Алюминий

Химический элемент - Алюминий (лат. Aluminium)

Алюминий – элемент, отличающийся образованием надежной связи с кислородом. Если сравнивать алюминий с иными металлами, что его добыча и синтез из руд происходит намного сложнее. Связано это с двумя моментами: повышенная способность реакций и такая же высокая температура плавки большей части его руд. Получение Al при активной помощи углерода как материала должно быть использовано, и причина в том, что способность восстановления намного выше, если сравнивать с углеродом.

Алюминий можно восстановить не напрямую – для этого нужно получить промежуточный продукт с химическим составом Al₄C₃ и подвергнуть его разложению с помощью высокой температуры – около 2000 градусов, с последующим образованием самого сплава. Пока что данный способ только разрабатывается, но, в сравнении с другими, является одним из самых выгодных. Если сравнить его с другим популярным процессом – Холла-Эру, то разрабатываемый способ потребует меньше энергетических затрат, а при использовании образует меньшая концентрация CO2.

Алюминий обладает легким весом, низким электрическим сопротивлением и высокой теплопроводностью, легко поддается литью, формовке и различной механической обработке. Оксидная пленка, быстро образующаяся на поверхности алюминия, эффективно защищает металл от коррозии.

Категории алюминиевого проката:

• Круг
• Лист
• Плита
• Проволока
• Шина
• Уголок
• Труба
• Швеллер

ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ЦЕНА НА АЛЮМИНИЕВЫЙ МЕТАЛЛОПРОКАТ ЗАВИСИТ ОТ УСЛОВИЙ ПОСТАВКИ (КОЛИЧЕСТВА, УСЛОВИЙ ОПЛАТЫ, ДОСТАВКИ), ДАННЫЙ ПРАЙС-ЛИСТ НОСИТ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИНФОРМАЦИОННЫЙ ХАРАКТЕР!

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• ...
•  
•  

Методика Холла-Эру

Используемый в наши дни метод получения сплава разрабатывался Чарльзом Холлом (Америка) и Полем Эру (France) в далеком 1886-ом году. Основа этого метода - растворение количества Al₂O₃ в Na₃AlF₆, после которого шел процесс электролиза с добавлением АНО электродов. Этот метод создания сплава Al потребует больших электрозатрат, и именно поэтому подобная методика не нашла широкого отклика и распространения в сфере промышленности. Однако спрос, а вместе с ним и распространенность, появились после наступления XX века.

Для того, чтобы создать всего лишь 1 тонну чернового Al, необходимо было использовать около 2 тонн глинозема, около 70 килограмм криолита, а также 35 и 600 кг фторида Al и АНО электродов графитовых соответственно. При этом нужно затратить около 61 ГДж.

Метод создания Al в лабораторных условиях был предложен самим Фридрихом Вёлером в далеком 1827-ом году. Это был способ, при котором происходило восстановление Al хлорида безводного с использованием металлического калия (следует отметить, что такое реакционное взаимодействие возможно при нагреве и без какого-либо доступа воздуха к процессу).

Характеристики алюминия

Алюминий отличается повышенной электропроводимостью – около 37.106 См/м, и проводимостью тепла – около 203 Вт/м*К. Также алюминий отличается повышенной способностью отражать свет.

Алюминий способен синтезировать сплавы с большинством металлов, однако самыми известными на сегодня сплавами можно считать соединения этого металла с кремнием и иными элементами.

Химические параметры алюминия

В стандартных условиях Al покрыт пленкой оксида, поэтому сам металл не вступает ни в какие реакции с обыкновенными окислителями, однако он вступает в реакцию с HCI. За счет такого свойства алюминий почти не подвергается действию коррозии и широкого используется в рамках современного промышленного производства.

Но если пленка оксида будет разрушена (что может произойти вследствие контакта металла с NH4+, разогретыми щеточками или после амальгамирования), алюминий станет восстановителем. Можно исключить образование пленки оксида, и для этого необходимо добавить к металлу другие металлические образования. После этого поверхность Al необходимо смочить легкоплавкими эвтектиками, в основании которых есть эти образования металлов.

Особенности производства алюминия

Сегодня не существует достаточно достоверных данных и сведений о том, как именно получали алюминий до XIX века. Но уже в 1827-ом году Ганс Христиан Эрстед синтезировал 2-3 миллиграмма этого элемента. Потом Фридриху Вёлеру удалось выделить несколько крупинок Al, но они на воздухе сразу же покрылись пленкой оксида Al. Вплоть до окончания XIX в. этот металлический элемент не воспроизводился. По крайней мере, этого не было в масштабах производственной промышленности.

Лишь в 1854 Анри Девиль (исследования этого деятеля спонсировал и финансировал сам Наполеон 3 в расчете на то, что алюминий будет полезным для личной армии) изобрел один из первых и основных способов создания Al в рамках промышленного производства. Этот способ основывался на вытеснении этого металла металлическим натрием. Вытеснялся металл из двойного хлорида Al и натрия. Спустя год таким путем удалось получить первый небольшой кусок металла с массой не больше 8 килограмм. За три с половиной десятка лет использования такого способа ученый смог получить свыше 200 тонн Al, а в том же самом году он смог получить Al через электролиз Al-натрия хлорида.

В 1885-ом году общественности был представлен завод в Гмелингеме, на котором занимались только производством Al на основе методики Николая Бекетова. Эти технологии почти ничем не отличалась от метода Девиля, однако метод Бекетова был намного проще – он заключался во взаимном действии между магнием и криолитом. Почти за 5 лет такой способ дал возможность получить почти 60 тонн Al – это почти четверть от всего производства в мире за тридцать лет (1853-1890 годы).

Однако основной для современного способа получения Al стал другой способ – это методика, созданная Полем Эру и Чарльзом Холлом, при которой алюминий получается через электролиз глинозёма, разогретого и растворенного в горячем криолите. Как раз с того времени, как в 1886 году этот способ начал использоваться, его переняли и применяли повсеместно. А последующая за этими событиями модернизация электротехники только закрепила актуальность и экономическую обоснованность метода.

В России тоже появился свой завод, ориентированный на использование металлов для создания Al, однако появился он лишь в 1932 году, и местом строительства стал город Волхов. Промышленность металлургии в СССР в 39-ом году создала около 50 тысяч тонн Al, а примерно 2 тонны этого сплава увозилось в другие страны.

Производство металла было стимулировано началом Второй Мировой. К примеру, уже в 1939 году мировое производство Al, если не брать в учет страну Советов, составляло чуть больше 600 тысяч тонн, причем в 1943 году этот показатель поднялся до 2 миллионов тонн.

Следующая хронология производства показывает не только важность металла, но и совершенствование способов его добычи в мире:

1. 1956 год – 3,4 миллиона тонн Al первичного.
2. 1065 – 5,4 миллиона.
3. 1980 – 16,1 миллиона.
4. 1990 – 18 миллионов.
5. 2007 – 38 миллионов.
6. 2008 – 40 миллионов.

Всего же на международном рынке суммарный запас равен 2,224 миллионам тон, а каждый день производится около 129 тонн металла.

На территории России монополист в этой области – «Российский алюминий». На его долю приходится примерно 13 процентов всего Al мира и около 16 процентов глинозема.

Всемирные запасы бокситов почти не имеют никаких границ, а это значит, что они не могут соизмеряться с динамиками мирового спроса. Имеющиеся на данный момент мощности дают возможность создавать не больше 44,3 миллионов тонн Al первичного каждый год.

Также необходимо учитывать и то, что в будущем часть сфер и отраслей, которые сегодня используют алюминий, могут переключиться на другой вид материалов.

Стоимость Al в 2007-15 годах составляла от 1,2 до 3,2 тысяч долларов за одну тонну.

Использование алюминия в разных сферах

Al получил распространение по миру в качестве материала, позволяющего производить конструкции или допускающего создание сплавов для улучшения или добавления полезных для строительства и производства характеристик. Главное преимущество – алюминий податлив и легок по весу. Также отмечается его устойчивость к коррозии, тепловроводность и неядовитость.

В качестве частного примера можно отметить, что Al применяется в виде материала для серийного масштабного создания посуды и упаковки. Основные свойства этого сплава, описанные выше, сделали этот металл востребованным в инновационных отраслях. Хотя в сфере авиакосмического строения используется уже углеволокно и иные композитные материалы.

Но можно отметить и один недостаток – это небольшая прочностью. Из-за этого недостатка алюминий периодически улучшают, сплавляя его с магнием и медью. Такой сплав носит название дюраль алюминий.

Показатель проведения электричества металлом ниже в 1,7 раза, если сравнивать с медью, причем алюминий примерно в 4 раза меньше стоит. Еще один момент – для получения такого же сопротивления нужно взять его меньше раза в два по весу. Это одна из первостепенных причин того, почему данный элемент стали активнее применять в сфере электротехники для производства проводов и для защиты.

Небольшая электропроводность материала компенсируется увеличенной площадью проводникового сечения. Однако и здесь есть недостаток Al при использовании его в роли материала электротехники – это проявление оксидной плотной пленки-диэлектрика. Эта самая пленка затрудняет процесс пайки из-за ухудшения контактов и плохой надежности электроконтакта. По этой самой причине алюминий нельзя применять на проводниках, у которых сечение не больше 16 миллиметров.

Алюминий, равно как и сплавы этого металла, не становится хрупким в случае очень низких температурных режимов. Из-за этого свойства алюминий применяется широко и в криогенных технологиях и технике. Тем не менее, был известен один случай, когда криогенные трубы, созданные из сплава Al, стали хрупкими. Как выяснилось, случилось это из-за гибки на кренах из меди.

Повышенные коэффициенты отражения вместе с недорогой стоимостью и простым вакуумным напылением сделали этот материал популярным при создании зеркал. Кроме того, его используют при создании стройматериалов.

Сплавы с Al в качестве основного компонента

В роли материалов конструкционного типа чаще всего применяется уже не чистый материл, а оксиды. Обозначение линейки и серии сплава приводится для США (по стандарту №Н35.1ANSI), а также согласно требованиям ГОСТ РФ.

В РФ стандартами стали ГОСТы под номерами 4784 и 1583. Также есть UNS маркировка и интернациональный стандарт под маркировкой ISO R209 b.

Прокат алюминиевый

Сплавы Al+Mg отличаются сочетанием прочности, податливости, отличной варки и устойчивости к образованию коррозии. Также такой сплав хорошо использовать тем, где нужны материалы с высоким уровнем вибростойкости. Содержание Mg – 6 процентов, что говорит об образовании системы Al3Mg2 с раствором твердой консистенции на основе как раз Al. Но самое большое распространение и использование в области строения и промышленной работы получили сплавы с 1-5 процентами Mg.

Чем больше Mg находится в сплаве, тем больше прочность. Каждый добавленный процент Mg увеличивает возможные пределы прочности итогового сплава на 30 Мпа, а максимальные показатели текучести – на 20 МПа. Одновременно с этим удлинение становится меньше, в рамках 30-35 процентов.

Сплавы, в которых Mg не больше 3 процентов от массы, отличаются стабильностью состояния при температурном режиме в 20 градусов и выше. Но, чем больше будет магния, тем более хаотичной будет структура этого сплава. Также, если Mg будет больше 5 процентов, это негативно скажется на устойчивости материала к коррозии.

Для того, чтобы улучшить параметры прочности, славы на основе Mg и Al дополнительно могут легировать различными материалами в виде титана и иными подобными материалами. При производстве стараются воспрепятствовать попаданию в эту систему железа или меди, так как они плохо сказываются на параметрах свариваемости и стойкости конечного материала.

Также есть сплавы, основанием для которых стали Mn и Al. Отличаются технологичностью и податливостью. Также устойчивы к образованию коррозии и отличаются отличной свариваемостью.

Главные примеси – кремний и Fe. Оба элемента значительно снижают показатель растворения всех активных используемых в данном составном сплаве в алюминиевом растворе. Для создании структуры с небольшим зерном сплав могут легировать титаном.

Если в плаве достаточно марганца, это положительно сказывается на стабильности итоговой структуры в теплых, умеренных или даже повышенных температурных режимах.

Сплав Al-Cu в состоянии термоупрочнения превосходит параметры сталей с низкой концентрацией углерода. В итоге получаются технологичные сплавы, имеющие один недостаток – это пониженный показатель сопротивляемости элемента к появлению коррозии на поверхностях. Такой минус приводит к важности и необходимости применения защитных покрытий.

В роли добавок легирования можно использовать магний, марганец или железо. При этом большое влияние оказывает именно магний. При процессе легирования Mg можно повысить максимальные показатели как прочности, так и текучести. А при добавке кремния можно повысить способность к устареванию. При процессе легирования железом или же никелем можно достигнуть более высоких показателей жаропрочности для сплавов второй серии.

Еще один вид сплавов – это соединение Mg, Al и Zn. Сплавы, относящиеся к этой системе больше всего ценятся на отличную прочность и такую же отличную технологичность. Один из ярких представителей данной системы – это слав с кодировкой 7075. Это едва ли не самый лучший в плане прочности сплав среди всех создаваемых и существующих на сегодня сплавов, в основании которого находится именно Al-элемент.

Но есть и недостаток – это небольшая устойчивость к проявлению коррозийных слоев на поверхностях. Для того, чтобы повысить этот показатель, необходимо легировать сплав медью.

Алюминий как важный компонент к сплавам

Алюминий – один из важных компонентов для большинства сплавов. В качестве примера можно отметить и то, что в алюминиевой бронзе главными компонентами являются Al и медь. Также чаще остальных случаев в виде добавочного материала используют именно Al. Для создания прочных, но относительно тонких спиралей в элементах и продукции нагревания посредством электричества также используется сплав на основе Al – фехраль.

Основываясь на всем сказанном выше можно отметить, что алюминий используется практически во всех сферах, так или иначе относящихся к возведению, ремонту или строительству различных объектов. Благодаря отличной возможности создавать сплавы на основе алюминия этот элемент способен не только отлично использоваться в разных сферах, но и отличаться отличными характеристиками, приоритетными в зависимости от сферы применения.

Так, алюминий можно соединять с другими металлами для получения улучшенных параметров коррозийной устойчивости, плавкости, свариваемости или для получения других улучшенных параметров, если того требует ситуация.

Можно создавать и производить алюминий несколькими способами, более или менее популярными на сегодняшний день. В зависимости от выбранного способа и технологии можно создавать сплавы с разными характеристиками.

Пускай алюминий и остается одним из популярных и распространенных сегодня материалов, все равно некоторые производственные сферы и отрасли стараются отказать от него как уже технически устаревшего. Поэтому на смену алюминию и сплавам на его основе используются более совершенные композитные материалы. К счастью, это практически никак не сказывается на распространенности сплавов, так как подавляющее большинство производственных сфер используют именно этот металл для создания элементов и механизмов.

Разнообразие применения алюминия

Сплавы алюминия по разнообразию применения уступают лишь чугуну и стали. Совокупность физических свойств алюминия позволяет использовать металл в самых различных сферах:

• Электротехнические изделия;
• Конструкционные материалы;
• Легирующие добавки в металлургии;
• Пигмент в полиграфии;
• Кухонная посуда;
• Изготовление мебели;
• Фольга для пищевой промышленности;
• Производство ячеистых бетонов;
• Синтез металлоорганических соединений;
• Автомобилестроение и авиастроение;
• Алюмотермия;
• Изготовление бытовых приборов;
• Производство твердого ракетного топлива.

Надежность и долговечность алюминия

Строительные конструкции из алюминия отличаются легким весом и превосходной устойчивостью к коррозии, обеспечивая долговечность эксплуатируемых сооружений. Листовой алюминий применяется в авиастроении и судостроении, для защиты трубопроводных магистралей, для изготовления торгового оборудования и декоративных конструкций. Высокая практичность алюминия дополняется гарантированной долговечностью материала.

ООО «Ресурс» поставляет различные виды алюминиевой продукции, используемой в качестве полуфабрикатов для производства всевозможных изделий. Консультации менеджеров нашей компании, доступные по телефону +7 (495) 215-50-72, помогают подобрать оптимальную разновидность алюминиевой продукции для успешного решения актуальных задач.