa kumukulong tubig. Kahit na may pulang init, ang singaw ng tubig ay hindi nabubulok. Sa isang pinong hinati na estado at sa anyo ng mga dahon kapag kumukulo, ang metal ay nabubulok ng tubig. Ang hydrochloric acid ay natutunaw ng mabuti ang aluminyo. Ang mga pangunahing paghihirap na humahadlang sa paggamit ng aluminyo ay ang mataas na presyo nito at ang katotohanan na ang maliit na pansin ay binabayaran sa mga katangian ng aluminyo mula sa punto ng view ng kanilang paggamit. Ginagamit na ito ngayon para sa isang malaking bilang ng mga optical at mathematical na instrumento, sa alahas at iba't ibang "articles de fantaisie" na nangangailangan ng lakas at liwanag. Ang liwanag ng isang metal ay isang napakahalagang ari-arian, na kung saan, na sinamahan ng lakas, ay gagawa ng aluminyo, sa mababang presyo, isang kailangang-kailangan na materyal para sa iba't ibang uri ng mga aplikasyon.

Ang isang napakahalagang balakid sa paggamit ng aluminyo ay ang kahirapan ng pagdugtong ng dalawang piraso nito. Kapag pinainit ang metal para sa paghihinang, isang manipis na pelikula ng alumina ang bumubuo sa ibabaw nito, na pumipigil sa panghinang na kumonekta sa metal. Ang parehong ay totoo para sa aluminyo haluang metal. Gayunpaman, gamit ang ilang mga pamamaraan, posible na maghinang ng aluminyo (mga pamamaraan ng Mourey at Burbuz).

Ang mga aluminyo na haluang metal, na ngayon ay may makabuluhang praktikal na interes, ay malamang na gaganap ng isang napakahalagang papel sa industriya sa hinaharap, dahil ang aluminyo ay nagiging mas mura. Ang mga haluang metal na ito ay napakarami. Paano pangkalahatang posisyon, maaari itong ituro na ang aluminyo ay nagpapabuti sa mga katangian ng halos lahat ng mga metal kung saan ito ay idinagdag sa maliit na dami. Pinatataas nito ang kanilang lakas, ang ningning ng malambot na mga metal at nagbibigay sa kanila ng higit na pagtutol sa pagkilos ng mga ahente ng kemikal. Ito ay haluang metal sa halos lahat ng mga kapaki-pakinabang na metal. Kung ito ay pinagsama sa bakal, hindi ito maaaring ganap na ihiwalay mula dito sa metal na anyo; Ang bakal na naglalaman ng higit sa 7-8% na aluminyo ay nagiging malutong at nag-kristal sa mahabang karayom.

Aluminum alloyed na may isang maliit na halaga ng pilak loses makabuluhang sa malleability; ngunit sa isang admixture ng 5% ng metal na ito ay mahusay na naproseso at tumatagal ng isang mas mahusay na polish kaysa sa purong pilak. Sa 3% na pilak, ang aluminyo ay napakahusay para sa mga pisikal na kasangkapan dahil ito ay mas matigas, mas maputi kaysa sa pilak, at hindi nababahiran kahit na mula sa hydrogen sulfide. Ang haluang metal na may isang maliit na halaga ng pilak ay lalong angkop para sa sinag ng mga kaliskis at ang paggamit nito para sa layuning ito ay medyo karaniwan. Ang isang haluang metal na naglalaman ng 5% na pilak ay paulit-ulit na inirerekomenda para sa mga barya dahil ito ay matigas, makintab at hindi nawawala ang ningning sa paglipas ng panahon.

Ang mga haluang metal ng aluminyo at lata ay walang kahalagahan hanggang sa gumamit si Burbuz ng aluminyo para sa paghihinang at ipinakita ang kanilang iba pang mga katangian. Ang haluang metal na naglalaman ng 100 bahagi ng aluminyo at 20 bahagi ng lata ay naging isang tagumpay mula sa isang pang-industriyang punto ng view; ngunit ang haluang metal ng 100 bahagi ng aluminyo at 10 bahagi ng lata ay mas kawili-wili: ito ay mas puti kaysa sa aluminyo, ud. timbang 2.85, i.e. bahagyang higit pa kaysa sa aluminyo; Maaari itong magamit na may parehong kaginhawahan tulad ng aluminyo para sa pagtatayo ng lahat ng mga instrumento na nangangailangan ng espesyal na liwanag. Ang paglaban nito sa iba't ibang mga ahente ng kemikal ay mas malaki kaysa sa purong aluminyo, at mas madali ang pagproseso. Tulad ng para sa paghihinang, ito ay kasingdali ng para sa tanso, at napupunta nang walang anuman espesyal na pagsasanay. Maraming mga instrumento ang ginawa mula sa haluang metal na ito, na isa nang production item na ginagamit para sa pagtatayo ng optical, geodetic at pisikal na mga instrumento. Ang pinaka-kagiliw-giliw na haluang metal ng sink at aluminyo ay naglalaman ng huling 3%; ito ay mas matigas at mas makintab kaysa sa zinc.

Ang isang haluang metal na 97% na ginto at 3% na aluminyo ay mas maganda sa kulay kaysa sa purong ginto, na hindi nawawala ang iba pang mga katangian nito.

Kaya, ang pagpapapasok ng maliliit na halaga ng iba pang mga metal sa aluminyo ay nagpapataas ng kinang at katigasan nito nang hindi binabago ang iba pang mga katangian nito; ang pagpapakilala ng maliliit na dami ng aluminyo sa iba pang mga metal ay halos palaging nagpapaganda ng kanilang mga katangian.

Sa lahat ng mga haluang metal, ang aluminum bronze ay kamakailan lamang ay nakakuha ng malaking kahalagahan, lalo na dahil ang elektrikal na paraan ay ginagamit para sa katha nito.

Hanggang kamakailan sa pinakamahusay na posibleng paraan Ang paraan ng pagkuha ng aluminum bronze ay itinuturing na sa Cowles brothers (Cowles, sa Cleveland, Ohio, North America). Ngunit ngayon ay pinalitan ng Frenchman Heroult ang thermal method ng Cowles ng thermo-electrolytic method, na lumalabas na mas kumikita at maginhawa. Bago magpatuloy maikling paglalarawan Gamit ang mga pamamaraang ito, ilalarawan namin ang mga katangian ng aluminyo na tanso, na malapit nang mapalitan ang ordinaryong tansong lata.

Ang haluang metal ng aluminyo na may 5% na tanso ay malleable pa rin; sa 10% tanso ito ay hindi na angkop para sa pagproseso. Ang mga haluang metal na naglalaman ng higit sa 80% tanso ay may magandang dilaw na kulay; isang nilalaman ng 5 hanggang 10% tanso ay tinatawag na aluminyo tanso; ito ay pinag-aralan ng mabuti nina Percy, Saint-Clair-Deville, Debray at iba pa.Ito ay napakatibay, nahuhulog at mahusay na pinakintab. Kung ang nilalaman ng aluminyo ay tumaas sa itaas ng 10%, kung gayon ang katigasan ng haluang metal ay tataas nang labis na mahirap lamang iproseso. Ang isang haluang metal na may 10% aluminyo ay magaan, dilaw-ginintuang, at may 5% na aluminyo ito ay mapula-pula, dilaw-ginintuang; sa 2% aluminyo ito ay halos tanso-pula.

Ang aluminyo bronze ay naiiba sa ordinaryong lata na tanso dahil hindi ito nag-o-oxidize kapag natunaw at gumagawa ng hindi pangkaraniwang malinis na paghahagis. Pinagsasama ng tanso na may 10% aluminyo ang katigasan na may mahusay na katigasan; sa mga temperatura mula sa pinakamadilim na pulang init hanggang sa halos natutunaw na punto, ito ay ganap na malleable.

Ang tiyak na gravity ng aluminum bronze ay bumababa sa pagtaas ng nilalaman ng aluminyo. Ang lakas ng mga compound ng aluminyo ay kapansin-pansin, at may kaugnayan sa dami ng aluminyo ay nabanggit na ang pagbaba ng kahit na 1% ng kapaki-pakinabang na sangkap na ito ay nangangailangan ng isang kapansin-pansing pagbaba sa lakas, ngunit sa parehong oras ay pinatataas ang makunat na lakas ng haluang metal. . Upang makilala ang tigas ng aluminyo na tanso, itinuturo namin ang paggamit nito para sa paggawa ng mga selyo ng selyo sa Paris. Sa produksyon na ito, maraming trabaho ang nagpunta sa paghahanap ng mga slab kung saan maglalagay ng mga sheet ng mga selyo, na may mga espesyal na suntok. Sa bawat suntok, pumapasok ang mga suntok sa butas sa slab, at dahil mayroong 300 suntok sa makina, mabilis na gumagana, 180,000,000 butas ang nasusuntok bawat araw. Sa ilalim ng gayong mga kondisyon, ang isang tansong plato ay nauubos sa isang araw, at kahit na ang mga bakal na plato ay mabilis na lumala. Nang mapalitan ang mga ito ng mga aluminum bronze slab, nagsimula silang tumagal nang ilang buwan sa isang pagkakataon. Ayon sa mga eksperimento ni Strange, lumalabas na ang aluminum bronze ay 8 beses na mas mahirap kaysa sa ordinaryong tanso.

Ayon kay E. Self, ang aluminum bronze, sa mga tuntunin ng tensile strength at tensile strength, ay madaling natutupad ang mga kondisyong itinakda para sa steel tools (forged steel) ng mga gobyerno ng England at Germany, na nangangailangan ng tensile strength na humigit-kumulang 4916 kilo kada metro kuwadrado. . website. sa 15% pagpahaba. Ang mga baril na ito ay maaaring gawin gamit ang parehong lakas sa mas kaunting oras at mas mura, gamit ang bronze na may 10% na aluminyo.

Ang aluminyo na haluang metal ng Webster Company ay sinubukan para sa mga blades ng propeller ng barko, na tumatakbo sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon kapwa sa mga ilog at sa mga tropikal na dagat; Ito ay gumagana sa loob ng ilang oras at sa ngayon ay walang napansin na makabuluhang pinsala sa materyal.

Ang mga aluminyo na haluang metal ay tila napaka-angkop para sa lahat ng mga gasgas na bahagi ng mga makina. Ang isang espesyal na haluang metal mula sa Webster Company ay ginamit para sa mga sira-sirang clamp ng isang steamship, at ang paggamit nito ay lubos na pinupuri ng mga practitioner. Ang cowles bronze ay ginamit nang matagumpay para sa mga bearings sa high speed dynamos.

Seksyon 1. Ang pangalan at kasaysayan ng pagkatuklas ng aluminyo.

Seksyon 2. pangkalahatang katangian aluminyo, mga katangiang pisikal at kemikal.

Seksyon 3. Produksyon ng mga casting mula sa mga aluminyo na haluang metal.

Seksyon 4. Aplikasyon aluminyo.

aluminyo ay isang elemento ng pangunahing subgroup ng ikatlong pangkat, ang ikatlong yugto ng periodic system ng mga elemento ng kemikal ng D.I. Mendeleev, na may atomic number na 13. Tinutukoy ng simbolong Al. Nabibilang sa pangkat ng mga magaan na metal. Pinaka-karaniwan metal at ang pangatlo sa pinakamaraming elemento ng kemikal sa crust ng lupa (pagkatapos ng oxygen at silicon).

Simple substance aluminum (CAS number: 7429-90-5) - liwanag, paramagnetic metal kulay pilak-puting, madaling hulmahin, cast, machining. Ang aluminyo ay may mataas na thermal at electrical conductivity at paglaban sa kaagnasan dahil sa mabilis na pagbuo ng malalakas na oxide film na nagpoprotekta sa ibabaw mula sa karagdagang pakikipag-ugnayan.

Ang mga tagumpay na pang-industriya sa anumang binuo na lipunan ay palaging nauugnay sa mga pag-unlad sa teknolohiya ng mga istrukturang materyales at haluang metal. Ang kalidad ng pagproseso at ang pagiging produktibo ng mga kalakal ng pagmamanupaktura ay ang pinakamahalagang tagapagpahiwatig ng antas ng pag-unlad ng estado.

Mga materyales na ginagamit sa modernong mga istraktura, bilang karagdagan sa mataas mga katangian ng lakas dapat magkaroon ng isang kumplikadong mga katangian tulad ng tumaas na paglaban sa kaagnasan, paglaban sa init, thermal at electrical conductivity, refractoriness, pati na rin ang kakayahang mapanatili ang mga katangiang ito sa ilalim ng mga kondisyon ng pangmatagalang operasyon sa ilalim ng mga karga.

Ang mga pang-agham na pag-unlad at proseso ng paggawa sa larangan ng paggawa ng pandayan ng mga non-ferrous na metal sa ating bansa ay tumutugma sa mga advanced na tagumpay siyentipiko at teknolohikal na pag-unlad. Ang kanilang resulta, sa partikular, ay ang paglikha ng mga modernong die casting at injection molding shop sa Volzhsky Automobile Plant at maraming iba pang mga negosyo. Sa Zavolzhsky Motor Plant, matagumpay na nagpapatakbo ang malalaking injection molding machine na may mold locking force na 35 MN, na gumagawa ng mga cylinder block na gawa sa aluminum alloys para sa Volga car.

Ang Altai Motor Plant ay pinagkadalubhasaan ang isang automated na linya para sa paggawa ng injection molded castings. Sa Union of Soviet Socialist Republics (), sa unang pagkakataon sa mundo, ito ay binuo at pinagkadalubhasaan proseso tuloy-tuloy na paghahagis ng mga ingot ng aluminyo haluang metal sa isang electromagnetic crystallizer. Ang pamamaraang ito ay makabuluhang nagpapabuti sa kalidad ng mga ingot at binabawasan ang dami ng basura sa anyo ng mga chips sa panahon ng pag-ikot.

Ang pangalan at kasaysayan ng pagtuklas ng aluminyo

Ang Latin na aluminyo ay nagmula sa Latin na alumen, na nangangahulugang alum (aluminum at potassium sulfate (K) KAl(SO4)2·12H2O), na matagal nang ginagamit sa pag-taning ng balat at bilang isang astringent. Al, isang kemikal na elemento ng pangkat III ng periodic table, atomic number 13, atomic mass 26, 98154. Dahil sa mataas na aktibidad ng kemikal nito, ang pagtuklas at paghihiwalay ng purong aluminyo ay tumagal ng halos 100 taon. Ang konklusyon na "" (isang refractory substance, sa modernong termino - aluminum oxide) ay maaaring makuha mula sa tawas ay ginawa noong 1754. German chemist na si A. Markgraf. Nang maglaon, lumabas na ang parehong "lupa" ay maaaring ihiwalay sa luwad, at nagsimula itong tawaging alumina. Noong 1825 lamang ginawa ang metalikong aluminyo. Danish physicist na si H. K. Ørsted. Ginamot niya ang aluminum chloride na AlCl3, na maaaring makuha mula sa alumina, na may potassium amalgam (isang haluang metal ng potassium (K) na may mercury (Hg)), at pagkatapos i-distill ang mercury (Hg), ibinukod niya ang gray na aluminum powder.

Pagkalipas lamang ng isang-kapat ng isang siglo ang pamamaraang ito ay bahagyang na-moderno. Noong 1854, iminungkahi ng French chemist na si A.E. Sainte-Claire Deville ang paggamit ng sodium metal (Na) upang makagawa ng aluminyo, at nakuha ang mga unang ingots ng bagong metal. Ang halaga ng aluminyo ay napakataas noong panahong iyon, at ang mga alahas ay ginawa mula rito.

Ang isang pang-industriya na pamamaraan para sa paggawa ng aluminyo sa pamamagitan ng electrolysis ng pagtunaw ng mga kumplikadong mixtures, kabilang ang aluminum oxide, fluoride at iba pang mga sangkap, ay independiyenteng binuo noong 1886 ng P. Héroux () at C. Hall (USA). Ang produksyon ng aluminyo ay nauugnay sa mataas na pagkonsumo ng kuryente, kaya ipinatupad ito sa isang malaking sukat lamang noong ika-20 siglo. SA Union of Soviet Socialist Republics (CCCP) Ang unang pang-industriya na aluminyo ay ginawa noong Mayo 14, 1932 sa Volkhov aluminum plant, na itinayo sa tabi ng Volkhov hydroelectric power station.

Ang aluminyo na may kadalisayan na higit sa 99.99% ay unang nakuha sa pamamagitan ng electrolysis noong 1920. Noong 1925 sa trabaho Inilathala ni Edwards ang ilang impormasyon tungkol sa pisikal at mekanikal na mga katangian ng naturang aluminyo. Noong 1938 Taylor, Wheeler, Smith at Edwards ay naglathala ng isang artikulo na nagpapakita ng ilang mga katangian ng aluminyo na may kadalisayan ng 99.996%, na nakuha din sa France sa pamamagitan ng electrolysis. Ang unang edisyon ng monograph sa mga katangian ng aluminyo ay nai-publish noong 1967.

Sa mga susunod na taon, dahil sa comparative na kadalian ng paghahanda at kaakit-akit na mga katangian, marami gumagana tungkol sa mga katangian ng aluminyo. Ang purong aluminyo ay natagpuan ang malawak na aplikasyon pangunahin sa electronics - mula sa mga electrolytic capacitor hanggang sa tuktok ng electronic engineering - microprocessors; sa cryoelectronics, cryomagnetics.

Ang mga mas bagong paraan para sa pagkuha ng purong aluminyo ay ang paraan ng pagdalisay ng zone, pagkikristal mula sa mga amalgam (mga haluang metal na aluminyo na may mercury) at paghihiwalay mula sa mga solusyon sa alkalina. Ang antas ng kadalisayan ng aluminyo ay kinokontrol ng halaga ng electrical resistance sa mababang temperatura.

Pangkalahatang katangian ng aluminyo

Ang natural na aluminyo ay binubuo ng isang solong nuclide, 27Al. Ang configuration ng panlabas na electronic layer ay 3s2p1. Sa halos lahat ng mga compound, ang estado ng oksihenasyon ng aluminyo ay +3 (valence III). Ang radius ng neutral na aluminyo atom ay 0.143 nm, ang radius ng Al3+ ion ay 0.057 nm. Ang mga energies ng sequential ionization ng isang neutral na aluminum atom ay, ayon sa pagkakabanggit, 5, 984, 18, 828, 28, 44 at 120 eV. Ayon sa Pauling scale, ang electronegativity ng aluminyo ay 1.5.

Ang aluminyo ay malambot, magaan, kulay-pilak na puti, ang kristal na sala-sala na kung saan ay nakasentro sa mukha kubiko, parameter a = 0.40403 nm. Ang punto ng pagkatunaw ng purong metal ay 660°C, ang kumukulo na punto ay humigit-kumulang 2450°C, ang density ay 2.6989 g/cm3. Ang koepisyent ng temperatura ng linear expansion ng aluminum ay humigit-kumulang 2.5·10-5 K-1.

Ang kemikal na aluminyo ay isang medyo aktibong metal. Sa hangin, ang ibabaw nito ay agad na natatakpan ng isang siksik na pelikula ng Al2O3 oxide, na pumipigil sa karagdagang pag-access ng oxygen (O) sa metal at humahantong sa pagtigil ng reaksyon, na tumutukoy sa mataas na anti-corrosion properties ng aluminyo. Ang isang proteksiyon na ibabaw na pelikula sa aluminyo ay nabuo din kung ito ay inilagay sa puro nitric acid.

Ang aluminyo ay aktibong tumutugon sa iba pang mga acid:

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

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

Kapansin-pansin, ang reaksyon sa pagitan ng mga pulbos ng aluminyo at yodo (I) ay nagsisimula sa temperatura ng silid kung ang ilang patak ng tubig ay idinagdag sa paunang timpla, na sa kasong ito ay gumaganap ng papel ng isang katalista:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

Ang pakikipag-ugnayan ng aluminyo sa asupre (S) kapag pinainit ay humahantong sa pagbuo ng aluminyo sulfide:

2Al + 3S = Al2S3,

na madaling mabulok ng tubig:

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

Ang aluminyo ay hindi direktang nakikipag-ugnayan sa hydrogen (H), gayunpaman, sa mga hindi direktang paraan, halimbawa, gamit ang mga organoaluminum compound, posibleng mag-synthesize ng solid polymer aluminum hydride (AlH3)x, isang malakas na ahente ng pagbabawas.

Sa anyo ng pulbos, ang aluminyo ay maaaring masunog sa hangin, at ang isang puti, matigas na pulbos ng aluminum oxide Al2O3 ay nabuo.

Ang mataas na lakas ng bono sa Al2O3 ay tumutukoy sa mataas na init ng pagbuo nito mula sa mga simpleng sangkap at ang kakayahan ng aluminyo na bawasan ang maraming mga metal mula sa kanilang mga oxide, halimbawa:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe at kahit na

3CaO + 2Al = Al2O3 + 3Ca.

Ang pamamaraang ito ng paggawa ng mga metal ay tinatawag na aluminothermy.

Ang pagiging likas

Sa mga tuntunin ng kasaganaan sa crust ng lupa, ang aluminyo ay nangunguna sa mga metal at pangatlo sa lahat ng elemento (pagkatapos ng oxygen (O) at silicon (Si)), na nagkakahalaga ng humigit-kumulang 8.8% ng masa ng crust ng lupa. Ang aluminyo ay matatagpuan sa isang malaking bilang ng mga mineral, higit sa lahat aluminosilicates, at mga bato. Ang mga compound ng aluminyo ay naglalaman ng mga granite, basalt, clay, feldspar, atbp. Ngunit narito ang kabalintunaan: na may malaking bilang mineral at mga bato na naglalaman ng aluminyo, mga deposito ng bauxite - ang pangunahing hilaw na materyal para sa pang-industriyang produksyon ng aluminyo - ay medyo bihira. Sa Russian Federation, mayroong mga deposito ng bauxite sa Siberia at Urals. Ang mga alunites at nepheline ay may kahalagahan din sa industriya. Bilang isang elemento ng bakas, ang aluminyo ay naroroon sa mga tisyu ng mga halaman at hayop. Mayroong mga organismo - mga concentrator na nag-iipon ng aluminyo sa kanilang mga organo - ilang mga club mosses at mollusk.

Pang-industriya na produksyon: sa pang-industriyang index ng produksyon, ang bauxite ay unang sumasailalim sa pagproseso ng kemikal, pag-alis ng mga impurities ng oxides ng silikon (Si), iron (Fe) at iba pang mga elemento. Bilang resulta ng naturang pagproseso, ang purong aluminyo oksido Al2O3 ay nakuha - ang pangunahing isa sa paggawa ng metal sa pamamagitan ng electrolysis. Gayunpaman, dahil sa katotohanan na ang punto ng pagkatunaw ng Al2O3 ay napakataas (higit sa 2000°C), hindi posibleng gamitin ang pagkatunaw nito para sa electrolysis.

Nakahanap ng solusyon ang mga siyentipiko at inhinyero gaya ng mga sumusunod. Sa isang electrolysis bath, ang Na3AlF6 cryolite ay unang natunaw (ang temperatura ng pagkatunaw ay bahagyang mas mababa sa 1000°C). Maaaring makuha ang cryolite, halimbawa, sa pamamagitan ng pagproseso ng mga nepheline mula sa Kola Peninsula. Susunod, ang isang maliit na Al2O3 (hanggang sa 10% ng timbang) at ilang iba pang mga sangkap ay idinagdag sa matunaw na ito, na nagpapabuti sa mga kondisyon para sa kasunod na proseso. Sa panahon ng electrolysis ng pagkatunaw na ito, ang aluminum oxide ay nabubulok, ang cryolite ay nananatili sa pagkatunaw, at ang tinunaw na aluminyo ay nabuo sa katod:

2Al2O3 = 4Al + 3O2.

Mga haluang metal

Karamihan sa mga elemento ng metal ay pinaghalo na may aluminyo, ngunit iilan lamang sa kanila ang gumaganap ng papel na ginagampanan ng mga pangunahing bahagi ng haluang metal sa mga industriyal na aluminyo na haluang metal. Gayunpaman, ang isang makabuluhang bilang ng mga elemento ay ginagamit bilang mga additives upang mapabuti ang mga katangian ng mga haluang metal. Ang pinaka-malawak na ginagamit:

Ang Beryllium ay idinagdag upang mabawasan ang oksihenasyon sa mataas na temperatura. Ang mga maliliit na karagdagan ng beryllium (0.01 - 0.05%) ay ginagamit sa mga aluminum casting alloy upang mapabuti ang pagkalikido sa paggawa ng mga internal combustion engine parts (pistons at cylinder heads).

Ang Boron ay ipinakilala upang mapataas ang electrical conductivity at bilang isang refining additive. Ang Boron ay ipinakilala sa mga aluminyo na haluang metal na ginagamit sa nuclear energy (maliban sa mga bahagi ng reactor), dahil sumisipsip ito ng mga neutron, na pumipigil sa pagkalat ng radiation. Ang Boron ay ipinakilala sa isang average na halaga ng 0.095 - 0.1%.

Bismuth. Ang mga metal na may mababang mga punto ng pagkatunaw, tulad ng bismuth at cadmium, ay ipinakilala sa mga aluminyo na haluang metal upang mapabuti ang kakayahang makina. Ang mga elementong ito ay bumubuo ng malambot, fusible phase na nag-aambag sa chip brittleness at cutter lubrication.

Ang Gallium ay idinagdag sa halagang 0.01 - 0.1% sa mga haluang metal kung saan ginawa ang mga consumable anodes.

bakal. Ito ay ipinakilala sa maliliit na dami (»0.04%) sa paggawa ng mga wire upang mapataas ang lakas at mapabuti ang mga katangian ng creep. Gayundin bakal binabawasan ang pagdikit sa mga dingding ng mga amag kapag inihahagis sa isang malamig na amag.

Indium. Ang additive 0.05 - 0.2% ay nagpapalakas ng mga aluminyo na haluang metal sa panahon ng pagtanda, lalo na sa mababang nilalaman ng cuprum. Ang mga indium additives ay ginagamit sa aluminum-cadmium bearing alloys.

Humigit-kumulang 0.3% cadmium ang ipinakilala upang mapataas ang lakas at mapabuti ang mga katangian ng kaagnasan ng mga haluang metal.

Ang kaltsyum ay nagbibigay ng plasticity. Sa nilalaman ng calcium na 5%, ang haluang metal ay may epekto ng superplasticity.

Ang silikon ay ang pinaka ginagamit na additive sa foundry alloys. Sa halagang 0.5 - 4% binabawasan nito ang pagkahilig sa pag-crack. Ang kumbinasyon ng silikon at magnesiyo ay ginagawang posible na init seal ang haluang metal.

Magnesium. Ang pagdaragdag ng magnesium ay makabuluhang nagpapataas ng lakas nang hindi binabawasan ang ductility, pinatataas ang weldability at pinatataas ang corrosion resistance ng haluang metal.

tanso nagpapalakas ng mga haluang metal, ang maximum na hardening ay nakakamit kapag naglalaman cupruma 4 - 6%. Ang mga haluang metal na may cuprum ay ginagamit sa paggawa ng mga piston para sa mga internal combustion engine at mga de-kalidad na bahagi ng cast para sa sasakyang panghimpapawid.

Tin nagpapabuti ng pagproseso ng pagputol.

Titanium. Ang pangunahing gawain ng titanium sa mga haluang metal ay upang pinuhin ang butil sa mga casting at ingots, na lubos na nagpapataas ng lakas at pagkakapareho ng mga katangian sa buong volume.

Bagama't ang aluminyo ay itinuturing na isa sa pinakamababang marangal na mga metal na pang-industriya, ito ay medyo matatag sa maraming mga kapaligiran sa pag-oxidizing. Ang dahilan para sa pag-uugali na ito ay ang pagkakaroon ng tuluy-tuloy na oxide film sa ibabaw ng aluminyo, na agad na nabubuo muli sa mga nalinis na lugar kapag nalantad sa oxygen, tubig at iba pang mga oxidizing agent.

Sa karamihan ng mga kaso, ang pagtunaw ay isinasagawa sa hangin. Kung ang pakikipag-ugnayan sa hangin ay limitado sa pagbuo ng mga compound na hindi matutunaw sa pagkatunaw sa ibabaw at ang nagresultang pelikula ng mga compound na ito ay makabuluhang nagpapabagal sa karagdagang pakikipag-ugnayan, kung gayon kadalasan ay walang mga hakbang na ginagawa upang sugpuin ang gayong pakikipag-ugnayan. Sa kasong ito, ang smelting ay isinasagawa sa direktang kontak matunaw sa kapaligiran. Ginagawa ito sa paghahanda ng karamihan sa mga aluminyo, sink, mga haluang metal na tin-lead.

Ang espasyo kung saan natutunaw ang haluang metal ay nalilimitahan ng isang refractory lining na may kakayahang makatiis sa mga temperatura na 1500 - 1800 ˚C. Ang lahat ng mga proseso ng smelting ay kinabibilangan ng gas phase, na nabuo sa panahon ng pagkasunog ng gasolina, na nakikipag-ugnayan sa kapaligiran at lining ng melting unit, atbp.

Karamihan sa mga aluminyo na haluang metal ay may mataas na resistensya sa kaagnasan sa natural na kapaligiran, tubig sa dagat, mga solusyon ng maraming asin at kemikal, at sa karamihan ng mga pagkain. Ang mga istraktura ng aluminyo na haluang metal ay kadalasang ginagamit sa tubig-dagat. Ang mga marine buoy, lifeboat, barko, barge ay itinayo mula sa mga aluminyo na haluang metal mula noong 1930. Sa kasalukuyan, ang haba ng mga barkong gawa sa mga haluang metal na aluminyo ay umabot sa 61 m. May karanasan sa mga aluminyo sa ilalim ng lupa na mga pipeline, ang mga aluminyo na haluang metal ay lubos na lumalaban sa kaagnasan ng lupa. Noong 1951, isang 2.9 km pipeline ang itinayo sa Alaska. Pagkatapos ng 30 taon ng operasyon, wala ni isang tumagas o malubhang pinsala dahil sa kaagnasan ang nakita.

Ang aluminyo ay ginagamit sa malalaking dami sa pagtatayo sa anyo ng mga cladding panel, pinto, window frame, at mga kable ng kuryente. Ang mga aluminyo na haluang metal ay hindi napapailalim sa matinding kaagnasan sa loob ng mahabang panahon kapag nakikipag-ugnayan sa kongkreto, mortar, o plaster, lalo na kung ang mga istraktura ay hindi madalas na basa. Sa kaso ng madalas na basa, kung ang ibabaw ng aluminyo mga bagay sa pangangalakal ay hindi pa naproseso, maaari itong magdilim, kahit na umitim sa mga pang-industriyang lungsod na may mataas na nilalaman ng mga ahente ng oxidizing sa hangin. Upang maiwasan ito, ang mga espesyal na haluang metal ay ginawa upang makakuha ng makintab na mga ibabaw sa pamamagitan ng makintab na anodizing - paglalagay ng isang oxide film sa ibabaw ng metal. Sa kasong ito, ang ibabaw ay maaaring bigyan ng maraming kulay at lilim. Halimbawa, ginagawang posible ng mga haluang metal ng aluminyo at silikon na makakuha ng isang hanay ng mga shade, mula sa kulay abo hanggang itim. Ang mga haluang metal ng aluminyo at kromo ay may ginintuang kulay.

Ang pang-industriya na aluminyo ay ginawa sa anyo ng dalawang uri ng mga haluang metal - mga haluang metal ng paghahagis, mga bahagi mula sa kung saan ginawa sa pamamagitan ng paghahagis, at mga haluang metal ng pagpapapangit, na ginawa sa anyo ng mga deformable na semi-tapos na mga produkto - mga sheet, foil, plates, profile, wire. Ang mga casting mula sa mga aluminyo na haluang metal ay ginawa gamit ang lahat ng posibleng paraan ng paghahagis. Pinaka-karaniwan sa ilalim ng presyon, sa malamig na mga hulma at sa mga anyo ng buhangin-clay. Sa produksyon ng maliliit na partidong pampulitika ito ay ginagamit paghahagis sa plaster pinagsamang anyo at paghahagis sa pamamagitan ng mga nawawalang modelo ng waks. Ang mga cast alloy ay ginagamit para gumawa ng cast electric motor rotors, cast aircraft parts, atbp. Ang mga wrought alloy ay ginagamit sa automotive production para sa interior trim, bumpers, body panels at interior parts; sa pagtatayo bilang isang materyal sa pagtatapos; V sasakyang panghimpapawid at iba pa.

SA industriya Ginagamit din ang mga pulbos na aluminyo. Ginamit sa metalurhiko industriya: sa aluminothermy, bilang alloying additives, para sa produksyon ng mga semi-finished na produkto sa pamamagitan ng pagpindot at sintering. Ang pamamaraang ito ay gumagawa ng napakatibay na mga bahagi (mga gear, bushings, atbp.). Ginagamit din ang mga pulbos sa kimika upang makagawa ng mga aluminyo na compound at bilang katalista(halimbawa, sa paggawa ng ethylene at acetone). Dahil sa mataas na reaktibiti ng aluminyo, lalo na sa anyo ng pulbos, ginagamit ito sa mga pampasabog at solidong propellant para sa mga rocket, sinasamantala ang kakayahang mabilis na mag-apoy.

Dahil sa mataas na resistensya ng aluminyo sa oksihenasyon, ginagamit ang pulbos bilang pigment sa mga coatings para sa mga kagamitan sa pagpipinta, bubong, papel sa pag-print, at makintab na ibabaw ng mga panel ng kotse. Ang bakal at cast iron ay pinahiran din ng isang layer ng aluminyo. aytem ng kalakalan upang maiwasan ang kanilang kaagnasan.

Sa mga tuntunin ng sukat ng aplikasyon, ang aluminyo at ang mga haluang metal nito ay sumasakop sa pangalawang lugar pagkatapos ng bakal (Fe) at mga haluang metal nito. Ang malawakang paggamit ng aluminyo sa iba't ibang larangan ng teknolohiya at pang-araw-araw na buhay ay nauugnay sa isang kumbinasyon ng mga katangiang pisikal, mekanikal at kemikal nito: mababang density, resistensya ng kaagnasan sa hangin sa atmospera, mataas na thermal at electrical conductivity, ductility at medyo mataas na lakas. Ang aluminyo ay madaling iproseso sa iba't ibang paraan - forging, stamping, rolling, atbp. Ang purong aluminyo ay ginagamit upang gumawa ng wire (ang electrical conductivity ng aluminum ay 65.5% ng electrical conductivity ng cuprum, ngunit ang aluminum ay higit sa tatlong beses na mas magaan kaysa sa cuprum, kaya ang aluminyo ay madalas na pinapalitan sa electrical engineering) at foil na ginagamit bilang packaging material. Ang pangunahing bahagi ng smelted aluminyo ay ginugol sa paggawa ng iba't ibang mga haluang metal. Ang mga proteksiyon at pandekorasyon na patong ay madaling inilapat sa mga ibabaw ng mga haluang metal na aluminyo.

Ang iba't ibang mga katangian ng mga haluang metal na aluminyo ay dahil sa pagpapakilala ng iba't ibang mga additives sa aluminyo na bumubuo ng mga solidong solusyon o intermetallic compound kasama nito. Ang karamihan ng aluminyo ay ginagamit upang makabuo ng mga magaan na haluang metal - duralumin (94% aluminyo, 4% tanso (Cu), 0.5% bawat magnesiyo (Mg), mangganeso (Mn), (Fe) at silikon (Si)), silumin (85). -90% - aluminyo, 10-14% silikon (Si), 0.1% sodium (Na)), atbp. Sa metalurhiya, ang aluminyo ay ginagamit hindi lamang bilang batayan para sa mga haluang metal, kundi pati na rin bilang isa sa malawakang ginagamit na mga additives ng haluang metal sa mga haluang metal batay sa cuprum (Cu), magnesium (Mg), iron (Fe), >nickel (Ni), atbp.

Ang mga aluminyo na haluang metal ay malawakang ginagamit sa pang-araw-araw na buhay, sa konstruksyon at arkitektura, sa industriya ng automotive, paggawa ng mga barko, aviation at teknolohiya sa espasyo. Sa partikular, ang unang artipisyal na Earth satellite ay ginawa mula sa aluminyo na haluang metal. Isang haluang metal ng aluminyo at zirconium (Zr) - malawakang ginagamit sa pagtatayo ng nuclear reactor. Ang aluminyo ay ginagamit sa paggawa ng mga pampasabog.

Kapag humahawak ng aluminyo sa pang-araw-araw na buhay, kailangan mong tandaan na ang mga neutral (acidity) na likido lamang ang maaaring painitin at iimbak sa mga lalagyan ng aluminyo (halimbawa, kumukulo ng tubig). Kung, halimbawa, nagluluto ka ng maasim na sopas ng repolyo sa isang kawali ng aluminyo, ang aluminyo ay pumasa sa pagkain at nakakakuha ito ng hindi kanais-nais na "metal" na lasa. Dahil ang oxide film ay napakadaling masira sa pang-araw-araw na buhay, ang paggamit ng aluminum cookware ay hindi pa rin kanais-nais.

Pilak-puting metal, magaan ang timbang

density - 2.7 g/cm³

Ang punto ng pagkatunaw ng teknikal na aluminyo ay 658 °C, para sa mataas na kadalisayan ng aluminyo ito ay 660 °C

tiyak na init ng pagsasanib - 390 kJ/kg

punto ng kumukulo - 2500 °C

tiyak na init ng pagsingaw - 10.53 MJ/kg

tensile strength ng cast aluminum - 10-12 kg/mmI, deformable - 18-25 kg/mmI, alloys - 38-42 kg/mmI

Katigasan ng Brinell - 24...32 kgf/mm²

mataas na kalagkitan: teknikal - 35%, dalisay - 50%, pinagsama sa manipis na mga sheet at kahit na foil

Modulus ng Young - 70 GPa

Ang aluminyo ay may mataas na electrical conductivity (0.0265 µOhm m) at thermal conductivity (203.5 W/(m K)), 65% ng electrical conductivity ng cuprum, at may mataas na light reflectivity.

Mahinang paramagnetic.

Temperature coefficient ng linear expansion 24.58·10−6 K−1 (20…200 °C).

Ang koepisyent ng temperatura ng electrical resistance ay 2.7·10−8K−1.

Ang aluminyo ay bumubuo ng mga haluang metal na may halos lahat ng mga metal. Ang pinakakilalang mga haluang metal ay cuprum at magnesium (duralumin) at silicon (silumin).

Ang natural na aluminyo ay halos ganap na binubuo ng isang matatag na isotope, 27Al, na may mga bakas ng 26Al, isang radioactive isotope na may panahon kalahating buhay ng 720 libong taon, na nabuo sa kapaligiran kapag ang argon nuclei ay binomba ng mga proton ng cosmic ray.

Sa mga tuntunin ng paglaganap sa crust ng Earth, ito ay nagraranggo sa ika-1 sa mga metal at ika-3 sa mga elemento, pangalawa lamang sa oxygen at silicon. nilalaman ng aluminyo sa crust ng lupa ayon sa datos iba't ibang mananaliksik ay mula sa 7.45 hanggang 8.14% ng masa ng crust ng lupa.

Sa kalikasan, ang aluminyo, dahil sa mataas na aktibidad ng kemikal nito, ay nangyayari halos eksklusibo sa anyo ng mga compound. Iba sa kanila:

Bauxite – Al2O3 H2O (na may mga admixture ng SiO2, Fe2O3, CaCO3)

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

Alumina (mga halo ng kaolin na may buhangin SiO2, limestone CaCO3, magnesite MgCO3)

Corundum (sapphire, ruby, emery) – Al2O3

Kaolinit - Al2O3 2SiO2 2H2O

Beryl (emerald, aquamarine) - 3BeO Al2O3 6SiO2

Chrysoberyl (Alexandrite) - BeAl2O4.

Gayunpaman, sa ilalim ng ilang partikular na pagbabawas ng mga kondisyon, ang pagbuo ng katutubong aluminyo ay posible.

Ang mga likas na tubig ay naglalaman ng aluminyo sa anyo ng mga low-toxic na kemikal na compound, halimbawa, aluminum fluoride. Ang uri ng cation o anion ay nakasalalay, una sa lahat, sa kaasiman ng may tubig na daluyan. Mga konsentrasyon ng aluminyo sa mga katawan ng tubig sa ibabaw Pederasyon ng Russia saklaw mula 0.001 hanggang 10 mg/l, sa tubig dagat 0.01 mg/l.

Ang aluminyo ay

Produksyon ng mga casting mula sa mga haluang metal na aluminyo

Ang pangunahing gawain na kinakaharap ng pandayan produksyon sa aming bansa, ay binubuo ng isang makabuluhang pangkalahatang pagpapabuti sa kalidad ng mga casting, na dapat na maipakita sa isang pagbawas sa kapal ng pader, isang pagbawas sa mga allowance para sa machining at para sa gating-feeding system habang pinapanatili ang tamang operational properties ng mga trade item. Ang huling resulta ng gawaing ito ay dapat na matugunan ang tumaas na mga pangangailangan ng mechanical engineering na may kinakailangang dami ng mga casting nang walang makabuluhang pagtaas sa kabuuang monetary emission ng mga casting ayon sa timbang.

Paghahagis ng buhangin

Sa mga pamamaraan sa itaas ng paghahagis sa isang beses na mga hulma, ang pinaka-tinatanggap na ginagamit sa paggawa ng mga casting mula sa mga haluang metal na aluminyo ay ang paghahagis sa mga wet sand molds. Ito ay dahil sa mababang density ng mga haluang metal, ang maliit na epekto ng puwersa ng metal sa amag at mababang temperatura ng paghahagis (680-800C).

Para sa paggawa ng mga hulma ng buhangin, ginagamit ang paghubog at mga core mixture, na inihanda mula sa kuwarts at clay sands (GOST 2138-74), mga molding clay (GOST 3226-76), mga binder at mga pantulong na materyales.

Ang uri ng gating system ay pinili na isinasaalang-alang ang mga sukat ng paghahagis, ang pagiging kumplikado ng pagsasaayos at lokasyon nito sa amag. Ang pagbuhos ng mga hulma para sa mga paghahagis ng mga kumplikadong pagsasaayos ng maliit na taas ay isinasagawa, bilang panuntunan, gamit ang mas mababang mga sistema ng gating. Para sa malalaking casting heights at manipis na pader, mas mainam na gumamit ng vertical slot o pinagsamang gating system. Ang mga hulma para sa maliliit na laki ng mga casting ay maaaring punan sa pamamagitan ng mga upper gating system. Sa kasong ito, ang taas ng pagkahulog ng metal scab sa lukab ng amag ay hindi dapat lumagpas sa 80 mm.

Upang mabawasan ang bilis ng paggalaw ng matunaw sa pagpasok sa lukab ng amag at upang mas mahusay na paghiwalayin ang mga oxide film at slag inclusions na nasuspinde dito, ang karagdagang hydraulic resistance ay ipinakilala sa mga gating system - ang mga meshes ay naka-install (metal o fiberglass) o ang pagbuhos ay isinasagawa. sa pamamagitan ng butil-butil na mga filter.

Ang mga sprues (feeders), bilang panuntunan, ay dinadala sa manipis na mga seksyon (pader) ng mga castings na ipinamamahagi sa paligid ng perimeter, na isinasaalang-alang ang kaginhawahan ng kanilang kasunod na paghihiwalay sa panahon ng pagproseso. Ang supply ng metal sa napakalaking mga yunit ay hindi katanggap-tanggap, dahil ito ay nagiging sanhi ng pagbuo ng mga pag-urong ng mga lukab sa kanila, nadagdagan ang pagkamagaspang at pag-urong "dips" sa ibabaw ng mga castings. Sa cross-section, ang mga gating channel ay kadalasang may hugis-parihaba na hugis na may malawak na gilid na may sukat na 15-20 mm at ang makitid na bahagi ay 5-7 mm.

Ang mga haluang metal na may makitid na hanay ng pagkikristal (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) ay madaling kapitan ng pagbuo ng mga concentrated shrinkage cavity sa mga thermal unit ng castings. Upang dalhin ang mga shell na ito sa kabila ng mga casting, ang pag-install ng napakalaking kita ay malawakang ginagamit. Para sa manipis na pader (4-5 mm) at maliliit na casting, ang masa ng kita ay 2-3 beses ang masa ng mga casting, para sa makapal na pader ay hanggang sa 1.5 beses. taas dumating pinili depende sa taas ng paghahagis. Para sa taas na mas mababa sa 150 mm taas dumating H-tinatayang. kinuha katumbas ng taas ng Notl casting. Para sa mas mataas na casting, ang ratio na Nprib/Notl ay kinuha katumbas ng 0.3 0.5.

Ang pinakadakilang aplikasyon sa paghahagis ng mga aluminyo na haluang metal ay matatagpuan sa itaas na bukas na kita ng bilog o hugis-itlog na cross-section; Sa karamihan ng mga kaso, ang mga side profit ay sarado. Upang mapabuti ang kahusayan sa trabaho kita sila ay insulated, puno ng mainit na metal, at topped up. Ang pagkakabukod ay karaniwang isinasagawa sa pamamagitan ng pagdidikit ng mga asbestos sheet sa ibabaw ng amag, na sinusundan ng pagpapatuyo gamit ang apoy ng gas. Ang mga haluang metal na may malawak na hanay ng pagkikristal (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) ay madaling kapitan ng pagbuo ng nakakalat na shrinkage porosity. Pagpapabinhi ng pag-urong ng mga pores na may kita hindi epektibo. Samakatuwid, kapag gumagawa ng mga casting mula sa nakalistang mga haluang metal, hindi inirerekomenda na gamitin ang pag-install ng napakalaking kita. Upang makakuha ng mataas na kalidad na mga paghahagis, ang itinuro na pagkikristal ay isinasagawa, malawakang ginagamit para sa layuning ito ang pag-install ng mga refrigerator na gawa sa cast iron at aluminum alloys. Ang mga pinakamainam na kondisyon para sa pagkikristal ng direksyon ay nilikha ng isang vertical-slot gating system. Upang maiwasan ang ebolusyon ng gas sa panahon ng pagkikristal at maiwasan ang pagbuo ng gas-shrinkage porosity sa makapal na pader na casting, ang pagkikristal sa ilalim ng presyon ng 0.4-0.5 MPa ay malawakang ginagamit. Upang gawin ito, ang paghahagis ng mga hulma ay inilalagay sa mga autoclave bago ibuhos, sila ay puno ng metal at ang mga paghahagis ay na-kristal sa ilalim ng presyon ng hangin. Upang makabuo ng malalaking sukat (hanggang sa 2-3 m ang taas) na mga casting na may manipis na pader, ginagamit ang isang paraan ng paghahagis na may sunud-sunod na nakadirekta na solidification. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay ang sunud-sunod na pagkikristal ng paghahagis mula sa ibaba hanggang sa itaas. Upang gawin ito, ang paghahagis ng amag ay inilalagay sa mesa ng isang hydraulic lift at metal tubes na may diameter na 12-20 mm, na pinainit sa 500-700 ° C, ay ibinaba dito, na gumaganap ng function ng risers. Ang mga tubo ay nakapirming naayos sa sprue bowl at ang mga butas sa mga ito ay sarado na may mga stopper. Matapos punan ang sprue bowl ng matunaw, ang mga stopper ay itataas, at ang haluang metal ay dumadaloy sa mga tubo sa gating well na konektado sa mold cavity sa pamamagitan ng slotted sprues (feeders). Matapos ang antas ng pagkatunaw sa mga balon ay tumaas ng 20-30 mm sa itaas ng ibabang dulo ng mga tubo, ang mekanismo ng pagbaba ng haydroliko na talahanayan ay naka-on. Ang pagpapababa ng bilis ay kinuha upang ang amag ay napuno sa ibaba ng baha at ang mainit na metal ay patuloy na dumadaloy sa itaas na bahagi ng amag. Tinitiyak nito ang direksyon na solidification at pinapayagan ang mga kumplikadong casting na magawa nang walang mga depekto sa pag-urong.

Ang mga hulma ng buhangin ay ibinubuhos ng metal mula sa mga sandok na nilagyan ng refractory na materyal. Bago ang pagpuno ng metal, ang mga sandok na may sariwang lining ay tuyo at calcined sa 780-800°C upang alisin ang kahalumigmigan. Bago ibuhos, pinapanatili ko ang temperatura ng pagkatunaw sa 720–780 °C. Ang mga hulma para sa mga casting na may manipis na pader ay pinupuno ng mga natutunaw na pinainit hanggang 730–750 °C, at para sa mga makapal na pader hanggang 700–720 °C.

Paghahagis sa plaster molds

Ang paghahagis sa mga molde na plaster ay ginagamit sa mga kaso kung saan ang mga mas mataas na pangangailangan ay inilalagay sa mga casting sa mga tuntunin ng katumpakan, kalinisan sa ibabaw at pagpaparami ng pinakamaliit na detalye ng relief. Kung ikukumpara sa mga hulma ng buhangin, ang mga hulma ng dyipsum ay may mas mataas na lakas, katumpakan ng sukat, mas mahusay na paglaban sa mataas na temperatura, at ginagawang posible na makagawa ng mga casting ng mga kumplikadong pagsasaayos na may kapal ng pader na 1.5 mm sa ika-5-6 na klase ng katumpakan. Ang mga amag ay ginawa gamit ang wax o metal (brass,) chrome-plated na mga modelo. Ang mga plato ng modelo ay gawa sa mga haluang metal na aluminyo. Upang mapadali ang pag-alis ng mga modelo mula sa mga hulma, ang kanilang ibabaw ay pinahiran ng isang manipis na layer ng kerosene-stearine grease.

Ang mga maliliit at katamtamang laki ng mga hulma para sa mga kumplikadong thin-walled castings ay ginawa mula sa isang halo na binubuo ng 80% gypsum, 20% quartz buhangin o asbestos at 60-70% na tubig (ayon sa bigat ng tuyong pinaghalong). Komposisyon ng halo para sa daluyan at malalaking anyo: 30% dyipsum, 60% buhangin, 10% asbestos, 40-50% tubig. Upang pabagalin ang setting, 1-2% slaked lime ay idinagdag sa pinaghalong. Ang kinakailangang lakas ng mga form ay nakakamit sa pamamagitan ng hydrating anhydrous o semi-aqueous gypsum. Upang mabawasan ang lakas at madagdagan ang pagkamatagusin ng gas, ang mga hilaw na porma ng dyipsum ay sumasailalim sa paggamot sa hydrothermal - pinananatili sa isang autoclave sa loob ng 6-10 oras sa ilalim ng presyon ng singaw ng tubig na 0.13-0.14 MPa, at pagkatapos ay sa hangin sa loob ng 24 na oras. Pagkatapos nito, ang mga form ay sasailalim sa stepwise drying sa 350-500 °C.

Ang isang tampok ng dyipsum molds ay ang kanilang mababang thermal conductivity. Ang sitwasyong ito ay nagpapahirap sa pagkuha ng mga siksik na casting mula sa mga aluminyo na haluang metal na may malawak na hanay ng pagkikristal. Samakatuwid, ang pangunahing gawain kapag ang pagbuo ng isang gating system para sa dyipsum molds ay upang maiwasan ang pagbuo ng pag-urong cavities, looseness, oxide films, mainit na bitak at underfilling ng manipis na mga pader. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng lumalawak na gating system na nagbibigay mababang bilis paggalaw ng mga natutunaw sa lukab ng amag, itinuro ang solidification ng mga thermal unit patungo sa mga kita sa tulong ng mga refrigerator, ang pagtaas ng pliability ng molds dahil sa pagtaas ng nilalaman ng quartz sand sa pinaghalong. Ang mga casting na may manipis na pader ay ibinubuhos sa mga hulma na pinainit hanggang 100-200°C gamit ang vacuum suction, na nagpapahintulot sa pagpuno ng mga cavity hanggang sa 0.2 mm ang kapal. Ang mga casting na may makapal na pader (higit sa 10 mm) ay ginagawa sa pamamagitan ng pagbuhos ng mga hulma sa mga autoclave. Ang pagkikristal ng metal sa kasong ito ay isinasagawa sa ilalim ng presyon ng 0.4-0.5 MPa.

Paghahagis ng shell

Maipapayo na gumamit ng shell casting para sa serial at malakihang produksyon ng mga casting na may limitadong laki na may mas mataas na kalinisan sa ibabaw, mas katumpakan ng dimensional at mas kaunting machining kaysa sa sand casting.

Ginagawa ang shell molds gamit ang mainit (250-300 °C) na metal (bakal, ) na kagamitan gamit ang bunker method. Ang mga kagamitan sa pagmomodelo ay ginawa ayon sa ika-4-5 na mga klase ng katumpakan na may mga slope ng paghubog mula 0.5 hanggang 1.5%. Ang mga shell ay gawa sa dalawang layer: ang unang layer ay mula sa isang halo na may 6-10% thermosetting resin, ang pangalawa ay mula sa isang halo na may 2% na dagta. Para sa mas mahusay na pag-alis ng shell, bago punan ang molding mixture, ang modelong plato ay natatakpan ng isang manipis na layer ng release emulsion (5% silicone liquid No. 5; 3% laundry soap; 92% water).

Para sa paggawa ng mga shell molds, pinong butil na quartz sands na naglalaman ng hindi bababa sa 96% silica ay ginagamit. Ang koneksyon ng mga halves ay isinasagawa sa pamamagitan ng gluing sa mga espesyal na pin press. Komposisyon ng pandikit: 40% MF17 resin; 60% marshalite at 1.5% aluminum chloride (hardening). Ang mga pinagsama-samang hulma ay ibinubuhos sa mga lalagyan. Kapag naghahagis sa mga hulma ng shell, ang parehong gating system at mga kondisyon ng temperatura ay ginagamit tulad ng kapag naghahagis sa mga hulma ng buhangin.

Ang mababang rate ng pagkikristal ng metal sa mga hulma ng shell at ang mas maliliit na posibilidad para sa paglikha ng direksyong pagkikristal ay humahantong sa paggawa ng mga casting na may mas mababang mga katangian kaysa sa paghahagis sa mga hilaw na hulma ng buhangin.

Nawala ang wax casting

Ang nawawalang wax casting ay ginagamit upang gumawa ng mga casting nadagdagan ang katumpakan(3-5th class) at surface cleanliness (4-6th class of roughness), kung saan ang paraang ito ang tanging posible o pinakamainam.

Ang mga modelo sa karamihan ng mga kaso ay ginawa mula sa mala-paste na paraffinostearin (1: 1) na mga komposisyon sa pamamagitan ng pagpindot sa mga metal na hulma (cast at prefabricated) sa mga nakatigil o rotary installation. Kapag gumagawa ng mga kumplikadong casting na mas malaki sa 200 mm ang laki, upang maiwasan ang pagpapapangit ng modelo, ang mga sangkap ay ipinapasok sa mass ng modelo na nagpapataas ng temperatura ng paglambot (pagkatunaw).

Ang isang suspensyon ng hydrolyzed ethyl silicate (30-40%) at dusted quartz (70-60%) ay ginagamit bilang isang refractory coating sa paggawa ng mga ceramic molds. Ang mga bloke ng modelo ay natatakpan ng calcined sand 1KO16A o 1K025A. Ang bawat layer ng coating ay pinatuyo sa hangin sa loob ng 10-12 oras o sa isang kapaligiran na naglalaman ng ammonia vapor. Ang kinakailangang lakas ng ceramic form ay nakamit na may kapal ng shell na 4-6 mm (4-6 na layer ng refractory coating). Upang matiyak ang maayos na pagpuno ng amag, ang pagpapalawak ng mga sistema ng gating ay ginagamit upang magbigay ng metal sa makapal na mga seksyon at malalaking yunit. Ang mga casting ay karaniwang pinapakain mula sa isang napakalaking riser sa pamamagitan ng makapal na sprues (feeders). Para sa mga kumplikadong paghahagis, pinapayagan na gumamit ng napakalaking kita upang pakainin ang itaas na napakalaking yunit na may sapilitan na pagpuno ng mga ito mula sa riser.

Ang aluminyo ay

Ang pagtunaw ng mga modelo mula sa mga hulma ay isinasagawa sa mainit (85-90°C) na tubig, na inaasido ng hydrochloric acid (0.5-1 cm3 bawat litro ng tubig) upang maiwasan ang saponification ng stearin. Pagkatapos matunaw ang mga modelo, ang mga ceramic molds ay tuyo sa 150-170 °C sa loob ng 1-2 oras, inilagay sa mga lalagyan, na natatakpan ng dry filler at na-calcine sa 600-700 °C sa loob ng 5-8 na oras. Ang pagbuhos ay isinasagawa sa malamig at pinainit na mga anyo. Ang temperatura ng pag-init (50-300 °C) ng mga hulma ay tinutukoy ng kapal ng mga pader ng paghahagis. Ang pagpuno ng mga hulma na may metal ay isinasagawa sa karaniwang paraan, pati na rin ang paggamit ng vacuum o centrifugal force. Karamihan sa mga aluminyo na haluang metal ay pinainit sa 720–750 °C bago ibuhos.

Chill casting

Ang chill casting ay ang pangunahing paraan ng serial at mass production ng mga castings mula sa aluminum alloys, na ginagawang posible na makakuha ng castings ng 4-6 accuracy classes na may surface roughness Rz = 50-20 at isang minimum na kapal ng pader na 3-4 mm. Kapag naghahagis sa isang malamig na amag, kasama ang mga depekto na dulot ng mataas na bilis ng paggalaw ng matunaw sa lukab ng amag at hindi pagsunod sa mga kinakailangan ng direksyon ng solidification (gas porosity, oxide films, shrinkage looseness), ang mga pangunahing uri ng mga depekto at ang mga casting ay kulang sa pagpuno at mga bitak. Ang hitsura ng mga bitak ay sanhi ng mahirap na pag-urong. Ang mga bitak ay madalas na nangyayari sa mga casting na gawa sa mga haluang metal na may malawak na hanay ng crystallization at pagkakaroon ng malaking linear shrinkage (1.25-1.35%). Ang pag-iwas sa pagbuo ng mga depekto na ito ay nakamit ng iba't ibang mga teknolohikal na pamamaraan.

Sa kaso ng pagbibigay ng metal sa makapal na mga seksyon, ang muling pagdadagdag ng supply site ay dapat ibigay sa pamamagitan ng pag-install ng isang supply boss (profit). Ang lahat ng mga elemento ng gating system ay matatagpuan sa kahabaan ng die connector. Ang mga sumusunod na ratios ng cross-sectional area ng gating channels ay inirerekomenda: para sa maliliit na casting EFst: EFshl: EFpit = 1: 2: 3; para sa malalaking casting EFst: EFsh: EFpit = 1: 3: 6.

Upang bawasan ang bilis ng daloy ng pagkatunaw sa lukab ng amag, ginagamit ang mga curved risers, fiberglass o metal meshes, at mga butil na filter. Ang kalidad ng mga castings ng aluminyo haluang metal ay depende sa rate ng pagtaas ng matunaw sa lukab ng paghahagis ng amag. Ang bilis na ito ay dapat sapat upang masiguro ang pagpuno ng mga manipis na seksyon ng mga casting sa ilalim ng mga kondisyon ng tumaas na pag-aalis ng init at sa parehong oras ay hindi maging sanhi ng underfilling dahil sa hindi kumpletong paglabas ng hangin at mga gas sa pamamagitan ng mga duct ng bentilasyon at kita, kaguluhan at bumubulusok ng pagkatunaw sa panahon ng ang paglipat mula sa makitid na mga seksyon hanggang sa malalawak. Ang rate ng pagtaas ng metal sa lukab ng amag kapag inihahagis sa isang malamig na amag ay ipinapalagay na bahagyang mas mataas kaysa sa paghahagis sa mga amag ng buhangin. Ang pinakamababang pinahihintulutang bilis ng pag-aangat ay kinakalkula gamit ang mga formula ng A. A. Lebedev at N. M. Galdin (tingnan ang seksyon 5.1, "Paghahagis ng buhangin").

Upang makakuha ng mga siksik na paghahagis, ang direktang solidification ay nilikha, tulad ng sa paghahagis ng buhangin, sa pamamagitan ng maayos na pagpoposisyon ng paghahagis sa amag at pagsasaayos ng pagwawaldas ng init. Bilang isang patakaran, ang napakalaking (makapal) na mga yunit ng paghahagis ay matatagpuan sa itaas na bahagi ng amag. Ginagawa nitong posible na mabayaran ang pagbawas sa kanilang dami sa panahon ng solidification nang direkta mula sa mga kita na naka-install sa itaas ng mga ito. Ang pag-regulate ng intensity ng pag-alis ng init upang lumikha ng direksyon na solidification ay isinasagawa sa pamamagitan ng paglamig o pag-insulate ng iba't ibang mga seksyon ng casting mold. Upang lokal na madagdagan ang pag-alis ng init, ang mga insert na gawa sa heat-conducting cuprum ay malawakang ginagamit, nagbibigay sila ng pagtaas sa cooling surface ng chill mold dahil sa mga palikpik, at isinasagawa ang lokal na paglamig ng mga chill molds na may naka-compress na hangin o tubig. Upang mabawasan ang intensity ng pag-alis ng init, isang layer ng pintura na 0.1-0.5 mm ang kapal ay inilapat sa gumaganang ibabaw ng chill mold. Para sa layuning ito, ang isang layer ng pintura na 1-1.5 mm ang kapal ay inilalapat sa ibabaw ng mga gating channel at kita. Ang pagpapabagal sa paglamig ng metal sa amag ay maaari ding makamit sa pamamagitan ng lokal na pampalapot ng mga dingding ng mamatay, ang paggamit ng iba't ibang mga coatings na may mababang thermal conductivity, at pagkakabukod ng amag na may mga sticker ng asbestos. Ang pagpinta sa gumaganang ibabaw ng chill mold ay nagpapabuti sa hitsura ng mga casting, nakakatulong na alisin ang mga gas pocket sa kanilang ibabaw at pinatataas ang tibay ng mga chill molds. Bago magpinta, ang mga chill molds ay pinainit sa 100-120 °C. Ang sobrang mataas na temperatura ng pag-init ay hindi kanais-nais, dahil binabawasan nito ang rate ng solidification ng mga casting at ang tagal deadline chill na serbisyo. Binabawasan ng pag-init ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng paghahagis at ng amag at sa pagpapalawak ng amag dahil sa pag-init nito sa pamamagitan ng paghahagis ng metal. Bilang resulta, ang mga tensile stress sa casting, na nagiging sanhi ng mga bitak, ay nabawasan. Gayunpaman, ang pag-init ng amag lamang ay hindi sapat upang maalis ang posibilidad ng mga bitak. Ang napapanahong pag-alis ng paghahagis mula sa amag ay kinakailangan. Ang paghahagis ay dapat alisin mula sa die bago ang sandali kapag ang temperatura nito ay naging katumbas ng temperatura ng die at ang pag-urong ng stress ay umabot sa pinakamalaking halaga nito. Karaniwan ang paghahagis ay tinanggal sa sandaling ito ay napakalakas na maaari itong ilipat nang walang pagkasira (450-500 ° C). Sa puntong ito, ang sistema ng gating ay hindi pa nakakakuha ng sapat na lakas at nawasak ng mga magaan na epekto. Ang tagal ng paghawak ng paghahagis sa amag ay tinutukoy ng solidification rate at depende sa temperatura ng metal, ang temperatura ng amag at ang bilis ng pagbuhos.

Upang alisin ang pagdirikit ng metal, dagdagan ang buhay ng serbisyo at mapadali ang pag-alis, ang mga metal rod ay lubricated sa panahon ng operasyon. Ang pinakakaraniwang pampadulas ay isang water-graphite suspension (3-5% graphite).

Ang mga bahagi ng mga hulma na gumagawa ng mga panlabas na balangkas ng mga casting ay gawa sa kulay abo cast iron. Ang kapal ng pader ng mga hulma ay tinutukoy depende sa kapal ng pader ng mga casting alinsunod sa mga rekomendasyon ng GOST 16237-70. Ang mga panloob na cavity sa castings ay ginawa gamit ang metal (bakal) at sand rods. Ang mga sand rod ay ginagamit upang bumuo ng mga kumplikadong cavity na hindi maaaring gawin gamit ang mga metal rod. Upang mapadali ang pag-alis ng mga casting mula sa mga hulma, ang mga panlabas na ibabaw ng mga casting ay dapat na may slope ng casting na 30" hanggang 3° patungo sa connector. Ang mga panloob na ibabaw ng mga castings na ginawa gamit ang mga metal rod ay dapat na may slope na hindi bababa sa 6°. Ang mga matalim na paglipat mula sa makapal na mga seksyon patungo sa manipis na mga seksyon ay hindi pinapayagan sa mga casting. Ang radii ng mga curvature ay dapat na hindi bababa sa 3 mm. Ang mga butas na may diameter na higit sa 8 mm para sa maliliit na casting, 10 mm para sa medium at 12 mm para sa malalaking mga butas. na may mga tungkod Ang pinakamainam na ratio ng lalim ng butas sa diameter nito ay 0.7-1.

Ang hangin at mga gas ay inaalis mula sa die cavity gamit ang mga channel ng bentilasyon na inilagay sa parting plane at mga plug na inilagay sa mga dingding malapit sa malalim na mga cavity.

Sa modernong foundries, ang mga chill molds ay naka-install sa single-position o multi-position na semi-automatic casting machine, kung saan ang pagsasara at pagbubukas ng chill mold, pag-install at pag-alis ng mga core, ejection at pagtanggal ng casting mula sa mold ay awtomatiko. . Mayroon ding awtomatikong kontrol sa temperatura ng pag-init ng chill mold. Ang pagpuno ng mga chill molds sa mga makina ay isinasagawa gamit ang mga dispenser.

Upang mapabuti ang pagpuno ng mga manipis na lukab ng mga hulma at alisin ang hangin at mga gas na inilabas sa panahon ng pagkasira ng mga binder, ang mga hulma ay inilikas at pinupunan sa ilalim ng mababang presyon o gamit ang centrifugal force.

Pisilin ang paghahagis

Ang squeeze casting ay isang uri ng chill casting. Ito ay inilaan para sa paggawa ng malalaking laki ng panel-type na casting (2500x1400 mm) na may kapal ng pader na 2-3 mm. Para sa layuning ito, ginagamit ang mga kalahating anyo ng metal, na naka-mount sa mga dalubhasang paghahagis at pagpindot sa mga makina na may isang panig o dalawang panig na diskarte ng mga kalahating anyo. Ang isang natatanging tampok ng pamamaraang ito ng paghahagis ay ang sapilitang pagpuno ng lukab ng amag na may malawak na daloy ng matunaw habang ang mga halves ng amag ay lumalapit sa isa't isa. Ang casting mold ay hindi naglalaman ng mga elemento ng isang conventional gating system. Data Ang pamamaraang ito ay gumagawa ng mga casting mula sa mga haluang metal na AL2, AL4, AL9, AL34, na may makitid na hanay ng pagkikristal.

Ang melt cooling rate ay kinokontrol sa pamamagitan ng paglalagay ng heat-insulating coating na may iba't ibang kapal (0.05-1 mm) sa gumaganang ibabaw ng mold cavity. Ang sobrang pag-init ng mga haluang metal bago ibuhos ay hindi dapat lumagpas sa 15-20°C sa itaas ng temperatura ng liquidus. Ang tagal ng diskarte ng mga kalahating anyo ay 5-3 s.

Mababang presyon ng paghahagis

Ang low pressure casting ay isa pang variation ng die casting. Ginagamit ito sa paggawa ng malalaking sukat na manipis na pader na mga casting mula sa mga aluminyo na haluang metal na may makitid na hanay ng pagkikristal (AL2, AL4, AL9, AL34). Tulad ng chill casting, ang mga panlabas na ibabaw ng castings ay ginawa gamit ang isang metal na amag, at ang mga panloob na cavity ay ginawa gamit ang metal o sand rods.

Upang gawin ang mga tungkod, gumamit ng halo na binubuo ng 55% 1K016A quartz sand; 13.5% semi-fat na buhangin P01; 27% durog na kuwarts; 0.8% pectin glue; 3.2% resin M at 0.5% kerosene. Ang halo na ito ay hindi bumubuo ng isang mekanikal na paso. Ang pagpuno ng mga hulma na may metal ay isinasagawa sa pamamagitan ng presyon ng compressed, tuyo na hangin (18-80 kPa), na ibinibigay sa ibabaw ng matunaw sa isang tunawan, pinainit sa 720-750 °C. Sa ilalim ng impluwensya ng presyur na ito, ang pagkatunaw ay pinipilit palabas ng tunawan papunta sa metal wire, at mula dito sa gating system at higit pa sa lukab ng casting mold. Ang bentahe ng mababang presyon ng paghahagis ay ang kakayahang awtomatikong kontrolin ang rate ng pagtaas ng metal sa lukab ng amag, na ginagawang posible na makakuha ng mga casting na may manipis na pader na mas mataas ang kalidad kaysa sa paghahagis sa ilalim ng impluwensya ng grabidad.

Ang pagkikristal ng mga haluang metal sa isang amag ay isinasagawa sa ilalim ng presyon ng 10-30 kPa bago ang pagbuo ng isang solidong metal na crust at 50-80 kPa pagkatapos ng pagbuo ng isang crust.

Ang mas siksik na aluminum alloy castings ay ginawa ng low-pressure backpressure casting. Ang pagpuno sa lukab ng amag sa panahon ng paghahagis ng backpressure ay isinasagawa dahil sa pagkakaiba sa presyon sa crucible at sa amag (10-60 kPa). Ang pagkikristal ng metal sa amag ay isinasagawa sa ilalim ng presyon ng 0.4-0.5 MPa. Pinipigilan nito ang paglabas ng hydrogen na natunaw sa metal at ang pagbuo ng mga gas pores. Ang pagtaas ng presyon ay nag-aambag sa mas mahusay na nutrisyon ng napakalaking mga yunit ng paghahagis. Kung hindi, ang back pressure casting technology ay hindi naiiba sa low pressure casting technology.

Matagumpay na pinagsama ng back pressure casting ang mga pakinabang ng low pressure casting at pressure crystallization.

Paghubog ng iniksyon

Sa pamamagitan ng paghuhulma ng iniksyon mula sa mga aluminyo na haluang metal AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34, ang mga kumplikadong paghahagis ng pagsasaayos ng 1-3 mga klase ng katumpakan ay ginawa na may mga kapal ng pader mula sa 1 mm pataas, mga butas ng cast na may isang diameter na hanggang 1.2 mm, hinulma sa labas at panloob na thread na may minimum na pitch na 1 mm at diameter na 6 mm. Ang kalinisan sa ibabaw ng naturang mga casting ay tumutugma sa mga klase ng pagkamagaspang 5–8. Ang paggawa ng naturang mga paghahagis ay isinasagawa sa mga makina na may malamig na pahalang o patayong mga silid ng pagpindot, na may isang tiyak na presyon ng pagpindot na 30-70 MPa. Ang kagustuhan ay ibinibigay sa mga makina na may horizontal pressing chamber.

Ang mga sukat at bigat ng mga casting ay limitado sa pamamagitan ng mga kakayahan ng mga injection molding machine: ang dami ng pressing chamber, ang tiyak na pressure pressure (p) at ang locking force (0). Ang projection area (F) ng casting, sprue channels at pressing chamber papunta sa movable mold plate ay hindi dapat lumampas sa mga value na tinutukoy ng formula F = 0.85 0/r.

Ang pinakamainam na halaga ng slope para sa mga panlabas na ibabaw ay 45°; para sa panloob na 1°. Ang pinakamababang radius ng mga kurba ay 0.5-1mm. Ang mga butas na mas malaki sa 2.5 mm ang lapad ay ginawa sa pamamagitan ng paghahagis. Ang mga paghahagis na gawa sa mga haluang metal na aluminyo, bilang panuntunan, ay ginagawa lamang sa kahabaan ng mga seating surface. Ang allowance sa pagproseso ay itinalaga na isinasaalang-alang ang mga sukat ng paghahagis at mga saklaw mula 0.3 hanggang 1 mm.

Iba't ibang materyales ang ginagamit sa paggawa ng mga hulma. Ang mga bahagi ng mga hulma na nakikipag-ugnay sa likidong metal ay gawa sa bakal na 3Х2В8, 4Х8В2, 4ХВ2С, ang mga fastening plate at matrix cages ay gawa sa mga bakal 35, 45, 50, mga pin, bushing at mga haligi ng gabay - gawa sa bakal na U8A.

Ang supply ng metal sa lukab ng amag ay isinasagawa gamit ang panlabas at panloob na mga sistema ng gating. Ang mga feeder ay dinadala sa mga lugar ng paghahagis na napapailalim sa machining. Ang kanilang kapal ay tinutukoy depende sa kapal ng casting wall sa punto ng supply at ang tinukoy na katangian ng pagpuno ng amag. Ang pag-asa na ito ay tinutukoy ng ratio ng kapal ng Feeder sa kapal ng casting wall. Ang makinis na pagpuno ng mga amag, nang walang turbulence o air entrapment, ay nangyayari kung ang ratio ay malapit sa pagkakaisa. Para sa mga casting na may kapal ng pader hanggang sa 2 mm. ang mga feeder ay may kapal na 0.8 mm; na may kapal ng pader na 3mm. ang kapal ng mga feeder ay 1.2 mm; na may kapal ng pader na 4-6 mm-2 mm.

Upang matanggap ang unang bahagi ng matunaw, na pinayaman ng mga inklusyon ng hangin, ang mga espesyal na tangke ng paghuhugas ay inilalagay malapit sa lukab ng amag, ang dami nito ay maaaring umabot sa 20 - 40% ng dami ng paghahagis. Ang mga tagapaghugas ay konektado sa lukab ng amag sa pamamagitan ng mga channel na ang kapal ay katumbas ng kapal ng mga feeder. Ang hangin at gas ay tinanggal mula sa lukab ng amag sa pamamagitan ng mga espesyal na channel ng bentilasyon at mga puwang sa pagitan ng mga rod (ejectors) at ng mold matrix. Ang mga channel ng bentilasyon ay ginawa sa eroplano ng connector sa nakatigil na bahagi ng amag, pati na rin sa kahabaan ng mga movable rod at ejector. Ang lalim ng mga channel ng bentilasyon kapag naghahagis ng mga aluminyo na haluang metal ay kinuha na 0.05-0.15 mm, at ang lapad ay 10-30 mm upang mapabuti ang bentilasyon, ang mga hulma ng mga washer cavity ay konektado sa kapaligiran na may manipis na mga channel (0.2- 0.5 mm).

Ang mga pangunahing depekto ng mga castings na nakuha sa pamamagitan ng injection molding ay ang air (gas) subcortical porosity, sanhi ng air entrapment sa mataas na bilis ng metal inlet sa mold cavity, at shrinkage porosity (o cavities) sa thermal units. Ang pagbuo ng mga depekto na ito ay lubos na naiimpluwensyahan ng mga parameter ng teknolohiya ng paghahagis, bilis ng pagpindot, presyon ng pagpindot, at mga kondisyon ng thermal ng amag.

Tinutukoy ng bilis ng pagpindot ang mode ng pagpuno ng amag. Kung mas mataas ang bilis ng pagpindot, mas mataas ang bilis ng pagtunaw ng paggalaw sa mga gating channel, mas mataas ang bilis ng pumapasok ng matunaw sa lukab ng amag. Ang mataas na bilis ng pagpindot ay nag-aambag sa mas mahusay na pagpuno ng manipis at pahabang mga cavity. Kasabay nito, nagiging sanhi sila ng metal sa bitag ng hangin at bumubuo ng subcortical porosity. Kapag naghahagis ng mga aluminyo na haluang metal, ang mataas na bilis ng pagpindot ay ginagamit lamang para sa paggawa ng mga kumplikadong paghahagis ng manipis na pader. Ang presyon ay may malaking impluwensya sa kalidad ng mga paghahagis. Habang tumataas ito, tumataas ang density ng mga casting.

Ang magnitude ng pressing pressure ay kadalasang nililimitahan ng magnitude ng locking force ng makina, na dapat lumampas sa pressure na ibinibigay ng metal sa movable matrix (pF). Samakatuwid, ang lokal na pre-pressing ng mga casting na may makapal na pader, na kilala bilang "proseso ng Ashigai," ay nakakakuha ng malaking interes. Ang mababang bilis ng pagpasok ng metal sa lukab ng mga hulma sa pamamagitan ng malalaking seksyon na mga feeder at ang epektibong pre-pressing ng crystallizing melt gamit ang double plunger ay ginagawang posible na makakuha ng mga siksik na casting.

Ang kalidad ng mga castings ay malaki rin ang naiimpluwensyahan ng temperatura ng haluang metal at amag. Kapag gumagawa ng makapal na pader na mga casting ng simpleng pagsasaayos, ang pagkatunaw ay ibinubuhos sa temperatura na 20-30 °C sa ibaba ng temperatura ng liquidus. Ang mga casting na may manipis na pader ay nangangailangan ng paggamit ng isang natutunaw na superheated sa itaas ng temperatura ng liquidus ng 10-15°C. Upang mabawasan ang magnitude ng mga stress sa pag-urong at maiwasan ang pagbuo ng mga bitak sa mga casting, ang mga hulma ay pinainit bago ibuhos. Ang mga sumusunod na temperatura ng pag-init ay inirerekomenda:

Kapal ng paghahagis ng pader, mm 1—2 2—3 3—5 5—8

Temperatura ng pag-init

mga hulma, °C 250—280 200—250 160—200 120—160

Ang katatagan ng thermal regime ay sinisiguro sa pamamagitan ng pagpainit (electric) o paglamig (tubig) ng mga hulma.

Upang maprotektahan ang gumaganang ibabaw ng mga amag mula sa pagdikit at erosive na mga epekto ng pagkatunaw, upang mabawasan ang alitan kapag inaalis ang mga core at upang mapadali ang pag-alis ng mga casting, ang mga amag ay lubricated. Para sa layuning ito, ginagamit ang mataba (langis na may grapayt o aluminyo na pulbos) o may tubig (mga solusyon sa asin, may tubig na paghahanda batay sa colloidal graphite).

Ang density ng aluminum alloy castings ay tumataas nang malaki kapag naghahagis gamit ang mga vacuum molds. Upang gawin ito, ang amag ay inilalagay sa isang selyadong pambalot, kung saan nilikha ang kinakailangang vacuum. Maaaring makuha ang magagandang resulta gamit ang "proseso ng oxygen". Upang gawin ito, ang hangin sa lukab ng amag ay pinalitan ng oxygen. Sa mataas na rate ng pagpasok ng metal sa lukab ng amag, na nagiging sanhi ng pagkuha ng oxygen sa pamamagitan ng pagkatunaw, ang subcortical porosity ay hindi nabubuo sa mga casting, dahil ang lahat ng nakulong na oxygen ay ginugugol sa pagbuo ng makinis na dispersed aluminum oxides, na hindi kapansin-pansing nakakaapekto. ang mga mekanikal na katangian ng mga casting. Ang mga naturang castings ay maaaring sumailalim sa heat treatment.

Depende sa mga teknikal na kinakailangan, ang mga aluminyo haluang metal castings ay maaaring sumailalim sa iba't ibang uri kontrol: x-ray, gamma flaw detection o ultrasound para makita ang mga panloob na depekto; mga marka upang matukoy ang mga dimensional deviations; luminescent para sa pag-detect ng mga bitak sa ibabaw; hydro- o pneumatic control upang masuri ang higpit. Ang dalas ng mga nakalistang uri ng kontrol ay itinakda ng mga teknikal na kondisyon o tinutukoy ng departamento ng punong metalurgist ng halaman. Ang mga natukoy na depekto, kung pinahihintulutan ng mga teknikal na detalye, ay inaalis sa pamamagitan ng hinang o impregnation. Ang argon-arc welding ay ginagamit para sa welding underfills, cavities, at loose cracks. Bago ang hinang, ang may sira na lugar ay pinutol upang ang mga dingding ng mga recesses ay may slope na 30 - 42 °. Ang mga paghahagis ay sumasailalim sa lokal o pangkalahatang pag-init sa 300-350C. Ang lokal na pagpainit ay isinasagawa gamit ang isang apoy ng oxygen-acetylene, ang pangkalahatang pagpainit ay isinasagawa sa mga hurno ng silid. Ang welding ay isinasagawa gamit ang parehong mga haluang metal kung saan ginawa ang mga paghahagis, gamit ang isang hindi nauubos tungsten elektrod na may diameter na 2-6 mm sa pagkonsumo argon 5-12 l/min. Ang kasalukuyang hinang ay karaniwang 25-40 A bawat 1 mm ng diameter ng elektrod.

Ang porosity sa castings ay inalis sa pamamagitan ng impregnation na may bakelite varnish, asphalt varnish, drying oil o liquid glass. Ang impregnation ay isinasagawa sa mga espesyal na boiler sa ilalim ng presyon ng 490-590 kPa na may paunang pagkakalantad ng mga casting sa isang rarefied na kapaligiran (1.3-6.5 kPa). Ang temperatura ng impregnating liquid ay pinananatili sa 100°C. Pagkatapos ng impregnation, ang mga castings ay tuyo sa 65-200 ° C, kung saan ang impregnating liquid ay tumigas, at muling siniyasat.

Ang aluminyo ay

Paglalapat ng aluminyo

Malawakang ginagamit bilang isang materyales sa pagtatayo. Ang pangunahing bentahe ng aluminyo sa kalidad na ito ay magaan, malleability para sa panlililak, paglaban sa kaagnasan (sa hangin, ang aluminyo ay agad na natatakpan ng isang matibay na Al2O3 film, na pumipigil sa karagdagang oksihenasyon nito), mataas na thermal conductivity, at non-toxicity ng mga compound nito. Sa partikular, ang mga pag-aari na ito ay gumawa ng aluminyo na lubhang popular sa paggawa ng mga kagamitan sa pagluluto, aluminum foil at Industriya ng Pagkain at para sa packaging.

Ang pangunahing kawalan ng aluminyo bilang isang materyal na istruktura ay ang mababang lakas nito, kaya upang palakasin ito ay karaniwang pinaghalo na may isang maliit na halaga ng cuprum at magnesium (ang haluang metal ay tinatawag na duralumin).

Ang electrical conductivity ng aluminyo ay 1.7 beses na mas mababa kaysa sa cuprum, habang ang aluminyo ay humigit-kumulang 4 na beses na mas mura bawat kilo, ngunit dahil sa 3.3 beses na mas mababang density nito, upang makakuha ng pantay na resistensya kailangan nito ng humigit-kumulang 2 beses na mas mababa ang timbang . Samakatuwid, ito ay malawakang ginagamit sa electrical engineering para sa paggawa ng mga wire, kanilang shielding, at maging sa microelectronics para sa paggawa ng mga conductor sa chips. Ang mas mababang electrical conductivity ng aluminum (37 1/ohm) kumpara sa cuprum (63 1/ohm) ay nabayaran sa pamamagitan ng pagtaas ng cross-section ng aluminum conductors. Ang kawalan ng aluminyo bilang isang de-koryenteng materyal ay ang pagkakaroon ng isang malakas na oxide film, na nagpapahirap sa paghihinang.

Dahil sa kumplikadong mga katangian nito, malawak itong ginagamit sa mga kagamitan sa pag-init.

Ang aluminyo at ang mga haluang metal nito ay nagpapanatili ng lakas sa napakababang temperatura. Dahil dito, malawak itong ginagamit sa teknolohiyang cryogenic.

Ang mataas na reflectivity, na sinamahan ng mababang gastos at kadalian ng pag-deposition, ay gumagawa ng aluminyo na isang perpektong materyal para sa paggawa ng mga salamin.

Sa produksyon mga materyales sa gusali bilang ahente na bumubuo ng gas.

Ang aluminizing ay nagbibigay ng corrosion at scale resistance sa bakal at iba pang mga haluang metal, halimbawa, mga balbula ng piston internal combustion engine, turbine blades, oil production rigs, heat exchange equipment, at pinapalitan din ang galvanizing.

Ang aluminyo sulfide ay ginagamit upang makagawa ng hydrogen sulfide.

Ang pananaliksik ay isinasagawa upang bumuo ng foamed aluminum bilang isang partikular na malakas at magaan na materyal.

Bilang bahagi ng thermite, mga mixtures para sa aluminothermy

Ang aluminyo ay ginagamit upang mabawi ang mga bihirang metal mula sa kanilang mga oxide o halides.

Ang aluminyo ay isang mahalagang bahagi ng maraming haluang metal. Halimbawa, sa aluminum bronzes ang mga pangunahing bahagi ay tanso at aluminyo. Sa mga haluang metal ng magnesiyo, ang aluminyo ay kadalasang ginagamit bilang isang additive. Para sa paggawa ng mga spiral sa mga electric heating device, ginagamit ang fechral (Fe, Cr, Al) (kasama ang iba pang mga haluang metal).

aluminum coffee" height="449" src="/pictures/investments/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="21. Classic Italian aluminum coffee producer" width="376" />!}

Noong napakamahal ng aluminyo, iba't ibang uri ng alahas ang ginawa mula rito. Kaya, iniutos ni Napoleon III ang mga pindutan ng aluminyo, at noong 1889 si Dmitry Ivanovich Mendeleev ay ipinakita ng mga kaliskis na may mga mangkok na gawa sa ginto at aluminyo. Ang fashion para sa kanila ay agad na lumipas nang lumitaw ang mga bagong teknolohiya (development) para sa produksyon nito, na binawasan ang gastos ng maraming beses. Sa ngayon, minsan ginagamit ang aluminyo sa paggawa ng alahas ng kasuutan.

Sa Japan, ginagamit ang aluminyo sa paggawa ng tradisyonal na alahas, na pinapalitan ang .

Ang aluminyo at ang mga compound nito ay ginagamit bilang isang napakahusay na propellant sa two-propellant rocket propellants at bilang isang combustible component sa solid rocket propellants. Ang mga sumusunod na aluminum compound ay may pinakamalaking praktikal na interes bilang rocket fuel:

May pulbos na aluminyo bilang panggatong sa mga solidong rocket propellant. Ginagamit din ito sa anyo ng pulbos at mga suspensyon sa hydrocarbons.

Aluminum hydride.

Aluminum boranate.

Trimethylaluminum.

Triethylaluminum.

Tripropylaluminum.

Ang triethylaluminum (kadalasan kasama ang triethylboron) ay ginagamit din para sa kemikal na pag-aapoy (iyon ay, bilang panimulang gasolina) sa mga rocket engine, dahil kusang nag-aapoy ito sa oxygen gas.

Ito ay may bahagyang nakakalason na epekto, ngunit maraming natutunaw sa tubig na mga inorganic na aluminyo compound ay nananatili sa isang dissolved na estado sa loob ng mahabang panahon at maaaring magkaroon ng masamang epekto sa mga tao at mga hayop na may mainit na dugo sa pamamagitan ng Inuming Tubig. Ang pinakanakakalason ay mga chlorides, nitrates, acetates, sulfates, atbp. Para sa mga tao, ang mga sumusunod na dosis ng aluminum compounds (mg/kg body weight) ay may nakakalason na epekto kapag natutunaw:

aluminyo acetate - 0.2-0.4;

aluminyo haydroksayd - 3.7-7.3;

aluminyo tawas - 2.9.

Pangunahing nakakaapekto sa sistema ng nerbiyos (naiipon sa nervous tissue, na humahantong sa malubhang karamdaman ng central nervous system). Gayunpaman, ang neurotoxicity ng aluminyo ay pinag-aralan mula noong kalagitnaan ng 1960s, dahil ang akumulasyon ng metal sa katawan ng tao ay pinipigilan ng mekanismo ng pag-aalis nito. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, hanggang sa 15 mg ng elemento bawat araw ay maaaring mailabas sa ihi. Alinsunod dito, ang pinakamalaking negatibong epekto ay sinusunod sa mga taong may kapansanan sa pag-andar ng excretory ng bato.

Ayon sa ilang mga biological na pag-aaral, ang paggamit ng aluminyo sa katawan ng tao ay itinuturing na isang kadahilanan sa pag-unlad ng sakit na Alzheimer, ngunit ang mga pag-aaral na ito ay binatikos kalaunan at ang konklusyon tungkol sa koneksyon sa pagitan ng isa at ng isa ay pinabulaanan.

Ang mga geochemical na katangian ng aluminyo ay tinutukoy ng mataas na pagkakaugnay nito para sa oxygen (in mineral ang aluminyo ay kasama sa oxygen octahedra at tetrahedra), pare-pareho ang valence (3), mababang solubility ng karamihan sa mga natural na compound. Sa mga endogenous na proseso sa panahon ng solidification ng magma at pagbuo ng mga igneous na bato, ang aluminyo ay pumapasok sa kristal na sala-sala ng feldspars, micas at iba pang mineral - aluminosilicates. Sa biosphere, ang Aluminum ay isang mahinang migrante; ito ay mahirap makuha sa mga organismo at sa hydrosphere. Sa isang mahalumigmig na klima, kung saan ang nabubulok na labi ng masaganang mga halaman ay bumubuo ng maraming mga organikong asido, ang aluminyo ay lumilipat sa mga lupa at tubig sa anyo ng mga organomineral colloidal compound; ang aluminyo ay na-adsorbed ng mga colloid at idineposito sa ibabang bahagi ng mga lupa. Ang bono sa pagitan ng aluminyo at silikon ay bahagyang nasira at sa ilang mga lugar sa tropiko ay nabuo ang mga mineral - aluminum hydroxides - boehmite, diaspores, hydrargillite. Karamihan sa aluminyo ay bahagi ng aluminosilicates - kaolinit, beidellite at iba pang mineral na luad. Tinutukoy ng mahinang mobility ang natitirang akumulasyon ng aluminum sa weathering crust ng mahalumigmig na tropiko. Bilang resulta, nabuo ang eluvial bauxite. Sa mga nakaraang panahon ng geological, ang bauxite ay naipon din sa mga lawa at coastal zone ng mga dagat sa mga tropikal na rehiyon (halimbawa, sedimentary bauxite ng Kazakhstan). Sa mga steppes at disyerto, kung saan mayroong maliit na bagay na nabubuhay at ang tubig ay neutral at alkalina, ang aluminyo ay halos hindi lumilipat. Ang paglipat ng aluminyo ay pinaka-energetic sa mga lugar ng bulkan, kung saan ang mataas na acidic na ilog at tubig sa lupa na mayaman sa aluminyo ay sinusunod. Sa mga lugar kung saan ang acidic na tubig ay nahahalo sa alkaline na tubig dagat (sa bukana ng mga ilog at iba pa), ang aluminyo ay namuo sa pagbuo ng mga deposito ng bauxite.

Ang aluminyo ay bahagi ng mga tisyu ng mga hayop at halaman; Sa mga organo ng mga mammal, mula 10-3 hanggang 10-5% aluminyo (sa isang krudo na batayan) ay natagpuan. Naiipon ang aluminyo sa atay, pancreas at thyroid gland. Sa mga produktong halaman, ang nilalaman ng aluminyo ay mula sa 4 mg bawat 1 kg ng tuyong bagay (patatas) hanggang 46 mg (dilaw na singkamas), sa mga produktong pinagmulan ng hayop - mula sa 4 mg (honey) hanggang 72 mg bawat 1 kg ng tuyong bagay ( ). Sa pang-araw-araw na diyeta ng tao, ang nilalaman ng aluminyo ay umabot sa 35-40 mg. Ang mga organismo na nagko-concentrate ng aluminyo ay kilala, halimbawa, mga lumot (Lycopodiaceae), na naglalaman ng hanggang 5.3% na aluminyo sa kanilang abo, at mga mollusk (Helix at Lithorina), na naglalaman ng 0.2-0.8% na aluminyo sa kanilang abo. Sa pamamagitan ng pagbuo ng mga hindi matutunaw na compound na may mga pospeyt, ang aluminyo ay nakakagambala sa nutrisyon ng mga halaman (pagsipsip ng mga pospeyt sa pamamagitan ng mga ugat) at mga hayop (pagsipsip ng mga pospeyt sa mga bituka).

Ang pangunahing mamimili ay aviation. Ang pinaka-mabigat na load na mga elemento ng sasakyang panghimpapawid (balat, power reinforcement) ay gawa sa duralumin. At ang haluang ito ay dinala sa kalawakan. At pumunta pa siya sa Buwan at bumalik sa Earth. At ang mga istasyon ng Luna, Venus, at Mars, na nilikha ng mga taga-disenyo ng bureau, na sa loob ng maraming taon ay pinamumunuan ni Georgy Nikolaevich Babakin (1914-1971), ay hindi magagawa nang walang mga haluang metal.

Ang mga haluang metal ng aluminyo - manganese at aluminyo - magnesium (AMts at AMg) na mga sistema ay ang pangunahing materyal para sa mga hull ng high-speed "missiles" at "meteors" - hydrofoils.

Ngunit ang mga aluminyo na haluang metal ay ginagamit hindi lamang sa kalawakan, paglipad, dagat at transportasyon ng ilog. Ang aluminyo ay mayroon ding isang malakas na posisyon sa transportasyon sa lupa. Ang sumusunod na data ay nagpapahiwatig ng malawakang paggamit ng aluminyo sa industriya ng automotive. Noong 1948, 3.2 kg ng aluminyo ang ginamit bawat isa, noong 1958 - 23.6, noong 1968 - 71.4, at ngayon ang figure na ito ay lumampas sa 100 kg. Lumitaw din ang aluminyo sa transportasyon ng riles. At ang super express na "Russian Troika" ay higit sa 50% na gawa sa mga aluminyo na haluang metal.

Ang aluminyo ay lalong ginagamit sa konstruksyon. Ang mga bagong gusali ay kadalasang gumagamit ng malalakas at magaan na beam, sahig, haligi, rehas, bakod, at mga elemento ng sistema ng bentilasyon na gawa sa mga haluang metal na nakabase sa aluminyo. Sa mga nagdaang taon, ginamit ang mga aluminyo na haluang metal sa pagtatayo ng maraming pampublikong gusali at mga sports complex. May mga pagtatangka na gamitin ang aluminyo bilang isang materyales sa bubong. Ang nasabing bubong ay hindi natatakot sa mga dumi ng carbon dioxide, sulfur compound, nitrogen compound at iba pang nakakapinsalang impurities na lubhang nagpapataas ng atmospheric corrosion ng roofing iron.

Ang mga silumin, mga haluang metal ng aluminum-silicon system, ay ginagamit bilang mga casting alloy. Ang ganitong mga haluang metal ay may mahusay na pagkalikido, nagbibigay ng mababang pag-urong at paghihiwalay (heterogeneity) sa mga paghahagis, na ginagawang posible upang makabuo ng mga bahagi ng pinaka kumplikadong pagsasaayos sa pamamagitan ng paghahagis, halimbawa, mga housing ng makina, mga impeller ng bomba, mga pabahay ng instrumento, mga bloke ng makina ng panloob na pagkasunog, mga piston , mga cylinder head at jacket na piston engine.

Labanan para sa pagtanggi gastos Ang mga aluminyo na haluang metal ay naging matagumpay din. Halimbawa, ang silumin ay 2 beses na mas mura kaysa sa aluminyo. Kadalasan ito ay kabaligtaran - ang mga haluang metal ay mas mahal (upang makakuha ng isang haluang metal, kailangan mong makuha malinis na base, at pagkatapos ay alloying - isang haluang metal). Noong 1976, ang mga metallurgist ng Sobyet sa planta ng aluminyo ng Dnepropetrovsk ay pinagkadalubhasaan ang pagtunaw ng mga silumin nang direkta mula sa mga aluminosilicates.

Matagal nang kilala ang aluminyo sa electrical engineering. Gayunpaman, hanggang kamakailan lamang, ang paggamit ng aluminyo ay limitado sa mga linya ng kuryente at, sa mga bihirang kaso, mga kable ng kuryente. Ang industriya ng cable ay pinangungunahan ng tanso at nangunguna. Ang mga conductive na elemento ng cable structure ay gawa sa cuprum, at ang metal sheath ay gawa sa nangunguna o mga haluang metal na batay sa lead. Sa loob ng maraming dekada (ang mga lead sheath para sa pagprotekta sa mga core ng cable ay unang iminungkahi noong 1851) ang tanging metal na materyal para sa mga cable sheath. Siya ay mahusay sa papel na ito, ngunit hindi walang mga pagkukulang - mataas na density, mababang lakas at kakulangan; Ito lamang ang mga pangunahing nagpipilit sa mga tao na maghanap ng iba pang mga metal na sapat na maaaring palitan ang tingga.

Ito pala ay aluminyo. Ang simula ng kanyang serbisyo sa papel na ito ay maaaring isaalang-alang noong 1939, at nagsimula ang trabaho noong 1928. Gayunpaman, ang isang seryosong pagbabago sa paggamit ng aluminyo sa teknolohiya ng cable ay naganap noong 1948, nang ang teknolohiya para sa paggawa ng mga aluminyo na kaluban ay binuo at pinagkadalubhasaan.

Ang tanso, din, sa loob ng maraming dekada ay ang tanging metal para sa paggawa ng mga kasalukuyang nagdadala ng conductor. Ang pananaliksik sa mga materyales na maaaring palitan ang tanso ay nagpakita na ang naturang metal ay dapat at maaaring aluminyo. Kaya, sa halip na dalawang metal na may mahalagang magkaibang layunin, ang aluminyo ay pumasok sa teknolohiya ng cable.

Ang kapalit na ito ay may isang bilang ng mga pakinabang. Una, ang posibilidad ng paggamit ng aluminum shell bilang neutral conductor ay nangangahulugan ng makabuluhang pagtitipid sa metal at pagbabawas ng timbang. Pangalawa, mas mataas na lakas. Pangatlo, pinapadali nito ang pag-install, binabawasan ang mga gastos sa transportasyon, binabawasan ang mga gastos sa cable, atbp.

Ginagamit din ang mga wire na aluminyo para sa mga linya ng kuryente sa itaas. Ngunit kinailangan ng maraming pagsisikap at oras upang makagawa ng katumbas na kapalit. Maraming mga opsyon ang binuo, at ginagamit ang mga ito batay sa partikular na sitwasyon. [Ang mga aluminyo na wire na may tumaas na lakas at tumaas na creep resistance ay ginawa, na nakakamit sa pamamagitan ng alloying na may magnesium hanggang 0.5%, silikon hanggang 0.5%, iron hanggang 0.45%, hardening at pagtanda. Ginagamit ang mga wire na steel-aluminum, lalo na para sa pagsasagawa ng malalaking span na kinakailangan kung saan tumatawid ang mga linya ng kuryente sa iba't ibang mga hadlang. Mayroong mga span na higit sa 1500 m, halimbawa kapag tumatawid sa mga ilog.

Aluminyo sa teknolohiya ng paghahatid kuryente sa mahabang distansya ginagamit ang mga ito hindi lamang bilang isang materyal na konduktor. Isang dekada at kalahati na ang nakalipas, nagsimulang gamitin ang mga haluang metal na nakabase sa aluminyo para sa paggawa ng mga suporta sa linya ng paghahatid ng kuryente. Sila ay unang itinayo sa aming bansa sa Caucasus. Ang mga ito ay humigit-kumulang 2.5 beses na mas magaan kaysa sa bakal at hindi nangangailangan ng proteksyon ng kaagnasan. Kaya, pinalitan ng parehong metal ang bakal, tanso at tingga sa electrical engineering at teknolohiya ng paghahatid ng kuryente.

At ito, o halos ito, ang nangyari sa ibang mga lugar ng teknolohiya. Sa industriya ng langis, gas at kemikal, ang mga tangke, pipeline at iba pang mga yunit ng pagpupulong na gawa sa mga aluminyo na haluang metal ay napatunayang mabuti ang kanilang mga sarili. Pinalitan nila ang maraming metal at materyales na lumalaban sa kaagnasan, tulad ng mga lalagyan na gawa sa mga haluang metal na bakal-carbon, na may enamel sa loob para sa pag-iimbak ng mga corrosive na likido (ang isang bitak sa enamel layer ng mamahaling istraktura na ito ay maaaring humantong sa mga pagkalugi o kahit na mga aksidente).

Mahigit sa 1 milyong tonelada ng aluminyo ang natupok taun-taon sa mundo para sa paggawa ng foil. Ang kapal ng foil, depende sa layunin nito, ay nasa hanay na 0.004-0.15 mm. Ang aplikasyon nito ay lubhang magkakaibang. Ginagamit ito para sa pag-iimpake ng iba't ibang mga produktong pagkain at pang-industriya - tsokolate, kendi, gamot, kosmetiko, produktong photographic, atbp.

Ang foil ay ginagamit din bilang isang materyales sa pagtatayo. Mayroong isang pangkat ng mga plastik na puno ng gas - mga plastik na pulot-pukyutan - mga cellular na materyales na may sistema ng regular na paulit-ulit na mga cell ng regular na geometric na hugis, ang mga dingding nito ay gawa sa aluminum foil.

Encyclopedia ng Brockhaus at Efron

ALUMINIUM- (clay) kemikal zn. AL; sa. V. = 27.12; matalo V. = 2.6; m.p. mga 700°. Pilak-pilak na puti, malambot, matunog na metal; ay ang pangunahing isa sa kumbinasyon ng silicic acid mahalaga bahagi clays, feldspar, mika; matatagpuan sa lahat ng lupa. Pumupunta sa... ... Diksyunaryo ng mga banyagang salita ng wikang Ruso

ALUMINIUM- (simbolo Al), isang kulay-pilak-puting metal, isang elemento ng ikatlong pangkat ng periodic table. Ito ay unang nakuha sa dalisay nitong anyo noong 1827. Ang pinakakaraniwang metal sa crust ng lupa; Ang pangunahing pinagmumulan nito ay bauxite ore. Proseso…… Pang-agham at teknikal na encyclopedic na diksyunaryo

ALUMINIUM- ALUMINIUM, Aluminum (simbulo ng kemikal A1, sa timbang na 27.1), ang pinakakaraniwang metal sa ibabaw ng lupa at, pagkatapos ng O at silicon, ang pinakamahalagang bahagi ng crust ng lupa. A. nangyayari sa kalikasan, pangunahin sa anyo ng mga silicic acid salts (silicates);... ... Great Medical Encyclopedia

aluminyo- ay isang mala-bughaw na puting metal na partikular na magaan. Ito ay napaka-ductile at madaling i-roll, iguguhit, i-forged, i-stamp, at i-cast, atbp. Tulad ng iba pang malambot na metal, ang aluminyo ay nagpapahiram din sa sarili nito nang napakahusay... ... Opisyal na terminolohiya

aluminyo- (Aluminium), Al, elemento ng kemikal ng pangkat III ng periodic table, atomic number 13, atomic mass 26.98154; magaan na metal, punto ng pagkatunaw 660 °C. Ang nilalaman sa crust ng lupa ay 8.8% ayon sa timbang. Ang aluminyo at ang mga haluang metal nito ay ginagamit bilang mga materyales sa istruktura sa... ... Illustrated Encyclopedic Dictionary

ALUMINIUM- ALUMINIUM, aluminum man., kemikal. alkali metal clay, alumina base, clay; pati na rin ang batayan ng kalawang, bakal; at magsunog ng tanso. Lalaking aluminyo isang fossil na katulad ng alum, hydrous sulphate ng alumina. Alunit asawa. isang fossil na malapit sa...... Diksyunaryo ng Paliwanag ni Dahl

aluminyo- (pilak, ilaw, may pakpak) metal na Diksyunaryo ng mga kasingkahulugan ng Ruso. aluminyo na pangngalan, bilang ng mga kasingkahulugan: 8 clay (2) ... diksyunaryo ng kasingkahulugan

ALUMINIUM- (Latin Aluminum mula sa alumen alum), Al, elemento ng kemikal ng pangkat III ng periodic table, atomic number 13, atomic mass 26.98154. Pilak-puting metal, magaan (2.7 g/cm³), ductile, na may mataas na electrical conductivity, melting point 660.C.... ... Malaking Encyclopedic Dictionary

aluminyo- Al (mula sa Latin na alumen ang pangalan ng alum, na ginamit noong sinaunang panahon bilang isang mordant para sa pagtitina at pangungulti * a. aluminyo; n. Aluminum; f. aluminyo; i. aluminio), kemikal. elemento ng pangkat III periodic. Mendeleev system, sa. n. 13, sa. m. 26.9815 ... Geological encyclopedia

ALUMINIUM- ALUMINIUM, aluminyo, marami pang iba. hindi, asawa (mula sa Latin na alumen alum). Silver-white malleable light metal. Ang paliwanag na diksyunaryo ni Ushakov. D.N. Ushakov. 1935 1940 ... Ushakov's Explanatory Dictionary

Ang dokumentadong pagtuklas ng aluminyo ay naganap noong 1825. Ang metal na ito ay unang nakuha ng Danish physicist na si Hans Christian Oersted, nang ihiwalay niya ito sa pamamagitan ng pagkilos ng potassium amalgam sa anhydrous aluminum chloride (nakuha sa pamamagitan ng pagpasa ng chlorine sa mainit na pinaghalong aluminum oxide at karbon. ). Ang pagkakaroon ng distilled off ang mercury, si Oersted ay nakakuha ng aluminyo, bagaman ito ay nahawahan ng mga impurities. Noong 1827, nakuha ng German chemist na si Friedrich Wöhler ang aluminyo sa anyo ng pulbos sa pamamagitan ng pagbabawas ng hexafluoroaluminate na may potasa. Makabagong paraan Ang produksyon ng aluminyo ay natuklasan noong 1886 ng isang batang Amerikanong mananaliksik, si Charles Martin Hall. (Mula 1855 hanggang 1890, 200 tonelada lamang ng aluminyo ang ginawa, at sa susunod na dekada, gamit ang pamamaraan ni Hall, 28,000 tonelada ng metal na ito ang ginawa sa buong mundo.) Ang aluminyo na may kadalisayan na higit sa 99.99% ay unang nakuha sa pamamagitan ng electrolysis noong 1920. Noong 1925, inilathala ni Edwards ang ilang impormasyon tungkol sa pisikal at mekanikal na mga katangian ng naturang aluminyo. Noong 1938 Taylor, Willey, Smith at Edwards ay naglathala ng isang artikulo na nagbibigay ng ilang mga katangian ng aluminyo na may kadalisayan na 99.996%, na nakuha rin sa France sa pamamagitan ng electrolysis. Ang unang edisyon ng monograph sa mga katangian ng aluminyo ay nai-publish noong 1967. Hanggang kamakailan, pinaniniwalaan na ang aluminyo, bilang isang lubos na aktibong metal, ay hindi maaaring mangyari sa kalikasan sa isang libreng estado, ngunit noong 1978. Sa mga bato ng platform ng Siberia, natuklasan ang katutubong aluminyo - sa anyo ng mga kristal na tulad ng sinulid na 0.5 mm lamang ang haba (na may kapal ng thread na ilang micrometers). Natuklasan din ang katutubong aluminyo sa lunar na lupa na dinala sa Earth mula sa mga rehiyon ng Seas of Crisis and Abundance.

Mga materyales sa gusali ng aluminyo