Визуально алюминий представляет собой материал серебристо-белого цвета, который трудно спутать с другими марками стали. Металл достаточно легкий и пластичный, с широким диапазоном использования. За счет оксидной пленки, покрывающей материал, алюминий не боится коррозии и окисления. Заготовки и детали из данной стали хорошо поддаются формовке, механической обработке на станке и ручным инструментом, литью.
Свойства и характеристики алюминия
Существует несколько разновидностей алюминия, отличающихся химическим составом и свойствами. При этом все сплавы обладают хорошими показателями прочности и пластичности, устойчивостью к коррозийным воздействиям. Наиболее распространенными являются следующие виды сплавов:
- дюралюмин представляет собой сплав алюминия и меди, также в состав входит магний и марганец. Металл можно закаливать. В авиастроении и машиностроении сплав является конструкционным и хорошо востребован;
- силумин – это алюминиевый сплав с добавлением кремния и некоторых других химических компонентов. Такой металл применяется в производстве деталей со сложной конфигурацией;
- магналий представляет собой сплав алюминия, магния и других элементов с высокой коррозионной устойчивостью. Применяется в производстве проволоки, листового проката, фасонных отливок.
При выборе алюминиевого сплава для дальнейшего использования и изготовления различных деталей сравнивают физические и химические свойства материалов.
Физические параметры алюминия
Состав и процентное соотношение различных химических элементов определяет физические свойства металла. Алюминий отличается от других марок стали высокой электропроводностью, устойчивостью к коррозии и окислению, хорошей пластичностью. Металл можно сваривать, он хорошо поддается прокатке и штампованию, имеет температуру плавления на уровне 660 градусов.
Основными физическими свойствами материала являются:
- чистота металла. Для придания материалу определенных характеристик при производстве сплава используются различные добавки. Чистый алюминий стоит дороже и применяется в специальных целях;
- показатели электропроводности металла также находятся на высоком уровне. По данному параметру сталь уступает только цветным металлам, например, меди;
- теплопроводность является еще одним важным физическим свойством. Данный показатель у металла достаточно высокий, практически как у меди и серебра. Благодаря данной особенности сплав востребован при изготовлении радиаторов, приборов отопления и охлаждения;
- показатели теплоемкости и теплоты плавления у алюминия существенно превышают аналогичные характеристики других марок металлов;
- высокая коррозионная устойчивость объясняется образованием на поверхности тонкой оксидной пленки, защищающей основу от контакта с водой и другими агрессивными средами. Пленка образуется за счет химической реакции с воздухом.
Кроме указанных параметров, алюминий характеризуется устойчивостью к воздействиям органических кислот, отлично полируется и анодируется. После отжига материала улучшается его электропроводность и снижается нагартовка.
Химические параметры алюминия
Стойкость алюминия определяется наличием защитной пленки. Если поверхность подвергается механическим нагрузкам, металл вступает в реакцию с кислородом и восстанавливает оксидную пленку. Алюминий вступает в реакции с различными марками стали, образует сплавы, которые называются алюминидами.
Если поверхность очищена от оксидной пленки, материал вступает в химическую реакцию с водой. Также активно при нагревании металл взаимодействует с азотными и серными кислотами и щелочами.
Получение алюминия и сплавов на его основе
Экономически эффективное получение алюминия возможно из вторичных пород или бокситов. Данное сырье образуется в результате распада алюмосиликатов первичного происхождения. В промышленных условиях металл получают из нефелиновых руд, добываемых на российских месторождениях.
Для выделения алюминия из бокситов используется щелочная технология Байера, использование которой позволяет получить оксид с температурой плавления 2050 градусов. С помощью электролизного восстановления оксида выделяют чистый алюминиевый сплав с высоким содержанием металла. Использование трехслойного электролиза позволяет добыть материал особой чистоты.
Также практикуется дополнительная очистка методом зонного плавления или дистилляции через субфторид. Такие операции необходимы, если для производственных целей требуется металл особо- или ультрачистой очистки от примесей.
Применение материала
Из алюминия изготавливают сплавы для использования в различных целях. Материалы делятся на деформируемые и литейные. Материалы первого типа отличаются пластичностью и высокой прочностью, применяются для изготовления прутков, штамповок, листового проката. По прочности такие сплавы разделяются на термически упрочняемые и неупрочняемые.
Литейный алюминий характеризуются отличной текучестью, устойчивостью к коррозии, сопротивлению к образованию трещин. От деформируемых литейные сплавы отличаются увеличенным количеством и составом легирующих элементов. В состав продукции входят такие компоненты. Как хром, никель и марганец.
В зависимости от типа сплава и технических характеристик металл применяются в различных отраслях:
- особо прочные марки алюминия востребованы в авиастроительной промышленности. Из металла изготавливают элементы крыльев и фюзеляжа, другие детали и компоненты авиационной техники;
- сплавы, способные выдерживать низкие температуры, применяются в космической отрасли. Также материал востребован при производстве емкостей для жидкого водорода;
- в судостроении алюминий востребован при производстве корпусов кораблей и различного судового оборудования. За счет применения материала уменьшается масса корабля, повышается его маневренность и скорость движения;
- в железнодорожных перевозках цистерны для транспортировки сырой нефти и нефтепродуктов изготавливаются из содержащих алюминий сплавов;
- в автомобилестроении материал применяется при изготовлении отдельных элементов и узлов транспортных средств за счет своей устойчивости к коррозии, небольшой плотности и массы;
- в металлургии для производства хрома, кальция и марганца алюминий применяется в качестве хорошего восстановителя;
- в строительной сфере сплавы на основе алюминия используются для облегчения различных металлоконструкций, обеспечения их устойчивости к внешним воздействиям;
- в химической и нефтяной промышленное использование алюминия актуально при изготовлении бурильного, компрессорного оборудования, насосов и их компонентов.
Кроме указанных вариантов использования материал и сплавы на его основе применяются в электротехнике, фармацевтической промышленности, на бытовом уровне. Алюминий востребован при изготовлении проводников и кабельной продукции, входит в состав различных лекарственных препаратов. Из него производят такие бытовые товары, как тара для консервирования, корпусы для техники, упаковочные материалы.
