Алюміній, його властивості, застосування. Сплави на основі алюмінію, використання на виробництві

У земній корі алюміній – найпоширеніший метал, проте промислова кон­центрація його у породі трапляється рідко. Тому спочатку із бокситів (най­більш якісної алюмінієвої руди) вилучають глинозем, на виробництво якого витрачається 4–8 т руди, 6 т вапняків та 0,5 т соди. Це виробництво набли­жене до сировини. Потім з глинозему плавлять металевий алюміній. Ця стадія вимагає значних витрат електроенергії – 17 тис. к Вт·год. Тому най­частіше бувають територіально роз’єднані дві стадії алюмінієвої промисло­вості: виробництво глинозему тяжіє до сировини, а виплавлення металево­го алюмінію – до електростанцій.

Головне виробництво кольорової металургії світу — виплавлення алюмінію. Цей метал має надзвичайно широке застосування і є світовим лідером за обсягом виробництва серед усіх кольорових металів (близько 58 млн тонн у 2015 р.). М’який, пластичний, легкий і водночас міцний алюміній та його сплави використовують для виготовлення різноманітної продукції: від побутової алюмінієвої фольги, посудин для напоїв, дзеркал, віконних рам, дротів і кабелів до велосипедів, електроприладів, автомобілів, морських суден, літаків і космічних апаратів.

Алюмінієва промисловість охоплює територіально розмежовані технологічні процеси: видобуток сировини (бокситів) і виробництво глинозему (алюміній оксиду), що тяжіють до країн із великими запасами сировини; виплавлення алюмінію потребує електроенергетичних потужностей, тому зосереджене переважно в індустріальних країнах, які є одночасно великими його споживачами. Виробництво алюмінію також розвивається і в країнах, які мають незначні потреби в цьому металі, однак є потужними виробниками відносно дешевої електроенергії: у Норвегії, Ісландії, ОАЕ, Бахрейні, Катарі. Для них виробництво алюмінію є галуззю міжнародної спеціалізації. Країни можуть спеціалізуватися і на окремій стадії алюмінієвої промисловості — виробництві глинозему на ввезених бокситах, наприклад Україна, Ірландія.

Алюмінієва промисловість України, за даними програми «Алюміній України», представлена Миколаївським глиноземним заводом, Запорізьким алюмінієвим комбінатом (ЗалК). Загальна кількість виробництва цих підприємств становить: глинозему - 1,2 млн т., первинного алюмінію та сплавів на його основі - 11 тис. т., вторинного алюмінію і його сплавів - 165 тис. т., будівних профілів - 15 тис. т.

Останніми роками виробництво алюмінію у світі динамічно зростає завдяки азійським країнам, насамперед Китаю. Сьогодні Китай — найбільший у світі виробник алюмінію і другий за обсягами видобутку бокситів та виробництва глинозему. Натомість в Австралії — головному виробнику бокситів і глинозему — виплавлення алюмінію дещо скорочується: країна віднедавна поза п’ятіркою найбільших його виробників. Помітну роль в алюмінієвій промисловості світу відіграють також Канада та Індія.

ВИКОРИСТОВУЮТЬ АЛЮМІНІЙ

Алюміній вважається найбільш економічно вигідним металом, чим пояснюється його популярність в різних сферах промисловості. Розглянемо докладніше галузі, в яких алюмінієва продукція просто незамінна.

• В авіабудуванні може застосовуватися для виготовлення корпусів, двигунів, коробок передач і інших важливих складових.

• У якості пального компонента ракетного палива метал активно використовується в ракетобудуванні. Йдеться про такі елементи як гідриди й боранати, трипропілалюмінії та ін.

• У суднобудуванні з алюмінію виготовляють корпуси, палубні надбудови, комунікаційне обладнання.

• Склад залізниці створюється з алюмінію завдяки його міцності й стійкості до корозії. Також у сфері ЗД метал використовується для виробництва цистерн для транспортування нафтових продуктів, а також деталей вагонів.

• Переваги металу створюють ідеальні умови для його застосування в машинобудуванні. Матеріал служить основою для елементів каркаса, обшивки кузова, радіатора та опалювальних деталей.

• В електроніці застосовується для виготовлення проводів, кабелів, шин, конденсаторів, приладових корпусів і випрямлячів.

• В будівництві з алюмінію виробляються каркаси, сходи, оздоблення, віконна рама та інші елементи для будинку.

• У побуті вироби з алюмінію зустрічаються досить часто. Йдеться про посуд, фольгу, туби для зберігання продуктів.

• Алюмінієві з'єднання широко використовуються в фармацевтиці – антациди й антиперспіранти.

Також алюміній може використовуватися для виробництва кріогенної техніки, різноманітних дзеркал, сірководню, а також скловаріння.

Якісно зроблений метал в більшості випадків буде виграшним варіантом в різних сферах промисловості. Він не тільки прослужить довгий час, але і заощадить фінанси. Компанія «Метал Холдінг» пропонує широкий асортимент відповідної продукції з дотриманням загальноприйнятих стандартів.

Алюміній - легкий і стійкий до зовнішніх впливів металопродукт. Завдяки сукупності позитивних властивостей алюмінієвий металопрокат займає одне з лідируючих місць серед металів, що використовуються у виробничій та будівельній галузях. Різновидів виробів з алюмінію багато, як і областей застосування прокату.

Фізичні властивості

У вільному стані алюміній - світлий блискучий метал, легкий (густина - 2,7г/см3), відносно м'який, ковкий, легко витягується в дріт і фольгу, легкоплавкий (tпл.= 660 °С), має високу тепло- і електропровідність.

Алюміній є хімічно активним металом, проте за звичайних умов він є стійким на повітрі і зберігає свій металічний блиск тривалий час. Це пояснюється тим, що поверхня алюмінію покрита тонкою, невидимою оку, прозорою, але щільною плівкою алюміній оксиду, яка перешкоджає взаємодії алюмінію з компонентами атмосфери (парами води і киснем).

Властивості алюмінію зумовили його широке застосування і необхідність отримання алюмінію в вільному вигляді.

Отримання

У лабораторних умовах невелику кількість алюмінію можна отримати шляхом відновлення алюміній хлориду калієм при високій температурі:

AlCl3+3K=t°3KCl+Al.

Таким чином алюміній був отриманий уперше.

Алюміній по праву вважається найуніверсальнішим і найпопулярнішим металом на планеті. І цей статус підтверджується безліччю корисних властивостей. Сьогодні ми поговоримо про те, в яких сферах промисловості використовується даний метал і в чому полягає його перевага.

АЛЮМІНІЙ: ЦІННОСТІ ТА ПЕРЕВАГИ

Даний вид металу є абсолютно унікальним за фізико-хімічними параметрами, маючи такі характеристики:

• невелика щільність;

• легкість;

• пластичність;

• стійкістю до корозії;

• висока електропровідність.

Особливо цінним фактом є те, що алюміній відмінно піддається обробці тиском в холодному стані.

В руках архітектора цей метал перетворюється в конструктор, з якого можна створювати різні конструкції, які нічим не поступаються спорудам з інших матеріалів.

Алюмінієві сплави: типи, особливості, використання

Сучасний ринок будівельних матеріалів пропонує покупцям широкий вибір продукції. В архітектурі, легкій і важкій промисловості неможливо обійтися без використання металів. Одним із найбільш популярних варіантів на сьогодні є алюміній. Він зустрічається як у чистому вигляді, так і у виді сплавів із додатковими речовинами. Слід зазначити, що алюміній високої або особливої чистоти відрізняється значною вартістю і застосовується у таких галузях промисловості як ядерна енергетика і радіолокація. Для його позначення застосовується спеціальна маркіровка А999.

Чистий алюміній м’який та досить неміцний. Саме тому у промисловості доцільніше і вигідніше використати різні сплави. Їх отримують шляхом легування або введення в розплав алюмінію додаткових елементів, таких як мідь, марганець, цинк, магній, залізо, нікель або кремній. Це дозволяє поліпшити основні властивості метала. Шляхом легування можливо підвищити міцність, твердість або жаростійкість, а також знизити електропровідність або корозійну стійкість.

Існує декілька різновидів алюмінієвих сплавів. Залежно від методу подальшої металообробки виділяють наступні групи:

· зразки, що деформуються, ідеально підходять для виробництва профілів, труб або листів. Сплав не перетворюється на рідину, але стає дуже пластичним. Це дозволяє надавати матеріалу різних форм і розмірів. За допомогою відпалу, старіння або загартування можливо значно підвищити міцність сплаву;

· ливарні зразки використовуються у виробництві в рідкому вигляді. Ця група сплавів має три різновиди: з високою герметичністю, з високою міцністю, корозійностійкі.

Крім того, залежно від легованих елементів, метал може мати різні рівні міцності. Розрізняють 3 основні групи: маломіцні (до 300 МПа), надміцні (від 480 МПа) і середньоміцні (від 300 до 480 МПа).