Свойства вещества алюминий: Химические свойства алюминия, его применение

alexxlab | 27.02.2023 | 0 | Разное

Содержание

Основные свойства алюминия: области применения

Вопросы, рассмотренные в материале:

Как был открыт алюминий и каковы его основные свойства
Основные физические свойства алюминия
Основные химические свойства алюминия
Как применяют основные свойства алюминия
Как используют основные свойства алюминия в строительстве

Основные свойства алюминия делают этот материал по-настоящему универсальным и ценным. Его используют во всех видах промышленного производства, в сельском хозяйстве, в быту, в коммерции. Обладает огромным количеством преимуществ по отношению к стали и другим видам металла.

Самые популярные сферы применения алюминия – изготовление металлоконструкций и металлообработка. О том, какие свойства металла и где конкретно они нашли свое применение, читайте далее.

Как был открыт алюминий и каковы его основные свойства

Алюминий представляет собой парамагнитный металл, достаточно легкий, имеющий серебристый цвет.

Он хорошо поддается механической обработке и литью, просто формуется. В земной коре этот элемент третий по распространенности, впереди только кислород и кремний. Наши недра содержат целых 8 % данного металла, что значительно больше золота, количество которого составляет не более пяти миллионных долей процента.

Алюминий активно используется в большинстве сфер производства. Его сплавы применяются для изготовления бытовой техники, транспорта, в машиностроении и электротехнике. Капитальное строительство также не может обойтись без него.

Он чрезвычайно распространен в земной коре, являясь первым из металлов и третьим химическим элементом (первое место у кислорода, второе – у кремния). Доля алюминия в наших недрах – 8,8 %. Металл является частью большого количества горных пород и минералов, основной из которых – алюмосиликат.

В виде соединений алюминий находится в базальтах, полевых шпатах, гранитах, глине и пр. Однако в основном его получают из бокситов, которые достаточно редко встречаются в виде месторождений.

В России такие залежи есть только на Урале и в Сибири. В промышленных масштабах алюминий можно также добывать из нефелинов и алунитов.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Марки сталей: классификация и расшифровка
Марки алюминия и области их применения
Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

Ткани животных и растений содержат алюминий в виде микроэлемента. Некоторые организмы, например, моллюски и плауны, являются его концентраторами, накапливая в своих органах.

Человечеству с давних времен знакомо соединение алюминия под названием алюмокалиевые квасцы. Применялось оно в процессе выделки кожи, в качестве средства, которое, набухая, связывает различные компоненты смеси. Во второй половине XVIII в. ученые открыли оксид алюминия. А вот вещество в чистом виде получили значительно позже.

Впервые это удалось Ч. К. Эрстеду, который выделил алюминий из хлорида. Проводя опыт, он обрабатывал соли калия амальгамой, в результате чего выделился порошок серого цвета, признанный всеми чистым алюминием.

В дальнейшем, исследуя металл, ученые определили его химические свойства, проявляющиеся в высокой способности к восстановлению и активности. Именно поэтому с алюминием долгое время не работали.

Но уже в 1854 г. французский ученый Девиль, применив электролиз расплава, сумел получить металл в слитках. Данный метод используется и сейчас. В промышленных масштабах алюминий стали производить в начале XX в., когда предприятия смогли получить доступ к большому количеству электроэнергии.

Сегодня алюминий является одним из самых используемых в производстве бытовой техники и строительстве металлом.

Основные физические свойства алюминия

Основные характеристики алюминия – высокая электро- и теплопроводность, пластичность, устойчивость к холоду и коррозии. Его можно обрабатывать посредством прокатки, ковки, штамповки, волочения. Алюминий прекрасно поддается сварке.

Примеси, присутствующие в металле в различных количествах, значительно ухудшают механические, технологические и физико-химические свойства чистого алюминия. Основными из них являются титан, кремний, железо, медь и цинк.

По степени очистки алюминий разделяют на технический металл и высокой чистоты. На практике различия данных типов – в стойкости к коррозии в различной среде. Стоимость напрямую зависит от чистоты алюминия. Технический металл подходит для производства проката, различных сплавов, кабельно-проводниковых изделий. Чистый используют для специальных целей.

Алюминий обладает высокой электропроводностью, уступая только золоту, серебру, меди. Однако сочетание данного показателя с малой плотностью позволяет использовать его при производстве кабельно-проводниковых изделий наравне с медью. Электропроводность металла может увеличиваться при длительном отжиге или ухудшаться при нагартовке.

Увеличивая чистоту алюминия, производители повышают его теплопроводность. Снизить данное свойство способны примеси меди, марганца и магния. Более высокую теплопроводность имеют исключительно медь и серебро. Именно благодаря данному свойству данный металл используют для производства радиаторов охлаждения и теплообменников.

Удельная теплоемкость алюминия, как и температура его плавления, достаточно высока. Данные показатели значительно превышают аналогичные значения большей части металлов. С повышением чистоты металла увеличивается и его способность отражать от поверхности световые лучи. Алюминий хорошо поддается полировке и прекрасно анодируется.

Металл близок по свойствам к кислороду, его поверхность на воздухе быстро затягивается пленкой из оксида алюминия – тонкой и прочной. Обладая антикоррозионными свойствами, она защищает металл от образования ржавчины и предупреждает дальнейшее окисление. Алюминий не взаимодействует с азотной кислотой (концентрированной и разбавленной) и органическими кислотами, он стоек к воздействию пресной, соленой воды.

Эти особенности алюминия придают ему устойчивость к коррозии, что и используется людьми. Именно поэтому его особенно широко применяют в строительстве. Интерес к нему увеличивается еще и по причине его легкости в сочетании с прочностью и мягкостью. Такие характеристики есть далеко не у всякого вещества.

Помимо вышеуказанных, алюминий имеет еще несколько интересных физических свойств:

Ковкость и пластичность – алюминий стал материалом изготовления прочной и легкой тонкой фольги, а также проволоки.
Плавление происходит при температуре +660 °С.
Температура кипения +2 450 °С.
Плотность – 2,7 г/см³.
Наличие объемной гранецентрированной металлической кристаллической решетки.
Тип связи – металлический.

Области использования алюминия определяются его химическими и физическими свойствами. Характеристики металла, рассмотренные выше, применяются в бытовых целях. Основные свойства алюминия, как прочного, особо легкого, антикоррозийного материала, используются в судо- и авиастроении. Именно поэтому важно их знать.

Основные химические свойства алюминия

С химической точки зрения алюминий является чрезвычайно сильным восстановителем, имеющим способность в чистом виде быть высоко активным веществом. Основное условие – убрать оксидную пленку.

Алюминий способен вступать в реакции с:

щелочными соединениями;
кислотами;
серой;
галогенами.

Алюминий не взаимодействует в обычных условиях с водой. Йод – единственный из галогенов, с которым у металла происходит реакция без нагревания. Для взаимодействия с прочими требуется увеличение температуры.

Рассмотрим несколько примеров, показывающих химические свойства данного металла. Это уравнения, иллюстрирующие взаимодействие с:

щелочами: 2Al + 6H₂O + 2NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3Н₂;
кислотами: AL + HCL = AlCL₃ + H₂;
серой: 2AL + 3S = AL₂S₃;
галогенами: AL + Hal = ALHal₃.

Основным свойством алюминия считается его способность восстанавливать иные вещества из их соединений.

Реакции его взаимодействия с оксидами иных металлов хорошо показывают все восстановительные свойства вещества. Алюминий прекрасно выделяет металлы из различных соединений. Примером может служить: Cr₂O₃ + AL = AL₂O₃ + Cr.

Металлургическая промышленность активно использует эту способность алюминия. Методика получения веществ, которая основывается на данной реакции, называется алюминотермия. Химическая индустрия использует алюминий чаще всего для получения иных металлов.

Как применяют основные свойства алюминия

Алюминий в чистом виде имеет слабые механические свойства. Именно поэтому наиболее часто применяют его сплавы.

Таких сплавов достаточно много, вот основные из них:

алюминий с марганцем;
дюралюминий;
алюминий с магнием;
алюминий с медью;
авиаль;
силумины.

В основе этих сплавов лежит алюминий, отличаются они исключительно добавками. Последние же делают материал прочным, легким в обработке, более стойким к износу, коррозии.

Есть несколько основных областей применения алюминия (чистого или в виде сплава). Из металла изготавливают:

фольгу и проволоку для бытового использования;

посуду;
морские и речные суда;
самолеты;
реакторы;
космические аппараты;
архитектурные и строительные элементы и конструкции.

Алюминий является одним из самых важных металлов наравне с железом и его сплавами. Эти два элемента таблицы Менделеева наиболее широко применяются человеком в своей деятельности.

Как используют основные свойства алюминия в строительстве

Строительство – одна из основных отраслей-потребителей алюминия. 25 % всего вырабатываемого металла используется именно в ней. Современный облик мегаполисов был бы невозможен без использования алюминия. Он дает возможность создавать функциональные и красивые здания, стремящиеся ввысь. Небоскребы офисных центров имеют фасады из стекла, закрепленные на прочных, легких рамах из алюминия.

Современные торговые, развлекательные и выставочные центры в основе своей имеют каркас из алюминия. Конструкции из данного металла используются для возведения бассейнов, стадионов и других спортивных строений. Алюминий – один из самых востребованных у архитекторов, строителей, дизайнеров металлов. Почему? Давайте разберемся.

Алюминий – прочный и легкий металл, не поддающийся коррозии, имеющий долгий срок службы и совершенно нетоксичный. Он легко поддается обработке, сварке, паянию, его просто сверлить, распиливать, связывать и соединять шурупами. Этот металл способен принять любую форму посредством экструзии. Алюминий поможет воплотить самый смелый замысел архитектора. Из него изготавливаются конструкции, которые невозможно сделать из иных материалов: пластика, дерева или стали.

За прошлый век алюминий прошел путь от металла, редко используемого в строительстве из-за дороговизны и недостаточных объемов производства, до наиболее часто применяемого. 1920-е годы стали переломными. Благодаря электролизной технологии значительно снизилась стоимость его производства – в 5 раз. Алюминий стали применять в производстве стеновых панелей и водостоков, декоративных элементов, а не только для сводов и отделки крыш.

Empire State Building – первый небоскреб, при возведении которого широко применялся алюминий. Он был построен в 1931 году и оставался самым высоким в мире до 1970 г.

Алюминий активно использовался в конструкциях этого здания. В интерьере его также применяли достаточно широко. Фреска, расположенная на стенах и полке лобби, являющаяся визитной карточкой сооружения, сделана из алюминия и золота в 23 карата.

80 лет – таков минимальный срок эксплуатации конструкций из алюминия. Применение этого металла не ограничено климатическими условиями, его свойства остаются прежними при температурах от -80 °С и до +300 °C. Пожары редко могут разрушить алюминиевые сооружения. Низкие же температуры, наоборот, увеличивают его прочность.

Примером может служить алюминиевый сайдинг. Отражающее покрытие в виде фольги и теплоизоляция создают вместе с ним прекрасную защиту от холода, которая в 4 раза более эффективна, чем облицовка кирпичом толщиной 10 см или камнем толщиной 20 см. Именно поэтому алюминий все чаще можно встретить при строительстве объектов в условиях холодного климата: в РФ – на Северном Урале, в Якутии и Сибири.

Но еще более важным качеством алюминия является его легкость. При одинаковой жесткости пластина из алюминия в два раза легче стальной. И все благодаря низкому удельному весу. Если посчитать, то выйдет, что вес алюминиевой конструкции при равной несущей способности в два, а иногда и в три раза ниже массы стальной и в семь раз ниже железобетонной.

В настоящее время алюминий используют для строительства небоскребов и иных высоких строений. Металл делает здание значительно легче, что удешевляет постройку за счет меньшей глубины фундамента. Ведь чем больший вес имеют сооружения, тем фундамент должен быть глубже. Разводные мосты, выполненные из алюминия, также имеют небольшой вес, что облегчает работу механизмов, противовесы для таких конструкций должны быть минимальными. Данный металл вообще дает возможность архитекторам не ограничивать фантазию. Да и работать с таким легким материалом значительно проще, быстрее и удобнее.

Алюминий и его свойства

Цель: Рассмотреть строение, свойства, применение алюминия, используя современные технологии обучения.

Задачи:

Образовательная – выявление и оценка степени овладения системой знаний и комплексом навыков и умений об амфотерных элементах на примере алюминия, готовности учащихся успешно применять полученные знания на практике, позволяющих обеспечить обратную связь и оперативную корректировку учебного процесса.
Развивающая – развитие критического мышления, самостоятельности и способности к рефлексии, обеспечение системности учения, а так же развитие терминологического мышления; умения ставить и разрешать проблемы, анализировать, сравнивать, обобщать и систематизировать.
Воспитательная – воспитание положительной мотивации учения, правильной самооценки, чувства ответственности, уверенности и требовательности к себе.

Понятия: химический знак “Аl”, химический элемент, простое вещество, электронная оболочка, степень окисления, переходный элемент.

Оборудование: алюминий, пробирки, штатив пробирочный, спиртовка, спички, пробиркодержатель, горячая вода в стакане. (Презентация)

Ход урока

1. Организационный момент. Побуждение к изучению темы

Учитель: Мы продолжаем изучение большой и важной темы: “Металлы”.

Великие законы мирозданья
В сущности, наивны и просты.
И порой Вам не хватает знанья
Для разгадки этой простоты.

2. Формирование интереса к изучаемой теме

– Сегодня нам предстоит познакомиться с металлом хорошо знакомым нам с детства.

Прослушав историческую справку, попробуйте определить о каком металле 3-й группы, сегодня пойдет речь.

Историческая справка. “Однажды к древнеримскому императору Тиберию правившему Римом в 14–27 гг. н. э., пришёл ремесленник и принёс чашу невиданной красоты, изготовленную из серебристого и на удивление лёгкого металла. На вопрос императора о названии чудесного металла ремесленник ответил, что металл получен им из …глины и пока не имеет названия. “Дальновидный” император, испугавшись, что новый металл, который можно получать из обыкновенной глины, обесценит серебро и подорвёт могущество Рима, повелел: чашу уничтожить, ремесленника обезглавить, а его мастерскую сравнять с землёй!”

Теперь, по прошествии тысячелетий, мы не можем сказать, сколько правды лежит в основе этой легенды, рассказанной римским историком Плинием Старшим в своей “Естественной истории”, но значительная доля правды в ней кроется.

Как вы думаете, о каком металле идет речь? (Алюминий.)

Учитель: Таким образом, тема нашего урока: “Алюминий и его свойства”. (Учащиеся записывают в тетрадь число, тему урока.)

3. Актуализация знаний об особенностях строения атома алюминия

Учитель: С чего мы начинаем изучение химического элемента? (С характеристики его положения в П.С. Д.И. Менделеева.)

Учитель: Сейчас вам предлагается осуществить данную задачу, а именно дать характеристику алюминия по его положению в П.С. Д.И. Менделеева.

I. Характеристика химического элемента (заголовок в тетрадь)

Учащимся предлагается самостоятельно выполнить данное задание в тетрадях. Данное задание может быть выполнено полностью самостоятельно и оценено высоким баллом, либо с использованием “помогалочки”.(см слайд)

Порядковый номер13
Атомная масса 27
Период 3
Группа 3(подгруппа А,)
Строение атома (заряд ядра 13, число протонов13, нейтронов14, электронов13, электронная формула. 1S²2S²2P⁶3S²3P¹)

Рефлексия этапа работы.

После выполнения задания в классе разворачивается коллективное обсуждение по следующим вопросам:

Сколько электронов находится на внешнем уровне атома алюминия? Ответ: три электрона.
Какую степень окисления проявляет алюминий? Ответ: +3
Алюминий будет отдавать или принимать электроны? Ответ: отдавать.
Значит алюминий это… Ответ: металл.
Какой же это металл: активный или неактивный?

Ответы могут быть разные: из своего жизненного опыта ребята отвечают, что это неактивный металл (алюминиевые провода не реагируют с водой), другие делают предположение об активности алюминия, так как он находится в электрохимическом ряду напряжения металлов сразу после активных металлов.

Учитель: Для решения вопроса об активности алюминия, что мы должны рассмотреть?

Учащийся: Физические и химические свойства алюминия, как простого вещества?

4. Формирование знаний о физических свойствах алюминия – простого вещества

Учитель: Используя свои наблюдения, выданные вам материалы, назовите физические свойства алюминия.

II. Физические свойства алюминия. (Записываем заголовок в тетрадь.)

Лабораторная работа по теме: “Физические свойства алюминия”.

Работу выполняют в группах. Работают по инструктивным карточкам. Для более чётких и быстрых ответов используются таблицы “Относительная твёрдость металлов”, “Плотность металлов”, “Температура плавления металлов”, “Относительная теплопроводность и электрическая проводимость металлов”, которые находятся на каждой парте.

(Самостоятельная работа учащихся с образцами алюминия по инструктивной карточке. )

Рассмотрите алюминиевую пластинку, ответьте на вопросы:

Каково агрегатное состояние алюминия? (1 группа)
Каков цвет алюминия? (2 группа)
Имеется ли блеск? (3 группа)
Какова плотность алюминия? Как рассчитали? Каковы данные в таблице? (4 группа)
Какова твердость алюминия? Как испытывали? Каковы справочные данные? (1 группа)
Обладает ли алюминий пластичностью? Лёгкий ли это металл?( 2 группа)
Прочный ли металл алюминий? (3 группа)
Наблюдается ли растворение алюминия в воде? (4 группа)
Обладает ли алюминий теплопроводностью? А электропроводностью? Каким металлам уступает алюминий? (1,3 группы)
Обладает ли алюминий магнитными свойствами? (2 группа)
По табличным данным, какова температура плавления у алюминия? (4 группа)

Учитель (обобщает). Алюминий легкий металл, серебристо – белого цвета, с металлическим блеском. Плотность – 2,7г/см³, твердость – 2,9, пластичный, обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью, не обладает магнитными свойствами, t⁰_пл = 660⁰С.

Хотя алюминий является активным металлом, в воде он не растворяется, так как на его поверхности образуется оксидная плёнка. (просмотр слайда о физических свойствах алюминия)

Благодаря чему алюминий обладает такими свойствами? (Благодаря строению кристаллической решетки)

? А какова кристаллическая решетка алюминия (металлическая)
? Какова химическая связь в металле? (металлическая)

5. Формирование знаний о химических свойствах алюминия.

Учитель: А теперь перейдем к изучению химических свойств алюминия. Запишите в тетрадь заголовок III. Химические свойства алюминия. (записываем заголовок в тетрадь)

Учитель: Что особенного в химических свойствах алюминия?

Обратимся к таблице: “Электрохимический ряд напряжения металлов”

Алюминий расположен там сразу после щелочных и щелочно – земельных металлов. А это значит, что алюминий – очень активный металл. Алюминий восстанавливает все атомы, находящиеся справа от него в электрохимическом ряду напряжения металлов, простые вещества – неметаллы. Из сложных соединений алюминий восстанавливает ионы водорода и ионы менее активных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется. Почему? (Покрыт прочной оксидной пленкой.)

Учитель: Поверхность Алюминия покрыта защитной оксидной плёнкой, которая защищает металл от воздействия компонентов воздуха и воды.

С какими же веществами должен взаимодействовать алюминий, если в химических реакциях он выступает восстановителем? (Алюминий может реагировать с простыми и сложными веществами. )

Учитель: Рассмотрим химические свойства алюминия. Предлагается видео демонстрация опытов “Взаимодействие алюминия с простыми веществами: йодом, бромом, серой и кислородом.

Лабораторная работа

1. Взаимодействие алюминия с простыми веществами

Цель: выяснить отношение алюминия к простым веществам – йоду, сере, кислороду, как восстановителя

Опыт 1. Взаимодействие алюминия с бромом
Опыт 2. Взаимодействие алюминия с кислородом
Опыт 3. Взаимодействие алюминия с йодом
Опыт 4. Взаимодействие алюминия с серой

После демонстрации опытов учащимся предлагается выполнить задание по выяснению отношения алюминия к простым веществам.

Задание (Групповая работа)

Напишите уравнения реакций, происходящих между алюминием и йодом, серой, бромом и кислородом.
Укажите окислитель и восстановитель.
Сделайте вывод о химической активности алюминия по отношению к простым веществам.
Проверьте друг у друга правильность записей по образцу.

Образец выполнения задания

Уравнения к данной работе учащиеся по очереди записывают на доске, рассматривают как ОВР. Учитель исполняет роль консультанта.

Учитель: При каких условиях алюминий реагировал с простыми веществами?

Учащийся: При использовании дополнительной энергии или катализатора (Н₂О).

Учитель: При комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта очень прочной тонкой оксидной плёнкой, которая и защищает металл от внешних воздействий и воды.

2. Взаимодействие алюминия со сложными веществами

Цель: Изучить отношение алюминия к воде, кислотам, солям и щелочам с помощью видеодемонстрации опытов.

Опыт 1. Взаимодействие алюминия со щелочью
Опыт 2. Взаимодействие алюминия с солью
Опыт 3. Взаимодействие алюминия с кислотой
Опыт 4. Взаимодействие алюминия с водой

После демонстрации учащимся предлагается выполнить задание по выяснению отношения алюминия к сложным веществам.

Образец выполнения задания.

Опыт 1.

Наблюдали: алюминий хорошо растворяется в растворе соляной кислоты, выделяется газ водород.

Вывод: Алюминий – активный металл.

Опыт 2.

Наблюдали: алюминий взаимодействует с раствором гидроксида натрия с выделением водорода.

Вывод: Алюминий образует амфотерные соединения.

6.Формирование знаний о применении алюминия

Учитель: А теперь попросим ребят получивших задание на прошлом уроке рассказать о применении алюминия. Учащиеся приготовили презентацию по теме: “Области применения алюминия” Их задание было следующим: Используя материалы презентации, указать на каких свойствах алюминия, основана каждая область его применения.

IV. Применение алюминия. (Приложение 1). (Запишем заголовок в тетрадь)

– в электротехнике
– для производства легких сплавов (дюралюмин, силумин) в самолето– и автомобилестроении
– для покрытия чугунных и стальных изделий с целью повышения их коррозионной стойкости
– для термической сварки
– для получения редких металлов в свободном виде
– в строительной промышленности
– для изготовления контейнеров, фольги и т. п.

7. Подведение итогов урока. Рефлексия

1. Над какой темой мы сегодня работали?
2. Что нового вы узнали об алюминии?
3. Решили ли мы проблему об активности алюминия?
4. Какими путями решали эту проблему?
5. К каким выводам пришли?
6. Оцените свою работу на уроке:

– материал усвоен (на всех этапах урока “4”, “5”) проголосуйте красным жетоном
– материал усвоен недостаточно (оценки “3”, “4”) проголосуйте желтым жетоном
– материал не усвоен (оценки “2”, “3”) проголосуйте синим жетоном

8. Закрепление знаний

В течении 5 минут ответьте на вопросы теста, поменяйтесь ответами с учеником сидящим справа от вас, проверьте работу вашего соседа и выставьте ему оценку:

“5” – допустима 1 ошибка
“4” – 2 ошибки
“3” – 3 ошибки
“2” – более 3 ошибок

9.

Домашнее задание

1) § 13, стр 68-71
2) вопросы 1,2,3(у.), 5 (п), стр.75.

Приложение 2

6061 Свойства алюминия – EngineeringClicks

Именно свойства алюминия 6061 делают его одним из наиболее широко используемых алюминиевых сплавов, применяемых в различных областях с 1935 года. Член серии сплавов «6000», обычно состоит из 97,1% алюминия, 1% магния, 0,7% железа, 0,5% кремния, 0,3% меди, 0,2% хрома, 0,1% цинка, 0,05% марганца и 0,05% титана.

Алюминий 6061 Применение

Среди различных свойств алюминия 6061 он считается очень универсальным, легким в работе и относительно дешевым. Его используют в аэрокосмической технике (CubeSats и планшеты Pioneer), самолетах и вертолетах, деталях винтовых машин, яхтах и катерах. Он также идеально подходит для баков, велосипедных рам, конструктивных элементов, банок для еды и напитков. Вы также найдете алюминий 6061, который регулярно используется в автомобильных шасси, рамах грузовиков, фонарях, рыболовных катушках, пистолетных глушителях, накладках и платформах, вакуумных камерах и многом другом.

Алюминиевый сплав 6061 может принимать различные формы, включая:

Трубка
Труба
Сетка
Бар
Балка
Пластина
Лист

, так что он может буквально составить почти все, что нам нужно.

Алюминий 6061 Подкатегории

Алюминий 6061 подразделяется еще на 22 основные подкатегории. Они основаны на типе процесса искусственного отпуска, который помогает производителям достигать определенных уровней закалки. Выбор различных типов включает в себя:

Отожженный (тип O)
Термическая обработка в растворах с последующим естественным старением (тип Т4)
Искусственно состаренные (тип Т6)
Нагрев, формование и постепенное охлаждение (тип Т1)
Деформационно-упрочненный (тип h2)
Деформационно-упрочненная и частично отожженная (тип h4)

Каждый производитель также разрабатывает свои собственные процессы отпуска для достижения более специализированных и специфических результатов. Таким образом, количество 6061 подкатегорий, доступных на рынке, практически бесконечно.

6061 Свойства алюминия

В целом, 6061 считается универсальным, потому что он сочетает в себе множество полезных механических и физических характеристик, которые делают его таким полезным в широком спектре применений. Вот типичные физические свойства 6061, определенные ASM:

Плотность	2,7 г/см ³
Температура плавления	585 ^или С (1085 ^или Ф)
Теплопроводность	151 – 202 Вт/(м*К)
Коэффициент линейного теплового расширения	2,32 x 10 ^-5 К ^-1
Удельная теплоемкость	897 Дж/(кг*К)
Модуль Юнга	68,9 ГПа
Прочность на растяжение	124-290 МПа (в зависимости от подтипа)
Предел текучести	40000 фунтов на квадратный дюйм
Твердость по Бринеллю	95
Удлинение при разрыве	12-25% (в зависимости от подтипа)
Коэффициент Пуассона	0,33
Объемное удельное сопротивление	32,5 – 39,2 нОм*м

Что отличает алюминий 6061?

По отдельности приведенные выше цифры ничего не значат. Тем не менее, вот список свойств материала, которые отличают 6061 от многочисленных типов алюминиевых сплавов:

Очень хорошая формуемость/обрабатываемость, что позволяет относительно легко формовать его с помощью обрабатывающего инструмента.
Хорошая свариваемость, поэтому его можно сваривать различными методами и инструментами. Его также можно подвергнуть повторному отпуску для восстановления твердости в точках сварки и вокруг них.
6061 обладает хорошей способностью к пайке, что означает, что две части материала могут быть соединены вместе путем плавления.
Типы T4 и T6 обладают очень хорошим уровнем обрабатываемости, что означает, что их можно легко резать или удалять материал путем фрезерования.
Обладает отличной коррозионной стойкостью к атмосферному воздуху, а также к морской воде. Эти свойства коррозионной стойкости сохраняются даже на сильно истертых поверхностях.
6061 означают, что его можно подвергать термообработке, что характерно не для всех алюминиевых сплавов. Это дает целый набор преимуществ, как описано ранее.
Поверхность материала позволяет выполнять высококачественную отделку, создавая полезный эстетический результат.
Реакция на анодирование сплава 6061 также находится на хорошем уровне – особенно в случае типа Т6.
6061 — относительно прочный сплав, поэтому он используется в приложениях со средними и высокими нагрузками.

6061 Свойства алюминия делают его универсальным

Важно отметить, что 6061 не является лучшим ни по одной из вышеперечисленных категорий свойств во всем диапазоне типов сплавов. Тем не менее, это единственный, который сочетает в себе свойства из всех категорий. Например, сплав 7075 прочнее 6061, но имеет плохую свариваемость и коррозионную стойкость. Вот почему 6061 считается таким универсальным сплавом и почему он повсеместно используется бесчисленным множеством производителей во многих изделиях.

Алюминий: свойства и преимущества

Что такое алюминий? Это химический элемент, который в природе встречается на Земле. Это самый распространенный металл на нашей планете, так как он составляет примерно 8% земной коры. Он очень универсален, что делает его вторым наиболее часто используемым металлом после стали в различных областях, таких как производство автомобилей и зданий. Спустя столетия после начала промышленного производства алюминия спрос на него во всем мире быстро вырос до примерно 29 миллионов тонн в год, из которых примерно 22 миллиона тонн приходится на первичный алюминий. Для сравнения, из металлолома повторно используется 7 млн тонн алюминия. Стоит отметить, что алюминий относится к металлам, используемым в машиностроении, поскольку его соотношение прочности к весу выше, чем у стали.

Преимущества использования алюминия связаны с его замечательными свойствами:

• Стойкость к коррозии

Когда алюминий подвергается воздействию воздуха и влаги, образуется слой оксидной пленки для защиты алюминиевой поверхности от экстремальных воздействий. окисление. Этот самозащитный оксидный слой придает алюминию устойчивость к износу, устойчивость к атмосферным воздействиям даже в промышленной атмосфере, которая способствует атмосферным воздействиям. Анодирование может дополнительно использоваться для повышения стойкости оксидного слоя на поверхностях.

• Тепло- и электропроводность

Алюминий отлично проводит тепло и электричество. Теплопроводность алюминия составляет от 50 до 60 процентов теплопроводности меди, что делает его очень применимым в крупномасштабном производстве кухонной утвари. Теплопроводность связана с переходом из одной среды в другую; таким образом, алюминиевые теплообменники используются в химической, пищевой и авиационной промышленности. Высокая проводимость алюминия (1350) составляет около 62 процентов от Международного стандарта на отожженную медь (IACS), что делает его эффективным для использования в качестве электрического проводника и имеет около трети удельного веса меди.

• Отражательная способность

Гладкий алюминий обладает высокой отражательной способностью в электромагнитном спектре от радиоволн, а также в инфракрасном и тепловом диапазонах. Он отражает около 80% света и 90% тепла, попадающего на его поверхность. Эта высокая отражательная способность придает алюминию декоративный вид и делает его эффективным для использования против излучения света и тепла в таких областях, как кровля и автомобильные теплозащитные экраны.

• Нетоксичные свойства

Нетоксичность алюминия была открыта столетия назад при его первом промышленном использовании. Эта характеристика делает его пригодным для использования в кухонной утвари, не оказывая вредного воздействия на организм человека. Это также облегчает его использование в фольге для упаковки пищевых продуктов в перерабатывающей промышленности.

• Возможность повторного использования

Повторное использование алюминия не имеет себе равных. Примечательно, что существует значительная разница в свойствах между переработанным и первичным алюминием. Около 5% энергии, используемой при производстве первичного алюминия, необходимо для переработки алюминия. В настоящее время около 60% алюминия перерабатывается в конце своего жизненного цикла.

• Обрабатываемость

В большинстве случаев алюминий не нуждается в защитном покрытии. Такие методы отделки, как пескоструйная обработка, полировка и чистка проволочной щеткой, удовлетворяют большинство потребностей в отделке, и в большинстве случаев используемая отделка поверхности достаточна и не требует дополнительной отделки. Там, где требуется чистый алюминий или дополнительная защита, применяется широкий спектр отделки поверхности, например, краска, химические и электрохимические методы.

• Прочность

Чистый алюминий для коммерческого использования имеет предел прочности при растяжении 90 МПа, что делает его очень подходящим для конструкционных материалов. Работа над ним с помощью таких процессов, как холодная прокатка, делает его прочнее. Дальнейшее увеличение прочности достигается путем легирования его такими элементами, как медь, марганец и кремний в измеренных процентах. Сплавы намного прочнее и могут быть дополнительно упрочнены путем термической обработки.

• Высокое соотношение прочности и веса

Отношение прочности к весу алюминия намного выше, чем у конструкционной стали. Эта функция делает его подходящим для проектирования и строительства прочных и легких конструкций, обладающих многими преимуществами для движущихся конструкций, таких как корабли, транспортные средства и самолеты.

• Простота изготовления

Легкость изготовления алюминия является одной из его важнейших особенностей из-за меньшей степени обрабатываемости любыми методами литья. Алюминий можно изготовить нужной толщины из фольги, которая тоньше бумаги, до алюминиевой проволоки, подлежащей прокатке, алюминиевых листов, которые можно прокатывать, штамповать и вытягивать. По сути, скорость и простота обработки алюминия в значительной степени способствуют низкой стоимости производства алюминиевых деталей. Металлический алюминий можно точить, фрезеровать и растачивать на высокой скорости, на что способны машины в сочетании с его гибким характером.

• Пластичность

Алюминий пластичен, что означает, что из него можно втягивать провода без разрушения. Однако его пластичность ниже, чем у меди. Алюминий также имеет низкую плотность и температуру плавления. В расплавленном виде алюминий можно отливать несколькими способами благодаря его гибкости для производства желаемых продуктов, таких как листы, фольга, трубы и стержни.

• Прочность при низких температурах

Алюминий и его сплавы доказали свою пригодность при низких температурах. В отличие от других металлов, таких как сталь, которые становятся хрупкими при воздействии низких температур, алюминий и его сплавы становятся прочнее. При низких температурах увеличивается не только прочность, но и показатели прочности при растяжении, текучести и ударных нагрузках. Кроме того, в этих условиях повышается коррозионная стойкость алюминия, что делает его пригодным для использования в холодных и ледяных регионах без ускоренного разрушения из-за наличия влаги.

• Непроницаемый и без запаха

Алюминий, даже свернутый в виде фольги, имеет толщину 0,007 мм, является достаточно непроницаемым и не выделяет запаха или вкуса. Кроме того, он нетоксичен и в сочетании с отсутствием запаха и непроницаемостью делает его идеальным для упаковки таких продуктов, как фармацевтические препараты и продукты питания.

• Немагнитный

Алюминий не притягивает магниты и поэтому на языке неспециалистов называется парамагнитным. Эта особенность делает его идеальным для экранирования антенн и компьютерных дисков.

• Звуко- и звукопоглощение

Алюминий является хорошим звукопоглотителем, что делает его идеальным для изготовления потолков на крышах и амортизаторов в автомобилях. Вспененный алюминий, его пористость, состав материала, толщина и различные виды обработки делают его звуко- и ударопроницаемым.

Источники и дополнительная литература

Алюминиевый сплав – Общая информация – Введение в алюминий и его сплавы .

TOP HEADLINES