Алюминий и его свойства: свойства, применение, способы промышленного получения

alexxlab | 22.03.2023 | 0 | Разное

Алюминий и его свойства, использование в производстве посуды. Развенчание мифов о вреде алюминия.

Основой алюминиевой посуды, как с антипригарным покрытием, так и без покрытий, является АЛЮМИНИЙ – химический элемент III группы периодической системы Д.И. Менделеева, занимающий 3-е место по распространенности после кислорода и кремния в земной коре (порядка 9%). Вопреки предубеждениям многих обывателей, безосновательно поддерживаемых сообщениями СМИ о вреде алюминия, этот металл является безопасным и самым «удобным» для производства посуды с антипригарным покрытием.

  Алюминий в значительных количествах содержится в воде, воздухе, почве. Есть он и в нормально функционирующем человеческом организме. 

 По своей природе чистый алюминий является очень активным химическим элементом. Благодаря своей способности интенсивно окисляться, он постоянно покрыт плотной оксидной пленкой Al203, которая и препятствует его дальнейшему окислению. Инертность оксида алюминия настолько велика, что покрытый им алюминий:

• практически не реагирует с концентрированной и разбавленной АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ;
• с трудом взаимодействует с концентрированной и разбавленной СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ;
• не растворяется в ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТЕ.

Полезные природные свойства алюминия сегодня находят применение в различных сферах жизнедеятельности человека:

ПРИРОДНЫЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ

• Подтвержденная высокая коррозийная стойкость алюминия

Основная характеристика оксида алюминия, как было описано выше – это постоянное окисление при взаимодействии с кислородом и, как следствие, образование тончайшей оксидной пленки на поверхности алюминия, которая служит «броней» и защищает металл от кислот.

• Сохранение витаминов и микроэлементов

Благодаря тончайшей оксидной пленке алюминий обладает ценным свойством – он не разрушает витамины и ценные микроэлементы в продуктах питания.

Именно поэтому из него изготавливают аппаратуру для медицинской, маслобойной, сахарной, кондитерской и пивоваренной промышленности.

• Активное использование алюминия при производстве упаковки

Так же в защиту безопасности данного металла говорит его активное применение в упаковочной промышленности (йогурт, шоколад, лекарства, напитки). Алюминий непроницаем для ультрафиолетовых лучей, которые разрушают многие продукты питания. Это непроницаемый для газов, запахов, жидкостей и пыли материал. Используется при производстве крышек, банок для безалкогольных и слабоалкогольных напитков и пива, упаковок различных продуктов – от йогурта до лекарств.

ПОЧЕМУ АЛЮМИНИЙ ИДЕАЛЕН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОСУДЫ?

Для чего нужна сковорода-вок?

Среди таких  кухонных атрибутов, как кастрюля, сковорода, сотейник, затаился еще один кухонный аксессуар, по наличию которого можно  с уверенностью сказать, что его  обладатель – большой любитель готовить. Этот аксессуар – сковорода-вок (wok).

Как выбрать блинную сковороду или блинницу?

Блинная сковорода или блинница частая гостья в наших домах и это не случайно. Блины – это популярное блюдо, которое пекут, как на праздники, так и просто по выходным, а уж если наступает Масленица, то тут уж без блинов и вовсе не обойтись. Но, чтобы блин не вышел комом, мало желания и умения. Нужна еще чудо-сковорода, от которого блин без труда и вовремя отстанет и не порвется.

Результаты испытания керамических покрытий посуды

Не так давно на рынке кухонной посуды появилась и прочно обосновалась новинка – керамическое покрытие посуды. Данное появление со стороны тех, кто ее выпускает, сопровождалось заявлениями  о том, что данная керамика, в частности сковорода с керамическим покрытием, обладает повышенной жаропрочностью, сопротивляемостью к царапанью и истиранию, бесподобными антипригарными свойствами, а также доказывали, что керамические сковородки абсолютно безвредны.  

Все СТАТЬИ

Алюминий и его свойства – Ресурс

Алюминий — пластичный и лёгкий металл, имеющий бело-серебристый цвет. Он нашёл широкое применение во всех отраслях промышленности. Особенностью алюминия является образование на его поверхности при контакте с воздушной средой оксидной плёнки, покрывающей внешние плоскости изделия и защищающие его от воздействия внешней среды. В периодической системе химических элементов этот металл обозначен символом Al, среди других металлов ІІІ группы ему присвоен номер 13, атомная масса алюминия составляет 26,98154.

Широкий спектр применения этого металла объясняется его уникальными свойствами, а объёмы использования алюминия в производственных целях только возрастают, уступая первое место железу. Будучи пластичным, лёгким и ковким, алюминий в готовом изделии способен принять и долгое время держать любую форму, а оксидная плёнка защищает его от коррозийных проявлений. Срок службы алюминиевых изделий нередко составляет несколько десятков лет. В отрасли машиностроения и энергетики алюминий пользуется большой популярностью благодаря своим свойствам электропроводности, лёгкости при переработке, а также отсутствию токсичных выделений.

Алюминий играет важную роль в формировании экономик многих стран, так как он крайне необходим для потребностей автомобильной промышленности, при строительстве железнодорожного транспорта, морских судов и космических аппаратов. В линиях электропередач алюминий используется чаще, чем медные сплавы.

Способы получения алюминия

Алюминий в виде оксидов распространён широко, он часто встречается в залежах горных пород, находясь на 4-м месте среди всех добываемых природных ископаемых. Стоит отметить, что 8,8% поверхности земной коры планеты состоит из этого удивительного вещества. Однако, этот металл не встречается и не добывается в своём чистом виде.

Его источниками выступают бокситы, 90% которых сосредоточены на территории стран с тропическим климатом. Кроме того, чтобы добывать алюминий используют нефелиновые руды, месторождения которых находятся на Кольском полуострове и территории Кемеровской области. Нефелиновая руда, кроме алюминия, богата кальцинированной содой, поташем, цементом и различными веществами, используемыми в качестве удобрений.

Процесс добычи алюминия можно описать следующим образом: из обогащённой массы добытой нефелиновой руды путём химических реакций извлекается оксид алюминия, внешне он напоминает белый мелкий песок или муку. С помощью реакции электролиза из полученного вещества и выделяют тот самый серебристый алюминий, используемый в промышленности. Процесс представляется значительно энергоёмким, а полученные материалы имеют высокую себестоимость.

В наши дни объёмы добычи алюминия достигли 24 миллионов тонн ежегодно.

Несколько слов об истории освоения алюминия

Первым упоминанием об этом металле является описание Плиния Старшего (1-й век нашей эры) легенды о том, как императору Тиберию преподнесли в дар необычный и лёгкий кубок для вина, выполненный из белого металла. После того, как даритель сообщил императору, что источником получения этого металла стала обычная глина, то был казнён, как осмелившийся одарить правителя изделием низкого сорта. На самом деле целью казни была попытка предотвратить обесценивание других металлов, так как доступность добычи алюминия могла подорвать экономические основы древних государств.

Достоверно установлено, что в 16-м веке окись алюминия была выделена из «квасцовой земли». Этот эксперимент был успешно повторён в 17-м веке немецким химиком Андреасом Маргграфом, который и дал выделенному им веществу название «alumina» (от латинского — вязкий, связывающий). Алюминий не получил в те времена широкого распространения из-за того, что не добывался в чистом виде. Но уже в 1855 году алюминий, названный «серебро из глины», начинает применяться для создания украшений и столовых приборов. Относительно дешёвые способы добычи алюминия были разработаны только в середине 19-го века, когда предложенные американскими и французскими учёными реакции электролиза расплавленного криолита позволили выделить этот металл.

Единственным недостатком алюминия является его недостаточная в сравнении с большинством иных металлов прочность. Однако в состав алюминиевого сплава стали добавлять незначительное количество меди, магния и марганца, так был открыт способ производства дюралюминия. Добавление иных элементов позволило не только укрепить сплав, но и с течением времени делает его всё прочнее и прочнее. В 1919 году из дюралюминия был построен

Перейти к списку статей >>

Свойства алюминия как строительного материала

🕑 Время чтения: 1 минута

Алюминий (алюминий) обладает свойствами, которые делают его пригодным в качестве строительного материала. В настоящее время в развитых странах алюминий стал важным строительным материалом для зданий, особенно для промышленных зданий, наряду с кирпичом, цементом и сталью. Алюминий является одним из широко доступных цветных металлов на поверхности земли. Но он недоступен в прямом виде, обычно его добывают из бокситов. Алюминий также доступен в виде оксидов, сульфатов, силикатов, фосфатов и т. д.

Содержание:

• Свойства алюминия в качестве строительного материала
  • Воздушный сжатие
  • Прочность на весовое соотношение
  • Легкость в изготовлении и сборке
  • Cryogenicm
  • Высокая стоимость лома
  • Звукоизоляция
  • Низкая стоимость обслуживания

Ниже приведены свойства алюминия, которые делают алюминий одним из важных строительных материалов.

1. Герметичность
2. Высокое соотношение прочности и веса
3. Простота изготовления и сборки
4. Криогеника
5. Низкая стоимость обработки и транспортировки
6. Высокая отражательная способность
7. Коррозионная стойкость
8. Внешний вид
9. Высокая стоимость брака
10. Звукоизоляция
11. Техническое обслуживание

Герметичность

Двери и окна или их алюминиевые рамы полностью герметичны и не пропускают пыль, воздух или воду, когда они закрыты. В настоящее время для полностью кондиционируемых зданий, таких как помещения для семинаров, театры и т. д., используются алюминиевые двери и окна.

Отношение прочности к весу

Алюминий как строительный материал имеет свойство очень высокого отношения прочности к весу. Это означает, что небольшое количество алюминия может придать конструкции большую прочность. Из-за меньшего веса мы можем построить конструкцию за меньшее время, а также уменьшается передача нагрузки на фундамент.

Простота изготовления и сборки

По сравнению с другими металлами алюминиевые сплавы легко поддаются литью, ковке, прессованию, прокатке или сварке. Во время или после компоновки алюминиевого сплава он не может разрушиться, потому что не имеет хрупкой природы. Сборка алюминиевых конструкций может быть легко разобрана, транспортирована или собрана.

Криогеника

Изучение явлений, происходящих при очень низких температурах, называется криогеникой. При очень низких температурах сталь становится хрупкой и теряет свою прочность. А вот в случае с алюминием он отлично подходит для минусовых температур. Так, для заснеженных территорий предпочтительнее использовать алюминиевые конструкции.

Низкая стоимость обработки и транспортировки

Работа с алюминием очень проста из-за его меньшего веса. Таким образом, мы можем легко транспортировать его в больших количествах в любое место с низкой стоимостью транспортировки.

Отражающая способность

Отражательная способность алюминия также очень высока. Алюминий не поглощает лучистого тепла и имеет низкое поглощение тепла. Таким образом, летом в салоне сохраняется прохлада, а зимой — более теплые условия.

Коррозионная стойкость

Коррозионная стойкость алюминия очень высока. На него не влияют погодные условия. Они могут очень хорошо противостоять влажным или жарким сухим условиям. Из-за хорошей коррозионной стойкости алюминиевые гофрированные листы широко используются на электростанциях, химических заводах, бумажных фабриках, нефтеперерабатывающих заводах и т. д.

Внешний вид

Алюминий также придает красоту конструкции. Для алюминиевых конструкций возможна гладкая и светлая отделка. Мы также можем обеспечить различные оттенки цветов на алюминиевых листах для улучшения декоративного стиля.

Высокая стоимость лома

Стоимость лома алюминия очень высока. Таким образом, он не может быть легко поврежден и очень долговечен. Из-за высокой стоимости лома мы можем перепродать его по хорошей цене.

Звукоизоляция

Алюминиевые листы действуют как звукоизоляционные материалы. Они являются отличными отражателями звуковых волн, а также электромагнитных волн. Таким образом, они не пропускают в здание внешний шум, а также внутренние звуки наружу.

Низкая стоимость обслуживания

Как сказано выше, алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью и хорошими свойствами при низких температурах, поэтому уход за алюминием незначителен. Несмотря на то, что покупать его дорого, он простоит 25-30 лет без обслуживания.

7075 Алюминий: знакомство с его свойствами и применением

Выбор сплава важен для экструзионных проектов, а в аэрокосмической промышленности обычно используется алюминиевый сплав 7075.

С цинком в качестве основного легирующего элемента, он исключительно прочен. Член серии 7000, это один из самых прочных доступных сплавов, сравнимый со многими типами стали. Хотя он обладает высокой прочностью, он имеет более низкую коррозионную стойкость, чем другие распространенные алюминиевые сплавы, и не обеспечивает такой же уровень обрабатываемости или свариваемости.

Благодаря своей высокой прочности он часто используется там, где он подвергается высоким нагрузкам, например, в лонжеронах крыльев самолетов и наземном вспомогательном оборудовании.

Вот некоторые общие характеристики 7075

Этот сплав отличается высокой прочностью, средней коррозионной стойкостью, плохой свариваемостью и обрабатываемостью. Он также достаточно поддается механической обработке. Загрузите PDF-файл с его характеристиками и свойствами материала.

Характеристика	Оценка
Strength	High
Corrosion Resistance	Average
Weldability & Brazability	Poor
Workability	Poor
Machinability	Fair

Этот сплав обычно подвергается термообработке на твердый раствор для дальнейшего повышения его высокопрочных свойств.

Свойства материала 7075-O, 7075-T6, 7075-T73 Алюминий

Одними из наиболее распространенных вариантов отпуска для этого сплава являются O, T6 и T73.

Физические свойства алюминия 7075

Здесь мы можем видеть плотность сплава. Обратите внимание, что нет разницы в плотности между разными темперами.

, -T7351, -t7351. 0,102 фунта/дюйм³

Свойство	7075-O	7075-T6, -T651	7075-T73, -T7351
2,81 г/куб.см | 0,102 фунта/дюйм³	2,81 г/куб.см | 0,102 фунта/дюйм³

Механические свойства алюминия 7075

Здесь мы можем увидеть предел прочности при растяжении, предел текучести и модуль упругости для сплава в условиях -O, -T6 и -T73.

Property	7075-O	7075-T6, -T651	7075-T73, -T7351
Tensile Strength	228 MPa | 33000 psi	572 МПа | 83000 фунтов на квадратный дюйм	505 МПа| 73200 psi
Предел текучести	103 МПа | 15000 psi	503 МПа | 73000 psi	435 МПа | 63100 psi
Модуль упругости	71,7 ГПа | 10400 тыс. фунтов/кв.дюйм	71,7 ГПа | 10400 тыс.фунтов/кв.дюйм	72,0 ГПа | 10400 ksi

Тепловые свойства алюминия 7075

Здесь мы можем увидеть некоторые тепловые свойства сплава, включая коэффициент теплового расширения и теплопроводность. Включены условия отжига, T6 и T73.

Property	7075-O	7075-T6, -T651	7075-T73, -T7351
Coefficient of Thermal Expansion @ 20.0 – 100 °C Temp	23.4 µm/ м-°С | 13,0 мкдюйм/дюйм-°F	23,4 мкм/м-°C | 13,0 мкдюйм/дюйм-°F	23,4 мкм/м-°C | 13,0 мкдюйм/дюйм-°F
Теплопроводность	173 Вт/м-K | 1200 БТЕ-дюйм/час-фут²-°F	0,960 Дж/г-°C | 0,229 БТЕ/фунт-°F	155 Вт/м-K | 1080 БТЕ-дюйм/час-фут²-°F

Примечание. Приведенные выше свойства материалов взяты из Matweb, здесь, здесь и здесь. Обратите внимание, что они не могут быть проверены на 100%.

Возможно, вас интересует состав сплава 7075.

Химический состав алюминия 7075

Этот сплав является частью серии сплавов 7000. Таким образом, его основным легирующим элементом является цинк. Цинк добавляют для повышения прочности. Он также содержит хром и медь. Здесь мы можем увидеть рекомендации по химическому составу алюминия 7075.

Element	Minimum %	Maximum %
Silicon	No Min	0.4
Iron	No Min	0.5
Copper	1.2	2
Манганец	NO MIN	0,3
Магний	2,1	2,9
130 0.18	2
Zinc	5.1	6.1
Titanium	No Min	0. 2
Other Elements	No Min	0.05 each0.15 in total

Теперь, когда мы ознакомились с химическим составом сплава 7075, давайте поговорим о сравнении этого сплава с некоторыми другими ключевыми вариантами.

Сравнение алюминия 7075 с другими сплавами

Сплав 7075 часто выбирают для применений, требующих высокой прочности, но вы можете рассмотреть другие варианты для вашего конкретного применения. Ниже приведены некоторые другие распространенные сплавы, которые часто рассматриваются в качестве альтернативы.

7075 против 2024

Подобно сплаву 7075, алюминий 2024 широко используется в аэрокосмической промышленности. В частности, его часто используют в крыльях и фюзеляжах самолетов. Его высокая прочность хорошо подходит для этих приложений. 2024 подходит для применений, где требуется высокая устойчивость к циклической усталости. Принимая во внимание, что 7075 подходит для применений, требующих высокой устойчивости к нагрузкам/деформациям.

Оба этих сплава обладают одинаковой свариваемостью. Можно использовать точечную сварку или сварку оплавлением, но дуговая и газовая сварка не рекомендуются. Они также оба предлагают одинаковую обрабатываемость. 2024 имеет немного лучшую обрабатываемость, а 7075 – немного лучшую коррозионную стойкость.

6061 по сравнению с 7075

6061 алюминий обычно называют «конструкционным» алюминием. Он часто используется в строительстве и обычно используется для экструзии алюминиевых стержней, труб, стержней и трубок. Он также очень универсален, его используют для велосипедных рам, электрооборудования и радиаторов. Он имеет лучшие общие характеристики, чем 7075, с более высокой коррозионной стойкостью, свариваемостью и обрабатываемостью. Но он не обладает такой высокой прочностью, как алюминий 7075. Там, где прочность является наиболее важным фактором, 7075 может быть оптимальным выбором. Узнать больше »

Резюме

Наиболее важным преимуществом алюминия 7075 является его высокая прочность.