Потребление алюминия, основные потребители – Алюминиевая Ассоциация
Алюминий является достаточно молодым для широкого применения металлом – его использование началось лишь в середине XIX века. В период с 1854 по 1890 год было произведено всего лишь около 200 тонн алюминия – это соответствует весу ста пикапов F-150 с полностью алюминиевым кузовом, которые Ford сегодня производит каждые полтора часа.
После изобретения промышленного электрохимического способа производства выпуск и использование алюминия стали развиваться практически в геометрической прогрессии.
За следующие 10 лет, с 1890 по 1899 год, выпуск алюминия во всем мире составил уже 28 тыс. тонн в год, к 1930 году он вырос еще в 10 раз – до 270 тыс. тонн, что соответствует мощности одного среднего современного алюминиевого завода. В середине XX-го века производство алюминия в мире достигло 1 миллиона тонн в год, а в 1973 году – 10 млн тонн.
Такая динамика сохранилась и в последующие десятилетия, а в 2015 году объем производства превысил 58 млн тонн.
Столь стремительный рост был обусловлен, с одной стороны, развитием технологий производства алюминия, а с другой – расширением сфер его применения. Индустриализация, урбанизация, технический прогресс – алюминий стал неотъемлемой составляющей этих процессов. Сегодня высокое потребление алюминия в оценке «килограмм на душу населения» признается экономистами одним из наглядных показателей сильной и развитой экономики.
Среднедушевое потребление алюминия в мире по итогам в 2015 года оценивается в 7,7 кг. Ожидается, что к 2020 году этот показатель вырастет почти до 9 кг.
Динамика среднедушевого потребления первичного алюминия
Источник: Brook Hunt, WorldBank, ОК РУСАЛ
Наиболее высокий уровень потребления алюминия отмечается в настоящее время в странах с высокоразвитым автомобилестроением, таких как, например, Германия или Южная Корея, уровень среднедушевого потребления превышает 26 кг в год, в США, Швеции, Японии, ОАЭ, Китае – 15-16 кг в год.
На роли Китая на мировом алюминиевом рынке стоит остановиться особо. За последние десятилетия Китай продемонстрировал феноменальные темпы экономического роста, и в том числе стал крупнейшим в мире производителем и потребителем алюминия. За последние чуть более 20 лет объем производства первичного алюминия в Китае – что главное: и его потребления перерабатывающими предприятиями – вырос в 22 раза!
На КНР сегодня приходится более половины всего мирового объема производства и потребления алюминия, ни одна другая страна не может приблизиться к Китаю по этому показателю. При этом все свои потребности в первичном металле Китай закрывает исключительно собственным же производством, поэтому чаще всего он рассматривается отдельно от мирового. В то же время Китай активно наращивает экспорт алюминиевых полуфабрикатов, конкурируя на глобальном рынке с западными компаниями.
На втором и третьем местах по объемам потребления алюминия – рынки Европы и США, где спрос исторически очень велик по причине высокого уровня промышленного развития экономик этих стран.
При этом несмотря уже достигнутый очень высокий уровень потребления алюминия в США этот рынок продолжает показывать одни из самых высоких темпов ежегодного роста за счет высоких темпов развития транспортостроения, расширения использования алюминия в строительстве и электротехнике.
Еще один крупный рынок – Япония, не только страна с развитой экономикой, но и родина огромного количества технических новинок в сфере электроники и приборостроения. При этом Страна восходящего солнца импортирует весь необходимый ей первичный металл, а также огромный объем алюминиевого лома и вторичных алюминиевых сплавов, совершенно не имея собственного алюминиевого производства. Причина – в отсутствии на ее территории мощных и дешевых источников электроэнергии.
Также постоянный прирост потребления показывают активно развивающиеся страны Азии, в значительной степени за счет бурного развития автомобилестроения в странах Юго-Восточной Азии. Однако самые высокие темпы прироста в Азии показывают Индия и страны Ближнего Востока.
Активное развитие алюминиевых производств делает страны Персидского залива одним из наиболее влиятельных игроков мирового алюминиевого рынка.
В целом в мире в настоящее время наибольший объем потребления приходится транспортостроение – более 26% всего мирового использования этого металла. При этом более высокий уровень потребления характерен для наиболее развитых мировых экономик. Например, в Южной Корее на транспорт приходится более 33% потребления алюминия, в странах Западной Европы – более 38%, в США – более 40%, в Японии – более 45%.
Структура мирового использования алюминия по отраслям, 2015 г.
Источник: CRU
Второе по значимости место занимает строительство, третье – электротехника. На сегодняшний момент эти отрасли как потребители алюминия важны для развивающихся стран. Так, в Китае более 1/3 всего алюминия потребляется в строительной отрасли, в бурно наращивающей потребление этого металла Африке доля алюминия, используемого для изготовления строительных материалов, и вовсе превышает 40%.
А для Индии характерен самый высокий вес использования алюминия в энергетике и электротехнике: более 36% всего используемого алюминия направляется в эти отрасли.
В России
Датой рождения алюминиевой промышленности России считается 14 мая 1932 года, когда на Волховском заводе в Ленинградской области была получена первая партия металла. Через год первую продукцию выпустил Днепровский алюминиевый завод на Украине.
Несмотря на то, что в последующие годы эти предприятия постоянно наращивали объемы производства, полностью удовлетворить растущие потребности экономики страны они не могли. В СССР развернулось строительство новых предприятий. В 1938 году был введен в эксплуатацию Тихвинский (позже переименован в Бокситогорский) глиноземный завод мощностью 40 тыс. тонн продукции в год, а в 1939 году приступил к работе Уральский алюминиевый завод, способный производить 70 тыс. тонн глинозема и 25 тыс. тонн алюминия в год.
Великая Отечественная война дала толчок индустриальному развитию восточных регионов страны.
Под угрозой оккупации значительной части территории была проведена беспрецедентная по масштабам эвакуация промышленных предприятий. Основное оборудование Волховского и Тихвинского заводов было демонтировано и вывезено на Урал и в Западную Сибирь, где его использовали для строительства Богословского и Новокузнецкого алюминиевых заводов. В 1943 году на НкАЗе был получен первый сибирский алюминий, а через два года Богословский алюминиевый завод выдал свой первый металл.
В послевоенные годы потребности советской экономики в стратегической металлопродукции продолжали расти, что способствовало интенсивному развитию алюминиевой промышленности. В 50-е годы были введены в эксплуатацию Кандалакшский (1951 г.), Надвоицкий (1954 г.) и Волгоградский (1959 г.) алюминиевые заводы, а также Белокалитвинское металлургическое производственное объединение (БКМПО, 1954 г.), специализирующееся на выпуске различной продукции из алюминиевых сплавов. В 1960 году состоялся запуск Самарского металлургического завода – крупнейшего в Европе производителя полуфабрикатов и готовых изделий из алюминия.
Одновременно с алюминиевыми и перерабатывающими заводами в СССР велось строительство глиноземных предприятий. В 1959 году был запущен Пикалевский завод – комплексное предприятие по переработке кольских нефелиновых концентратов. В 1964 году приступил к работе Павлодарский завод (Казахстан). В 1970 году выпустил первую партию продукции Ачинский глиноземный комбинат.
В 60-е годы в непосредственной близости от крупнейших ГЭС – источников дешевой энергии – были построены Иркутский, Красноярский и Братский алюминиевые заводы. В этот же период были введены в эксплуатацию Красноярский металлургический завод, Павлодарский алюминиевый завод и Дмитровский опытный завод алюминиевой консервной ленты.
В условиях ускоренного роста производства алюминия и неразвитости отечественной сырьевой базы российским металлургам пришлось закупать глинозем за рубежом: в Гвинее, Индии и других регионах. Первым предприятием отрасли, спроектированным для работы с высококачественным привозным сырьем, стал Николаевский глиноземный завод (Украина).
В 1985 году вступил в строй технологичный и оснащенный современным оборудованием Саяногорский алюминиевый завод. Однако в начале 90-х годов экономический спад и политическая нестабильность нанесли серьезный удар по российской алюминиевой промышленности. После распада СССР также обострилась проблема обеспечения отрасли сырьем. Глиноземные заводы, расположенные на Украине, в Казахстане и Азербайджане, оказались в зарубежных государствах. Российские предприятия могли удовлетворить потребности алюминиевых заводов в сырье лишь на 40%.
Помимо этого, в результате изменений экономической структуры резко снизился спрос на алюминий со стороны военно-промышленного комплекса и тяжелого машиностроения, которые потребляли большую часть продукции отечественных производителей алюминия.
К 1994 году потребление алюминия в России снизилось до 2 кг на душу населения, тогда как, например, в 80-е гг.
этот показатель достигал 17 кг. В результате алюминиевая промышленность оказалась в кризисе, единственным выходом из которого могла стать переориентация отрасли на внешние рынки.
За последние 25 лет мировое потребление алюминия выросло более чем в 2,6 раз, в то время как потребление алюминия промышленными предприятиями в России и странах СНГ снизилось на треть.
При этом производство самого металла увеличилось более чем на 30% с 1991 года, однако порядка 80% всего производимого на территории бывшего СССР алюминия поставляется на экспорт из-за низкого спроса на крылатый металл со стороны перерабатывающих предприятий. В настоящее время по уровню среднедушевого потребления алюминия Россия отстает даже от среднемирового уровня, потребляя примерно 5,4 кг на человека при мировом уровне в 7,7 кг. При этом постольку потребление алюминия тесно связано с развитием высокотехнологичных производственных отраслей (автопром, авиация, аэрокосмические проекты, электроника и пр.
Сложившееся положение связано с существующими проблемами отрасли, которые ведут к невозможности отечественных предприятий обеспечить необходимый объем выпуска продукции.
Во-первых, значительная часть существующих мощностей не обеспечена современным оборудованием или находится в аварийном состоянии, что не позволяет нарастить выпуск продукции соответствующего требованиям рынка качества.
Во-вторых, отсутствует стабильная система сбыта продукции как из-за кризисных явлений в экономике в целом и объективным снижением платежеспособного спроса, так и из-за слабого информационного обмена, в результате которого конечный потребитель и производитель просто не могут «встретиться».
И в-третьих, высокий уровень издержек и, как следствие, высокая себестоимость производства снижают конкурентоспособность российской продукции по сравнению, например, с поставками из Китая.
Результатом этой ситуации является то, что не осваиваются новые виды продукции, невозможно реализовать крупные межотраслевые проекты, в частности, в авиа- и судостроении.
Дополнительными сдерживающими факторами являются существующие ГОСТы и СНиПы, которые ограничивают использование алюминия, например, в мостовых конструкциях, а принятие новых нормативов требует больших финансовых затрат, которые непосильны для отдельных производителей.
Алюминиевая промышленность является одной из фундаментальных отраслей экономики. Иными словами потребление алюминия тесно связано с развитием экономики в целом и, прежде всего, промышленного производства. В то же время существующие прогнозы экономического роста не дают возможности заметно увеличить объем потребления алюминия в перспективе как минимум 5 ближайших лет.
Способствовать разрыву этого порочного круга может ориентация на опережающее развитие алюминиевой отрасли и фокусирование на развитие экспортного потенциала – но уже не первичного алюминия, а технологичной алюминиевой продукции высоких переделов.
Перспективы
Мировое потребление первичного алюминия в 2015 году по сравнению с 2014 годом увеличилось на 6% – до 58 млн тонн. Ожидается, что в таких же темпах (4-6% в год) сохранится прирост потребления алюминия как минимум в ближайшие 5-7 лет.
Вместе с тем рост потребления алюминия происходит на фоне глобальной урбанизации и индустриализации. И если в странах с развитой экономикой уже достигнут высокий уровень экономического развития, то развивающиеся страны как раз весьма активно наверстывают упущенное.
Наибольшее количество алюминия идет на нужды транспортной и строительной отраслей экономики – в 2015 году на них пришлось 27 и 25% соответственно.
При этом ожидается, что именно транспортная отрасль в ближайшие годы будет является основным локомотивом роста спроса на алюминий в мире.
Флагманом здесь является автомобилестроение. Количество алюминия, которое используется в деталях автомобиля ежегодно растет. Если 10 лет назад на 1 автомобиль приходилось около 90-100 кг алюминия, в настоящее время этот показатель вырос до 160 кг, а к 2025 году ожидается, что на 1 автомобиль будет приходиться не менее 250 кг алюминия.
Рост потребности в алюминии со стороны мирового автопрома, в первую очередь, связан с необходимостью максимально облегчить конструкцию автомобиля с целью повышения эффективности его работы.
Еще одним перспективным направлением роста использования алюминия в транспорте является развитие скоростных железнодорожных магистралей.
Рост потребления алюминия в развивающихся странах будет связан с развитием потребления алюминия в электротехнике и строительстве.
Увеличению масштабов использования алюминия в строительстве, в частности, будет способствовать и распространение стандартов «зеленого строительства» и энергосберегающих технологий.
Распространение использования алюминия в электротехнике связано не только с необходимостью электрификации развивающихся территорий и новым строительством, но и с распространением проектов альтернативной энергетики, где алюминий как наиболее экологичный металл становится особенно востребован.
Российский рынок не остается в стороне от общемировых тенденций, однако в настоящее время очевидно отстает от них.
Такая ситуация связана как с общей экономической ситуацией, сдерживающей в настоящее время развитие перерабатывающих производств, так и с существующими стандартами, сдерживающими применение алюминия, в частности, в строительстве и электротехнике.
В то же время алюминий, безусловно, является материалом будущего и одной из основных задач Алюминиевой Ассоциации является способствование расширению применения алюминия во всех промышленных отраслях и областях жизни. С этой целью совместно с Минпромторгом России и участниками алюминиевого рынка реализуется программа стимулирования потребления алюминия.
Алюминиевая библиотека
Список доступных книг:
Огнестойкость алюминия и алюминиевых сплавов
Д. Гилберт Кауфман
Д. Гилберт Кауфман проработал более 50 лет в области материаловедения алюминия, в т.ч. 26 лет возглавлял центральную исследовательскую лабораторию крупнейшей корпорации Alcoa. Основное внимание в его трудах уделено вопросам температурного поведения алюминия и его огнестойкости.
Эти вопросы сегодня в России приобрели особую актуальность. Расширение применения алюминия отраслями, ранее в России его не использовавшими, выявило слабую их осведомленность в его свойствах.
Подробно
Термическая обработка деформируемых алюминиевых сплавов
Николай Колобнев, Леонид Бер, Семен Цукров.
В книге обобщены результаты мирового развития теории и практики термической обработки алюминия за последние пятьдесят лет. Изложены современные представления о связи состава, структуры сплавов с их прочностью, пластичностью и ресурсными свойствами.
Издание книги станет очередным этапом в развитии технологий не только в металлургии, но и при применении алюминия в новых отраслях и конструкциях, послужит базой для создания новых режимов термической обработки.
Подробно
Технология применения алюминия
Фридрих Остерманн
Потребность в изучении алюминия – особенно в автомобильной и аэрокосмической промышленности – неуклонно растет.
Новые сплавы и более сложные процессы обработки расширяют спектр применения металла. Соответствующая материалу конструкция и экономичная обработка требуют тщательного исследования, знаний специальных эксплуатационных характеристик. Цель книги – предоставить подробную информацию о выборе материала, обработке и характеристиках производительности для более эффективного использования потенциала применения алюминия инновационными способами.
Подробно
Буклет о технологиях компании Адвенира
Подробно
Красноярский алюминиевый завод: путь к экологичному производству
Прочитать
Каталог продукции РУСАЛа
Прочитать
Элемент № 13
Лаборатория Красного Яра. Научные ответы на фантастические вопросы. Элемент № 13 /сост., авторы текстов Е. Щелканова, Н. Еремина, В. Кузьминых. — Красноярск: ООО «Издательство Поликор», 2015. — 144 с., илКонсультантами проекта стали специалисты исследовательских центров и промышленных предприятий алюминиевой отрасли, непосредственно связанные с производством и переработкой этого ценного металла.
Прочитав книгу, можно узнать, есть ли правда в фантастике завтрашнего дня, связанной с разработкой невидимых, суперпрочных и легких материалов и сплавов на основе алюминия, и можно ли его искусственно синтезировать в лаборатории без сложного процесса добычи руды и ее последующей переработки.Прочитать
Исследование Economist Intelligence Unit
Автор отчета – Пол Килстра (Paul Kielstra), редактор – Авива Фрейдман (Aviva Freudmann).Агентство Economist Intelligence Unit изучило инвестиционный климат для компаний из России за рубежом, уделив особое внимание вопросу имиджа российского бизнеса в глазах потенциальных зарубежных деловых партнеров. Исследование, проведенное при поддержке ОК РУСАЛ, рассматривает преимущества и сложности, с которыми сталкиваются российские игроки на международных рынках, с точки зрения компаний, расположенных за пределами России.
Прочитать
Алюминиевая энциклопедия
Г. С. Макаров Интермет Инжиниринг, 2011 – 528 с.
Систематизированы основные сведения о современных технологиях и оборудовании для производства круглых слитков из сплавов системы Al-Mg-Si для изготовления прессованных полуфабрикатов. Рассмотрены закономерности процессов плавления, дегазации, фильтрования, модифицирования, литья, гомогенизации и последующей обработки слитков, позволяющие обоснованно выбирать оборудование и технологические режимы его работы. Обсуждены требования к характеристикам слитков и их влияние на свойства прессованных изделий. Описаны методы контроля качества металла и способы предупреждения дефектов слитков. Представлен анализ выбросов в производстве слитков и мер по сокращению вредного воздействия на окружающую среду.
Прочитать
Слитки из алюминиевых сплавов с магнием и кремнием для прессования. Основы производства
Г. С. Макаров Интермет Инжиниринг, 2011 – 528 с.Систематизированы основные сведения о современных технологиях и оборудовании для производства круглых слитков из сплавов системы Al-Mg-Si для изготовления прессованных полуфабрикатов.
Рассмотрены закономерности процессов плавления, дегазации, фильтрования, модифицирования, литья, гомогенизации и последующей обработки слитков, позволяющие обоснованно выбирать оборудование и технологические режимы его работы. Обсуждены требования к характеристикам слитков и их влияние на свойства прессованных изделий. Описаны методы контроля качества металла и способы предупреждения дефектов слитков. Представлен анализ выбросов в производстве слитков и мер по сокращению вредного воздействия на окружающую среду. Правила классификации и постройки морских судов
Российский морской регистр судоходства. Электронный аналог печатного издания, утвержденного 30.09.16 г.В правилах представлены алюминиевые сплавы разрешенные при строительстве кораблей. Документ предназначен для конструкторов и производителей речных и морских судов.
Содержание
Архитектурно-строительные системы на основе алюминиевых профилей
Титарев Д. А., Рачков Д. С.
Под общей редакцией Д. А. Титарева – Санкт-Петербург, 2016 – 296 стр. В книге приведены практические рекомендации по проектированию и строительству архитектурных систем на основе алюминиевых профилей, светопрозрачных конструкций и навесных вентилируемых фасадов. Показаны эффективные конструктивные решения, обеспечивающие качество строительства, данные об отдельных элементах, примеры узлов, некоторые чертежи конструкций.
Подробное оглавление | Купить книгу
Коррозия алюминия и алюминиевых славов
под редакцией Джозефа Р. Дейвиса/ Перевод с английского по лицензии издательства ASM International, М.: НП «АПРАЛ», 2016В книге представлен всеобъемлющий обзор коррозионного поведения алюминия и алюминиевых сплавов, с акцентом на практическую информацию о том, как выбирать и обрабатывать эти материалы с целью предотвращения коррозии
Подробное оглавление | Купить книгу
Порошковые покрытия: дефекты и анализ
Автор Юдит Пичманн.
Перевод с английского языкаРуководство по выявлению и устранению дефектов покрытий. Данная книга призвана помочь всем, кто работает с порошковыми покрытиями. Производители лакокрасочных материалов и оборудования, и те, кто наносит покрытия, найдут здесь подсказки и предложения в отношении того, как избежать появления дефектов при нанесении покрытия.
Подробное оглавление | Купить книгу
Технология прессования алюминия
автор ПК. Саха, перевод с английского языкаКнига предназначена для инженерно-технического персонала – начальников прессовых производств, руководителей цехов, менеджеров инструментальных и литейных отделов, руководителей исследовательских и проектно-конструкторских подразделений.
Подробное оглавление | Купить книгу
Обработка поверхности и отделка алюминия
Справочник в двух томах авторов П. Г. Шизби и Р. Пиннер, перевод с английского языка«Для переработки алюминия и свойств поверхности — это одна из ключевых книг! Каждый эксперт в этой области знает об этом, поэтому для меня эта книга очень полезна» Dr. Bernhard Kernig, Hydro Aluminium Deutschland GmbH (Германия)
Подробное оглавление | Купить книгу
Прессование
Справочник. Авторы М. Баузер, Г. Зауер, К. Зигерт, перевод с немецкого языка“…Я рекомендую эту Книгу всем, имеющим отношение к отрасли прессования металлов. Книга уникальна в качестве справочного руководства, т.к. она подробно рассматривает все металлургические и инжиниринговые аспекты процесса прессования для всех металлов, прессуемых сегодня.”
Dr. Alan Castle, Service Extrusion Consultants (Великобритания)
Подробное оглавление | Купить книгу
Рециклинг алюминия
Справочник. Автор К. Шмитц. Перевод с английского языкаКнига содержит систематизированное изложение основ современных технологий полного цикла переработки вторичного алюминиевого сырья и описание используемого при этом оборудования. Большое внимание уделено металлургическим процессам рециклинга алюминия. Приведён обширный фактический материал по закономерностям плавления алюминиевых сплавов, сравнению различных типов печей и их конструированию.
Подробное оглавление | Купить книгу
Алюминий — свойства, харакретистики, обзорная статья
Алюминий – это пластичный и лёгкий металл белого цвета, покрытый серебристой матовой оксидной плёнкой. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Al (Aluminium) и находится в главной подгруппе III группы, третьего периода, под атомным номером 13. Купить алюминий вы можете на нашем сайте.
История открытия
В 16 веке знаменитый Парацельс сделал первый шаг к добыче алюминия. Из квасцов он выделил «квасцовую землю», которая содержала оксид неизвестного тогда металла. В 18 веке к этому эксперименту вернулся немецкий химик Андреас Маргграф. Оксид алюминия он назвал «alumina», что на латинском языке означает «вяжущий». На тот момент металл не пользовался популярностью, так как не был найден в чистом виде.
Долгие годы выделить чистый алюминий пытались английские, датские и немецкие учёные. В 1855 году в Париже на Всемирной выставке металл алюминий произвёл фурор. Из него делали только предметы роскоши и ювелирные украшения, так как металл был достаточно дорогим. В конце 19 века появился более современный и дешёвый метод получения алюминия. В 1911 году в Дюрене выпустили первую партию дюралюминия, названного в честь города. В 1919 из этого материала был создан первый самолёт.
Физические свойства
Металл алюминий характеризуется высокой электропроводностью, теплопроводностью, стойкостью к коррозии и морозу, пластичностью. Он хорошо поддаётся штамповке, ковке, волочению, прокатке. Алюминий хорошо сваривается различными видами сварки. Важным свойством является малая плотность около 2,7 г/см³. Температура плавления составляет около 660°С.
Механические, физико-химические и технологические свойства алюминия зависят от наличия и количества примесей, которые ухудшают свойства чистого металла. Основные естественные примеси – это кремний, железо, цинк, титан и медь.
По степени очистки различают алюминий высокой и технической чистоты. Практическое различие заключается в отличии коррозионной устойчивости к некоторым средам. Чем чище металл, тем он дороже. Технический алюминий используется для изготовления сплавов, проката и кабельно-проводниковой продукции. Металл высокой чистоты применяют в специальных целях.
По показателю электропроводности алюминий уступает только золоту, серебру и меди. А сочетание малой плотности и высокой электропроводности позволяет конкурировать в сфере кабельно-проводниковой продукции с медью. Длительный отжиг улучшает электропроводность, а нагартовка ухудшает.
Теплопроводность алюминия повышается с увеличением чистоты металла. Примеси марганца, магния и меди снижают это свойство. По показателю теплопроводности алюминий проигрывает только меди и серебру. Благодаря этому свойству металл применяется в теплообменниках и радиаторах охлаждения.
Алюминий обладает высокой удельной теплоёмкостью и теплотой плавления. Эти показатели значительно больше, чем у большинства металлов. Чем выше степень чистоты алюминия, тем больше он способен отражать свет от поверхности. Металл хорошо полируется и анодируется.
Алюминий имеет большое сродство к кислороду и покрывается на воздухе тонкой прочной плёнкой оксида алюминия. Эта плёнка защищает металл от последующего окисления и обеспечивает его хорошие антикоррозионные свойства. Алюминий обладает стойкостью к атмосферной коррозии, морской и пресной воде, практически не вступает во взаимодействия с органическими кислотами, концентрированной или разбавленной азотной кислотой.
Химические свойства
Алюминий – это достаточно активный амфотерный металл. При обычных условиях прочная оксидная плёнка определяет его стойкость. Если разрушить оксидную плёнку, алюминий выступает как активный металл-восстановитель. В мелкораздробленном состоянии и при высокой температуре металл взаимодействует с кислородом. При нагревании происходят реакции с серой, фосфором, азотом, углеродом, йодом. При обычных условиях металл взаимодействует с хлором и бромом. С водородом реакции не происходит. С металлами алюминий образует сплавы, содержащие интерметаллические соединения – алюминиды.
При условии очищения от оксидной пленки, происходит энергичное взаимодействие с водой. Легко протекают реакции с разбавленными кислотами. Реакции с концентрированной азотной и серной кислотой происходят при нагревании. Алюминий легко реагирует со щелочами. Практическое применение в металлургии нашло свойство восстанавливать металлы из оксидов и солей – реакции алюминотермии.
Получение
Алюминий находится на первом месте среди металлов и на третьем среди всех элементов по распространённости в земной коре. Приблизительно 8% массы земной коры составляет именно этот металл. Алюминий содержится в тканях животных и растений в качестве микроэлемента. В природе он встречается в связанном виде в форме горных пород, минералов. Каменная оболочка земли, находящаяся в основе континентов, формируется именно алюмосиликатами и силикатами.
Алюмосиликаты – это минералы, образовавшиеся в результате вулканических процессов в соответствующих условиях высоких температур. При разрушении алюмосиликатов первичного происхождения (полевые шпаты) сформировались разнообразные вторичные породы с более высоким содержанием алюминия (алуниты, каолины, бокситы, нефелины). В состав вторичных пород алюминий входит в виде гидроокисей или гидросиликатов. Однако не каждая алюминийсодержащая порода может быть сырьём для глинозёма – продукта, из которого при помощи метода электролиза получают алюминий.
Наиболее часто алюминий получают из бокситов. Залежи этого минерала распространены в странах тропического и субтропического пояса. В России также применяются нефелиновые руды, месторождения которых располагаются в Кемеровской области и на Кольском полуострове. При добыче алюминия из нефелинов попутно также получают поташ, кальцинированную соду, цемент и удобрения.
В бокситах содержится 40-60% глинозёма. Также в составе имеются оксид железа, диоксид титана, кремнезём. Для выделения чистого глинозёма используют процесс Байера. В автоклаве руду нагревают с едким натром, охлаждают, отделяют от жидкости «красный шлам» (твёрдый осадок). После осаждают гидроокись алюминия из полученного раствора и прокаливают её для получения чистого глинозёма. Глинозём должен соответствовать высоким стандартам по чистоте и размеру частиц.
Из добытой и обогащённой руды извлекают глинозём (оксид алюминия). Затем методом электролиза глинозём превращают в алюминий. Заключительным этапом является восстановление процессом Холла-Эру. Процесс заключается в следующем: при электролизе раствора глинозёма в расплавленном криолите происходит выделение алюминия. Катодом служит дно электролизной ванны, а анодом – угольные бруски, находящиеся в криолите. Расплавленный алюминий осаждается под раствором криолита с 3-5% глинозёма. Температура процесса поднимается до 950°С, что намного превышает температуру плавления самого алюминия (660°С). Глубокую очистку алюминия проводят зонной плавкой или дистилляцией его через субфторид.
Применение
Алюминий применяется в металлургии в качестве основы для сплавов (дуралюмин, силумин) и легирующего элемента (сплавы на основе меди, железа, магния, никеля). Сплавы алюминия используются в быту, в архитектуре и строительстве, в судостроении и автомобилестроении, а также в космической и авиационной технике. Алюминий применяется при производстве взрывчатых веществ. Анодированный алюминий (покрытый окрашенными плёнками из оксида алюминия) применяют для изготовления бижутерии. Также металл используется в электротехнике.
Рассмотрим, как используют различные изделия из алюминия.
Алюминиевая лента представляет собой тонкую алюминиевую полосу толщиной 0,3-2 мм, шириной 50-1250 мм, которая поставляется в рулонах. Используется лента в пищевой, лёгкой, холодильной промышленности для изготовления охлаждающих элементов и радиаторов.
Круглая алюминиевая проволока применяется для изготовления кабелей и проводов для электротехнических целей, а прямоугольная для обмоточных проводов.
Алюминиевые трубы отличаются долговечностью и стойкостью в условиях сельских и городских промышленных районов. Применяются они в отделочных работах, дорожном строительстве, конструкции автомобилей, самолётов и судов, производстве радиаторов, трубопроводов и бензобаков, монтаже систем отопления, магистральных трубопроводов, газопроводов, водопроводов.
Алюминиевые втулки характеризуются простотой в обработке, монтаже и эксплуатации. Используются они для концевого соединения металлических тросов.
Алюминиевый круг – это сплошной профиль круглого сечения. Используется это изделие для изготовления различных конструкций.
Алюминиевый пруток применяется для изготовления гаек, болтов, валов, крепежных элементов и шпинделей.
Около 3 мг алюминия каждый день поступает в организм человека с продуктами питания. Больше всего металла в овсянке, горохе, пшенице, рисе. Учёными установлено, что он способствует процессам регенерации, стимулирует развитие и рост тканей, оказывает влияние на активность пищеварительных желёз и ферментов.
Алюминиевый лист
Алюминиевая плита
Алюминиевые чушки
Алюминиевые уголки
Алюминиевая проволока
При использовании алюминиевой посуды в быту необходимо помнить, что хранить и нагревать в ней можно исключительно нейтральные жидкости. Если же в такой посуде готовить, к примеру, кислые щи, то алюминий поступит в еду, и она будет иметь неприятный «металлический» привкус.
Алюминий входит в состав лекарственных препаратов, используемых при заболеваниях почек и желудочно-кишечного тракта.
общая характеристика, строение; свойства и получение — урок. Химия, 8–9 класс.
Алюминий как атом и химический элемент
Алюминий находится в \(IIIA\) группе Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.
Строение электронной оболочки атома алюминия — 1s22s22p63s23p1.
На внешнем электронном уровне атом содержит \(3\) электрона.
Поэтому в своих соединениях алюминий всегда проявляет только одну степень окисления, равную \(+3\).
Обрати внимание!
По распространённости в земной коре алюминий находится на третьем месте после кислорода и кремния, а среди металлов — на первом.
В земной коре алюминий встречается только в составе соединений.
Основные природные минералы алюминия:
- боксит, состав которого можно примерно выразить формулой Al2O3 \(•\) xh3O,
- нефелин (Na,K)O2 \(•\) Al2O3 \(•\) 2h3O,
- каолинит Al2O3 \(•\) SiO2 \(•\) 2h3O.
Каолинит — образец многочисленных алюмосиликатов, включающих преимущественно атомы кремния и кислорода, которые очень широко распространены в природе.
Физические свойства
В свободном состоянии алюминий — светлый блестящий металл, лёгкий, относительно мягкий, легкоплавкий, имеет высокую тепло- и электропроводность.
Алюминий является химически активным металлом, однако при обычных условиях он устойчив на воздухе и сохраняет свой металлический блеск длительное время. Это объясняется тем, что поверхность алюминия покрыта тонкой, невидимой глазу, прозрачной, но плотной плёнкой оксида алюминия, которая препятствует взаимодействию алюминия с компонентами атмосферы (парами воды и кислородом).
Свойства алюминия обусловили его широкое применение и необходимость получения алюминия в свободном виде.
В лабораторных условиях небольшое количество алюминия можно получить путём восстановления хлорида алюминия калием при высокой температуре:
AlCl3+3K=t3KCl+Al.
Так был впервые получен алюминий.
В промышленных условиях алюминий получают из бокситов. При нагревании бокситов образуется оксид алюминия. Восстановить алюминий из оксида с помощью традиционных восстановителей практически невозможно, поэтому его получают методом электролиза.
При этом на катоде восстанавливается алюминий, а на аноде — окисляется кислород.
Суммарная реакция электролиза выражается уравнением:
2Al2O3=4Al+3O2↑.
«Алюминий — это новая сталь»: ученые нашли способ сделать металл прочнее
Один из самых перспективных материалов для авиационной и автомобильной промышленности — алюминий. Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» нашли простой и эффективный способ укрепления композитных материалов на его основе. Добавив в расплав алюминия никель и лантан, они смогли создать материал, сочетающий преимущества композиционных материалов и стандартных сплавов — гибкость, прочность, легкость. О разработке, которая открывает новые перспективы в авиа- и автомобилестроении, вышла статья в журнале Materials Letters.
Для производства более легких и быстрых летательных аппаратов и автомобилей требуются, соответственно, все более легкие материалы. Одним из наиболее перспективных материалов является алюминий, а точнее, алюмоматричные композиты — материалы на основе алюминия.
Команда ученых научной школы «Фазовые превращения и разработка сплавов на основе цветных металлов» НИТУ «МИСиС» создала новый прочный композит алюминий-никель-лантан для авиа- и автомобилестроения. В расплав алюминия добавлялись легирующие элементы, образующие с алюминием химические соединения, которые в процессе затвердевания сплава дают прочный армирующий каркас.
«Наша научная группа под руководством профессора Николая Белова уже многие годы занимается вопросами создания композитов на основе алюминия. Композит Al-Ni-La, — одна из таких работ по созданию естественного алюмоматричного композиционного материала, содержащего в структуре свыше 15% (по объему) армирующих частиц. Особенностью новой разработки является высокая армирующая способность формирующихся химических соединений, имеющих ультрадисперсное строение — диаметр армирующих элементов не превышает нескольких десятков нанометров. Ранее исследователи ограничивались изучением систем, в которых заведомо невозможно получение эффективного армирующего каркаса, либо получали композиционный материал трудоемкими методами порошковой металлургии (спеканием порошков), либо жидкофазными технологиями замешивания наночастиц в расплав» — рассказывает один из авторов разработки, научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ «МИСиС», к.т.н. Торгом Акопян.
Сегодня армирование алюминия происходит в основном при помощи нанопорошков, однако это крайне дорогой и трудоемкий процесс, и результат не всегда оправдывает потраченные ресурсы. Например, при повышении прочности всего на 5-20%, такой показатель, как пластичность, наоборот, может снизиться на десятки процентов или даже в несколько раз. Кроме того, сами частицы слишком крупные — от 100 нанометров до 1-2 микрометров, а их количество в объеме невелико.
Разработка ученых НИТУ «МИСиС» решает проблемы неравномерного армирования и низкой прочности «порошкового» композита — при плавлении размер армирующих частиц после кристаллизации материала на основе системы Al-Ni-La не превышает в поперечном сечении 30-70 нанометров. Благодаря естественной кристаллизации, частицы распределяются равномерно, создавая армирующий каркас, и композит получается более прочным и гибким, чем его «порошкового» аналоги.
«Предложенный нами композит уже обходит по многим показателям аналоги, в том числе и зарубежные. Однако мы не собираемся останавливаться на достигнутом, и в дальнейшем планируем продолжить работу над созданием более совершенных, сложных (3-, 4- и более фазных) и дешевых композитов, производственный цикл которых будет предусматривать использование алюминия технической чистоты и более дешевых легирующих компонентов», — добавляет Торгом Акопян.
По словам ученых, предложенный материал можно использовать, прежде всего, в области авиа- и машиностроения, для проектирования современной робототехники, в том числе беспилотных летательных аппаратов, где снижение массы дрона имеет критическое значение. Благодаря особенностям формирования структуры, предложенный материал может быть использован для изготовления сложных деталей методами 3D-печати. Кроме того, новые разработки могут иметь и стратегическое значение с точки зрения экономики. В настоящий момент основную долю прибыли в алюминиевой отрасли России занимает экспорт первичного алюминия. Создание новых высокотехнологичных разработок, обладающих повышенной добавленной стоимостью, позволит повысить прибыль за счет расширения внутреннего и внешнего рынков потребления алюминия.
Исследование проводится в рамках гранта РНФ № 18-79-00345 «Создание научных принципов конструирования новых наноструктурированных металломатричных композиционных материалов на основе алюминия, с высокой долей алюминидов Al(Ti, Ca, Ni, Ce(La), Zr)».
Все, что вам нужно знать: алюминий
Как бы вы отреагировали, если бы кто-то сказал вам, что обменяет кусок золота на старую банку с газировкой, которая висела у вас в задней части холодильника?
Вы бы, наверное, хорошо посмеялись, не так ли? Что ж, вернемся на пару сотен лет назад в начало девятнадцатого века, и алюминий, содержащийся в вашей банке с газировкой, когда-то считался одним из самых драгоценных металлов в мире (да, даже в большей степени, чем золото)!
Однако перенесемся в сегодняшний день, и это кажется довольно диковинным, учитывая, что алюминий практически везде, куда мы идем.В настоящее время алюминий считается наиболее широко используемым «цветным металлом» в мире, его производство и применение превосходит все другие металлы, за исключением чугуна и стали.
Тем не менее, поскольку это самый распространенный металл в земной коре, второй по популярности металл в мире и третий по распространенности элемент на нашей планете, знания об этом широко используемом металле довольно скудны.
Итак, что же такое алюминий? И почему это так важно?
Что такое алюминий?
Если вы не химик, имеющий доступ к контролируемой лабораторной среде, вероятность вашего взаимодействия с «чистым алюминием» мала или равна нулю.Это связано с тем, что химические свойства металлического алюминия настолько реактивны по отношению к кислороду, что при контакте он сразу же цепляется за атомы кислорода. Поговорим о серьезной химии 😉! В результате образуется вещество, известное как гидратированный оксид алюминия. 1
Гидратированный глинозем, более известный как боксит руда , добывается из земной коры и очищается для извлечения алюминия. После извлечения из боксита чистый алюминий часто оказывается слишком мягким и пластичным для коммерческого использования.
По этой причине алюминий почти всегда сочетается с другими легирующими металлами или элементами. К ним обычно относятся медь, магний, марганец, кремний, олово и / или цинк. За счет создания алюминиевого сплава улучшается общая прочность металла, а также многие другие различные физические свойства, необходимые для применения.
Поэтому, когда вы сталкиваетесь с повседневными предметами в своей жизни, такими как алюминиевые банки, фольга для готовки или упаковка для пищевых продуктов, просто помните, что вы на самом деле контактируете не с чистым алюминием, а с алюминиевыми сплавами, которые состоят только на 90-99%. алюминий. 7
Как производится алюминий?
К настоящему времени вы знаете, что алюминий не встречается в чистом виде. Вместо этого соединения алюминия существуют в скалистых глыбах руды, погребенных в земной коре. Эта руда, как упоминалось ранее, называется бокситом, и она является основным источником алюминия в мире.
Чтобы извлечь алюминий из боксита и начать делать из него полезные предметы (например, фольгу, которой вы покрываете вкусные остатки еды вашей матери), задействованы два основных процесса: первый – это процесс Байера (1886 г.), а второй – Холл. Процесс Эру (1889 г.).
1. Процесс Байера: Поскольку бокситы состоят из оксида алюминия, молекул воды и ряда примесей, воду и примеси сначала необходимо удалить. Сырой боксит добывают, а затем измельчают, смешивают, измельчают и превращают в суспензию. Затем эту суспензию обрабатывают теплом и давлением, чтобы очистить остатки боксита и оставить только оксид алюминия. 2
2. Процесс Холла-Эру: оксид алюминия (известный как оксид алюминия), оставшийся после этого, подвергается плавлению, требующему чрезвычайно большого количества энергии.Оксид алюминия помещают в расплавленную смесь и подвергают электролизу, чтобы атомы алюминия отделились от атомов кислорода. В свою очередь, получается металлический алюминий. Затем неочищенный алюминий отливают в алюминиевые заготовки / слитки для легирования и дальнейшей обработки. 3
Производство алюминия может показаться не таким уж сложным на первый взгляд, но это далеко не так. Вот почему процесс вторичной переработки стал таким важным. Добыча и производство алюминия, который используется в нашем обществе, – сложный, трудоемкий и энергоемкий процесс.К счастью, переработка делает алюминий легко регенерируемым, потребляя всего 5% энергии, которая требовалась для его первоначального извлечения.
Виды алюминия
Гипотетически, предположим, вы добыли себе немного настоящего хорошего сырого алюминия и обнаружили, что у вас осталась блестящая заготовка. Чем вы сейчас занимаетесь? Расплавьте эту присоску и сплавляйте ее, вот что!
Чистый алюминий чрезвычайно мягкий и часто недостаточно прочный для большинства коммерческих применений и проектов. Чтобы исправить это, чистый алюминий плавится и смешивается с другими элементами, такими как железо, кремний, медь, магний, марганец и цинк.За счет легирования этих других элементов улучшаются такие свойства алюминия, как прочность, плотность, удобоукладываемость, электропроводность и коррозионная стойкость.
В процессе легирования алюминия могут быть получены три различных типа сплавов в зависимости от их свойств и методов, используемых для их обработки: технически чистый, поддающийся термообработке и не поддающийся термообработке.
Каждый тип алюминиевого сплава может быть далее подразделен и охарактеризован его основным легирующим элементом.Это можно уменьшить, присвоив каждому типу сплава четырехзначный номер, чтобы помочь его классифицировать, где первая цифра идентифицирует общий класс (или серию).
1. Техническая чистота: сплавы , состоящие из алюминия чистотой 99% или выше. 4
- Серия 1xxx: имеет отличную коррозионную стойкость, отличную обрабатываемость, а также высокую теплопроводность и электрическую проводимость. Эта серия обычно используется для линий передачи, которые соединяют национальные сети через U.С.
2. Термически обрабатываемые: сплавы , упрочняемые в процессе экстремального нагрева и охлаждения. Сплавы нагревают до определенных точек, чтобы равномерно распределить элементы внутри, а затем закаливают (быстро охлаждают), чтобы заморозить их на месте.
- 2xxx Серия: в качестве основного легирующего элемента используется медь. Эти сплавы обладают хорошим сочетанием высокой прочности и ударной вязкости. Часто используются для производства самолетов. Серия
- 6xxx: основные легирующие элементы – кремний и магний.Эти сплавы универсальны, поддаются термообработке, формуются, свариваются, прочны и устойчивы к коррозии. Часто используются для автомобильного производства. Серия
- 7xxx: цинк используется в качестве основного легирующего элемента с небольшими количествами магния, меди или хрома для повышения прочности. Эти сплавы поддаются термообработке и обладают очень высокой прочностью. Часто используются в сфере коммерческих авиаперевозок.
3. Нетермообрабатываемые: сплавы , упрочняемые с помощью процесса, известного как холодная обработка.Этот процесс происходит за счет «обработки» металла на этапах прокатки или ковки и создания дислокаций в атомной структуре металла для увеличения прочности. 5
- 3xxx Серия: марганец является основным легирующим элементом, часто с добавлением небольшого количества магния. Эти сплавы обладают средней прочностью и хорошей обрабатываемостью. Часто используются для изготовления алюминиевых банок для напитков и кухонной утвари. Серия
- 4xxx: кремний – основной легирующий элемент.Эти сплавы имеют более низкие температуры плавления, не вызывая хрупкости. Часто используются для сварочной проволоки и строительных конструкций.
- 5xxx Серия: магний является основным легирующим элементом. Эти сплавы обладают средней и высокой прочностью, хорошей свариваемостью и коррозионной стойкостью в водной среде. Часто используются в строительстве и на море.
Зачем нужен алюминий?
К настоящему времени вы должны иметь твердое представление о том, что такое алюминий и как он производится, но возникает большой вопрос: зачем мы его используем?
Алюминий в изобилии, недорог, легкий, пластичный, прочный, податливый, проводящий, и этот список можно продолжить.Одна из важнейших характеристик, отличающих алюминий, – это его изменчивость.
Ни один другой металл не может сравниться с алюминием, когда дело доходит до разнообразия применений, которые он имеет при сплавлении с другими элементами. Кроме того, алюминий подлежит вторичной переработке на неопределенный срок и является одним из немногих материалов в мире, который оплачивает стоимость его собственного сбора.
Сочетание экологичности с универсальностью делает алюминий не только одним из самых важных металлов в мире, но и одним из самых используемых в бесчисленных отраслях промышленности.
От глубин космоса до дна океана алюминий присутствует повсюду и вносит свой вклад как в развитие нашего общества, так и в улучшение нашей жизни. 6
Если окажется, что это не все, что вы хотели знать, и многое другое, посетите страницу блога Boyd Metals для получения более интересной информации о металлургической промышленности и не забудьте проверить наши БЕСПЛАТНЫЕ цифровые акции Закажите все, что вам нужно для обработки, нажав на изображение ниже.
Наш индексированный PDF-файл с возможностью поиска позволяет легко найти нужную информацию.
Что внутри?
- Технические характеристики стандартной продукции
- Общие таблицы преобразования и руководства
- Доступные услуги обработки по видам продукции
Источники изображений:
1 http://muharraq27.blogspot.com/2010/12/aluminium-processing.html
2 https: // www.metalmensales.com/Aluminium-1100-Properties.html
3 https://recyclenation.com/2014/03/recycle-aluminium/
4 https://www.lightmetalage.com/news / industry-news / recycling-remelt / hydro-start-new-recycling-line /
5 https://www.indiamart.com/cmeri-durgapur-durgapur/
Алюминий – это металл или металлоид ? | 5 фактов об алюминии
Да. Алюминий определенно металл. Фактически, это самый распространенный металл в земной коре.Более того, это второй по содержанию материал в земной коре после кремния. И, к счастью для вас, Tampa Steel and Supply предлагает огромный выбор качественного алюминия.
Однако, как и большинство металлов, алюминий никогда не встречается в природе в чистом виде. На самом деле это хорошие новости, потому что чистый алюминий настолько реактивен, что мы вряд ли сможем использовать его для чего-либо. Алюминий, с которым мы сталкиваемся в повседневной жизни, обычно представляет собой сплав металла, что означает, что он был объединен с другим элементом.Когда алюминий соединяется с кислородом, образуется оксид алюминия, который придает металлу коррозионные свойства. Вот еще несколько интересных фактов об этом универсальном и широко используемом металлическом элементе.
Алюминий везде
Около 8,2% земной коры состоит из алюминия, и если учесть, насколько велика наша планета, это довольно важно. Мы используем алюминий для производства всего, от банок из-под газировки до ракетных кораблей. Возможно, вы даже сейчас держите в руках алюминий, если читаете это со своего смартфона.Алюминий также является одним из наиболее часто используемых металлов в строительстве. Поскольку алюминий очень легкий, но при этом очень прочный, он идеально подходит для строительства небоскребов.
Алюминий легко перерабатывается
Алюминий – один из наиболее легко перерабатываемых материалов. По данным Алюминиевой ассоциации, может пройти всего 60 дней, чтобы алюминий, использованный в банке, вернулся на полки продуктовых магазинов в виде новой банки. Это означает, что ваша банка диетической колы, возможно, всего два месяца назад превратилась в горную росу!
По данным Агентства по охране окружающей среды, переработка алюминия требует всего около 5 процентов энергии, необходимой для извлечения новой алюминиевой руды из земной коры.Это много энергии, сэкономленной за счет вторичного использования!
5 интересных фактов об алюминии
Как раз тогда, когда вы думали, что мир алюминия не может быть более интересным; Вот еще несколько интересных фактов о металле:
- Тонкий слой алюминия помещается на стекло, чтобы сделать зеркала.
- Алюминий используется для изготовления синтетических рубинов и сапфиров, используемых в лазерах.
- Ежегодно выплавляется около 41 миллиона тонн алюминия.
- Количество энергии, необходимое для производства одной единицы алюминия, уменьшилось на 70 процентов за последние 100 лет.
- Вершина памятника Вашингтону увенчана 8,9-дюймовой алюминиевой пирамидой.
Tampa Steel & Supply имеет необходимый вам качественный алюминий!
Итак, как вы только что узнали, алюминий – это не только металл, но и довольно изящный. Если вы считаете, что этот чрезвычайно универсальный, прочный и пригодный для вторичной переработки металл подходит для вашего следующего строительного проекта, Tampa Steel and Supply позаботится о вас. Чтобы получить качественные изделия из алюминия, а также множество других металлов и аксессуары, позвоните нам сегодня!
Запросите предложение онлайн
или позвоните в Tampa Steel & Supply по телефону (813) 241-2801
Расшифровка: Химия в ее элементе: алюминий(Promo) Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества. (Конец промо) Крис Смит На этой неделе химическая причина трансатлантического языкового трения. В конце это эм или нум? Оказывается, у нас, британцев, на лицах может быть яйцо, а также немного того, что мы называем алюминием. Кира Дж. Вайсман «Я чувствую себя запертым в жестяной коробке на высоте 39000 футов». Это распространенный рефрен у людей, страдающих фобией к полетам, но, возможно, им было бы комфортно знать, что коробка на самом деле сделана из алюминия – более 66000 кг, если они сидят в гигантском реактивном самолете.Хотя сетовать на присутствие в «алюминиевой коробке» – это не совсем то же самое кольцо, есть несколько веских причин оценить этот выбор материала. Чистый алюминий мягкий. Тем не менее, легирование его такими элементами, как медь, магний и цинк, значительно повышает его прочность, при этом делая его легким, что очевидно является преимуществом в борьбе с гравитацией. Полученные сплавы, иногда более пластичные, чем сам алюминий, можно формовать в самые разные формы, включая аэродинамическую дугу крыльев самолета или его трубчатый фюзеляж.И в то время как железо ржавеет под воздействием элементов, алюминий образует микроскопически тонкий оксидный слой, защищающий его поверхность от дальнейшей коррозии. С этим здоровенным резюме неудивительно, что алюминий можно найти во многих других транспортных средствах, включая корабли, автомобили, грузовики, поезда и велосипеды. К счастью для транспортной отрасли, природа одарила нас огромным количеством алюминия. Самый распространенный металл в земной коре, он буквально повсюду. Тем не менее, алюминий оставался неоткрытым до 1808 года, так как он связан с кислородом и кремнием в сотни различных минералов, никогда не появляясь в своей металлической форме.Сэр Хамфри Дэви, химик из Корнуолла, открывший этот металл, назвал его «алюминием» в честь одного из его исходных соединений – квасцов. Однако вскоре после этого вмешался Международный союз теоретической и прикладной химии (или ИЮПАК), стандартизовавший суффикс до более обычного «ium». Еще одним поворотом в номенклатурной истории стало то, что Американское химическое общество возродило первоначальное написание в 1925 году, и по иронии судьбы именно американцы, а не британцы произносят название элемента, как задумал Дэви. В 1825 году честь впервые выделить алюминий выпала на долю датского ученого Ганса Христиана Эрстеда. Сообщается, что он сказал о своем призе: «Он образует кусок металла, напоминающий олово по цвету и блеску» – не слишком лестное описание, но, возможно, объяснение нынешнего замешательства пассажиров авиалиний. Трудность отделения алюминия от его оксидов – ибо все ранние процессы давали в лучшем случае только килограммы – обеспечили ему временный статус драгоценного металла, более ценного даже, чем золото.Фактически, алюминиевый бар занимал почетное место рядом с драгоценностями короны на Парижской выставке 1855 года, в то время как Наполеон, как говорят, зарезервировал алюминиевую посуду только для своих самых почетных гостей. Только в 1886 году Чарльз Мартин Холл, необычайно упорный 22-летний ученый-любитель, разработал первые экономические средства для извлечения алюминия. Работая в сарае со своей старшей сестрой помощницей, он растворил оксид алюминия в ванне с расплавленным гексафторалюминатом натрия (более известный как «криолит»), а затем разделил алюминий и кислород с помощью сильного электрического тока.Примечательно, что еще один 22-летний француз, Поль Луи Туссен Эру, открыл точно такую же электролитическую технологию почти в то же время, что спровоцировало трансатлантическую гонку патентов. Их наследие, закрепленное как процесс Холла-Эру, остается основным методом производства алюминия в промышленных масштабах – в настоящее время ежегодно производится миллион тонн алюминия из самой богатой алюминиевой руды, боксита. Не только транспортная промышленность осознала преимущества алюминия.К началу 1900-х годов алюминий уже вытеснил медь в линиях электропередач, его гибкость, легкий вес и низкая стоимость с лихвой компенсировали его более низкую проводимость. Алюминиевые сплавы являются фаворитом конструкции, находя применение в облицовке, окнах, желобах, дверных рамах и кровле, но с такой же вероятностью они могут появиться и внутри дома: в бытовой технике, кастрюлях и сковородах, посуде, телевизионных антеннах и мебели. В качестве тонкой фольги алюминий представляет собой упаковочный материал par excellence , гибкий и прочный, непроницаемый для воды и стойкий к химическим воздействиям – короче говоря, он идеально подходит для защиты спасательных лекарств или ваших любимых шоколадных батончиков.Но, пожалуй, наиболее узнаваемым воплощением алюминия является алюминиевая банка для напитков, сотни миллиардов штук которых производятся ежегодно. Естественно глянцевая поверхность каждой банки служит привлекательным фоном для названия продукта, и хотя ее тонкие стенки могут выдерживать давление до 90 фунтов на квадратный дюйм (в три раза больше, чем в типичной автомобильной шине), к содержимому можно легко получить доступ с помощью просто потяните за язычок. И хотя рафинирование алюминия поглощает значительную часть мирового электричества, алюминиевые банки можно повторно использовать экономично и многократно, каждый раз экономя почти 95% энергии, необходимой для плавки металла. Однако у этого блестящего металла есть и более темная сторона. Несмотря на его изобилие в природе, известно, что алюминий не служит какой-либо полезной цели для живых клеток. Однако в своей растворимой форме +3 алюминий токсичен для растений. Высвобождение Al 3+ из минералов ускоряется в кислых почвах, которые составляют почти половину пахотных земель на планете, что делает алюминий основным виновником снижения урожайности сельскохозяйственных культур. Людям не нужен алюминий, но он попадает в наш организм каждый день – он содержится в воздухе, которым мы дышим, в воде, которую мы пьем, и в еде, которую мы едим.Хотя в пищевых продуктах обычно присутствует небольшое количество алюминия, мы отвечаем за основные источники пищевого алюминия: пищевые добавки, такие как разрыхлители, эмульгаторы и красители. Проглатывание антацидов, отпускаемых без рецепта, может повысить уровень их потребления в несколько тысяч раз. И многие из нас ежедневно наносят дезодоранты, содержащие алюминий, непосредственно на кожу. Что беспокоит, так это то, что несколько исследований показали, что алюминий является фактором риска как рака груди, так и болезни Альцгеймера.Хотя большинство экспертов по-прежнему не убеждены в доказательствах, алюминий в высоких концентрациях является доказанным нейротоксином, в первую очередь влияющим на кости и мозг. Итак, пока не будут проведены дополнительные исследования, жюри останется открытым. Теперь, возможно, это то, что вас беспокоит во время следующего дальнемагистрального полета. Крис Смит Исследователь Кира Вайсман из Саарландского университета в Саарбрукене, Германия, рассказала историю алюминия и почему я не говорю это так, как задумал Хамфри Дэвид.На следующей неделе, поговорим о том, как звучат элементы, а как насчет этого? Брайан Клегг Не так много элементов со звукоподражательными названиями. Скажите кислород или йод, и в звучании слова нет ключа к природе элемента, но цинк – это другое дело – цинк, цинк, цинк, вы почти можете услышать, как набор монет падает в старомодную ванну. Это просто должен быть твердый металл. При использовании цинк часто скрыт, почти скрыт. Он предотвращает ржавление железа, успокаивает солнечные ожоги, защищает от перхоти, соединяется с медью, образуя очень знакомый сплав золотого цвета, и сохраняет нам жизнь, но мы почти не замечаем этого. Крис Смит И вы можете догнать звон цинка с Брайаном Клеггом в программе Chemistry in its element на следующей неделе. Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания. (Промо) (Окончание промо) |
Наиболее распространенные виды использования алюминия | Металл Супермаркеты
Алюминий является третьим по содержанию металлом в земной коре и третьим по распространенности элементом в целом.
Ни один другой металл не может сравниться с алюминием по разнообразию применения. Некоторые варианты использования алюминия могут быть не сразу очевидны; например, знаете ли вы, что алюминий используется при производстве стекла?
Алюминий невероятно популярен, потому что это:
- Легкий
- Сильный
- Устойчив к коррозии
- прочный
- Пластичный
- Ковкий
- Проводящий
- Без запаха
Алюминий теоретически подлежит 100% вторичной переработке без потери своих природных свойств.На переработку алюминиевого лома также уходит 5% энергии, чем на то, что используется для производства нового алюминия.
Наиболее распространенные применения алюминия включают:
- Транспорт
- Строительство
- Электрооборудование
- Товары народного потребления
Транспорт
Алюминий используется на транспорте из-за непревзойденного соотношения прочности и веса. Его меньший вес означает, что для перемещения транспортного средства требуется меньшее усилие, что приводит к большей топливной экономичности.Хотя алюминий не самый прочный металл, его легирование с другими металлами помогает повысить его прочность. Его коррозионная стойкость – дополнительный бонус, устраняющий необходимость в тяжелых и дорогих антикоррозионных покрытиях.
Хотя автомобильная промышленность по-прежнему в значительной степени полагается на сталь, стремление повысить топливную эффективность и сократить выбросы CO2 привело к гораздо более широкому использованию алюминия. По прогнозам экспертов, к 2025 году среднее содержание алюминия в автомобиле увеличится на 60%.
Поезд Синкансэн E6В высокоскоростных железнодорожных системах, таких как Синкансэн в Японии и Маглев в Шанхае, также используется алюминий.Металл позволяет конструкторам снизить вес поездов, снизив сопротивление трению.
Алюминий также известен как «крылатый металл», потому что он идеален для самолетов; опять же, благодаря легкости, прочности и гибкости. Фактически, алюминий использовался в каркасах дирижаблей Zeppelin еще до того, как были изобретены самолеты. Сегодня в современных самолетах используются алюминиевые сплавы повсюду, от фюзеляжа до приборов кабины. Даже космические корабли, такие как космические шаттлы, содержат от 50% до 90% алюминиевых сплавов в своих частях.
Строительство
Здания из алюминия практически не требуют обслуживания из-за его устойчивости к коррозии. Алюминий также является теплоэффективным, благодаря чему в домах тепло зимой и прохладно летом. Добавьте к этому тот факт, что алюминий имеет приятную отделку и его можно изгибать, резать и сваривать до любой желаемой формы, это дает современным архитекторам неограниченную свободу создавать здания, которые невозможно построить из дерева, пластика или стали.
Лондонский центр водных видов спортаПервым зданием, в котором широко использовался алюминий, было Эмпайр-стейт-билдинг в Нью-Йорке, построенное в 1931 году.Сегодня алюминий регулярно используется при строительстве многоэтажных домов и мостов. Благодаря меньшему весу алюминия работать с ним проще, быстрее и удобнее. Это также помогает снизить другие расходы. Здание, построенное из стали, потребует более глубокого фундамента из-за дополнительного веса, что приведет к увеличению затрат на строительство.
Известные современные здания из алюминия включают штаб-квартиру Банка Китая в Гонконге и Лондонский центр водных видов спорта Захи Хадид в Лондоне.
Электрооборудование
Несмотря на то, что он имеет всего 63% электропроводности меди, низкая плотность алюминия делает его лучшим вариантом для линий электропередач на большие расстояния. Если бы использовалась медь, опорные конструкции были бы тяжелее, многочисленнее и дороже. Алюминий также более пластичен, чем медь, что значительно упрощает его формирование в виде проволоки. Наконец, его коррозионная стойкость помогает защитить провода от элементов.
Помимо линий электропередач и кабелей, алюминий используется в двигателях, приборах и энергосистемах.Телевизионные антенны и спутниковые тарелки, даже некоторые светодиодные лампы сделаны из алюминия.
Потребительские товары
Внешний вид алюминия является причиной его частого использования в потребительских товарах.
Смартфоны, планшеты, ноутбуки и телевизоры с плоским экраном производятся из все большего количества алюминия. Благодаря его внешнему виду современные технические устройства выглядят элегантно и утонченно, при этом они легкие и долговечные. Это идеальное сочетание формы и функции, которое имеет решающее значение для потребительских товаров.Все больше и больше алюминий заменяет пластмассовые и стальные компоненты, поскольку он прочнее и жестче, чем пластик, и легче, чем сталь. Он также позволяет быстро рассеивать тепло, предохраняя электронные устройства от перегрева.
Macbook от AppleApple использует преимущественно алюминиевые детали в своих iPhone и MacBook. Другие производители высококачественной электроники, такие как производитель аудиотехники Bang & Olufsen, также сильно отдают предпочтение алюминию.
Дизайнерам интерьеров нравится использовать алюминий, так как ему легко придать форму и он великолепно выглядит.Предметы мебели из алюминия включают столы, стулья, лампы, рамы для картин и декоративные панели.
Конечно, фольга на вашей кухне – алюминиевая, как и кастрюли и сковороды, которые часто делают из алюминия. Эти алюминиевые изделия хорошо проводят тепло, нетоксичны, устойчивы к ржавчине и легко чистятся.
Алюминиевые банки используются для упаковки продуктов питания и напитков. Coca-Cola и Pepsi используют алюминиевые банки с 1967 года.
Metal Supermarkets – крупнейший в мире поставщик мелкосерийного металла с более чем 85 обычными магазинами в США, Канаде и Великобритании.Мы являемся экспертами по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.
В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения. В нашем ассортименте: нержавеющая сталь, легированная сталь, оцинкованная сталь, инструментальная сталь, алюминий, латунь, бронза и медь.
Наша горячекатаная и холоднокатаная сталь доступна в широком диапазоне форм, включая пруток, трубы, листы и пластины. Мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.
Посетите одно из наших 80+ офисов в Северной Америке сегодня.
фактов об алюминии | Живая наука
Алюминий: его не просто можно найти в холодильнике, обернутым вокруг остатков недельной давности. Этот элемент является вторым по распространенности металлическим элементом в земной коре после кремния. Он используется в банках из-под газировки и другой упаковке, в самолетах и автомобилях, и даже в этом шикарном iPhone 6.
Огромный объем алюминия – около 8 процентов земной коры по весу, по данным Университета Висконсина – позволяет легко брать его с собой. этот металл как должное.Но алюминий легкий (по данным Геологической службы США в три раза меньше стали или меди), его легко формовать, складывать и утилизировать. Он устойчив к коррозии и выдерживает многократное использование.
Самое забавное в алюминии то, что он вообще не должен быть таким полезным. Металл на самом деле окисляется или легко теряет электроны – тот же тип реакции, который вызывает ржавчину железа. Однако, в отличие от хлопьевидного оксида железа, продукт этой реакции, оксид алюминия, прилипает к исходному металлу, защищая его от дальнейшего разложения, согласно данным Университета Висконсина.
Just the Facts
- Атомный номер (количество протонов в ядре): 13
- Символ атома (в Периодической таблице элементов): Al
- Атомный вес (средняя масса атома): 26,9815386
- Плотность : 2,70 грамма на кубический сантиметр
- Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
- Точка плавления: 1220,58 градуса по Фаренгейту (660,32 градуса Цельсия)
- Точка кипения: 4566 градусов F (2519 градусов C)
- Количество изотопов (одинаковых атомов элемент с разным числом нейтронов): 22, один стабильный
- Наиболее распространенные изотопы: Al-27 (стабильный) и Al-26 (радиоактивный; период полураспада 730 000 лет)
Алюминий образуется в звездах в реакции синтеза в который магний улавливает лишний протон, согласно Chemicool, химическому сайту, созданному Дэвидом Д.Сю из Массачусетского технологического института. Однако в природе он не встречается в чистом виде; В земной коре алюминий чаще всего встречается в виде соединения, называемого квасцами (сульфат калия и алюминия).
По данным Национального ускорительного центра Томаса Джефферсона, датскому химику Гансу Кристиану Эрстеду впервые удалось извлечь алюминий из квасцов в 1825 году. Позже ученые усовершенствовали процесс получения алюминия для получения квасцов, но не смогли снизить цену до практического уровня.На протяжении десятилетий алюминий ценился больше, чем золото: Наполеон III, первый президент Второй французской республики с 1848 года, с гордостью обслуживал своих самых почетных гостей, используя алюминиевые тарелки и столовые приборы, потому что это был такой редкий металл, согласно The Aluminium Ассоциация. Согласно статье 1911 года в журнале Good Housekeeping Magazine, Наполеон III также сделал алюминиевую погремушку для своего сына.
Наконец, в 1886 году французский инженер Поль Эру и выпускник химического факультета Оберлина Чарльз Холл независимо друг от друга изобрели процесс, в котором оксид алюминия плавится в криолите (фторид натрия-алюминия) и подвергается воздействию электрического тока, согласно American Chemical Общество.По данным ACS, процесс Холла-Эру все еще используется для производства алюминия сегодня, наряду с процессом Байера, который извлекает алюминий из бокситовой руды.
Единственная стабильная форма алюминия – это Al-27, а период полураспада большинства изотопов составляет всего миллисекунды, то есть они исчезают менее чем за мгновение ока. Но у Al-26, радиоактивного изотопа алюминия с самым долгим сроком существования, период полураспада составляет около 730 000 лет. Согласно исследованию, опубликованному в январе 2006 года в журнале Nature, этот изотоп находится в областях звездообразования в галактике.В этом исследовании исследователи НАСА использовали обнаруживаемые вспышки Al-26, чтобы определить сверхновые звезды или взрывы звезд. Используя эти отпечатки пальцев Al-26, ученые подсчитали, что сверхновая в галактике Млечный Путь происходит в среднем каждые 50 лет и что каждый год рождается семь новых звезд.
Кто знал?
- Алюминий в изобилии: в 2012 году, по данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), только для контейнеров и упаковки было произведено 1,9 миллиона тонн алюминия.Еще 1,7 млн тонн пошло на бытовую технику, запчасти для автомобилей и другие товары длительного пользования.
- По данным Chemicool, один Боинг-747 содержит 147 000 фунтов (более 66 000 кг) алюминия.
- Не пытайтесь делать это дома (если у вас нет вытяжного шкафа). Алюминиевый порошок плюс йод плюс несколько капель воды создают настоящую картину: облака токсичного пурпурного пара йода, а затем внезапное пламя. Реакция – это демонстрация того, насколько химически активным может быть алюминий.
- Утилизация! По данным EPA, переработка алюминия требует всего 5 процентов энергии, необходимой для извлечения нового алюминия из руды.По состоянию на 2012 год около 55 процентов алюминиевых банок для напитков отправлялось в мусорную корзину.
- Вершина памятника Вашингтону увенчана алюминиевой пирамидой диаметром 8,9 дюйма (22,6 сантиметра). Алюминиевый колпачок изначально служил вершиной громоотвода монумента, хотя его пришлось дополнить медными стержнями, когда стало ясно, что сам колпачок не может предотвратить повреждение, согласно статье 1995 года в Journal of the Minerals, Metals and Материалы общества.
- Та банка кока-колы, возможно, давно не было с полки.По данным Алюминиевой ассоциации, возврат алюминиевой банки после переработки занимает всего 60 дней, как и новой.
- Trippy: По данным Алюминиевой ассоциации, около 75 процентов всего когда-либо производимого алюминия все еще используется благодаря переработке.
Текущие исследования
Возможно, самое известное появление алюминия в недавних исследованиях произошло в 2011 году, когда он сыграл роль в присуждении Нобелевской премии по химии. Лауреат премии, материаловед Дэн Шехтман из Израильского технологического института Технион открыл квазикристаллы, молекулярные структуры неповторяющихся структур.Материал, в котором Шехтман обнаружил эти квазикристаллы, представлял собой смесь марганца и алюминия.
По словам Юньтян Чжу, профессора материаловедения и инженерных наук в Университете штата Северная Каролина, на рынке представлены сотни алюминиевых сплавов или смесей с другими металлами. Сам по себе алюминий легкий, но слабый, поэтому для придания ему большей мускулатуры добавляют другие металлы.
Чжу и его коллеги довели эту концепцию до крайности, создав алюминий, прочный, как сталь, сообщили они в статье, опубликованной в журнале Nature Communications в 2010 году.Подвергая алюминий, смешанный с небольшим количеством магния и цинка, экстремальному давлению, исследователи обнаружили, что они могут измельчать зерна алюминия до наноразмеров. Эти более мелкие зерна позволяют сплаву двигаться, поэтому он не становится хрупким и не трескается, как керамика, под давлением. Но движение достаточно сдержанное, чтобы материал оставался очень прочным.
«Наноструктура очень затрудняет перемещение дислокации, но в то же время, когда вы прикладываете достаточно высокую силу, она позволяет ей двигаться», – сказал Чжу Live Science.
В настоящее время исследователи могут производить только небольшие количества этого сверхпрочного алюминиевого сплава за раз, а это означает, что коммерческое применение пока невозможно.
Тем временем в Орегоне исследователи используют передовые технологии для изучения алюминия на водной основе или соединений алюминия, образующихся в воде, особенно оксидов алюминия. Оксиды алюминия – это соединения, в состав которых входят как алюминий, так и кислород.
«Оксид алюминия, особенно в виде пленки, используется во многих различных отраслях промышленности», – сказал Дуглас Кеслер, директор Центра устойчивой химии материалов при Университете штата Орегон.Эти пленки создают хорошие устойчивые к царапинам и коррозии барьеры; Оксиды алюминия также используются при очистке воды для осаждения крошечных частиц, сказал Кеслер Live Science.
Кеслер и его команда работают над анализом чернильных растворов, которые можно нагревать и сушить до пленок оксида алюминия.
«У нас нет химических методов, которые позволяют нам одновременно с такими растворами определять как состав, так и структуру, молекулярную структуру того, что находится в растворе», – сказал Кеслер.«Итак, мы взяли несколько совершенно новых лазерных технологий и объединили их с мощными вычислениями, чтобы иметь возможность одновременно определять состав и структуру».
Как только они поймут решения, сказал Кеслер, исследователи смогут лучше контролировать процесс производства пленок и научиться делать их энергоэффективными способами. Прямо сейчас команда больше всего заинтересована в использовании пленок для туннелирования электронов. По словам Кеслера, помещая пленку очень чистого оксида алюминия между двумя электродами, ученые очень близки к тому, чтобы заставить электроны прыгать с одного электрода на другой, не взаимодействуя с пленкой: «По сути, мгновенный переход от одного электрода к другому “Сказал Кеслер.
Это устройство туннелирования электронов можно использовать как дешевый и простой переключатель, сказал Кеслер.
Дополнительные ресурсы
Follow Live Science @livescience , Facebook & Google+ .
Прочность алюминия | The Aluminium Association
Quick ReadЕсли вы похожи на многих людей, когда вы слышите слово «алюминий», вы думаете о повседневных удобных предметах, которые, хотя и невероятно полезны, не создают четкого образа.И это правда – алюминий – это очень универсальный металл , то есть его можно обрабатывать, чтобы сделать его тонким, легким, гибким и даже разрушаемым руками человека.
Менее понятен тот факт, что алюминий также может быть одним из самых твердых материалов на Земле. Часто металл используется там, где важными факторами являются высокая прочность и долговечность – от легковых и грузовых автомобилей до строительных материалов и военной техники. Вы, вероятно, доверяете алюминию, чтобы обезопасить себя десятки раз в день, даже не подозревая об этом.
Полезные факты- Ключ к автобезопасности: Автопроизводители все чаще обращаются к алюминию как к части смеси различных материалов, чтобы повысить топливную экономичность автомобиля при сохранении прочности и безопасности. Каждое транспортное средство с интенсивным содержанием алюминия, когда-либо подвергавшееся краш-тесту Национальной администрацией безопасности дорожного движения, получило 5-звездочный рейтинг безопасности.
- Высокопрочный алюминий повсюду: Высокопрочные алюминиевые сплавы используются в сотнях повседневных применений, где прочность и долговечность имеют решающее значение – от самолетов до поездов, автобусов и грузовиков – даже в некоторых из самых высоких небоскребов в мире.
- Extreme Applications: Алюминий также используется в вооруженных силах США, НАСА и других организациях для создания транспортных средств и конструкций, способных работать в самых суровых условиях, которые только можно представить.
- Химия прочности: Добавляя такие элементы, как кремний, магний и литий, к чистому алюминию и с помощью специальных методов обработки, алюминий может быть таким же прочным, если не более прочным, как некоторые стали.
Алюминий составляет примерно треть веса стали, что означает, что детали можно делать толще и прочнее, при этом уменьшая вес транспортных средств и других применений.В зависимости от используемого сплава и технологии обработки, алюминий фунт за фунт может быть таким же прочным, если не более прочным, как сталь .
Алюминий уже является вторым по популярности материалом для автопроизводителей, поэтому в вашем автомобиле или грузовике, вероятно, сейчас много алюминия, что защищает вас от опасностей на дороге. Инженеры знают, как работать с алюминием, чтобы изготавливать детали, которые работают так же или лучше, чем стальные, – при этом уменьшая вес автомобиля. Алюминий очень эффективно поглощает энергию удара, защищая пассажиров в случае аварии. Более легкие автомобили из алюминия улучшают характеристики. Лучшая управляемость и более короткий тормозной путь помогают водителям с самого начала избегать аварий.
Алюминий используется для оконных рам и навесных стен в некоторых из самых высоких небоскребов в мире – возможно, даже в офисном здании, в котором вы сейчас сидите. Из этого универсального металла делают самолеты, поезда, автобусы, грузовики – даже океанские лайнеры!
Короче говоря, люди во всем мире ежедневно доверяют прочности алюминия – независимо от того, знают они об этом или нет.
Чрезвычайная прочностьПомимо «повседневных» применений, прочность и долговечность алюминия также заслуживают доверия для некоторых из самых экстремальных применений, которые только можно вообразить. Конструкторы знают, что высокопрочные алюминиевые сплавы могут выдерживать одни из самых суровых условий на земле – и не только.
- Армия США: Армия США десятилетиями доверяла алюминию для защиты своих войск. Высокопрочный, поглощающий удары металл используется в Humvee (HMMWV), HEMTT и Bradley Fighting Vehicle, чтобы уменьшить вес, противостоять ржавчине и быть надежным в тяжелых условиях.Алюминиевая бронеплита даже используется для защиты от взрывов и других атак.
- NASA: Без преувеличения можно сказать, что современные космические путешествия были бы невозможны без алюминия. Этот металл широко использовался в программе космических челноков, и НАСА выбрало высокопрочный алюминиево-литиевый сплав для создания нового космического корабля Орион, который когда-нибудь доставит людей на Марс.
- ВВС США: После замены старых самолетов из дерева, стали, проволоки и волокна во время Второй мировой войны высокопрочные алюминиевые сплавы стали одними из наиболее часто используемых материалов для изготовления военных самолетов.Действительно, планер знаменитого истребителя F-16 на 80% состоит из алюминия.
- Клетки для акул: Даже столкнувшись с одним из самых жестоких хищников природы, можно доверять прочности алюминия. Алюминий – популярный выбор для клеток для акул, потому что этот металл более плавучий, чем другие аналоги, и не подвержен коррозии в соленой воде. Алюминиевые стержни более чем достаточно прочны, чтобы защитить дайверов от прямых атак большой белой акулы и других акул.
Секрет прочности алюминия кроется в химии.Чистый алюминий смешивается с другими элементами для создания высокопрочных сплавов . Обычные добавки, используемые для повышения прочности и формуемости алюминия, включают кремний, магний и медь. Алюминиево-цинковые сплавы являются одними из самых прочных сплавов, доступных сегодня, и обычно используются в автомобильной и авиакосмической промышленности.
Алюминий можно дополнительно упрочнить путем обработки. – горячая или холодная прокатка. Некоторые сплавы становятся более прочными за счет термической обработки с последующим быстрым охлаждением.Этот процесс замораживает атомы на месте, укрепляя окончательный металл. В качестве альтернативы, алюминий подвергается «холодной обработке» – обычно путем прокатки, ковки с вытяжкой или волочения, чтобы сделать его прочнее. Этот процесс тормозит движение атомов относительно друг друга, укрепляя готовый продукт.
Самые прочные алюминиевые сплавы – сплавы серии 7000 – могут достигать прочности более 72000 фунтов на квадратный дюйм. 1,2-дюймовый алюминиевый трос, сделанный из этого сплава, может подвешивать полностью загруженный тягач с прицепом в воздухе.
Алюминиевые сплавы 101 | The Aluminium Association
Quick Read
Алюминиевый сплав – это химический состав, в котором к чистому алюминию добавляются другие элементы для улучшения его свойств, в первую очередь для повышения его прочности. Эти другие элементы включают железо, кремний, медь, магний, марганец и цинк в количествах, которые вместе могут составлять до 15 процентов сплава по весу. Легирование требует тщательного смешивания алюминия с этими другими элементами, пока алюминий находится в расплавленной – жидкой – форме.
Полезные факты
- В области химии
На свойства алюминия, такие как прочность, плотность, обрабатываемость, электропроводность и коррозионная стойкость, влияет добавление других элементов, таких как магний, кремний или цинк. - Боевая машина Bradley
Военная боевая машина Bradley изготовлена из двух различных алюминиевых сплавов: серии 7xxx и серии 5xxx. Алюминий, которому доверяют обеспечивать безопасность и мобильность солдат, также используется во многих других военных транспортных средствах. - Наша любимая тара для напитков
Самая любимая в Америке тара для напитков – алюминиевая банка – изготавливается из нескольких алюминиевых сплавов. Оболочка банки состоит из 3004, а крышка – из 5182. Иногда для изготовления одного повседневного предмета требуется более одного сплава. - Горячий и холодный
Алюминиевые сплавы можно сделать более прочными путем термообработки или холодной обработки. Свойства конкретного сплава различны из-за их добавок и обработки.
Алюминиевый сплав 101
Что такое алюминиевый сплав
Алюминиевый сплав – это химический состав, в котором к чистому алюминию добавляются другие элементы для улучшения его свойств, в первую очередь для повышения его прочности. Эти другие элементы включают железо, кремний, медь, магний, марганец и цинк в количествах, которые вместе могут составлять до 15 процентов сплава по весу. Сплавам присваивается четырехзначный номер, в котором первая цифра обозначает общий класс или серию, характеризующуюся его основными легирующими элементами.
Технически чистый алюминий
1xxx Серия
Сплавы серии 1xxx состоят из алюминия чистотой 99% или выше. Эта серия имеет отличную коррозионную стойкость, отличную обрабатываемость, а также высокую теплопроводность и электрическую проводимость. Вот почему серия 1xxx обычно используется для линий электропередачи или линий электропередач, которые соединяют национальные сети через Соединенные Штаты. Стандартные обозначения сплавов в этой серии – 1350 для электрических применений и 1100 для лотков для упаковки пищевых продуктов.
Термообрабатываемые сплавы
Некоторые сплавы упрочняются термообработкой на твердый раствор с последующей закалкой или быстрым охлаждением. При термической обработке твердый легированный металл нагревается до определенной точки. Элементы сплава, называемые растворенными веществами, равномерно распределяются с алюминием, превращая их в твердый раствор. Затем металл закаливают или быстро охлаждают, в результате чего растворенные атомы замерзают на месте. Следовательно, растворенные атомы объединяются в мелкодисперсный осадок.Это происходит при комнатной температуре, которая называется естественным старением, или при работе печи при низкой температуре, которая называется искусственным старением.
2xxx Серия
В серии 2xxx в качестве основного легирующего элемента используется медь, которая может быть значительно усилена путем термообработки на твердый раствор. Эти сплавы обладают хорошим сочетанием высокой прочности и ударной вязкости, но не обладают такой стойкостью к атмосферной коррозии, как многие другие алюминиевые сплавы. Поэтому эти сплавы обычно окрашивают или плакируют для таких воздействий.Обычно они плакированы сплавом высокой чистоты или сплавом серии 6ххх, чтобы значительно противостоять коррозии. Сплав 2024, пожалуй, самый широко известный авиационный сплав.
6xxx Серия
Серия 6xxx универсальна, поддается термообработке, легко поддается формованию, сварке и имеет умеренно высокую прочность в сочетании с отличной коррозионной стойкостью. Сплавы этой серии содержат кремний и магний для образования силицида магния внутри сплава. Экструзионные продукты серии 6xxx – лучший выбор для архитектурных и строительных приложений.Сплав 6061 является наиболее широко используемым сплавом этой серии и часто используется в рамах грузовиков и морских судов. Кроме того, в некоторых версиях iPhone использовались алюминиевые профили серии 6xxx.
7xxx Серия
Цинк является основным легирующим агентом для этой серии, и когда магний добавляется в меньшем количестве, в результате получается термически обрабатываемый высокопрочный сплав. Другие элементы, такие как медь и хром, также могут быть добавлены в небольших количествах. Наиболее широко известны сплавы 7050 и 7075, которые широко используются в авиастроении.Алюминиевые часы Apple®, выпущенные в 2015 году, были изготовлены из специального сплава серии 7xxx.
Сплавы без термической обработки
Сплавы без термической обработки упрочняются холодной обработкой. Холодная обработка происходит во время методов прокатки или ковки и представляет собой действие по «обработке» металла, чтобы сделать его более прочным. Например, при прокатке алюминия до более тонких размеров он становится прочнее. Это связано с тем, что холодная обработка приводит к образованию дислокаций и вакансий в структуре, что затем препятствует перемещению атомов друг относительно друга.Это увеличивает прочность металла. Легирующие элементы, такие как магний, усиливают этот эффект, что приводит к еще большей прочности.
3xxx Серия
Марганец является основным легирующим элементом в этой серии, часто с добавлением меньшего количества магния. Однако только ограниченный процент марганца может быть эффективно добавлен в алюминий. 3003 – популярный сплав общего назначения, поскольку он имеет умеренную прочность и хорошую обрабатываемость и может использоваться в таких устройствах, как теплообменники и кухонная утварь.Сплав 3004 и его модификации используются в корпусах алюминиевых банок для напитков.
4xxx Серия
Сплавы серии4ххх комбинируются с кремнием, который может быть добавлен в достаточных количествах для снижения температуры плавления алюминия без образования хрупкости. Благодаря этому серия 4xxx производит превосходную сварочную проволоку и припои там, где требуется более низкая температура плавления. Сплав 4043 – один из наиболее широко используемых присадочных сплавов для сварки сплавов серии 6ххх в конструкционных и автомобильных приложениях.
5xxx Серия
Магний является основным легирующим агентом серии 5xxx и одним из наиболее эффективных и широко используемых легирующих элементов для алюминия. Сплавы этой серии обладают прочностными характеристиками от умеренных до высоких, а также хорошей свариваемостью и устойчивостью к коррозии в морской среде. Из-за этого алюминиево-магниевые сплавы широко используются в строительстве, резервуарах для хранения, сосудах высокого давления и морских применениях. Примеры распространенных применений сплавов включают: 5052 в электронике, 5083 в морских приложениях, анодированный лист 5005 для архитектурных применений и 5182 для изготовления алюминиевых крышек для банок для напитков.Боевая машина США Брэдли изготовлена из алюминия серий 5083 и 7xxx.
Создание новых сплавов
Более 60 лет назад Алюминиевая ассоциация через свой Технический комитет по стандартам на продукцию (TCPS) установила систему обозначения деформируемых сплавов, которая была принята в США в 1954 году. Три года спустя система была утверждена как американский национальный стандарт h45. 1. Эта система обозначений была официально принята странами, подписавшими Декларацию согласия в 1970 году, и стала международной системой обозначений.В том же году Комитет по стандартам h45 по алюминиевым сплавам был уполномочен Американским национальным институтом стандартов (ANSI), при этом Ассоциация выполняла функции секретариата. С тех пор Ассоциация является основной организацией, устанавливающей стандарты для мировой алюминиевой промышленности.
Система регистрации сплавов в настоящее время находится в ведении TCPS Ассоциации. Весь процесс, от регистрации нового сплава до присвоения нового обозначения, занимает от 60 до 90 дней. Когда нынешняя система была первоначально разработана в 1954 году, список включал 75 уникальных химических составов.На сегодняшний день зарегистрировано более 530 активных композиций, и это число продолжает расти. Это подчеркивает, насколько универсальным и повсеместным стал алюминий в нашем современном мире.
.