Разное 

Что делают из алюминия: Применение алюминия – Потребительские товары

Содержание

5 вещей из алюминия, без которых мы не можем представить свою жизнь

Алюминий стал широко доступен только в 20 веке в большей степени благодаря авиационной промышленности. Если сделать опрос людей какие вещи из алюминия они знают, мы можем увидеть замешательство. Мы не придаем значения тому, что мы держим в руках или видим каждый день вокруг себя. При этом, сегодня все еще является весьма актуальным собирать и сдавать на вторичную переработку алюминиевый лом.

Алюминий и его сплавы — широко распространены как технический металл. Некоторые виды использования алюминия могут быть не очевидны сразу. Например, вы знали, что алюминий используется в производстве стекла?

Алюминий невероятно популярен, потому что он легкий, крепкий, устойчив к коррозии, долговечный, пластичный, податливый, проводящий и не имеет запаха.

Алюминий также пригоден для переработки на 100% без потери своих природных свойств. Кроме того, для переработки лома алюминия требуется 5% энергии, чем для производства нового алюминия.

Вот 5 вещей из алюминия, без которых сегодня очень трудно представить нашу жизнь.

Транспортные средства

Здесь мы имеем в виду в первую очередь аэрокосмическую и автомобильную промышленность: авиадетали, автомобили, а также поезда, судна, мототранспорт и велосипеды.

Аэрокосмическая промышленность любит алюминий по причине легкости веса, поскольку его снижение имеет решающее значение для самолетов и космических аппаратов. По этой же причине широко используют алюминий и в автомобильном производстве. Он помог снизить вес легковых и грузовых автомобилей и, таким образом, несколько улучшить эффективность использования топлива.


Фактически, алюминий использовался еще до изобретения самолетов в рамах дирижаблей Zeppelin. Сегодня современные самолеты используют алюминиевые сплавы повсюду, от фюзеляжа до приборов кабины. Даже космические корабли, такие как космические челноки, содержат в своих частях от 50 до 90% алюминиевых сплавов.

Автомобильная промышленность все еще в значительной степени зависит от стали. Несмотря на это стремление повысить эффективность использования топлива и сократить выбросы CO2 привело к гораздо более широкому использованию алюминия в производстве автомобилей. Алюминий делает Teslas и Fords более легкими и более энергоэффективными. Эксперты прогнозируют, что к 2025 году среднее содержание алюминия в автомобиле увеличится на 60%.

Высокоскоростные железнодорожные системы, такие как Shinkansen в Японии и Maglev в Шанхае, также используют алюминий. Металл позволяет конструкторам снизить вес поездов, снижая сопротивление трения.

Тем не менее, пока алюминий обеспечивает небольшой вес деталям автомобильного производства. А мы можем передвигаться на большие расстояния, подниматься в небо и переплывать моря и океаны.

Строительные материалы

Строительство и строительная индустрия не исключение для использования алюминия.

В течение почти ста лет алюминиевые сплавы применяются в строительстве домов и офисных зданий. Наиболее известным является Эмпайр Стейт Билдинг. Он был одним из первых современных сооружений, которые в значительной степени были изготовлены из алюминия, в том числе на его культовый шпиль.

В настоящее время алюминий широко признан одним из самых энергоэффективных и устойчивых строительных материалов, доступных на рынке. Мы используем оконные рамы, фасадные панели, кровельные материалы и ставни.

Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью. Анодированный алюминий обладает высокой восприимчивостью к полировке и невероятно долгим сроком службы. Для строительной отрасли это важный фактор, поскольку затраты на длительное техническое обслуживание будут намного ниже, чем у сопоставимых материалов. Алюминий также не подвержен атмосферным воздействиям и может очень хорошо противостоять как  влажному, так и в сухому климату, а также не становится хрупким при низких температурах. Сегодня мы можем воплотить практически любое дизайнерское решение с помощью этого материала.

Потребительские товары

В потребительских товарах причиной частого использования алюминия является легкость и внешний вид. В результате алюминий используют при изготовлении телефонов и ударопрочных для них защитных стекол, ноутбуков, спортивногох и туристического снаряжения, сковородок и кастрюль.

Кастрюля или сковородка из алюминия поглощает всего 7% тепла, остальное отдает пище. Эти алюминиевые изделия хорошо проводят тепло, не токсичны, устойчивы к ржавчине и легко чистятся.

Использование в производстве гаджетов позволят добиться легкого веса, эргономичного и привлекательного дизайна. Apple в своих iPhone и MacBook использует преимущественно детали из алюминия. Также сильно предпочитают алюминий, для изготовления своих изделий и другие высокотехнологичные бренды электроники, такие как производитель аудиотехники Bang & Olufsen.

Да, про защитные стекла! Команда исследователей из Токийского университета и Японского института синхротронного излучения создала стекло, пропитанное оксидом алюминия, что они называют аэродинамической левитацией. В результате получилось стекло, которое не разбивается при падении или при ударе другим предметом. Именно такие стекла используют в самых разных областях, от автомобильных окон до смартфонов и планшетов.

 

Промышленные товары

К промышленным товарам, которые изготавливают из алюминия сегодня можно отнести осветительные приборы, термозащитные пленки (отражатели) радиаторы.

Так, по соотношению прочности, теплоотдачи и легкости алюминиевые радиаторы значительно превосходят стальные или металлические.
Теплозащитные пленки изготавливают из специальной изоляционной пены, покрытой алюминиевой фольгой. Служа эффективной пленкой радиатора, она предотвращает тепловые потери энергии через стены, отражая тепло, выделяемое радиатором, обратно в помещение. Такая алюминиевая теплоотражающая фольга позволяет значительно уменьшить количество энергии, необходимое для комфортного обогрева помещения.

Также, превосходные свойства алюминия делают его  оптимальным выбором для опор и кронштейнов для наружного освещения. При контакте с воздухом алюминий образует защитный слой из оксида алюминия, который защищает от коррозии. Эта естественная устойчивость к коррозии гарантирует, что алюминиевый осветительный столб выдержит воздействие времени, температуры и влажности, а также обеспечит долгие годы службы.

Фольга и упаковка

Алюминий все больше и больше заменяет пластиковые и стальные компоненты, так как он прочнее и жестче, чем пластик, и легче — чем сталь. Такие характеристики позволяют алюминиевым изделиям быстро рассеивать тепло, предохраняя электронные устройства от перегрева.

Сегодня алюминий используется для изготовления  фольги для выпечки, лотков для еды, банок для аэрозолей, а также крышек для бутылок.

Алюминиевая фольга представляет собой тонкий, блестящий лист бумаги алюминиевого металла. Он изготавливается путем прокатки больших алюминиевых листов до толщины менее 0,2 мм.

Дома люди используют алюминиевую фольгу для хранения продуктов, для покрытия поверхностей выпечки и для упаковки продуктов, таких как мясо, чтобы они не теряли влагу во время приготовления пищи.

Ну и один из наиболее распространенных видов алюминиевой тары в нашей жизни – алюминиевые банки для напитков. Одна алюминиевая банка состоит из сплава алюминия, 1% марганца, 1% магния, 0,2% кремния и 0,15% меди. Внутренняя поверхность банки покрывается специальным лаком, чтобы избежать контакт металла и напитка. Алюминиевые банки имеют самую высокую стоимость лома, субсидируя сбор и переработку других материалов. Они могут быть переработаны и возвращены на полку магазина в виде новой банки всего за 60 дней.

 

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ ПРО АЛЮМИНИЙ

  • 8% внешней коры Земли (по весу) состоит из алюминия.
  •  Один Boeing-747 содержит более 66 000 кг алюминия.
  • Алюминиевая фольга обычно имеет толщину менее 0,15 мм.
  • Чтобы изготовить 1 кг чистого алюминия потребуется около 2–3 кг алюминиевой руды (боксита).
  • Для производства чистого алюминия из переработанных банок требуется в 20 раз меньше энергии, чем из бокситов.
  • Китай в 2017 году произвел более половины мирового объема алюминия (примерно 32 000 тысяч метрических тонн).
  • В Германии примерно 95% банок проходят вторичную переработку.  США перерабатывают 70% алюминиевых банок для напитков.
  • Ежегодно производится около 180 млрд банок для напитков. Как правило, алюминиевые банки изготавливаются из 70% переработанного металла, который сдают как вторичное сырье – лом алюминиевых банок в перерабатывающие компании.

И напоследок из интересного: алюминиевая пудра + йод + несколько капель воды = эффектное шоу. Вы увидите облака токсичного пурпурного пара йода, а затем пламя. Реакция — демонстрация того, насколько активным может быть алюминий.

Пожалуйста, не пытайтесь повторить это самостоятельно.

И — сортируйте вашу алюминиевую тару отдельно, ведь ей можно дать вторую и третью жизнь!

Применение алюминия в промышленности

Алюминий – уникальный по физико-химическим параметрам материал, с небольшой плотностью, относительно малым весом, отличными антикоррозионными свойствами, высокой электро и теплопроводностью.

Алюминий хорошо поддаётся обработке давлением в холодном состоянии.

Особенно широкое распространение получили сплавы алюминия. Основная причина этого в том, что чистый алюминий обладает недостаточной механической прочностью для решения большинства технических задач. Путём введения легирующих элементов в алюминиевый сплав, прокат на выходе приобретает новые положительные свойства. Значительно увеличивается прочность, твердость, жаростойкость алюминиевого сплава, снижается электропроводность и коррозионная стойкость.

В силу своих отличных свойств, алюминий и его сплавы нашли широкое применение во многих отраслях промышленности:

  • авиастроении
  • автопроме
  • машиностроении
  • электротехнической промышленности
  • приборостроении
  • строительстве
  • химической промышленности
  • производстве товаров народного потребления

В авиастроении алюминиевые сплавы благодаря своей легкости и прочности стали главным материалом используемым в производстве. Из сплавов алюминия производят авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали.

В электротехнике серебристо-белый металл и его сплавы широко применяют в производстве кабельно-проводниковой продукции, конденсаторов, выпрямителей переменного тока.

В приборостроении алюминий используют для изготовления фото- и киноаппаратуры, радиотелефонной аппаратуры, разнообразных контрольно- измерительных приборов.

Алюминий благодаря его высокой коррозионной стойкости и не токсичности нашел широкое применение при изготовлении оборудования для производства и хранения концентрированной азотной кислоты, пероксида водорода, органических веществ и пищевых продуктов.
Фольга из алюминия - широко распространённый упаковочный материал. Из алюминия изготавливают тару для консервирования и хранения продуктов сельского хозяйства, а также используют для строительства зернохранилищ и других быстровозводимых сооружений, используемых на селе.
Алюминиевые сплавы применяются в военной промышленности при производстве авиации, артиллерии, танков, ракет и взрывчатых веществ.

Чистый алюминий, с минимальным содержанием сторонних примесей активно используют в ядерной энергетике, полупроводниковой электронике, радиолокации.

Алюминиевое напыление широко используют в качестве антикоррозионного покрытия для защиты металла от воздействия разнообразных химических веществ и атмосферной коррозии.

Высокую отражающую способность алюминия используют при производстве нагревательных, осветительных рефлекторов и зеркал

Алюминий применяют в металлургии в качестве восстановителя при получении таких металлов как хром, кальций, марганец. Алюминий используют для раскисления стали и сварки стальных элементов.

В гражданском строительстве сплавы алюминия используют для создания каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и др. За рубежом, а в частности в Канаде, доля алюминия в этой отрасли составляет ≈ 30 % от общего потребления, в Соединённых Штатах - более 20 %.

Резюмируя вышесказанное можно с уверенностью сказать, что алюминий и его сплавы прочно удерживают лидирующее место среди цветных металлов по масштабам использования их в производстве и промышленности.

физические свойства, получение, применение, история :: ТОЧМЕХ

Физические свойства алюминия

Алюминий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью. Температура плавления 660°C.

По распространенности в земной коре алюминий занимает 3-е место после кислорода и кремния среди всех атомов и 1-е место — среди металлов.

К достоинствам алюминия и его сплавов следует отнести его малую плотность (2,7 г/см3), сравнительно высокие прочностные характеристики, хорошую тепло- и электропроводность, технологичность, высокую коррозионную стойкость. Совокупность этих свойств позволяет отнести алюминий к числу важнейших технических материалов.

Алюминий и его сплавы делятся по способу получения на деформируемые, подвергаемые обработке давлением и литейные, используемые в виде фасонного литья; по применению термической обработки — на термически не упрочняемые и термически упрочняемые, а также по системам легирования.

Получение

Впервые алюминий был получен Гансом Эрстедом в 1825 году. Современный метод получения разработали независимо друг от друга американец Чарльз Холл и француз Поль Эру. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием графитовых электродов. Такой метод получения требует больших затрат электроэнергии, и поэтому оказался востребован только в XX веке.

Применение

Алюминий широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — легкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной пленкой Al2O3, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки.

Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).

Электропроводность алюминия сравнима с медью, при этом алюминий дешевле. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Правда, у алюминия как электротехнического материала есть неприятное свойство — из-за прочной оксидной пленки его тяжело паять.

Благодаря комплексу свойств широко распространен в тепловом оборудовании.

Внедрение алюминиевых сплавов в строительстве уменьшает металлоемкость, повышает долговечность и надежность конструкций при эксплуатации их в экстремальных условиях (низкая температура, землетрясение и т.п.).

Алюминий находит широкое применение в различных видах транспорта. На современном этапе развития авиации алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами в самолетостроении. Алюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.

Идут исследования по разработке пенистого алюминия как особо прочного и легкого материала.

Драгоценный алюминий

В настоящее время алюминий является одним из самых популярных и нашедших широкое применение металлов. С самого момента открытия в середине XIX века его считали одним из ценнейших благодаря удивительным качествам: белый как серебро, легкий по весу и не подверженный воздействию окружающей среды. Стоимость его была выше цен на золото. Не удивительно, что в первую очередь алюминий нашел свое применение в создании ювелирных изделий и дорогих декоративных элементов.

В 1855 г. на Универсальной выставке в Париже алюминий был самой главной достопримечательностью. Изделия из алюминия располагались в витрине, соседствующей с бриллиантами французской короны. Постепенно зародилась определенная мода на алюминий. Его считали благородным малоизученным металлом, используемым исключительно для создания произведений искусства.

Наиболее часто алюминий использовали ювелиры. При помощи особой обработки поверхности ювелиры добивались наиболее светлого цвета металла, из-за чего его часто приравнивали к серебру. Но в сравнении с серебром, алюминий обладал более мягким блеском, чем обуславливалась еще большая любовь к нему ювелиров.

Так как химические и физические свойства алюминия сначала были слабо изучены, ювелиры сами изобретали новые техники его обработки. Алюминий технически легко обрабатывать, этот мягкий металл позволяет создавать отпечатки любых узоров, наносить рисунки и создавать желаемой формы изделия. Алюминий покрывался золотом, полировался и доводился до матовых оттенков.

Но со временем алюминий стал падать цене. Если в 1854-1856 годах стоимость одного килограмма алюминия составляла 3 тысячи старых франков, то в середине 1860-х годов за килограмм этого металла давали уже около ста старых франков. Впоследствии из-за низкой стоимости алюминий вышел из моды.

В настоящее время самые первые алюминиевые изделия представляют большую редкость. Большинство из них не пережило обесценивания металла и было заменено серебром, золотом и другими драгоценными металлами и сплавами. В последнее время вновь наблюдается повышенный интерес к алюминию у специалистов. Этот металл стал темой отдельной выставки , организованной в 2000 году Музеем Карнеги в Питсбурге. Во Франции расположен Институт истории алюминия, который в частности занимается исследованием первых ювелирных изделий из этого металла.

В Советском союзе из алюминия делали общепитовские приборы, чайники и т.д. И не только. Первый советский спутник был выполнен из алюминиевого сплава. Другой потребитель алюминия — электротехническая промышленность: из него делаются провода высоковольтных линий передач, обмотки моторов и трансформаторов, кабели, цоколи ламп, конденсаторы и многие другие изделия. Кроме того, порошок алюминия применяют во взрывчатых веществах и твердом топливе для ракет, используя его свойство быстро воспламеняться: если бы алюминий не покрывался тончайшей оксидной пленкой, то мог бы вспыхивать на воздухе.

Последнее изобретение — пеноалюминий, т.н. «металлический поролон», которому предсказывают большое будущее.

Алюминий: опыт применения

В последние годы алюминий получил широкое применение в промышленности благодаря своему низкому весу и ряду других качеств, которые делают его привлекательной альтернативной стали. Более того, по прогнозам рынок сварки алюминия будет продолжать расти со скоростью 5,5% в год, в частности, из-за продолжающегося распространения алюминия в автомобильной области.

В том, что касается сварки, алюминий уникален. Он имеет свои особенности и не стоит надеяться, что для работы с алюминием Вам хватит опыта работы со сталью. Например, алюминий имеет высокую теплопроводимость и низкую температуру плавления, которые при несоблюдении должных процедур сварки легко приводят к прожиганию и деформациям.

В этой статье мы рассмотрим различные легирующие элементы и их влияние на свойства алюминия, затем поговорим о сварочных процедурах и оптимальных параметрах сварки. Наконец, мы рассмотрим несколько технологических инноваций, которые могут сделать сварку алюминия немного проще.


Легирующие элементы

Чтобы понять алюминий, сначала нужно разобраться с металлургией алюминиевых сплавов. Алюминий может иметь множество первичных и вторичных легирующих элементов, которые придают ему улучшенные механические характеристики, коррозионную стойкость и/или упрощают сварку.
Первичные легирующие элементы алюминиевых сплавов — это медь, кремний, марганец, магний и цинк. Перед тем, как начать говорить о них более подробно, нужно отметить, что сплавы делятся на два типа: пригодные к тепловой обработке и не пригодные.

 

Пригодность к тепловой обработке
Сплавы, пригодные к тепловой обработке, после сварки можно нагреть до определенной температуры, чтобы восстановить утраченные во время сварки механические характеристики. Тепловая обработка сплава подразумевает нагревание до достаточно высокой температуры, чтобы легирующие элементы перешли в состояние твердого раствора, и затем контролируемого охлаждения для образования перенасыщенного раствора. Следующий этап процесса — поддерживание низкой температуры в течение времени, достаточного для отложения нужного объема легирующих элементов.

В случае сплавов, непригодных к тепловой обработке, механические характеристики можно улучшить за счет холодной обработки или упрочнения под механическими нагрузками. Для этого в структуре металла должны произойти механические деформации, которые вызывают повышение сопротивления деформации и снижение жидкотекучести.


 

 

Другие различия
Алюминиевые сплавы могут иметь следующие обозначения  в зависимости от состояния термообработки: F = после отливки, O = отожженное, H = после механического упрочнения; W = с тепловым растворением и T = после термообработки, которая может подразумевать собственно температурную обработку или старение холодной обработкой. Например, сплав может иметь обозначение 2014 T6. Это значит, что в его состав входит медь (серия 2XXX), а T6 указывает на то, что сплав прошел термообработку и искусственное старение.

В рамках этой статьи мы будем говорить только о пластичных сплавах, то есть алюминиевых сплавах, раскатанных из заготовки или отштампованных по формам заказчика. Учтите, что сплавы также могут быть литыми. Литые сплавы используются для изготовления деталей из расплавленного металла, который заливают в формы. Литые сплавы могут быть дисперсионно-твердеющими, но никогда — твердеющим под механическими нагрузками. Пригодность к сварке таких сплавов зависит от типа литья — в многократную форму, под давлением или в песчаную форму — так как для сварки важна поверхность материала. Литые сплавы обозначаются трехзначным числом с одним десятичным знаком, например, 2xx.x. Для сварки пригодны алюминиевые литые сплавы 319.0, 355.0, 356.0, 443.0, 444.0, 520.0, 535.0, 710.0 и 712.0.


Легирующие элементы

Теперь, когда мы разобрались с основной терминологией, давайте поговорим о различных легирующих элементах.:

Медь (имеет обозначение серии пластичных сплавов 2XXX) обеспечивает алюминию улучшенные механические характеристики. Эта серия сплавов пригодна для тепловой обработки и в основном используется для изготовления деталей авиационных двигателей, заклепок и крепежа. Большинство сплавов серии 2ХХХ плохо подходит для дуговой сварки из-за склонности к горячему растрескиванию. Эти сплавы серий обычно сваривают материалами серий 4043 или 4145, которые имеют низкую температуру плавления и снижают вероятность горячего растрескивания. Исключениями из этого правила являются сплавы 2014, 2219 и 2519, для которых хорошо подходит проволока 2319.

Марганец (серия 3XXX) при добавлении в алюминий образует непригодные к тепловой обработке сплавы для наплавки и производства общего назначения. Сплавы серии 3ХХХ имеют средние механические характеристики и используются для производства формовкой, в том числе листового алюминия для автотрейлеров и бытового применения. С помощью упрочнения под механическими нагрузками этим сплавам можно придать нужную жидкотекучесть и антикоррозионные свойства. Сплавы серии 3ХХХ не склонны к образованию горячих трещин и хорошо поддаются сварке. Для этого обычно используются материалы серий 4043 или 5356. Впрочем, невысокие механические характеристики не позволяют использовать их для изготовления металлоконструкций.

Кремний (серия 4XXX) позволяет снизить температуру плавления алюминия и улучшить жидкотекучесть. В основном эта серия используется в качестве присадочного материала. Сплавы 4ХХХ отличаются высокими сварочно-технологическими характеристиками и считаются не пригодными к термообработке. В частности, сплав 4047 стал предпочтительным выбором в автомобильной промышленности, потому что он обладает очень высокой жидкотекучестью и хорошо подходит для пайки и сварки.

Магний (серия 5XXX) при добавлении в алюминий обеспечивает высокие сварочно-технологические характеристики с минимальным снижением механических свойств и устойчивость к образованию горячих трещин. Более того, серия 5ХХХ имеет самые высокие сварочно-технологические характеристики среди всех алюминиевых сплавов, не пригодных к тепловой обработке. Благодаря коррозионной устойчивости эти сплавы используют для изготовления резервуаров для химикатов и сосудов высокого давления и температуры, а также металлоконструкций, железнодорожных вагонов, самосвалов и мостов. При сварке с присадочными материалами серии 4ХХХ они теряют жидкотекучесть из-за образования Mg2Si.

Кремний и магний (серия 6XXX) — в этой серии сплавов используются оба этих легирующих элемента. В основном они применяются в автомобильной, трубной, железнодорожной и строительной отрасли, а также для штамповки выдавливанием. Серия 6ХХХ несколько склонна к горячему растрескиванию, но эту проблему можно решить, правильно подобрав сварочные материалы. Сплавы этой серии можно сваривать материалами серий 5XXX и 4XXX без риска трещин – однако для этого необходимо обеспечить должное разбавление основного материала присадочным. Чаще всего для этого используют материалы 4043.


 

 

Цинк (серия 7XXX) при добавлении в алюминий вместе с магнием и медью образует пригодный к тепловой обработке сплав с самыми высокими механическими характеристиками. В основном используется в авиационной отрасли. Сплавы серии 7ХХХ часто плохо подходят для сварки из-за склонности к образованию трещин (из-за широкого температурного интервала плавления и низкого солидуса). Сплавы 7005 и 7039 пригодны для сварки присадочными материалами серии 5ХХХ.

Другие элементы (серия 8XXX) — в эту серию включены все остальные легирующие элементы алюминиевых сплавов (например, литий). Большинство из этих сплавов редко подвергаются сварке, хотя они отличаются очень высокой жесткостью и в основном используются в аэрокосмической отрасли. В качестве присадочного материала для этих сплавов используется серия 4ХХХ.

Чистый алюминий (серия 1XXX) — алюминий без легирующих элементов считается непригодным к тепловой обработке и в основном используется для изготовления резервуаров и труб для химикатов ввиду его высокой коррозионной устойчивости. Эти материалы также часто используют в электрических шинах благодаря высокой электропроводимости. Для сварки серии 1ХХХ хорошо подходят сплавы 1070, 1100 и 4043.

Помимо основных легирующих элементов, также существует и множество вторичных, куда входят хром, железо, цирконий, ванадий, висмут, никель и титан. Эти элементы могут придать алюминию коррозионную устойчивость, повышенные механические характеристики и пригодность к тепловой обработке.

Физические свойства
После того, как мы разобрались с металлургией алюминиевых сплавов, давайте рассмотрим физические свойства алюминия и того, как они соотносятся с другими металлами, например, сталью.

 

 

 

Главная причина настолько широкого распространения алюминия — это его физические свойства. Например, алюминий в три раза легче стали и в то же время при соответствующем легировании имеет более высокую прочность. Он проводит электричество в шесть раз лучше углеродистой стали и почти в 30 раз лучше нержавеющей стали. Высокая проводимость делает влияние вылета проволоки в режиме MIG менее значительной по сравнению со сталью.


 

Кроме того, алюминий имеет высокую коррозионную устойчивость, легко меняет форму и соединяется, а также нетоксичен и может использоваться в пищевой отрасли. Так как это немагнитный металл, во время сварки можно не опасаться отклонения дуги. Благодаря в 5 раз более высокой теплопроводимости по сравнению со сталью алюминий легко поддается сварке в сложных пространственных положениях. Впрочем, алюминий имеет свои недостатки, так как он быстро отводит тепло, что затрудняет сплавление и снижает глубину проплавления.

Так как алюминий имеет низкую температуру плавления — 660 градусов Цельсия (в два раза меньше, чем у стали) — при том же диаметре проволоки для его плавления требуется намного меньшая сила тока. Более того, при равной силе сварочного тока скорость расплавления проволоки примерно в два раза выше стали.


Химические свойства

В том, что касается химического состава, алюминий имеет высокую способность к растворению атомов водорода в жидкой форме и низкую — при температуре затвердевания. Это означает, что даже небольшое количество растворенного в жидком наплавленном металле водорода после затвердевания алюминия будет стремиться выйти из металла, что приведет к образованию пористости.

Кроме того, при механической обработке алюминий вступает в реакцию с кислородом и мгновенно образует слой оксида алюминия. Этот слой очень пористый и может легко удерживать в себе влагу, масло и другие материалы. Пленка оксида обеспечивает хорошую коррозионную устойчивость, но перед сваркой ее следует удалить, так как из-за высокой температуры плавления (2050°C) она ограничивает глубину проплавления. Для этого применяются механическая очистка, растворители, химическая очистка и травление.

 

 

Механические свойства
Механические свойства алюминия, например, предел текучести, предел прочности и относительное удлинение, зависят от комбинации основного металла и сварочных материалов. При сварке шва с разделкой кромок прочность соединения зависит от зоны теплового воздействия. В случае непригодных к тепловой обработке сплавов зона теплового воздействия окажется полностью отожжена и зона теплового воздействия станет самым слабым местом. Для полного отжига пригодных к тепловой обработке сплавов требуется намного больше времени при температуре отжига в сочетании с медленным охлаждением, поэтому надежность сварного шва в этом случае падает меньше. Такие аспекты, как предварительный подогрев, отсутствие охлаждения меду проходами сварки и лишнее тепло из-за низкой скорости сварки или поперечных колебаний, увеличивают как пиковую температуру, так и длительность воздействия повышенной температуры, что увеличивает риск падения механических характеристик.

При угловой сварке механические характеристики зависят от состава используемых сварочных материалов. При изготовлении металлоконструкций использование 5ХХХ вместо 4ХХХ может обеспечить в два раза более высокую прочность.

Сплавы, непригодные к тепловой обработке, имеют высокую жидкотекучесть при использовании сварочных материалов той же серии, хотя при сварке материалами серии 4ХХХ жидкотекучесть становится меньше. Пригодные к тепловой обработке сплавы обычно имеют из-за нее низкую жидкотекучесть.

 

   

 

О металлургии подробнее
После того, как мы обсудили основные положения о металлургии алюминия, давайте применим эту информацию к практической сварке сплава. Сначала мы рассмотрим технологию, которая позволяет получить наилучшее качество сварки алюминия и решить такие распространенные проблемы, как недостаточное проплавление, высокий уровень разбрызгивания, прожигание и пористость.

Современные инверторные сварочные аппараты с запатентованной технологией управления формой волны сварочного тока компании Линкольн позволяют точно регулировать характеристики формы волны, чтобы оптимальным образом контролировать перенос капель расплавленного металла. Это помогает снизить разбрызгивание из-за низкой плотности алюминия, в то время как импульсы пикового тока обеспечивают должную глубину проплавления.

Кроме того, так как изменение химического состава оказывает большое влияние на физические характеристики сплава, эта возможность позволяет индивидуально подобрать форму волны для каждого конкретного сплава с учетом физических характеристик металла.

Так как алюминий имеет высокую способность к растворению водорода в жидком виде и низкую — при застывании, можно разработать пульсирующую форму волны, которая позволит сократить длину волны за счет снижения силы сварочного тока и риска возникновения пористости.

Недавно компания Линкольн вывела эту технологию на новый уровень благодаря программе Wave Designer Software®. Она позволяет сварочным инженерам и сварщикам в реальном времени корректировать и изменять текущую форму волны сварочного тока подключенного к сети аппарата на собственных персональных компьютерах. При использовании в сочетании с инверторными сварочными аппаратами это позволяет обеспечить высокое качество сварки в любых условиях.


Новые методы сварки

Применение источников питания на падающей ВАХ для сварки алюминия в защитном газе имеет долгую и успешную историю. При сварке алюминия падающая ВАХ позволяет обеспечить высокоэнергетический струйный перенос металла, который стабильно и равномерно реагирует на изменения собственно силы сварочного тока, несмотря на колебания длины дуги. В результате падающая ВАХ обеспечивает равномерную глубину проплавления по всей длине шва.

Совершенствование контроля дуги привело к появлению инверторных источников питания с программным управлением. "Оптимизация" характеристик дуги программными методами при MIG-сварке алюминия вышла на новый уровень благодаря разработанной компанией Линкольн Электрик технологии управления формой волны. В этом импульсном режиме с высокоскоростным синергетическим управлением падающая вольт-амперная характеристика модифицируется так, чтобы обеспечить несколько преимуществ при сварке алюминия. Например, сюда входит повышенный сварочный ток в момент пика импульса. Пики импульсов позволяют обеспечить равномерный профиль проплавления по всей длине шва. Также при этом снижается разбрызгивание, улучшается жидкотекучесть сварочной ванны, что позволяет увеличить скорость сварки, и снижается тепловложение и связанный с ним риск деформаций.

Технология управления формой волны выводит импульсную сварку на новый уровень. Она позволяет пользователю создать индивидуальную, "идеальную" для каждой конкретной задачи форму волны. Эта технология и ее возможности индивидуальной настройки поддерживается высокотехнологичными источниками питания, например, инверторными моделями семейства Power Wave®. Аппараты Power Wave можно использовать двумя способами. Оператор может выбрать предустановленную форму волны для сварки алюминия или же создать собственную с помощью программы Wave Designer™. Индивидуально разработанные формы волны затем переносятся с компьютера на аппарат Power Wave.


Анатомия формы волны

Но что именно представляет собой технология управления программы Wave Designer Pro? Благодаря этой технологии источник питания мгновенно регулирует сварочный ток по заданной программе. Учтите, что "форма волны" позволяет влиять на поведение каждой отдельной капли расплавленного присадочного материала. Область ниже формы волны отражает энергию, прилагаемую к этой капле. При струйном переносе металла сила тока на несколько миллисекунд увеличивается настолько, чтобы расплавить металл. В этот момент формируется и отделяется капля металла, которая затем начинает движение вдоль дуги. Теперь в период спуска капли к ней можно приложить дополнительную энергию, которая позволила бы сохранить или увеличить ее жидкотекучесть. После этого импульс переходит в фазу фонового тока, которая позволяет поддержать дугу, охладить материал и подготовиться к следующему пику.

Давайте рассмотрим форму волны подробнее. Фаза возрастания (А) — это период увеличения силы тока до пиковой (измеряется в амперах в миллисекунду), в течение которого формируется расплавленная капля на кончике электрода. По достижении пикового значения капля отделяется. Процентная доля "превышения" (B) придает дуге дополнительную жесткость и способствует отделению расплавленной капли от электрода. Длительность пиковой фазы (C) влияет на размер капли: чем она меньше, тем больше становится капля. С этого момента отделившаяся капля зависит от энергии, подаваемой на фазе убывания. Эта фаза состоит из периодов снижения пикового тока (D) и финального тока (E). Период снижения пикового тока позволяет при необходимости увеличить энергию расплавленной капли. Это улучшает жидкотекучесть сварочной ванны в период снижения пикового тока. Фаза финального тока начинается после снижения пикового. Она влияет на стабильность анода и регулировка силы финального тока может помочь избавиться от избыточного распыления мелких капель. С этого момента ток переходит к фоновому значению (F), которое позволяет сохранить дугу. Чем меньше длительность фазы фонового тока, тем больше частота пульсации. Чем выше частота пульсации, тем выше становится средняя сила тока. С другой стороны, увеличение частоты приведет к более сфокусированной дуге.

Форма волны также зависит от "адаптивной характеристики" импульсной MIG-сварки с синергетическим управлением. Адаптивность подразумевает способность дуги сохранять заданную длину дуги несмотря на изменения вылета электрода. Это важный аспект для стабильной сварки и надежности соединения.


Оптимизация сварки через регулировку формы волны

Регулировка формы волны сварочного тока позволяет получить необходимую скорость сварки, хороший внешний вид шва, упростить очистку поверхности после сварки и сократить уровень выделения дыма. Настоящая сила этой технология заключается в возможности самому настраивать форму волны  в программе Wave Designer Pro и том, насколько легко это сделать. Пользователь может в реальном временем менять дугу простым движением мыши в привычной среде PC Windows™. Пятиканальная панель ArcScope позволяет просматривать сделанные изменения, в том числе пиковые значения тока и напряжения, а также расчетное тепловложение. ArcScope собирает данные с частотой 10 КГц. «то ценное опциональное дополнение к программе Wave Designer. ArcScope дает сварочному инженеру визуальное представление разработанной им формы волны. После проведения оценки он может внести поправки.

Например, при сварке тонколистового алюминия технология управления формы волны поможет уменьшить тепловложение, деформации, разбрызгивание, устранить несплавление и прожигание. Это уже смогли подтвердить на своем опыте многие компании. Пользователь может составить программы сварки для определенного диапазона скорости подачи проволоки и/или силы тока и благодаря этому работать с очень широким диапазоном толщин материалов и скорости подачи проволоки.


Заключение

Алюминий имеет целый ряд отличительных особенностей, которые делают его привлекательным выбором для многих задач несмотря на то, что его сварка может быть связана с определенными сложностями. Тем не менее, хорошее понимание его металлургии и знание доступных на современном рынке инструментов и технологий позволят вам справиться с этой задачей.

Свойства алюминия. Методы добычи металла алюминия, применение

Алюминий - краткое описание

Команда редакторов Promdevelop

Алюминий – один из самых распространенных металлов в земной коре.

Содержание статьи [развернуть]

Алюминий обладает серебристо-белым окрасом, легкой массой и высокой электропроводностью. Плавится металл при температуре 660 °С. Среди плюсов отмечают низкую плотность, достаточно высокую прочность, отличную проводимость тепла, стойкость к коррозии.

Благодаря этому считается одним самых важных технических металлов. Алюминиевые сплавы получают литейным, деформируемым и другими способами.

Исторические факты

Впервые об этом металле упоминается во времена римского императора Тиберия. Неизвестно, миф это или правда, но правителю в дар принесли чашу из очень легкого металла, визуально похожего на серебро. Испугавшись, что новый материал обесценит лежавшее в казне золото и серебро, он казнил изобретателя и уничтожил работы из алюминия. Заговорили вновь о легком серебристом металле спустя полторы тысячи лет. Известный немецкий врач и испытатель Парацельс фон Гогенгейм открыл алюминий в процессе исследования квасцовой земли. В то время её называли глиноземом.

Нахождение в природе

Одним из самых распространенных среди металлов считается алюминий. Он занимает 8,8 % всей массы земной коры. Его соединения – боксит, алюмосиликаты, корунд. Большую часть земной коры составляют алюмосиликаты. Боксит относится к горным породам, из которого добывают алюминий.

Практически весь металл алюминий в природе находится лишь в соединения. В редких случаях находят чистый металлический алюминий в очень маленьких количествах. Среди основных соединений стоит отметить такие:

  • Бокситы;
  • Нефелины;
  • Алуниты;
  • Глиноземы;
  • Корунд;
  • Полевые шпаты;
  • Каолинит;
  • Берилл;
  • Хризоберилл.

Также его находят в природных водах в форме низкотоксичных соединений, таких как фторид. Чистый алюминий включает только устойчивый изотоп 27 AI.

Как получают алюминий

Как получают алюминий

Химический элемент алюминий достаточно сложно получить в чистом виде. Для получения алюминия потребуется провести множество этапов по отделению его от других элементов. Как получают алюминий? Сам процесс состоит из нескольких этапов: измельчение бокситной руды и добыча глинозема, получение конечного элемента из него. Другими словами его называют кристаллической окисью алюминия, которую электролизуют в криолите. Температура плавления 960 — 970 °С. Для этой процедуры требуется большое количество электроэнергии, поэтому производство вещества часто находится вблизи масштабных электростанций.

Новый волновой энергетический конвертер «Пингвин»: преобразование энергии волн в электроэнергию

Физические и химические свойства

Основные физические свойства алюминия заключаются в высокой теплопроводности, практически в два раза больше чем сталь. Кроме того он имеет плотность в три раза меньше, чем у железа и цинка. И ко всему этому стоит добавить высокую прочность  материала. Алюминий реагирует с такими веществами: медь, магний, кремний и другие.

Химические свойства алюминия:

  • Образование соединений ионного и ковалентного вида;
  • Высокая энергия ионизации;
  • Высокая плотность заряда наряду с катионами других подобных материалов;
  • Слабая подверженность коррозии;
  • Реакция с кислородом, галогенами, неметаллами, фтором, серой, азотом, углеродом, водой.

Где и как производят алюминий

Добыча и производство алюминия в целом состоит из трех стадий. Первый и второй этапы – выработка бокситов и образование из них глинозема. На последнем из глинозема получают чистый материал в процессе электролиза. На 4-5 тонн алюминийсодержащей руды приходится 2 глинозема и 1 алюминий.

Добыча алюминия в мире может производиться из других алюминиевых руд, но самыми распространенными считаются бокситы. Основа их — оксид алюминия и других минералов. Качество определяется высоким содержанием металла. Общий мировой запас алюминиевых руд составляет более 18 миллиардов тонн. Учитывая теперешнюю добычу алюминия в мире по странам, его должно хватит более чем на один век.

Большая часть бокситов находится в странах с тропическим поясом. Только 73 % приходится на Индию, Гвинею и Австралию. Больше всего бокситов сосредоточено в Гвинее. Они имеют высокое качество и минимум минеральных примесей. По подсчетам 2014 года отмечают такие страны — лидеры по добыче алюминия: Китай, Австралия, Бразилия, Гвинея, Индия, Ямайка, Россия и Казахстан.

Свойства никеля. Способы получения, где добывают, динамика курса

Как правило, добыча алюминия осуществляется открытым методом. При помощи специального оборудования убирают слой земной коры, которая перевозится для следующего этапа переработки. Есть точки добычи руды с глубоким залеганием. Для получения ее приходится сооружать шахты. Самая глубокая шахта находится в России. Глубина ее составляет 1550 метров.

Россия по добыче алюминия находится на 7 месте мирового рейтинга. В этой стране существует более пятидесяти месторождений. Одним из самых старых считается Радынское, находящееся в Ленинградской области. Среди всех мест добычи алюминия в России выделяют «Красную шапочку», Кальинское, Ново-Кальинское в Североуральске, Черемузовское в Свердловской области. Наша страна славится также большим разнообразием заводов-производителей металла. Наиболее крупным в России и не только является «Русал», который производит более  3 миллионов тонн металла.

Сферы применения металла

Алюминий получил широкое применение в качестве конструкционного материала. Главные преимущества его – легкая масса, гибкость штамповки, устойчивость к коррозии, высокий уровень тепло или электропроводности, нетоксичность соединений. Именно эти достоинства привели к его широкому использованию в производстве посуды для кухни, упаковочной тары и фольги для пищевой отрасли.

Говоря о недостатках, следует в первую очередь отметить невысокую прочность. Поэтому в алюминий стали добавлять малую долю меди и магния. Также материал успешно применяется в производстве электротехники, поскольку его электропроводность на высоком уровне. Единственный минус – сложность пайки из-за прочной оксидной пленки.

Урановая руда: свойства, применение, добыча

Легкий металл используется в разных видах транспорта. В сфере авиации он является главным конструкционным материалом.  Применение алюминия коснулось и область судостроения. При помощи сплавов из него производят корпусы, палубы и оборудование для суден.

Применение в качестве восстановителя

Алюминий успешно применяется в качестве восстановителя. Алюминиевое восстановление металлов достаточно распространено. Выплавка алюминия позволяет восстанавливать редкие виды металлов. Также его применяют для пиротехники.

Виды сплавов

Для производства конструктивных материалов требуется большая прочность. Алюминий таковой не обладает, поэтому его соединяют с другими химическими элементами в меньшем количестве. Самые распространенные сплавы:

  1. Алюминиево-магниевые. Отличаются высокой прочностью, гибкостью, устойчивостью к коррозии, вибростойкостью и свариваемостью. Процент магний в сплавах составляет не более 6 %.
  2. Алюминиево-марганцевые. Обладают также высокой прочностью, пластичностью, неподверженностью коррозии и свариваемостью.
  3. Алюминиево-медные. Одни из самых высокотехнологичных. Улучшенный вариант низкоуглеродистых сталей. Существенный минус – подверженность коррозии.

Алюминий в ювелирных изделиях

Особенную ценность представлял металл во времена Наполеона III. В тот период из него изготавливали ювелирные изделия, пуговицы, посуду. Ее оценивали наряду с золотой и серебряной. Но спрос на драгоценности из алюминия быстро прошел, после того как возникли новые возможности его добычи.

Другие сферы применения

Скульптура из алюминия

Легкий металл используют в разных отраслях, в том числе военной промышленности. Это как правило касается оружейного производства. Также известно его применение в ракетной технике в качестве твердого топлива и горючих компонентов.

Токсичность металла

Хотя алюминий очень распространен в мире, живые существа не используют его из-за небольшой токсичности. Соединения его долгое время оказывают вредное действие на людей и животных. Наибольшее влияние оказывают ацетат и гидроксид алюминия. Они воздействуют негативным образом на нервную систему и выделительную функцию организма.

Палладий — надежная инвестиция в ваше будущее

Алюминий в инвестициях

Инвестиции в алюминий

В настоящее время выгодно инвестировать деньги в алюминий. Динамика цен на алюминий в 2018 году колеблется до 2, 562 доллара за тонну. Такой рост обусловлен множеством санкций и последствиями их. Цены на металл на бирже в апреле-мае не достигали выше 2,280 долларов.

Интересные факты об алюминии

Этот металл имеет такие особенности:

  • Его соединения существуют не только на нашей планете, но и на Луне и Марсе;
  • В организме человека имеется более 100 мг данного вещества;
  • Суточная необходимость в нем составляет 2, 4 мг;
  • Больше всего химического элемента находится в яблоках;
  • Первый слиток чистого металла был произведен в 1932 году.

Сферы использования алюминия ПЕРЕПЛАВ.РУ

Встретившись с рекламным объявлением «купим чушку» или «купим лом алюминия», знайте, что в случае с «куплю чушку», речь идёт о покупке первичного алюминия (а точнее его сплава, поскольку в чистом виде алюминий практически не встречается – он тут же окисляется), оформленного в специальную чугунную ёмкость с толстыми стенками («чушка» от «чугунная»), а под «купим лом алюминия» имеется в виду вторичный алюминий, вышедший из уже отработанных в производстве металлических изделий (собственно, «лом» - это всем привычный металлолом). Соответственно, объявление «купим чушку» или «куплю чушку», скорее всего, укажет на оптового покупателя, заинтересованного в покупке большой партии алюминия. Рекламное обращение «купим лом алюминия» больше предназначается для оптовых или частных продавцом металлолома. Вне зависимости от того, что именно стоит в рыночном предложении: «купим чушку», «куплю чушку» или «купим лом алюминия», необходимо понимать, что покупается не просто алюминий, а конкретный сплав, предназначенный для строго определённых целей.

Объявление «купить АК9м2» указывает на литейный алюминиевый сплав, предназначенный для производства чушек и фасонных отливок для различных способов литья. Под «купить АК9м2» понимается алюминий, соответствующий ГОСТу 1583-93. Рекламное предложение разряда «куплю ак5м2» предполагает покупку алюминиевого сплава того же типа, что и объявление «купить АК9м2», но в отличие от последнего данный алюминиевый сплав имеет более широкую сферу использования в литейном производстве. Тот, кто пишет «куплю ак5м2» или «покупаем ак5м2», скорее всего, рассчитывает не только на литьё в кокиль или под давлением, но и на литьё в песчаные формы и конкретные выплавляемые модели. Встретившись с объявлением «покупаем ак5м2», знайте – речь идёт об алюминиевом литейном сплаве системы Al-Si-Cu, ГОСТа 1583-93. В ситуации, когда рыночное предложение составлено со словами «куплю ак7», можно рассчитывать на продажу литейного алюминиевого сплава, подходящего как для литейного производства (тот, кто пишет «куплю ак7», вполне мог бы написать «куплю ак5м2», поскольку эти сплавы идентичны по своим литейным возможностям), так и для изготовления деталей горно-металлургического оборудования. И, наконец, рекламное объявление, типа «купить АК12», характеризует алюминиевый сплав, подходящий для всего вышеперечисленного и, дополнительно, необходимый в производстве герметических деталей для металлургического оборудования и трубопроводной арматуры. Если Вы хотите купить АК 12, помните, что металлические детали, произведённые из этого алюминиевого сплава, работают при температуре максимум 200 градусов Цельсия.

Помимо литейного производства сплавы алюминия применяются для изготовления элементов разнообразных строительных конструкций, жалюзи, электропроводов, кухонной посуды, пищевой и упаковочной фольги. Из алюминия делают защитные декоративные покрытия и краску «серебрянку». Алюминиевые сплавы незаменимы в производстве зажигательных боеприпасов и пиротехники, консервных банок и… искусственных рубинов.

Типы алюминия

Алюминий – широко используемый во фрезеровании металл. Существует несколько типов на выбор, подходящих для использования в разных проектах.

Алюминиевый сплав 1100¹ (так называемый чистый алюминий) не подвержен воздействию коррозии, а также химических веществ, имеет низкую стоимость и легко сваривается. Он широко используется для производства химического оборудования, лопастей вентиляторов и в качестве листового металла.

Алюминиевый сплав 2014 (Al-Cu4SiMg²) АК8³ - используется при изготовлении частей различных машин и агрегатов, таких высоконагруженных деталей самолетов, грузовых автомобилей или других транспортных средств, а так же для деталей, работающих в условиях криогенных температур.

Сплав 2024 (Al-Cu4Mg1) Д16 - также используется при изготовлении корпусов и металлоконструкций, имеет высокую прочность и хорошую обрабатываемость, сохраняя в то же время высокую сопротивляемость воздействию коррозии. Эти свойства делают 2024 сплав идеально подходящим для крупногабаритного оборудования, такого как колёса грузовиков, а также для рекреационного оборудования и мелких предметов, таких как заклепки и винты. Д16 может использоваться для деталей, работающих при температурах до -230 °C.

3003 (Al-Mn1Cu) АМЦ - является материалом общего назначения, он также легко свариваемый как и 1100, но более прочный. Он применяется в изготовлении примерно того же самого оборудования, что и 1100, но вместе с тем из него также делают различные кухонные принадлежности и посуду. АМЦ используется для изготовления сварных баков, бензо и маслопроводов, радиаторов и т.д; имеет высокую коррозионную стойкость.

5052 (Al-Mg2,5) АМг2 - ещё прочнее, чем 3003, что позволяет использовать его в морских условиях, и при этом сохраняя все преимущества слабых алюминиевых сплавов. Благодаря боле высокой прочности, по сравнению с более чистыми сплавами алюминия, АМг2 чаще применяется в качестве материала для дверных и оконных профилей, а также других лёгких сборных или сварных конструкций. При этом он также лёгок и удобен в работе, как и более чистые сплавы.

6061-ый (Al-Mg1SiCu) АД33 - легко сваривается, пластичен и устойчив к коррозии вкупе с впечатляющей прочностью. Он широко используется в производстве транспортных средств, мебели, в архитектурных конструкциях, и даже как простой листовой металл.

Несмотря на существование гораздо более широкого спектра различных алюминиевых сплавов, всё же упомянутые выше являются одними из наиболее распространённых и чаще всего используемых при фрезеровании.

Обработка алюминия может оказаться непростой задачей, но есть некоторые приёмы, которые вы можете применить, и всё пройдёт гладко. Существуют концевые фрезы, которые разработаны специально для работ по алюминию. Алюминий сам по себе очень мягкий и очень “липкий” металл, во время резки сильно забивает стружкой режущий инструмент. Фрезы по алюминию сделаны таким образом, чтобы этот эффект минимизировался. Высокие углы наклона линий зубьев таких фрез специально так сделаны, чтобы обрабатывать алюминий с максимальной производительностью. Использование положительных осевых углов наклона до 20 градусов и радиальных до 25 градусов - обычное дело. Инструмент с большим наклоном спирали (около 45 градусов) также является неплохим вариантом. Такой большой угол наклона спирали помогает удалять стружку из рабочей области, а также смягчит удар во время первого соприкосновения фрезы с обрабатываемой заготовкой. Использование фрез с малым числом канавок, например, однозубых или двухзубых даст больше места для стружки, что также препятствует забиванию стружкой фрезы. Диаметр сердцевины в размере 50% и ниже от диаметра фрезы также помогает лёгкому отводу стружки. Раскалённая алюминиевая стружка любит прилипать к инструменту, и обязательно будет стараться прилипнуть к вашей заготовке, поэтому её необходимо своевременно удалять. Оперативному удалению стружки может поспособствовать использование охлаждающей жидкости, которая в то же время поможет поддерживать температуру режущего инструмента в пределах рабочей нормы. Охлаждающую жидкость подают как методом распыления, так и струёй под давлением. С точки зрения удаления стружки струйная подача является более предпочтительной. Существует концевой инструмент, покрытый гладким напылением, уменьшающим трение поверхности канавки, что тоже снижает налипание стружки. Например такое износостойкое покрытие, типа CC AluSpeed® (TiB2  - диборид титана) фрез по алюминию, позволяет алюминиевой стружке скользить по поверхности фрезы без прилипания и теплопередачи.
Работая с алюминием, следует помнить три основных момента:
  • По возможности использовать режущий инструмент, специально разработанный для алюминия;
  • Использовать станок, со скоростью подачи и оборотов в минуту, которые достаточно высоки для алюминия;
  • Убедиться, что стружка своевременно отводится из рабочей области.
Имея вышеизложенное в виду, вы сможете получить наилучшие результаты в виде качественных изделий при работе с алюминием!

¹ Международное обозначение сплавов Алюминиевой ассоциации = Aluminium Association (AA), США;
² обозначение сплавов алюминия по ISO R209;
³ обозначение сплавов алюминия в России.

Первичное производство | The Aluminium Association

Quick Read

Первичное производство - это процесс плавления глинозема до чистого металлического алюминия. Процесс Холла-Эру, одновременно открытый в 1886 году американцем Чарльзом Мартином Холлом и французом Полем Эру, по-прежнему является основным промышленным процессом, с помощью которого производится первичный алюминий. В 1888 году Мартин основал первый крупный завод по производству алюминия в Питтсбурге. Питтсбургская Редукционная Компания позже стала Алюминиевой Компанией Америки, затем Алкоа.

Заключительные факты

  • Алюминий не встречается в чистом виде.
    Чистые формы металла должны сначала быть химически очищены до глинозема, а затем переплавлены в алюминий посредством процесса электролитического восстановления Холла – Эру.
  • Коэффициенты восстановления боксита до алюминия
    На каждые 4 фунта боксита можно произвести 2 фунта глинозема. Из каждых 2 фунтов глинозема производится 1 фунт алюминия.
  • Тенденции в области энергосбережения
    На тонну произведенного алюминия потребление электроэнергии сократилось на 50 процентов по сравнению с уровнями, необходимыми 50 лет назад.Потребности в электроэнергии снизились примерно на 10 процентов за последние 20 лет.
  • Почему алюминий не ржавеет
    Алюминий реагирует с кислородом воздуха. Образуется тонкий слой оксида алюминия (толщиной 4 нанометра). Этот слой оксида алюминия защищает металл от дальнейшего окисления, тем самым обеспечивая коррозионную стойкость алюминия.

Первичное производство алюминия

Как производится алюминий

Первичное производство - это процесс производства нового алюминия (в отличие от вторичного производства, при котором существующий алюминий перерабатывается в чистый металл).Алюминий происходит из бокситов, руды, обычно обнаруживаемой в верхнем слое почвы в различных тропических и субтропических регионах. После добычи алюминий в бокситовой руде химически извлекается в глинозем, соединение оксида алюминия, с помощью процесса Байера. На втором этапе глинозем плавится в чистый металлический алюминий посредством процесса Холла – Эру.

Процесс Холла – Эру: как производится первичный алюминий

В процессе Холла-Эру глинозем растворяют в ванне расплавленного криолита внутри стального резервуара с углеродистой футеровкой.Углеродные аноды вставляются в верхнюю часть ванны, и электрический ток проходит через аноды и ванну. Атомы кислорода отделяются от оксида алюминия и соединяются с углеродным анодом, оставляя оставшийся расплавленный алюминий на дне емкости. Расплавленный алюминий периодически откачивают и помещают в раздаточную печь. Из раздаточной печи расплавленный алюминий выливается в слиток.

История процесса Холла – Эру

Чарльз Мартин Холл, 20-летний студент первого курса Оберлин-колледжа (Огайо), начал исследования по производству алюминия в 1880 году.Усилия Холла были сосредоточены на методах использования электрического тока для извлечения чистого алюминия из оксида алюминия (оксидного соединения, содержащего алюминий и кислород). Одной из первых задач Холла было определить правильную жидкость, в которой следует растворить оксид алюминия. Использование воды не дало положительных результатов; пропускание электричества через водный раствор заставляло воду расщепляться на водород и кислород. Экспериментальный подход Холла заключался в растворении глинозема в другом минерале, криолите. 23 февраля 1886 года Холл добился своего первого успеха.После пропускания тока через его оборудование в осадок выпало небольшое количество алюминия. Процесс Холла – Эру был изобретен независимо и почти одновременно в 1886 году французским химиком Полем Эру. В 1888 году Холл открыл первый крупный завод по производству алюминия в Питтсбурге. Питтсбургская Редукционная Компания позже стала Алюминиевой Компанией Америки, затем Алкоа.

Роль электроэнергии в первичном производстве

Обработка алюминия стала экономически выгодной, когда было произведено крупномасштабное производство электроэнергии.Сегодня электроэнергия составляет от 20 до 40 процентов затрат на производство алюминия. В среднем по стране производство алюминия потребляет примерно 5 процентов электроэнергии, производимой в Соединенных Штатах. Несмотря на то, что за более чем 110-летнюю историю обработки алюминия был достигнут постоянный прогресс в сокращении количества потребляемой электроэнергии, в настоящее время нет реальных альтернатив процессу Холла – Эру.

В ожидании: повышение энергоэффективности

Алюминиевая промышленность сосредоточена на улучшении энергосбережения при первичном производстве алюминия.За последние два десятилетия энергоэффективность производственного процесса Холла – Эру повысилась на 20 процентов.

Устойчивая энергия в первичном производстве

Из-за географического расположения большинства плавильных предприятий в Северной Америке около 70 процентов электроэнергии, потребляемой на плавильных предприятиях, поступает из гидроэнергетических источников. Этот возобновляемый источник энергии значительно способствует достижению целей в области экологической эффективности, установленных отраслью.

Все, что вам нужно знать: алюминий

Как бы вы отреагировали, если бы кто-то сказал вам, что обменяет кусок золота на старую банку с газировкой, которая висела у вас в задней части холодильника?

Вы бы, наверное, хорошо посмеялись, не так ли? Что ж, вернемся на пару сотен лет назад в начало девятнадцатого века, и алюминий, содержащийся в вашей банке с газировкой, когда-то считался одним из самых драгоценных металлов в мире (да, даже в большей степени, чем золото)!

Однако перенесемся в сегодняшний день, и это кажется довольно диковинным, учитывая, что алюминий практически везде, куда мы идем.В настоящее время алюминий считается наиболее широко используемым «цветным металлом» в мире, его производство и применение превосходит все другие металлы, за исключением чугуна и стали.

Тем не менее, поскольку это самый распространенный металл в земной коре, второй по популярности металл в мире и третий по распространенности элемент на нашей планете, знания об этом широко используемом металле довольно скудны.

Итак, что же такое алюминий? И почему это так важно?

Что такое алюминий?

Если вы не химик, имеющий доступ к контролируемой лабораторной среде, вероятность вашего взаимодействия с «чистым алюминием» мала или равна нулю.Это связано с тем, что химические свойства металлического алюминия настолько реактивны по отношению к кислороду, что при контакте он сразу же цепляется за атомы кислорода. Поговорим о серьезной химии 😉! В результате образуется вещество, известное как гидратированный оксид алюминия. 1


Гидратированный глинозем, более известный как боксит руда , добывается из земной коры и очищается для извлечения алюминия. После извлечения из боксита чистый алюминий часто оказывается слишком мягким и пластичным для коммерческого использования.

По этой причине алюминий почти всегда сочетается с другими легирующими металлами или элементами. К ним обычно относятся медь, магний, марганец, кремний, олово и / или цинк. За счет создания алюминиевого сплава улучшается общая прочность металла, а также многие другие различные физические свойства, необходимые для применения.


Итак, когда вы сталкиваетесь с повседневными предметами в своей жизни, такими как алюминиевые банки, фольга для готовки или упаковка для пищевых продуктов, просто помните, что вы на самом деле контактируете не с чистым алюминием, а с алюминиевыми сплавами, которые состоят только на 90-99%. алюминий. 7

Как производится алюминий?

К настоящему времени вы знаете, что алюминий не встречается в чистом виде. Вместо этого соединения алюминия существуют в скалистых глыбах руды, погребенных в земной коре. Эта руда, как упоминалось ранее, называется бокситом, и она является основным источником алюминия в мире.

Чтобы извлечь алюминий из боксита и начать делать из него полезные предметы (например, фольгу, которой вы покрываете вкусные остатки еды своей матери), задействованы два основных процесса: первый - это процесс Байера (1886 г.), а второй - Холл. Процесс Эру (1889 г.).

1. Процесс Байера: Поскольку бокситы состоят из оксида алюминия, молекул воды и ряда примесей, воду и примеси сначала необходимо удалить. Сырой боксит добывают, а затем измельчают, смешивают, измельчают и превращают в суспензию. Затем эту суспензию обрабатывают теплом и давлением, чтобы очистить остатки боксита и оставить только оксид алюминия. 2

2. Процесс Холла-Эру: оксид алюминия (известный как оксид алюминия), оставшийся после этого, подвергается плавлению, требующему чрезвычайно большого количества энергии.Оксид алюминия помещают в расплавленную смесь и подвергают электролизу, чтобы атомы алюминия отделились от атомов кислорода. В свою очередь, получается металлический алюминий. Затем неочищенный алюминий отливают в алюминиевые заготовки / слитки для легирования и дальнейшей обработки. 3

Производство алюминия может показаться не таким уж сложным на первый взгляд, но это далеко не так. Вот почему процесс вторичной переработки стал таким важным. Добыча и производство алюминия, который используется в нашем обществе, - сложный, трудоемкий и энергоемкий процесс.К счастью, переработка делает алюминий легко регенерируемым, потребляя всего 5% энергии, которая требовалась для его первоначального извлечения.

Типы алюминия

Гипотетически, предположим, вы добыли себе немного настоящего хорошего сырого алюминия и обнаружили, что у вас осталась блестящая заготовка. Чем вы сейчас занимаетесь? Расплавьте эту присоску и сплавляйте ее, вот что!

Чистый алюминий чрезвычайно мягкий и часто недостаточно прочный для большинства коммерческих применений и проектов. Чтобы исправить это, чистый алюминий плавится и смешивается с другими элементами, такими как железо, кремний, медь, магний, марганец и цинк.За счет легирования этих других элементов улучшаются такие свойства алюминия, как прочность, плотность, удобоукладываемость, электропроводность и коррозионная стойкость.

В процессе легирования алюминия могут быть получены три различных типа сплавов в зависимости от их свойств и методов, используемых для их обработки: технически чистый, поддающийся термообработке и не поддающийся термообработке.

Каждый тип алюминиевого сплава может быть далее подразделен и охарактеризован его основным легирующим элементом.Это можно уменьшить, присвоив каждому типу сплава четырехзначный номер, чтобы помочь его классифицировать, где первая цифра идентифицирует общий класс (или серию).

1. Техническая чистота: сплавы , состоящие из алюминия чистотой 99% или выше. 4

  • 1xxx Серия: имеет отличную коррозионную стойкость, отличную обрабатываемость, а также высокую теплопроводность и электрическую проводимость. Эта серия обычно используется для линий передачи, которые соединяют национальные сети через U.С.

2. Термообрабатываемые: сплавы , упрочняемые в процессе экстремального нагрева и охлаждения. Сплавы нагревают до определенных точек, чтобы равномерно распределить элементы внутри, а затем закаливают (быстро охлаждают), чтобы заморозить их на месте.

  • 2ххх Серия: в качестве основного легирующего элемента используется медь. Эти сплавы обладают хорошим сочетанием высокой прочности и ударной вязкости. Часто используются для производства самолетов.
  • Серия
  • 6xxx: основные легирующие элементы - кремний и магний.Эти сплавы универсальны, поддаются термообработке, формуются, свариваются, прочные и устойчивые к коррозии. Часто используются для автомобильного производства.
  • Серия
  • 7xxx: цинк используется в качестве основного легирующего элемента с небольшими количествами магния, меди или хрома для повышения прочности. Эти сплавы поддаются термообработке и обладают очень высокой прочностью. Часто используются в сфере коммерческих авиаперевозок.

3. Нетермообрабатываемые: сплавы , упрочняемые с помощью процесса, известного как холодная обработка.Этот процесс происходит за счет «обработки» металла на этапах прокатки или ковки и создания дислокаций в атомной структуре металла для увеличения прочности. 5

  • 3xxx Серия: марганец является основным легирующим элементом, часто с добавлением небольшого количества магния. Эти сплавы обладают средней прочностью и хорошей обрабатываемостью. Часто используются для изготовления алюминиевых банок для напитков и кухонной утвари.
  • Серия
  • 4xxx: кремний - основной легирующий элемент.Эти сплавы имеют более низкие температуры плавления, не вызывая хрупкости. Часто используются для сварочной проволоки и строительных конструкций.
  • 5xxx Серия: магний является основным легирующим элементом. Эти сплавы обладают средней и высокой прочностью, хорошей свариваемостью и коррозионной стойкостью в водной среде. Часто используются в строительстве и на море.
Зачем нужен алюминий?

К настоящему времени вы должны иметь твердое представление о том, что такое алюминий и как он производится, но возникает большой вопрос: зачем мы его используем?

Алюминий в изобилии, недорог, легкий, пластичный, прочный, пластичный, проводящий, и этот список можно продолжить.Одна из важнейших характеристик, отличающих алюминий, - это его изменчивость.

Ни один другой металл не может сравниться с алюминием, когда дело касается разнообразия применений, которые он имеет при сплавлении с другими элементами. Кроме того, алюминий подлежит вторичной переработке на неопределенный срок и является одним из немногих материалов в мире, который оплачивает стоимость его собственного сбора.

Сочетание экологичности с универсальностью делает алюминий не только одним из самых важных металлов в мире, но и одним из наиболее часто используемых в бесчисленных отраслях промышленности.

От глубин космоса до дна океана алюминий присутствует повсюду и вносит свой вклад как в развитие нашего общества, так и в улучшение нашей жизни. 6



Если окажется, что это не все, что вы хотели знать, и многое другое, посетите страницу блога Boyd Metals для получения более интересной информации о металлургической промышленности и не забудьте проверить наши БЕСПЛАТНЫЕ цифровые акции Закажите все, что вам нужно для обработки, нажав на изображение ниже.


Наш индексированный PDF-файл с возможностью поиска позволяет легко найти нужную информацию.

Что внутри?

  • Технические характеристики стандартной продукции
  • Общие таблицы преобразования и руководства
  • Доступные услуги обработки по видам продукции

Источники изображений:

1 http://muharraq27.blogspot.com/2010/12/aluminium-processing.html
2 https: // recyclenation.com / 2014/03 / recycle-aluminium /
3 https://www.lightmetalage.com/news/industry-news/recycling-remelt/hydro-starts-new-recycling-line/
4 https://www.indiamart.com/cmeri-durgapur-durgapur/

введение, свойства, производство и использование

Предположим, вам нужно создать идеальный материал - что бы это было нравиться? Возможно, вы захотите, чтобы его было много и относительно недорогой, прочный и легкий, легко сочетается с другими материалы, устойчивые к нагреванию и коррозии, а также хороший проводник электричества.Короче, ты бы, наверное, пришел с таким материалом, как алюминий (пишется "алюминий" в некоторых страны - и это также официальное написание ИЮПАК).

Это самый распространенный металл в земной коре, третий по величине металл в земной коре. много химического элемента на нашей планете (существуют только кислород и кремний в большем количестве), и второй по популярности металл для изготовления вещи (после железа / стали). Мы все видим и использовать алюминий каждый день, даже не задумываясь об этом. Одноразовый Из него делают банки для напитков и фольгу для готовки.Вы можете найти это призрачный серо-белый металл в некоторых довольно удивительных местах, от реактивных двигателей самолетов до корпусов высокотехнологичные боевые корабли. Что делает алюминий таким полезным материал? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Алюминий - удивительно стойкий к атмосферным воздействиям материал. В Федеральном здании и здании суда США, Уилинг, Западная Вирджиния, представлены заметно в ярких окнах и других внутренних деталях. Фото Кэрол М. Хайсмит, любезно предоставлено Photographs в Carol M.Архив Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

На что похож алюминий?

Алюминий мягкий, легкий, огнестойкий и термостойкий, легкий принимать новые формы и проводить электричество. Это отражает свет и тепло очень эффективно и не ржавеют. Легко реагирует с другими химическими элементами, особенно с кислородом, и легко образует внешний слой оксида алюминия, если оставить его на воздухе. Мы называем это физические и химические свойства алюминия вещей.

Фото: экспериментальный алюминиевый Ford Sable Автомобиль, выпущенный более 20 лет назад в 1995 году, был на 180 кг легче, чем аналогичный автомобиль со стальным кузовом и значительно более энергоэффективный. Сегодня, когда экономия топлива становится все более важной, полноразмерные алюминиевые автомобили стали обычным явлением. Новый грузовик Ford F-150 с полностью алюминиевым кузовом на целых 39 процентов (320 кг или 700 фунтов) легче своего предшественника. по данным Алюминиевой ассоциации. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США (DOE).

Сплавы

Алюминий действительно проявляет себя, когда вы комбинируете его с другими металлы для производства алюминиевых сплавов (сплав - это металл, смешанный с другими элементами для создания нового материала. с улучшенными свойствами - он может быть прочнее или плавиться при более высокой температуре). Некоторые из металлы, обычно используемые для изготовления алюминиевых сплавов, включают бор, медь, литий, магний, марганец, кремний, олово и цинк. Вы смешиваете алюминий с одним или несколькими из них в зависимости от работы, которую вы пытаетесь выполнить.

Композиты

Алюминий можно комбинировать с другими материалами совершенно по-другому. в композитах (гибридные материалы, изготовленные из двух или более материалов, сохраняющих их отдельная идентичность без химического объединения, смешивания или растворения). Так, например, алюминий может выступать в качестве «фонового материала» (матрицы) в так называемом композитном материале с металлической матрицей (MMC), армированном частицами карбида кремния, для создания прочного, жесткого и легкого материала, подходящего для самых разных в аэрокосмической, электронной и автомобильной промышленности - и (что очень важно) лучше, чем один алюминий.

Для чего используется алюминий?

Диаграмма: Потребление алюминия в США. Транспортировка (самолеты, корабли, грузовики и легковые автомобили) в настоящее время является крупнейшим одноразовым применением металла и его сплавов. Источник: Геологическая служба США, Обзор минерального сырья: Алюминий. Январь 2020.

Чистый алюминий очень мягкий. Если ты хочешь сделать что-нибудь посильнее но все же легкий, износостойкий и способный выдержать высокие температуры в самолете или автомобильный двигатель, вы смешиваете алюминий и медь.Для пищевой упаковки ничего подобного не нужно прочность, но вам нужен материал, который легко придать форму и запечатать. Ты получаешь эти качества путем легирования алюминия магнием. Предположим, вы хотите провести электричество на большие расстояния от источника питания. растения в дома и на фабрики. Вы можете использовать медь, которая вообще лучший проводник (переносчик) электричества, но он тяжелый и дорого. Алюминий может быть вариантом, но он не несет электричество так легко. Одно из решений - сделать силовые кабели из алюминий, легированный бором, который проводит электричество почти так же хорошо, как медь, но в жаркие дни намного светлее и меньше обвисает.Обычно алюминий сплавы содержат 90–99 процентов алюминия.

Как производится алюминий?

Фото: Готово к переработке: Эти раздавленные циновки из алюминиевых банок называются печеньем. Они готовы таять вниз и переработать. По данным Алюминиевой ассоциации, почти 70 процентов когда-либо добытого алюминия все еще используется сегодня благодаря эффективным программам утилизации. Переработать использованный алюминий намного дешевле и экологичнее, чем выкапывать боксит из земли и обрабатывать его: переработка позволяет сэкономить около 95 процентов энергии, необходимой для производства нового алюминия.Фото любезно предоставлено ВВС США.

Алюминий настолько легко реагирует с кислородом, что вы никогда не найдете его естественным образом. это в чистом виде. Вместо этого соединения алюминия существуют в огромных количествах. количества в земной коре в виде руды (необработанного скального материала), называемого бокситом. Это обычное название гидратированного оксида алюминия, вещества, обычно состоящего из двух третей оксид алюминия (химическая формула Al2O3) с одним третьи молекулы воды (h3O) заперт в кристалле состав. В зависимости от того, где на Земле это Обнаружено, что бокситы также содержат ряд различных примесей, таких как оксид железа, оксид кремния и оксид титана.В настоящее время в мире имеется около 55–75 миллиардов тонн ресурсов бокситов, которых достаточно, чтобы удовлетворять спрос «далеко в будущее» (по данным Минеральной службы Геологической службы США Сводки по сырьевым товарам, 2020 г.).

Если вы хотите превратить боксит в алюминий для изготовления полезных вещей, например банки, фольга для готовки и космические ракеты, вы должны избавиться от примесей и воды и разделить атомы алюминия из атомов кислорода, за которые они закреплены. Итак, делая алюминий на самом деле представляет собой многоступенчатый процесс.

Сначала боксит выкапывают из земли, раздавливают, сушат (если он содержит слишком много воды) и очистите его, чтобы остался только алюминий. окись.Затем вы используете электрическую технику, называемую электролиз разделите это на алюминий и кислород. (Электролиз противоположен что происходит внутри батареи. В аккумулятор, у вас есть два разных металлических соединения, вставленных в химическое соединение и замкните цепь между ними, чтобы произвести электричество. При электролизе вы пропускаете электричество через два металлических соединения, в химическое соединение, которое затем постепенно расщепляется на атомы.) чистый алюминий отливают в блоки, известные как слитки, которые можно обрабатываемые, формованные или используемые в качестве сырья для изготовления алюминиевых сплавов.

Изготовление годного к употреблению блестящего алюминия из каменных кусков боксита, который вы вырыли из земли - это долгий, грязный, невероятно энергоемкий процесс. Вот почему алюминиевая промышленность так заинтересована об утилизации таких вещей, как использованные банки из-под напитков. Их гораздо быстрее, дешевле и проще переплавить и использовать повторно. чем переработка бокситов. Это также намного лучше для среда потому что это экономит огромное количество энергии.

Таблица

: Почему переработка алюминия имеет смысл.Количество энергии, необходимое для переработки металл для повторного использования (оранжевые полосы) - это часть того, что требуется для производства первичного металла в первую очередь (синие полосы), но разница намного больше для алюминия (в центре), чем для стали (слева) или меди (справа) потому что алюминий очень сложно извлекать и очищать. Источник данных: «Таблица 7.11 воплощенная энергия выбранных материалов» в книге «Энергия и выбросы углерода» Никола Терри, UIT Кембридж, 2011 г., на основе данных из реестра углерода и энергии (ICE). Исследовательской группой по устойчивой энергетике Университета Бата.

Краткая история алюминия

Фото: Строительство алюминиевой лодки. Эта высокоскоростная алюминиевая лодка, известная как Littoral Surface Craft-Experimental (LSC-X) или X-Craft, показан здесь во время строительства во Фриленде, штат Вашингтон. Фото Джесси Прейно любезно предоставлено ВМС США.

Кто открыл алюминий, как и когда? Вот как это произошло ...

  • 1746: немецкий химик Андреас Маргграф (1709–1782) понимает, что квасцы (природное соединение алюминия, используемое для окрашивания тканей с древних времен) содержит неизвестный металл.Это алюминий, конечно, но он этого не знает.
  • 1809: английский химик сэр Хэмфри Дэви (1778–1829) дает название этому металлу. «алюминий» и (позже) «алюминий», но не может его отделить.
  • 1825: датский химик и пионер электротехники Ганс Кристиан Эрстед (1777–1851) поворачивается оксид алюминия в хлорид алюминия, а затем использует калий для превращения хлорид в чистый алюминий. К сожалению, он не может повторить трюк второй раз!
  • 1827: немецкий химик Фридрих Вёлер (1800–1882) также делает небольшой количество алюминия при нагревании оксид алюминия с металлическим калием.
  • 1855: французский химик Анри Сент-Клер Девиль (1818–1881) использует натрий для выделения алюминий. Поскольку натрий дешевле и его легче получить, чем калий, Девиль может производить больше алюминия - достаточно, чтобы сделать слиток. Он ставит это экспонируется на публичной выставке в Париже, Франция. Новый девиль метод означает, что алюминий становится более доступным, и цена начинает падать.
  • 1886: Работая независимо, американская команда Чарльза Мартина Холла (1863–1914) и его сестры. Джулия Брейнерд Холл (1859–1925) и француз Поль-Луи-Туссен Эру (1863–1914) открыли современный метод расщепления оксида алюминия электролиз для получения чистого алюминия.Их высокоэффективная техника, известный как Процесс Холла-Эру по-прежнему используется для производства большинства алюминия в мире сегодня.
  • 1888: австрийский химик Карл Байер (1847–1904) находит менее дорогой способ превращения бокситов в оксид алюминия - сырье, необходимое для Hall-Héroult процесс. Вместе Bayer и Hall-Héroult решают снизить цену на алюминий, что позволит использовать металл в гораздо большей количества.
  • 1893: Студебеккер запускает алюминиевый фургон для колумбийской выставки в Чикаго.
  • 1899: Спортивный автомобиль Dürkopp с алюминиевым кузовом представлен на Берлинском международном автосалоне. Несколько лет спустя Компания Pierce Arrow Motor Car производит автомобили с литыми алюминиевыми кузовами.
  • 1901: Пионер в области автомобилестроения Карл Бенц выпускает первый автомобильный двигатель из алюминия.
  • Начало 1900-х: Первые программы переработки алюминия.
  • 1913: Впервые произведена алюминиевая фольга.
  • 1920-е годы: начинают появляться современные алюминиевые сплавы.
  • 1925: Американское химическое общество официально меняет название с «алюминий» в «алюминий» в США.
  • 1946: Алюминий используется в кузове легких серийных Panhard Dyna X.
  • 1957: Представлены первые алюминиевые линии электропередачи.
  • 1959: Coors производит первую полностью алюминиевую банку для напитков.
  • 1975: Даниэль Кадзик изобретает фиксирующий язычок для банок с напитками.
  • 1990: Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) официально принимает термин «алюминий». как его написание.
  • 1994: Audi A8 устанавливает новые стандарты в производстве легких автомобилей благодаря алюминиевому каркасу кузова, который весит всего 249 кг (почти вдвое меньше). вес сопоставимого стального корпуса).
  • 2015: Ford запускает полностью алюминиевую версию своего чрезвычайно популярного грузовика F-150.

Узнать больше

На сайте

Возможно, вам понравятся эти статьи на нашем сайте

Другие сайты

Книги

Для читателей постарше
  • Экологическая химия алюминия Гаррисон Спозито. CRC Press, 2020. Подробный обзор того, как алюминий ведет себя в окружающей среде, например, в почве и воде.
  • Алюминий: свойства и физическое металловедение Джона Э. Хэтча. Американское общество металлов, 1984. Классическое руководство по физической природе алюминия и его различным применениям.
  • Справочник по алюминию Под редакцией Джорджа Э. Тоттена и Д. Скотта Маккензи. М. Деккер, 2003. Два тома, посвященные свойствам, металлургии, производству сплавов и производству.
Для младших читателей
  • Алюминий от Хизер Хасан. Rosen, 2007. Простые 48 страниц, посвященные истории алюминия, физическим и химическим свойствам, соединениям, производству и использованию.
  • Элементы: Алюминий Джона Фарндона. Benchmark Books (Маршалл Кавендиш), 2001. Простой, надежный, 48-страничный обзор для читателей в возрасте от 9 до 12 лет.

Статьи

  • Тайная жизнь алюминиевой банки - инженерный подвиг Джонатана Уолдмана. Проводной. 9 марта 2015 г. Изготовление банок для напитков - увлекательная задача в химии, биологии и инженерии.
  • Сталелитейная промышленность испытывает стресс, когда автопроизводители переходят на алюминий от Jaclyn Trop. Нью-Йорк Таймс.24 февраля 2014 г. Несмотря на преимущество в цене, сталь ощущает давление со стороны алюминия, поскольку автопроизводители пытаются создавать более легкие и экономичные автомобили.
  • Что касается автомобилей, то алюминий - это металл будущего, созданный Тюдором Ван Хэмптоном. Нью-Йорк Таймс. 16 февраля 2014 г. Почему алюминий вернулся в моду - и краткий обзор, когда он впервые был использован на транспорте.
  • Зеленый ряд над исландским алюминием от Ника Хайэма. BBC News, 1 ноября 2009 г. Двухминутный видеоролик о том, почему экологи недовольны энергоемкой выплавкой алюминия в Исландии.
  • Сьюзан Демут. Guardian, 29 ноября 2003 г. Статья, в которой описывается противодействие развитию Каранджукарской гидроэлектростанции.
  • Бьорк презирает «безумный» план исландского плавильного завода Алекса Кирби. BBC News, 2 января 2003 г. Первая статья, в которой описывается противодействие развитию Каранджукарской гидроэлектростанции.
  • Антиквариат: металл масс, ценимый сейчас Венди Мунан. The New York Times, 1 марта 2002 г. Увлекательное введение в использование алюминия в ювелирных изделиях, произведениях искусства и антиквариате.

Обычные вещи из алюминия


Есть много обычных вещей, сделанных из алюминия, которые можно рассматривать как металлолом. Помимо стали, алюминий, скорее всего, будет одним из наиболее часто встречающихся металлических отходов.




Серебристая отделка автомобилей, которую вы видите на автомобилях, изготовлена ​​из полированного алюминия. Бидоны из-под газировки изготавливаются из алюминия.

Конечно, они тоже стоят копейки или около того, в зависимости от того, где вы живете, но вы можете законно сохранить все алюминиевые вкладыши на крышках банок и утилизировать их отдельно.

Другие обычные предметы из алюминия , такие как фольга, велосипедные рамы, лестницы, почтовые ящики, скобы, гвозди, компьютерные детали, клюшки для гольфа, раковины, краны, дверные перегородки и оконные рамы, садовая мебель, кастрюли, сковороды, ворота, ограждения И автомобильные диски тоже сделаны из алюминия.

Многие продукты и закуски, которые вы едите или встречаете, также содержат алюминиевый лом, который можно переработать.

Другой пример обычных вещей, сделанных из алюминия, - обертка с серебряной подкладкой на вашем любимом шоколадном батончике.

Серебряный колпачок йогурта, подносов для телевизора или банки с кукурузой, которую вы с трудом открыли, а затем выбросил в мусорное ведро, стоит денег.

Олово для металлолома - олово - это еще один металл, такой как медь, с которым редко встретишься, когда охотишься за металлоломом. Олово часто используется для покрытия внутренней части консервов, кроме того, вы можете найти только обрезки праздничных банок, в которых когда-то был попкорн или шоколад.

У вас могут быть и другие консервные отходы, такие как противни для печенья, формы для пирогов или торта, а также формочки для печенья.Это всего лишь несколько примеров изделий из металлолома.

Лом чугуна - вы наверняка уже знаете, как выглядит чугун. Большинство людей хотя бы видели чугунную кастрюлю или сковороду. Это тяжелый металл и обычно имеет черный цвет.




Чугунный лом принесет вам хорошие зарплаты, как медь, если вы сможете достать их. Старые дома и кладбища обычно имеют чугунные заборы.

Есть ряд предметов, таких как садовая мебель, костровые ямы, водопровод, крышки канализационных стоков, роторы автомобилей и грузовиков, многие детали вашего двигателя, ванны и раковины в старых домах, окрашенные в белый цвет, на самом деле являются чугунными.

Если вы заинтересованы в том, чтобы сосредоточить больше усилий на поиске алюминиевого лома, я бы посоветовал вам прочитать мою статью, которая конкретно посвящена поиску больших количеств алюминия.

Ваш успех в качестве скребка зависит не только от того, сколько часов вы проводите в поездке по местности.

Это зависит от того, как вы делаете правильный выбор и планируете свою неделю заранее.

Если это ваш первый визит на сайт, спасибо, что заглянули.Для тысяч моих друзей, оставайтесь в безопасности и продолжайте поступать правильно.

Не позволяйте плохому яблоку испортить все, что у нас есть. Как всегда, присылайте мне новые скреперы. Спасибо, что нашли время прочитать эту полезную информацию.

Миграция алюминия из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, в продукты питания - риск для здоровья потребителей? Часть I из III: воздействие алюминия, высвобождение алюминия, переносимое еженедельное потребление (TWI), токсикологические эффекты алюминия, дизайн исследования и методы | Науки об окружающей среде Европа

Алюминий - третий по распространенности элемент в земной коре с долей 7.5%. Некоторые металлы, такие как железо и магний, необходимы для человеческого организма и поддержания функций организма и должны поступать в организм с пищей. С другой стороны, алюминий, несмотря на его широкое распространение, не имеет каких-либо функций в организме человека или животных [1–4]. Согласно более раннему исследованию, алюминий также не важен для высших растений [5]. Footnote 1 Основным источником алюминия в организме человека является пища. С другой стороны, поглощение через кожу играет второстепенную роль, несмотря на то, что дезодоранты, содержащие алюминий, неоднократно считались связанными с увеличением риска рака груди [8–10].Поглощение при вдыхании незначительно для населения, хотя рабочие, которые вдыхают пыль, содержащую алюминий, в течение длительного периода, имеют повышенную тенденцию к заболеванию легочным алюмозом (рестриктивное заболевание легких) [11]. Элементарный алюминий находит множество применений благодаря своим превосходным свойствам материала, таким как литье любой формы, пластичность, теплопроводность, низкая плотность, низкая температура плавления, окислительная пассивация и эластичность с одновременной ударной вязкостью. Следовательно, он высоко ценится как строительный материал, в электротехнических применениях, как упаковочный материал или как топливо для твердотопливных ракет, и это лишь некоторые области применения.Соединения алюминия используются в качестве пищевых добавок, в косметике, а также в фармацевтических препаратах. Кроме того, алюминий естественным образом содержится в пищевых продуктах [12–16]. Воздействие на человека делится на две категории: «внешний контакт» и «контакт с питанием»; примеры этих двух категорий представлены в Таблице 1.

Таблица 1 Алюминий - внешний и диетический контакт

Общее воздействие алюминия на человека в основном является результатом поглощения из продуктов питания и пищевых добавок, а также миграции из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами [3].

Алюминий в пищевых продуктах

Алюминий естественным образом встречается в питьевой воде и необработанных пищевых продуктах [12, 15, 17–20]. Эта естественная пропорция также называется «первичным содержанием» и представляет собой неизбежное содержание алюминия в пищевых продуктах [16]. Алюминий содержится в продуктах как растительного, так и животного происхождения. Алюминий в растениях отражает его содержание в почве и воде в результате уноса. Некоторые заводы потребляют больше алюминия, чем другие. Примерами растений, которые преимущественно поглощают алюминий, являются чайные кусты, листовые овощи и некоторые субтропические фрукты [14], а также пряные растения [13].В частности, растения, которые растут в кислой почве, накапливают большее количество алюминия. Встречающаяся в природе концентрация алюминия в пищевых продуктах животного происхождения является показателем содержания алюминия в кормах для животных и способности органов и тканей накапливать алюминий [14, 21]. Алюминий может попадать в обработанные пищевые продукты через пищевые добавки, а также за счет миграции из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, которые содержат алюминий [22].

В таблице 2 представлены типичные уровни концентрации алюминия в пищевых продуктах растительного и животного происхождения.

Таблица 2 Диапазон концентраций алюминия в пищевых продуктах.

В таблице 2 показано, что продукты животного происхождения, такие как молочные продукты, колбасы или морепродукты, а также овощи и выпечка, имеют концентрацию алюминия от 5,00 до 10,00 мг / кг, а пищевые продукты, такие как кофе, чай, специи и травы, - обнаружено, что концентрация> 10 мг / кг. Концентрации алюминия во многих пищевых продуктах были определены в Гессенской государственной лаборатории в предыдущие годы и частично опубликованы в 2011 году [16].

В таблице 3 представлены эти данные, расширенные с включением результатов, полученных с 2011 г .:

Таблица 3 Алюминий в пищевых продуктах (мг / кг или мг / л).

Как показано в таблице 3, значения, определенные из таблицы 2, подтверждаются этими результатами. Мясо и другие продукты животного происхождения, такие как молочные продукты, содержат более низкие концентрации алюминия, чем, например, кедровые орехи, какао-порошок, шоколад или хлеб, включая смеси для выпечки.

Алюминий в пищевых добавках или образующийся из них

Пищевые добавки, содержащие алюминий, относятся к вторичным или антропогенным источникам и могут иметь решающее влияние на общую концентрацию алюминия в пищевых продуктах.Различные соединения алюминия одобрены в качестве добавок в Европейском Союзе. В качестве красителя можно использовать элементарный алюминий. Кроме того, к техническому применению разрешены различные добавки, содержащие алюминий. К ним относятся укрепляющие агенты, высвобождающие агенты и разрыхлители. Регламент (ЕС) № 1333/2008 гармонизирует использование пищевых добавок в Европейском Союзе. Разрешенные добавки и их максимальные количества или максимальные концентрации перечислены в приложениях II и III к регламенту. Учитывая, что пищевые добавки, содержащие алюминий, могут способствовать увеличению общего потребления алюминия с пищей [22], допустимые максимальные количества в этих правилах являются сравнительно высокими.В таблице 4 представлены сводные данные о различных формах использования алюминия и его соединений в качестве пищевых добавок.

Таблица 4 Пищевые добавки, содержащие или состоящие из алюминия, в соответствии с Федеральным министерством здравоохранения Австрии [22]

Алюминий из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами

Алюминий и алюминиевые сплавы обычно используются при производстве посуды, контактирующей с пищевыми продуктами. Наряду с пищевыми добавками эти объекты представляют собой дополнительный антропогенный источник алюминия в продуктах питания.До конца XIX века изделия из алюминия считались предметами роскоши; однако с уменьшением стоимости производства область применения была значительно расширена. Из-за свойств материала, упомянутых выше, посуда для еды и питья, а также кастрюли и сковороды производятся из алюминия с конца 1900-х годов. Первое массовое применение было в армии, в качестве столовой посуды, кастрюль и столовых. Новые процедуры приготовления, хранения и упаковки пищевых продуктов привели к увеличению использования алюминия в пищевых продуктах.Сегодня невозможно представить пищевой сектор без алюминия. В таблице 5 представлены сводные данные о различных применениях алюминия в материалах, контактирующих с пищевыми продуктами.

Таблица 5 Обзор материалов из алюминия, контактирующих с пищевыми продуктами.

Удельный лимит выбросов (SRL)

В сентябре 2013 года Совет Европы принял резолюцию по металлам и сплавам, контактирующим с пищевыми продуктами [23]. В этой резолюции были предложены конкретные пределы выбросов (SRL) для металлов и сплавов, включая алюминий.В качестве основного принципа высвобождение металла должно оставаться на «разумно достижимом низком уровне (ALARA)». В стандарте SRL указано, что максимальное количество ионов металла (в мг) может быть перенесено с определенной поверхности контактного материала в продукт питания. (в кг) или имитатор пищи. Учитываются известные токсикологические особенности данных металлов. ПДК по выбросу алюминия в пищевые продукты был установлен на уровне 5,00 мг / кг пищевых продуктов [23]. Данные программ мониторинга пищевых продуктов и имитаторов пищевых продуктов, проводимые пищевой промышленностью, а также членами Европейского сообщества, показывают, что это значение может соблюдаться [23].SRL также используется официальными контролирующими органами. В исследованиях, представленных в этой статье, также были протестированы расходные жидкости, при этом SRL для жидкостей будет выражаться в единицах мг / л.

Допустимое недельное потребление (TWI)

Объединенный комитет экспертов ФАО / ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) и Научный комитет по пищевым продуктам (SCF) опубликовали предварительное допустимое недельное потребление (PTWI) для алюминия в размере 7,00 мг / кг массы тела. (BW) в неделю. Это значение было получено в результате экспериментов на животных, изучающих токсикологию алюминия у собак, крыс и мышей [24].В соответствии с этим, взрослому человеку весом 70 кг разрешено принимать 490 мг в неделю, а ребенку весом 15 кг - 105 мг в неделю. Более поздние исследования на животных [25] предполагают, что повреждение может произойти при более низких дозах, чем 7,0 мг / кг в неделю, поэтому в 2006 г. предварительный TWI был соответственно снижен до 1,0 мг / кг МТ. Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA) также указало TWI для алюминия на уровне 1,00 мг / кг МТ в неделю, основываясь на совокупных результатах различных исследований и из-за накопления алюминия в организме.Это настоящий критерий, признанный Европейским Союзом [26, 27]. Соответственно, взрослый с массой тела 70 кг может потреблять 70,0 мг алюминия в неделю в течение всей жизни, 15,0 мг для ребенка с весом 15 кг.

Токсикологическое воздействие алюминия

Поглощение алюминия может привести к риску для здоровья человека. Алюминий влияет на многие биологические процессы в организме. Однако точный механизм токсичности алюминия до конца не изучен. Считается несомненным, что алюминий потенциально токсичен для клеток и нейротоксичен.[22]. Активность ферментов может быть нарушена, а функция митохондрий может быть нарушена. Алюминий также может вызывать окислительный стресс [4]. В частности, алюминий может отрицательно повлиять на три системы органов: кроветворную систему, нервную систему и кости. Также было высказано предположение, что алюминий может играть роль в возникновении таких заболеваний, как рак груди и деменция Альцгеймера [22]. Единственные прямые связи, которые были показаны между алюминием и болезнью, - это гемодиализная энцефалопатия, остеомаляция (размягчение костей), анемия и алюминоз (патологические изменения в легких) [22, 28].Особое значение имеют отравления алюминием в виде энцефалопатии и остеомаляции. Эти эффекты могут возникать у пациентов с хроническим заболеванием почек, которые зависят от диализа или принимают фосфатсвязывающие препараты, содержащие алюминий, в течение длительных периодов времени [29]. Диализная энцефалопатия Сноска 2 была связана с повышенными концентрациями алюминия в головном мозге диализных пациентов. Для адекватного удаления фосфатов из крови диализирующая жидкость содержит соединение алюминия.Затем алюминий может накапливаться в организме и в головном мозге. Пациенты могут страдать от проблем с речью и мышечных спазмов, особенно вызванных трехвалентными ионами алюминия, изменениями личности, ускоренной деменцией и депрессивным настроением [30, 31]. Скелетная система также была предложена как потенциальная мишень токсичности алюминия [28]. Долгосрочное потребление сравнительно большого количества алюминия, например, прием антацидов Footnote 3 , содержащих алюминий, может вызвать дисбаланс в семье, где содержится кальций и фосфат, что приведет к размягчению костей [32].Существенное загрязнение алюминием может привести к задержке развития костей [31] и развитию анемии. Анемия, индуцированная алюминием, обычно макроцитарная и гипохроматическая, Footnote 4 часто встречается у диализных пациентов. Точная причина этого явления остается неизвестной [31]. Алюминоз, также называемый «алюминиевым легким», является профессиональным заболеванием рабочих, подвергающихся воздействию пыли и паров алюминия и оксида алюминия. Из всех рисков для здоровья, связанных с алюминием, наиболее давно известен алюмоз.[29]. Соединения алюминия накапливаются в легких и нарушают систему самоочищения легких. Кроме того, они могут вызывать воспалительные процессы, которые вызывают необратимое повреждение тканей дыхательной системы и легких, что может привести к фиброзу [33, 34]. Из-за неадекватных и спорных данных участие алюминия в раке груди и развитии болезни Альцгеймера, как упомянуто в обсуждении, не может быть ни подтверждено, ни опровергнуто. Признаки взаимосвязи между алюминием и раком груди являются результатом наблюдений, что ткани груди женщин с опухолями в некоторой степени могут иметь более высокие концентрации алюминия, чем ткани здоровых женщин.Следует также отметить, что непропорционально высокая заболеваемость раком груди у женщин в верхнем внешнем квадранте возрастает с годом публикации с 30,9% в 1926 году до 43–48% в 1947–1967 годах и до 60,7% в 1994 году [35]. Помимо улучшенных методов диагностики рака груди, также может сыграть роль использование антитранспирантов или дезодорантов, содержащих алюминий. Поскольку эти вещества наносятся очень близко к тканям груди, они могут быть вовлечены в развитие рака груди [9]. Однако следует отметить, что данные, относящиеся к этому, противоречивы, и, как следствие, невозможно сделать научно обоснованные выводы относительно антитранспирантов или дезодорантов, содержащих алюминий, и рака груди.Однако в ответ на эту неоднозначную ситуацию на рынке начали появляться антитранспиранты, не содержащие алюминия. Болезнь Альцгеймера - это заболевание, характеризующееся нарушениями когнитивных функций, такими как нарушения памяти и ориентации [36]. Сообщалось о повышенных концентрациях алюминия в определенных областях мозга [37]. Как и в случае с ролью алюминия в развитии рака груди, роль алюминия в болезни Альцгеймера остается очень спорной. В качестве возможного механизма были предложены нейротоксический потенциал алюминия и возможность того, что алюминий, связанный с трансферрином, может попасть в мозг.Нет никаких доказательств того, что алюминий может быть единственным причинным фактором болезни Альцгеймера, но может действовать как кофактор, способствующий развитию болезни [22].

Основа для исследования

В результате важности воздействия алюминия с пищей (см. «Алюминий в пищевых добавках или в результате его воздействия» выше) и обычного использования алюминиевых материалов, контактирующих с пищевыми продуктами (см. «Алюминий из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами» выше) ), в частности в частных домах, исследовалась миграция алюминия из контактных материалов в продукты питания.Это исследование было сочтено необходимым из-за неполных данных о миграции алюминия из бытовой и кухонной посуды в рамках защиты потребителей, и в этой степени из алюминиевых бутылок для питья и алюминиевых горшков мока на плите (Часть II), а также из алюминиевых сковородок для гриля и походная утварь (Часть III) была исследована на предмет миграции алюминия в пищу.

Пять фактов об алюминии, которых вы могли не знать

Пять фактов об алюминии, которых вы могли не знать

Когда большинство людей думают об алюминии, это относится к банке из-под газировки или длинным полоскам фольги, используемым на кухне.Что интересно в алюминии, так это то, что он действительно встречается во многих местах, например, в дверных ручках, кухонной утвари и даже в производстве стекла. И он продолжает набирать обороты во многих отраслях.

По данным Алюминиевой ассоциации, он производился в промышленных объемах чуть более 100 лет, что делает его сравнительно новым промышленным металлом.

Что делает алюминий таким популярным?

Помимо того, что он является вторым по распространенности металлическим элементом в земной коре после кремния, его легко формовать, складывать и перерабатывать.Это создает длинный список преимуществ для таких вещей, как упаковка, транспортировка и строительство.

Поскольку Pace является компанией по литью алюминия под давлением, вы можете себе представить, как мы ценим этот распространенный элемент. Мы считаем, что чем больше люди понимают преимущества и способы использования алюминия, тем больше мы сможем внедрять инновации и совершенствовать технологии на основе этого богатого ресурса.

Имея это в виду, мы хотели бы поделиться несколькими интересными фактами.

  1. Алюминий зеленого цвета. Есть два типа алюминия: первичный и вторичный. Первичное производство - это процесс изготовления нового алюминия. Вторичное производство - это переработка существующего алюминия в другую пригодную для использования форму. Этот вторичный процесс чрезвычайно безопасен для окружающей среды. Фактически, это на 92 процента более энергоэффективно, чем при первичном производстве. Благодаря возможности перерабатывать алюминий так легко, нет большого спроса на добычу новых ресурсов. Алюминиевая ассоциация сообщает, что 75 процентов когда-либо производимого алюминия все еще используется.В своей деятельности Pace использует только переработанный алюминий. Это более рентабельный и ответственный способ работы.
  1. Алюминий очень легкий. По данным Геологической службы С., это треть веса стали или меди. Для Pace это означает, что позволяет нам расширить возможности дизайна. Мы можем разрабатывать продукты, которые позволяют уменьшить вес, что имеет решающее значение для многих наших клиентов, особенно в авиационной, водной и автомобильной промышленности.Более легкие машины потребляют меньше энергии для работы.
  1. Алюминий хорошо сочетается с другими. Уникальные свойства алюминиевого сплава позволяют металлу хорошо работать со стальной матрицей, которую использует Pace. С алюминием процесс идет быстро, и мы можем получить мелкие детали детали. Это может исключить второстепенные операции и позволить нам комбинировать детали. Это означает меньшие затраты на сборку отливок с меньшими затратами и более мелкими деталями.
  1. Алюминий родился в результате науки. Алюминий в природе не встречается в земной коре. Он происходит из боксита, который нужно переработать, чтобы получить алюминий. Это означает, что потребовались усилия химиков и инженеров, чтобы воплотить его в жизнь. По сути, этот металл стал возможным благодаря инновациям. Интересно, что датский химик Ганс Кристиан Эрстед впервые извлек алюминий из квасцов в 1825 году. Он оставался новинкой и слишком дорогим для массового производства до 1886 года, когда американский химик Чарльз Мартин Холл и французский химик Поль Эру. независимо изобрел процесс Холла-Эру, который используется до сих пор.
  1. Алюминий становится прочнее. Ученые продолжают искать способы улучшить алюминий, и в настоящее время на рынке представлены сотни смесей. Один из последних достижений был сделан в 2010 году. Юньтян Чжу, профессор Государственного университета Северной Каролины, и его коллеги подвергли алюминий с магнием и цинком экстремальному давлению. В результате получился алюминий, прочный, как сталь. Следующим этапом разработки является производство его в достаточно больших объемах для коммерческого применения, что изменит правила игры для многих отраслей.

Благодаря такому множеству применений и уникальных преимуществ алюминий легко классифицировать как металл современной жизни. Мы рады продолжить внедрение инноваций с помощью этого ресурса и посмотреть, как он изменит мир вокруг нас в ближайшие годы.

Чтобы получить полную историю алюминия, ознакомьтесь с этой статьей от Aluminium Association.

фактов об алюминии | Живая наука

Алюминий: его не просто можно найти в холодильнике, обернутым вокруг остатков недельной давности.Этот элемент является вторым по распространенности металлическим элементом в земной коре после кремния. Он используется в банках из-под газировки и другой упаковке, в самолетах и ​​автомобилях, и даже в шикарном iPhone 6.

Огромный объем алюминия - около 8 процентов земной коры по весу, по данным Университета Висконсина - делает его легким в употреблении. этот металл как должное. Но алюминий легкий (по данным Геологической службы США в три раза меньше стали или меди), его легко формовать, складывать и утилизировать.Он устойчив к коррозии и выдерживает многократное использование.

Самое забавное в алюминии то, что он вообще не должен быть таким полезным. Металл на самом деле окисляется или легко теряет электроны - тот же тип реакции, который вызывает ржавчину железа. Однако, в отличие от хлопьевидного оксида железа, продукт этой реакции, оксид алюминия, прилипает к исходному металлу, защищая его от дальнейшего разложения, согласно данным Университета Висконсина.

Just the Facts

  • Атомный номер (количество протонов в ядре): 13
  • Атомный символ (в Периодической таблице элементов): Al
  • Атомный вес (средняя масса атома): 26.9815386
  • Плотность: 2,70 грамма на кубический сантиметр
  • Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
  • Точка плавления: 1220,58 градусов по Фаренгейту (660,32 градуса Цельсия)
  • Точка кипения: 4566 градусов F (2519 градусов C)
  • Количество изотопов ( атомов одного и того же элемента с разным числом нейтронов): 22, один стабильный
  • Наиболее распространенные изотопы: Al-27 (стабильный) и Al-26 (радиоактивный; период полураспада 730 000 лет)

Алюминий образует звезды в реакция синтеза, в которой магний захватывает дополнительный протон, согласно Chemicool, химическому сайту, созданному Дэвидом Д.Сю из Массачусетского технологического института. Однако в природе он не встречается в чистом виде; В земной коре алюминий чаще всего встречается в виде соединения, называемого квасцами (сульфат калия и алюминия).

Согласно данным Национального ускорительного центра Томаса Джефферсона, датскому химику Гансу Кристиану Эрстеду впервые удалось извлечь алюминий из квасцов в 1825 году. Позже ученые усовершенствовали процесс получения алюминия для получения квасцов, но не смогли снизить цену до практического уровня.На протяжении десятилетий алюминий ценился больше, чем золото: Наполеон III, первый президент Второй французской республики с 1848 года, с гордостью обслуживал своих самых почетных гостей, используя алюминиевые тарелки и столовые приборы, потому что, по данным The Aluminium, это был такой редкий металл. Ассоциация. Согласно статье 1911 года в журнале Good Housekeeping Magazine, Наполеон III заказал для своего сына алюминиевую погремушку.

Наконец, в 1886 году французский инженер Поль Эру и выпускник химического факультета Оберлина Чарльз Холл независимо друг от друга изобрели процесс, в котором оксид алюминия плавится в криолите (фторид натрия-алюминия) и подвергается воздействию электрического тока, согласно American Chemical Общество.По данным ACS, процесс Холла-Эру все еще используется для производства алюминия сегодня, наряду с процессом Байера, который извлекает алюминий из бокситовой руды.

Единственная стабильная форма алюминия - это Al-27, а период полураспада большинства изотопов составляет всего миллисекунды, то есть они исчезают менее чем за мгновение ока. Но у Al-26, радиоактивного изотопа алюминия с самым долгим сроком существования, период полураспада составляет около 730 000 лет. Согласно исследованию, опубликованному в январе 2006 года в журнале Nature, этот изотоп обнаружен в областях звездообразования в галактике.В этом исследовании исследователи НАСА использовали обнаруживаемые вспышки Al-26, чтобы определить сверхновые звезды или взрывы звезд. Используя эти отпечатки пальцев Al-26, ученые подсчитали, что сверхновая в галактике Млечный Путь происходит в среднем каждые 50 лет и что каждый год рождается семь новых звезд.

Кто знал?

  • Алюминий в изобилии: в 2012 году, по данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), только для контейнеров и упаковки было произведено 1,9 миллиона тонн алюминия.Еще 1,7 млн ​​тонн пошло на бытовую технику, запчасти для автомобилей и другие товары длительного пользования.
  • По данным Chemicool, один Boeing-747 содержит 147 000 фунтов (более 66 000 кг) алюминия.
  • Не пытайтесь делать это дома (если у вас нет вытяжного шкафа). Алюминиевый порошок плюс йод плюс несколько капель воды создают настоящую картину: облака токсичного пурпурного пара йода, а затем внезапное пламя. Реакция - это демонстрация того, насколько химически активным может быть алюминий.
  • Утилизация! По данным EPA, переработка алюминия требует всего 5 процентов энергии, необходимой для извлечения нового алюминия из руды.По состоянию на 2012 год около 55 процентов алюминиевых банок для напитков отправлялось в мусорную корзину.
  • Вершина памятника Вашингтону увенчана алюминиевой пирамидой диаметром 8,9 дюйма (22,6 см). Согласно статье 1995 года в Journal of the Minerals, Metals and Материалы общества.
  • Этой банки кока-колы могло не хватить надолго.По данным Алюминиевой ассоциации, возврат алюминиевой банки после переработки занимает всего 60 дней, как и новой.
  • Trippy: По данным Алюминиевой ассоциации, около 75 процентов всего когда-либо производимого алюминия все еще используется благодаря переработке.

Текущие исследования

Возможно, самое известное появление алюминия в недавних исследованиях произошло в 2011 году, когда он сыграл роль в присуждении Нобелевской премии по химии. Лауреат премии, материаловед Дэн Шехтман из Израильского технологического института Технион открыл квазикристаллы, молекулярные структуры неповторяющихся структур.Материал, в котором Шехтман открыл эти квазикристаллы, представлял собой смесь марганца и алюминия.

По словам Юньтян Чжу, профессора материаловедения и инженерных наук в Университете штата Северная Каролина, на рынке представлены сотни алюминиевых сплавов или смесей с другими металлами. Сам по себе алюминий легкий, но слабый, поэтому для придания ему большей мускулатуры добавляют другие металлы.

Чжу и его коллеги довели эту концепцию до крайности, создав алюминий, прочный, как сталь, сообщили они в статье, опубликованной в журнале Nature Communications в 2010 году.Подвергая алюминий, смешанный с небольшим количеством магния и цинка, экстремальному давлению, исследователи обнаружили, что они могут измельчать зерна алюминия до наноразмеров. Эти более мелкие зерна позволяют сплаву двигаться, поэтому он не становится хрупким и не трескается, как керамика, под давлением. Но движение достаточно сдержанное, чтобы материал оставался очень прочным.

«Наноструктура очень затрудняет перемещение дислокации, но в то же время, когда вы прикладываете достаточно высокую силу, она позволяет ей двигаться», - сказал Чжу Live Science.

В настоящее время исследователи могут производить только небольшие количества этого сверхпрочного алюминиевого сплава за раз, а это означает, что коммерческое применение пока невозможно.

Тем временем в Орегоне исследователи используют передовые технологии для изучения алюминия на водной основе или соединений алюминия, образующихся в воде, особенно оксидов алюминия. Оксиды алюминия - это соединения, в состав которых входят как алюминий, так и кислород.

«Оксид алюминия, особенно в виде пленки, используется во многих различных отраслях промышленности», - сказал Дуглас Кеслер, директор Центра устойчивой химии материалов при Университете штата Орегон.Эти пленки создают хорошие устойчивые к царапинам и коррозии барьеры; Оксиды алюминия также используются при очистке воды для осаждения крошечных частиц, сказал Кеслер Live Science.

Кеслер и его команда работают над анализом чернильных растворов, которые можно нагревать и сушить до пленок оксида алюминия.

«У нас нет химических методов, которые позволяют нам одновременно с такими растворами определять как состав, так и структуру, молекулярную структуру того, что находится в растворе», - сказал Кеслер.«Итак, мы взяли несколько совершенно новых лазерных технологий и объединили их с мощными вычислениями, чтобы иметь возможность одновременно определять состав и структуру».

Как только они поймут решения, сказал Кеслер, исследователи смогут лучше контролировать процесс производства пленок и научиться делать их энергоэффективными способами. Прямо сейчас команда больше всего заинтересована в использовании пленок для туннелирования электронов. По словам Кеслера, помещая пленку очень чистого оксида алюминия между двумя электродами, ученые очень близки к тому, чтобы заставить электроны прыгать с одного электрода на другой, не взаимодействуя с пленкой: «По сути, мгновенный переход от одного электрода к другому, "- сказал Кеслер.

Это устройство туннелирования электронов можно использовать как дешевый и простой переключатель, сказал Кеслер.

Дополнительные ресурсы

Follow Live Science @livescience , Facebook & Google+ .

.