|
Алюминий, его свойства и сплавы |
|
Алюминий. Химический элемент, обозначается символом Al (Aluminium, от лат. alumen — квасцы), имеет порядковый номер 13, атомный вес 26, 981, валентность I, III, плотность 2, 698 г/см3, температуру плавления 660ОС, температуру кипения 2497ОС. Алюминий — лёгкий серебристый металл, который хорошо проводит тепло и электричество. Алюминий химически активен. Окисляется кислородом, но только на поверхности, покрываясь плотной прочной плёнкой оксида Al2O3, что обусловливает высокую коррозионную стойкость. Но если, например, алюминиевую фольгу сильно нагреть, то она сгорает ослепительным пламенем, превращаясь в тот же оксид: 4Al + 3O2 = 2Al2O3. Алюминий растворяется в соляной и серной кислотах, а также в водных растворах щелочей: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2, 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2. Азотная же кислота пассивирует алюминий. Высокой коррозионной стойкостью обладает алюминий в органических кислотах: уксусной, лимонной, винной, пропиновой, яблочной. Практически не действуют на алюминий сернокислые нейтральные соли магния, натрия, аммония. В морской воде или в растворах хлористого натрия при контакте с обычной или нержавеющей сталью коррозия алюминия увеличивается. Из соединений алюминия самое важное, вероятно, оксид Al2O3. Этой формулой выражается состав и глинозёма и твёрдого минерала корунда. Кристаллы корунда, окрашенные примесями в синий цвет называются сапфиром, а в красный — рубином. Алюминий очень технологичный металл: хорошо обрабатывается давлением, изделия из него можно изготавливать методом прокатки, вытягивания, штамповки, ковки, прессовки. Чистый алюминий имеет малую прочность и не может быть использован в качестве конструкционного материала. Но прочность его резко возрастает под влиянием добавок других элементов, термической и механической обработки. Многие сплавы на основе алюминия обладают достаточно высокой механической прочностью, сочетающейся с малой плотностью, что делает их ценным конструкционным материалом.
|
|
Алюминиевая проволока. |
|
В соляной кислоте сразу начинается бурная реакция; кажется, что кипит мутная вода. Посмотрев сбоку, можно увидеть, что маленькие капельки кислоты выпрыгивают на некоторую высоту над поверхностью. Кислота немного нагрелась. По сравнению с цинком, реакция идёт в несколько раз дольше. |
|
В серной кислоте кусочки алюминия из блестящих стали матовые. Пузырьки медленно поднимаются на поверхность, располагаясь над кусочками алюминия и постепенно заполняют весь объём кислоты. |
|
В азотной кислоте видимой реакции не было. Ни в концентрированной, ни в разбавленной. |
|
Алюминий и алюминиевые сплавы служат хорошими заменителями свинца, меди, олова, цинка. Большая часть производимого алюминия идёт для получения лёгких сплавов. К алюминию добавляют медь, магний, кремний, цинк, марганец, чтобы повысить его прочность. Широкое распространение имеет дуралюмин, содержащий медь и магний, силумин, в котором основной добавкой служит кремний, магналий (сплав алюминия с 9, 5% - 11, 5% магния). Достоинство всех сплавов алюминия — это их малая плотность (2, 5 — 2, 8 г/см3), высокая прочность, стойкость против атмосферной коррозии, относительная дешевизна и простота получения. Хотя электропроводность алюминия меньше, чем у меди (около 60% электропроводности меди), но провода можно делать более толстыми из-за малой плотности алюминия: при одинаковой электропроводности алюминиевый провод весит в два раза меньше медного. Также в электротехнике алюминий применяют для изготовления конденсаторов, шинопроводов, выпрямителей переменного тока и т.д. Алюминиевые сплавы применяют в литом и деформированном состояниях в различных авиаконструкциях, в автомобильной промышленности. Из-за высокой коррозионной стойкости алюминий применяют в химическом машиностроении при изготовлении аппаратуры для производства азотной кислоты, органических веществ, пищевых продуктов и т.д. Широко применяют алюминий для защиты поверхности металлов от коррозии, при изготовлении полупроводниковых приборов, в радиолокации. В пищевой промышленности алюминий применяют в виде фольги для упаковки, консервных банок и т.д. Из алюминия изготовляют предметы домашнего обихода, художественные и декоративные изделия. |
|
Основные физические и механические свойства алюминия:
Атомная масса …………………………………………………… 26, 98 Плотность при 20ОС, г/см3 ………………………………………2, 7 Температура, ОС: плавления ……………………………………………660 кипения ……………………………………………… 2497 Скрытая теплота плавления, кал/г………………………….. 92, 4 Удельная теплоёмкость при 20ОС, кал/ (г . град) ………… 0, 222 Удельное электросопротивление при 20ОС, Ом . мм2/м …0, 027 — 0, 030 Модуль нормальной упругости при растяжении отожжённого алюминия, кг/мм2 при температуре, ОС: 20…………………………………………………………….6000 — 7000 200…………………………………………………………...5500 Временное сопротивление, кг,/мм2 : отожжённого………………………………………………...8 деформированного………………………………………...15 Относительное удлинение алюминия, % отожжённого …… ………………………………………30 — 40 деформированного……………………………………...5 — 10 Твёрдость НВ алюминия: отожжённого……………………………………………….13 — 20 деформированного……………………………………….25—35 литого……………………………………………………….13—25 Теплопроводность при 20ОС, кал/(см . сек . град) ……………0, 52 Коэффициент линейного расширения а 20 — 100О, 1/град...23, 8 . 10-6 Предел упругости алюминия отожжённого, кг/мм2 …………..3 — 4 Предел текучести алюминия, кг/мм2: отожжённого………………………………………………….5 — 8 деформированного………………………………………….12 Модуль сдвига при 20ОС, кг/мм2 ………………………………….2760 Предел ползучести при 15ОС, кг/мм2 …………………………...5 Относительное сужение алюминия, %: отожжённого ………………………………………………………...70 — 90 деформированного………………………………………………….50 — 60 Предел прочности при сжатии литого алюминия, кг/мм2 ……42 Ударная вязкость литого алюминия, кг . м/см2 ……………… .14 |
|
КОНЕЦ |
|
© П.М.В., 2006 — 2009 |
|
|
|
|
| Visual Basic | Рейтинг сайтов Наука / Образование |