Movatterモバイル変換


[0]ホーム

URL:


Перейти до вмісту
Вікіпедія
Пошук

Алюміній

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Алюміній (Al)
Атомний номер13
Зовнішній вигляд простої речовиним'який, легкий,
сріблясто-білийметал
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)26,981539а.о.м. (г/моль)
Радіус атома143пм
Енергія іонізації (перший електрон)577,2(5,98) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація[Ne] 3s2 3p1
Хімічні властивості
Ковалентний радіус118пм
Радіус іона51 (+3e)пм
Електронегативність (за Полінгом)1,61
Електродний потенціал-1,66 в
Ступені окиснення3
Термодинамічні властивості
Густина2,6989 г/см³
Молярна теплоємність0,900 Дж/(К·моль)
Теплопровідність237 Вт/(м·К)
Температура плавлення933,5 К
Теплота плавлення10,75 кДж/моль
Температура кипіння2740 К
Теплота випаровування284,1 кДж/моль
Молярний об'єм10,0 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґраткикубічна
гранецентрована
Період ґратки4,050 Å
Відношення с/аn/a
Температура Дебая394 К
Інші властивості
Критична точкан/д
HHe
LiBeBCNOFNe
NaMgAlSiPSClAr
KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
CsBa*HfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
FrRa**RfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
*LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu
**AcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr
CMNS: Алюміній уВікісховищі Редагувати інформацію у Вікіданих

Алюмі́ній[1][2] —хімічний елемент 3 групиперіодичної системи, йогоатомний номер 13, відносна атомна маса 26,9815[3]. В природі існує єдиний стабільний ізотоп27Al. Третій за вмістом елементземної кори (післякисню ікремнію), що становить приблизно 8 % від їїмаси, і також найпоширеніший метал.[4]

Історія

[ред. |ред. код]
СтатуяАнтероса наплощі Піккаділлі в Лондоні, виготовлена в 1893 і є однією з перших статуй відлитих з алюмінію

Назваалюміній походить від словаalumen (галун), бо (заІсидором) ця речовина застосовувалась як протрава для фарбування:«Alumen vocatur a lumin e, quod lumen coloribus praestat tingendis»[5].Пліній описує галуни і їх застосування і знаходить згадку про них ще уГеродота (V ст. до н. е.) під назвою στυπτηρία[6]. Однак в той час галуни (тобто KAl(SO4)2·12H2O) не відрізняли від сполук з аналогічною дією, наприкладзалізного купоросу. В чистому вигляді галуни були отримані, очевидно,алхіміками.Земля, яка була в основі галунів, тобтооксид алюмінію, була вперше отримана в1754 роціМаргграфом, і пізніше отримала назвуглинозем.

Гемфрі Деві в1808 році визначив існування металу основи галунів, і назвав йогоалюміум, а пізнішеалюмінум. Протягом 1808—1810 років він намагався електролітично виділити цей метал з глинозему, проте це йому не вдалось.

Вперше отримати металічний алюміній вдалосяданському фізикуГансу Крістіану Ерстеду в1825 році, термічним відновленням безводногохлориду алюмініюамальгамоюкалію[7].

Цей спосіб був вдосконаленийФрідріхом Велером, який замість амальгами застосував чистий калій в1827 році. Веллеру також належить перший приблизно точний опис властивостей металу.

У1854 роціАнрі Сент-Клер Девіль вдосконалив метод Веллера й налагодив промислове виробництво алюмінію. Девіль в процесі отримання алюмінію замінив калій дешевшимнатрієм, а також хлорид алюмінію сумішшю AlCl3 зNaCl, за рахунок чого компоненти суміші перебували в розплавленому стані. Досліди на заводі Жавеля завершились успішно і 18 липня1855 року були отримані перші зливки металу масою 6-8 кг, які були показані наВсесвітній виставці в Парижі.[8] В той час алюміній був настільки дорогим, що на виставці він був виставлений поряд з скарбами з державної казни, а імператорНаполеон III використовував посуд з алюмінію на державних прийомах.

У1865 році російський вченийМикола Бекетов застосував реакцію взаємодії між кріолітом і магнієм для отримання алюмінію. Його спосіб мало чим відрізнявся від способу Девілля, але був простішим. В німецькому місті Гмелінгемі в1885 році був збудований завод, який працював за методом Бекетова, де за п'ять років було отримано 58 т алюмінію — більше 1/4 всього світового виробництва алюмінію протягом 1854—1890 років[9].

Добування алюмінію хімічним способом не могло забезпечити промисловість дешевим металом, тому дослідникам довелось шукати інших способів виробництва алюмінію.

Ще в1854 роціБунзену вдалось отримати алюміній електролітичним шляхом, а самеелектролізом хлориду алюмінію.

В1886 роціПоль Еру вФранції іЧарльз Гол вСША майже одночасно, незалежно один від одного запропонували добувати алюміній електролізом глинозему, розплавленого вкріоліті, чим започаткували сучасний спосіб добування алюмінію. Світове виробництво алюмінію швидко росло і в1893 році перевищило 1 тис. тонн в рік. Подальші зміни цін на нього показано в таблиці.

Ціни на металевий алюміній
(в доларах за кг)
18521854185518561857185818861888
12006002507560251711,5
1890189519001950196519801989
5,01,150,730,400,541,531,94

У СРСР перші 8 кг алюмінію були отримані27 березня 1929 р. у Ленінграді на заводі «Червоний виборжець». У1932 р. вступив до ладу перший у СРСР Волховський алюмінієвий завод, а на наступний рік — Дніпровський у Запоріжжі (перший алюмінієвий завод в Україні)[10].

Поширення в природі

[ред. |ред. код]
Детальніше у статтяхРесурси і запаси алюмінію таАлюмінієві руди

Алюміній за розповсюдженням уземній корі займає третє місце. Його вміст в літосфері згідно з А. П. Виноградовим 8,05 %. Глобальні запаси алюмінію на Землі (в межахноосфери) становлять 1,2·109 т (2000 р.), термін їх вичерпання за прогнозамиРимського клубу — 55 років.

В природі зустрічається винятково у вигляді сполук, входить до складу 270мінералів. Найрозповсюдженішими з них є подвійні силікати (польові шпати,слюди та ін.) і продукти їх вивітрювання —глини. З подвійних силікатів найважливіші: калієвий польовий шпат абоортоклаз K[AlSi3O8], натрієвий польовий шпат абоальбіт Na[AlSi3O8], кальцієвий польовий шпат абоанортит Ca[Al2Si2O8], плагіоклаз (ізоморфні суміші кальцієвого і натрієвого польового шпату:олігоклаз,андезин,лабрадорит); слюди:біотит,мусковіт,цинвальдит ілепідоліт. Близькі до польових шпатівнефелін Na[AlSiO4] ілейцит K[AlSi2O6]. Відомі подвійні силікати кальцію і алюмінію —цоїзит,епідот івезувіан, подвійний силікат магнію і алюмінію —кордієрит. Силікат алюмінію Al2SiO5 зустрічається у вигляді мінералів:кіаніту,силіманіту іандалузиту. Залюмосилікатів, що містятьфлуор можна відмітититопаз Al2(OH, F)2[SiO4].

Оксид алюмінію зустрічається у виглядікорунду інаждаку. Найважливіше джерело видобування алюмінію — боксит — складається з мінералівбеміту ідіаспору AlOOH ігідраргіліту (гібситу) Al(OH)3 (найбільші родовища вАвстралії,Бразилії,Гвінеї,Ямайці). Важливим мінералом алюмінію є такожкріоліт Na3AlF6.

Ізотопи

[ред. |ред. код]
Докладніше:Ізотопи алюмінію
Деякі ізотопи алюмінію
ІзотопПеріод напіврозпадуЧастинки,
що поглинаються
Тип розпадуЕнергія випромінювання,
еВ
Деякі р-ії
утворення
23Al0,13 с — — —-
24Al2,07 сНейтронβ+
γ
~8,5
1,38-7,1
Mg24 (p, n)
25Al7,5 сНейтронβ+3,2Mg25 (p, n)
26mAl7,0 сНейтронβ+3,2Mg25 (d, n)
26Al106 роківНейтронзахоплення ел.
β
γ
-
1,16
1,83, 1,14
Mg25 (d, n)
Mg26 (p, n)
Al27 (n, 2n)
27Alстабільний — — —-
28Al144 с2 протони
1 протон
β-
γ
2,86
1,78, 1,27
Al27 (n, γ)
Al27 (n, γ)
29Al396 сПротон
Протон
β-
γ
2,5, 1,4
1,28, 2,43
Al (α, 2p)
Mg(α, p)

Фізичні властивості

[ред. |ред. код]

Алюміній — сріблясто-білий легкийметал, добрий провідниктепла іелектрики, пластичний, легко піддаєтьсямеханічній обробці.

Кристалічна структура і атомний радіус

Алюміній маєкубічну гранецентрованукристалічну ґратку (просторова група Fm3m). Найближча відстань між двома атомами становить 2,863 Å. Прийнятийперіод кристалічної ґратки алюмініюa = 4,0414 Å при кімнатній температурі[11]. Кристалічна ґратка стабільна при температурах від 4 К і до температури плавлення 933 К. Параметр ґратки дуже слабо змінюється від наявності домішок.

Атомний радіус алюмінію визначений як половина між найближчими атомами-сусідами в кристалічній структурі і рівний 1,43Å. В кристалічній структурі алюмініюметалічний зв'язок.

Густина

Теоретична густина алюмінію обрахована за параметрами його кристалічної ґратки становить 2,69872 г/см³. Експериментальні дані густини дляполікристалічного алюмінію 99,996 % чистоти становлять 2,6989 (при 20 °C) г/см³, а длямонокристалів — на 0,34 % вище.

Так, густина розплавленого алюмінію чистотою 99,996 % на 6,6 % менше, ніж у твердого металу, і при температурі 973 К становить 2357 кг/м³ і майже лінійно знижується до 2304 кг/м³ при температурі 1173 К.

Термічне розширення

Коефіцієнт термічного розширення α відпаленого алюмінію чистотою 99,99 % при температурі 293 К становить 23·10−6 і практично лінійно зростає до 37,3·10−6 К−1 при температурі 900 К.

Теплопровідність

Теплопровідність повністю відпаленого алюмінію в твердому стані знижується з ростом температури від 2,37 (298 К) до 2,08 Вт·см−1·К−1 (933,5 К) і при температурах вище 100 К вона малочутлива до чистоти металу.

При нагріванні алюмінію і переході його з твердого стану в рідкий у нього різко зменшується теплопровідність: з 2,08 до 0,907 Вт·см−1·К−1, а далі з ростом температури вона збільшується і при температурі 1000 °C становить вже 1,01 Вт·см−1·К−1.

Електропровідність

Питомий опір алюмінію високої чистоти (99,99 %) при температурі 20 °C становить 2,6548·10−8. Провідність алюмінію сильно залежить від його чистоти, причому вплив різних домішок залежить не тільки від концентрації цієї домішки, а й від того чи вона знаходиться втвердому розчині чи поза ним. Найбільш сильно підвищують опір алюмінію домішкихрому,літію,мангану,магнію,титану іванадію. Питомий опір ρ (мкОм·м) відпаленого алюмінієвого дротика в залежності від вмісту домішок (%) можна приблизно визначити за наступною формулою: ρ = 0,0264 + 0,007Si + 0,0007Fe + 0,04(Ti + V + Cr +Mn)

При температурі 1,175 ± 0,001 К алюміній переходить внадпровідний стан.

Питомий опір алюмінію при переході з твердого стану в рідкий стрибком зростає з 11 до 24 мкОм·см.

Плавлення і кристалізація

Температура плавлення алюмінію дуже чутлива до чистоти металу і для високочистого алюмінію (99,996 %) становить 933,4 К (660,3 °C), а температура початку кристалізації алюмінію заШкалою температур Кельвіна (1968 р.) вважається рівною 660,37 °C і її використовують протягом десятків років для калібруваннятермопар. Підвищення зовнішнього тиску збільшує температуру плавлення алюмінію, і вона досягає 700 °C при тиску близько 100 МПа.

Температура кипіння алюмінію становить приблизно 2452 °C, прихована теплота плавлення чистого алюмінію — 397 Дж·г−1, а прихована теплота випаровування 9462Дж·г−1.

Питома теплоємністьСр алюмінію при 0 °C становить 0,90 Дж·г−1·К−1, зі збільшенням температури вона зростає і визначається рівнянням:Ср =С0 +bT,

деС0 — теплоємність при температурі 0 °C;b = 2,96·10−3;T — температура, К.

Поверхневий натяг

Поверхневий натяг σ має максимальне значення при температурі плавлення і з ростом температури він знижується: σ = 868 — 0,152(t —tп),

де σ — поверхневий натяг, Н/м;t — температура, °C;tп — температура плавлення алюмінію, °C.

В'язкість

В'язкість алюмінію при температурі плавлення становить 0,012 Па·с і збільшується при наявності навіть невеликого вмісту твердих включень, наприклад,оксиду алюмінію і нерозчинних домішок. З ростом температури в'язкість знижується.Легуючі добавки Ti, Fe, Cu збільшують, а Si і Mg знижують в'язкість сплаву.

Термодинамічні властивості

Основні термодинамічні властивості алюмінію в рідкому і твердому станах наведені в таблиці (температура в Кельвінах, теплоємність, ентропія і ентальпія в Дж·моль−1·К−1).

Термодинамічні характеристики алюмінію
Температура TТеплоємність CpЕнтропія SЕнтальпія H-H298
00,0000,000-4,580
20021,5919,14-2,290
40025,6435,682,550
60028,1246,537,920
80030,6454,9613,790
100029,3173,2930,620
120029,3178,6436,480
140029,3183,1542,340

Алюміній належить до головної підгрупи третьої групиперіодичної системи елементів, його порядковий номер — 13.Електронна конфігурація алюмінію — 1s22s22p63s23p1. На зовнішньому енергетичному рівні знаходиться три валентних електрони, тому в хімічних сполуках алюміній зазвичай трьохвалентний. Менш характерніступені окиснення +1 і +2, можливі тільки вище 800 °C в газовій фазі.Енергія іонізації алюмінію Al0 → Al+ → Al2+ → Al3+ відповідно дорівнює 5,984, 18,828, 28,44еВ.

Спорідненість до електрона 0,5 еВ.Електронегативність заПолінгом 1,61,атомний радіус 0,143 нм, йонний радіус Al3+ (у дужках вказанікоординаційні числа) 0,053 нм (4), 0,062 нм (5), 0,067 нм (6).

Алюміній — хімічно активний елемент. Уелектрохімічному ряді напруг він стоїть поруч з лужними і лужноземельними елементами. Його стандартнийелектродний потенціал рівний −1,67 В.

При звичайних умовах алюміній легко взаємодіє зкиснемповітря і вкривається тонкою (2·10−5 см), але міцною оксидною плівкою Al2О3 (пасивація), яка захищає його від подальшого окислення, обумовлюючи цим високу корозійну стійкість, надає йому матового вигляду і сіруватого кольору. Однак при вмісті в алюмінію чи навколишньому середовищіртуті,натрію,магнію,кальцію,кремнію,міді і деяких інших елементів міцність оксидної плівки і її захисні властивості різко знижуються.

При 25 °C алюміній реагує зхлором,бромом,йодом утворюючи відповіднохлорид алюмінію AlCl3,бромід алюмінію AlBr3,йодид алюмінію AlI3, при 600 °C — зфтором утворюючифторид алюмінію AlF3.

Порошкоподібний алюміній при температурі вище 800 °C утворює зазотомнітрид алюмінію. При взаємодії атомарного водню з парами алюмінію при −196 °C утворюється гідрид (AlH)x (x=1, 2). Вище 200 °C алюміній реагує зсіркою даючи сульфід Al2S3. Зфосфором при 500 °C утворює фосфід AlP. При взаємодії розплавленого алюмінію збором утворюються бориди AlB2, AlB12. При 1200 °C алюміній реагує з вуглецем утворюючи карбід алюмінію Al4C3. В присутності розплавлених солей (кріоліт та ін.) ця реакція протікає при меншій температурі — 1000 °C

Вище 800 °C можуть утворюватись сполуки одновалентного алюмінію, наприклад

Al2X3+4 Al3 Al2X(X{O,S,Se}){\displaystyle \mathrm {Al_{2}X_{3}+4\ Al\rightarrow 3\ Al_{2}X\;\;(X\in \{O,S,Se\})} }

З рядом металів і неметалів алюміній утворює сплави, в яких містятьсяінтерметалічні сполуки — алюмініди, зазвичай досить тугоплавкі і володіють високою твердістю і жаростійкістю.

Завдяки утворенню оксидної плівки алюміній досить стійкий не тільки у відношенні повітря, а йводи. З водою алюміній не взаємодіє навіть при нагріванні. Але коли оксидну плівку зруйнувати, алюміній енергійно взаємодіє з водою, витісняючиводень:

2 Al+6 H2O2 Al(OH)3+3 H2{\displaystyle \mathrm {2\ Al+6\ H_{2}O\rightarrow 2\ Al(OH)_{3}+3\ H_{2}\uparrow \;} }

Алюміній має амфотерні властивості, він реагує зкислотами ілугами.

Він легко взаємодіє з розбавленимиазотною ісульфатною кислотами:

2 Al+6 HNO3Al(NO3)3+3 NO2+3H2O{\displaystyle \mathrm {2\ Al+6\ HNO_{3}\rightarrow Al(NO_{3})_{3}+3\ NO_{2}\uparrow +3H_{2}O} }
2 Al+3 H2SO4Al2(SO4)3+3 H2{\displaystyle \mathrm {2\ Al+3\ H_{2}SO_{4}\rightarrow Al_{2}(SO_{4})_{3}+3\ H_{2}\uparrow } }

Дуже розбавлені, а також дуже міцні HNO3 і H2SO4 на алюміній майже не діють. У відношенні доортофосфатної іоцтової кислот алюміній стійкий. Чистий метал також стійкий дохлоридної кислоти, але звичайний технічний в ній розчиняється.

У розчинах сильних лугів (NaOH,KOH) алюміній розчиняється з виділеннямводню і утворенням алюмінатів:

2 Al+2 NaOH+6 H2O2 Na[Al(OH)4]+3 H2{\displaystyle \mathrm {2\ Al+2\ NaOH+6\ H_{2}O\rightarrow 2\ Na[Al(OH)_{4}]+3\ H_{2}\uparrow } }

Досить енергійно він роз'їдається також розчиномNH4OH.

Механічні властивості

[ред. |ред. код]

Механічні властивості алюмінію значною мірою залежать від кількості домішок в ньому, його попередньої механічної обробки і температури. З збільшенням вмісту домішок міцнісні властивості алюмінію зростають, а пластичність зменшується, причому ці властивості проявляються навіть при невеликій зміні чистоти алюмінію від 99,5 до 99,00 %. При охолодженні нижче 120 К міцнісні властивості алюмінію на відміну від більшості металів зростають, а пластичні не змінюються.

Основні механічні властивості алюмінію характеризуються такими показниками:

  • модуль пружності (Юнга)E — відношення докладеного зусилля до лінійної деформації в межах пружної ділянки розтягу. Для алюмінію чистотою 99,25 % при кімнатній температурі він дорівнює 710 МН/м², а для алюмінію чистотою 99,98 % тільки 670 МН/м²;
  • стискуваність алюмінію характеризується зміною об'єму при високому тиску (V) до об'єму при нормальному тиску (V0). Дані V/V0 для алюмінію чистотою 99,999 % наведені нижче:
Тиск, ·102 МПаОб'ємний стиск V/V0Тиск, ·102 МПаОб'ємний стиск V/V0
50,9937300,9650
100,9876350,9597
150,9817400,9546
200,9760450,9497
250,9704
  • твердість за Брінелем для відпаленого алюмінію становить 170 МПа, для холоднокатаного — 270 МПа;
  • межа розтягу σр для відпаленого алюмінію становить 50 МПа, для холоднокатаного — 115 МПа;
  • границя міцності σм — напруження, відповідне найбільшому навантаженню перед руйнуванням, при кімнатній температурі для алюмінію чистотою 99,99 % становить 4,5; 99,8 % — 6,3; 99,7 % — 6,7; 99,6 % — 0,7 МН/м²;
  • відносне видовження характеризує пластичність алюмінію і при кімнатній температурі для відпаленого алюмінію чистотою 99,5 % становить 45 %, а при чистоті алюмінію 99,99 % — 61 %, збільшуючись при температурі 427 °C до 131 %. Для холоднокатаного алюмінію відносне видовження становить 5,5 % при кімнатній температурі.

Отримання

[ред. |ред. код]

Алюміній отримуютьелектролізом розчинуглинозему (техн. Al2O3) в розплавленомукріоліті Na3[AlF6] при 950—960 °C. Склад електроліту 75-90 % за масою Na3[AlF6], 5-12 % AlF3, 2-10 % CaF2, 1-10 % Al2O3, молярне відношення NaF/AlF3 = 2,20-2,85 .

Промисловий комплекс з отримання алюмінію включає виробництво глинозему з алюмінієвих руд, кріоліту та інших фторидів, вуглецевих анодних іфутерувальних матеріалів і власне електролітичне отримання алюмінію.

Електроліз проводять в апаратахкатодом в яких служить дно ванни,анодом — попередньо обпаленівугільні блоки або самообпалюючі електроди, поміщені в розплавлений електроліт. У розплаві відбуваються такі реакції:

Na3[AlF6] → 3Na+ + 2F + AlF
4
AlF
4
→ F + AlF3
AlF3 → F + AlF+
2
AlF+
2
→ F + AlF2+
AlF2+ → F + Al3+
Al2O3 → AlO+ + AlO
2
,      AlO
2
→ Al3+ + 2O2−
AlO+ → Al3+ + O2−,      Al3+ + 3e → Al
2O2− — 4e → O2

Розплавлений алюміній при температурі електролізу важчий, ніж електроліт, тому накопичується на дні ванни. На аноді виділяється O2, який взаємодіє з вуглецем анода, який вигорає, утворюючи СО та СО2.

Густина струму на аноді 0,7-0,9 А/см², на катоді — 0,4-0,5 А/см², для різних типів електролізерівсила струму становить 100—250 кА, робочанапруга 4,2-4,5 В.

Для отримання 1 т чорнового алюмінію витрачається 14500-17500 кВт·год електроенергії, 1925—1930 кг глинозему, 500—600 кг анодного матеріалу, 50-70 кг фтористих солей. Добовапродуктивність однієї ванни середньої потужності — від 550 до 1200 кг алюмінію. Алюміній відбирають з електролізера один раз на 1-2 доби.

Алюміній високої чистоти (не більше 0,05 % домішок) отримуютьелектролітичним рафінуванням чорнового алюмінію, який містить до 1 % домішок. Як електроліт найчастіше використовують розплав Na3[AlF6], BaCl2 (до 60 %) NaCl (до 4 %).Для отримання алюмінію особливої чистоти (не більше 0,001 % домішок) застосовуютьзонне плавлення.

Алюміній розливають взливки, які потім переробляють в листи, фольгу, профілі, дріт. Він добре зварюється, піддається куванню, штампуванню, прокатці, волочінню і пресуванню, а також обробляється методамипорошкової металургії.

Застосування

[ред. |ред. код]

Завдяки таким властивостям, як мала густина, висока тепло- і електропровідність, високапластичність і корозійна стійкість, достатньо високіміцнісні властивості (особливо в сплавах) і багатьом іншим цінним властивостям, алюміній отримав винятково широке розповсюдження в різноманітних галузях сучасної техніки і відіграє найважливішу роль середкольорових металів. Його широкому розповсюдженню сприяє найнижча вартість серед всіх кольорових металів.

Важливою особливістю застосування алюмінію в техніці є те, що він досить складно піддаєтьсяпайці талудінню. Хімічно стійка оксидна плівка, утворювана на його поверхні, важко видаляється за допомогою звичайнихфлюсів.[12] З огляду на це, починаючи з кінця 1930-х років, ведеться пошук нових методів паяння, спеціально призначених для алюмінію та його сплавів, одним з яких єультразвукове паяння із застосуваннямм'яких припоїв.[13][14]

Чистий алюміній застосовують у виробництвіфольги, яку широко використовують для виробництва електролітичнихконденсаторів і пакувальних матеріалів дляхарчових продуктів.Завдяки дешевизні і високій провідності, меншій густині алюміній майже повністю витіснив мідь з виробництва провідникової продукції (дроти,кабелі, шинопроводи та ін.) Також алюміній застосовують у виготовленні корпусів і охолоджувачівдіодів, спеціальної хімічної апаратури.

Покриття з алюмінію наносять на сталеві вироби для підвищення їх корозійної стійкості. Способи нанесення: розпилення (для захисту сталевих виробів, що експлуатуються в приморських зонах, на хімічних підприємствах); занурення в розплав (для отримання алюмінованих сталевих стрічок); плакіювання прокатуванням (біметалічні стрічки);вакуумне напилення (для алюмінування стрічок зі сталі, тканин, паперу і пластмас, інструментальних дзеркал); електрохімічний спосіб (для отримання матеріалів і виробів з захисно-декоративними властивостями).

Алюміній в електротехніці

[ред. |ред. код]

Одним з найважливіших споживачів алюмінію єелектротехнічна промисловість.

Основна кількість провідникової продукції — голі, обмоткові і ізольованіпроводи, кабелі в одно- і багатожилковому виконанні виробляють за двохстадійною технологією: спочатку на алюмінієвих заводах з рідкого сплаву отримують заготовку діаметром 9-10 мм, а потім на кабельних заводах волочінням її доводять до потрібного діаметра.

Електричнапровідність відпаленого алюмінію чистотою 99,6 % становить 62 % провідності відпаленоїміді, межа міцності рівна 0,84-2,04 МН/м² в залежності від ступеня відпалення. При потребі вищих міцнісних характеристик використовують сплави з підвищеним вмістомлегуючих елементів. Для високовольтнихліній електропередачі використовують алюмінієві проводи, зміцнені сталевим дротом чи з сталевим сердечником.

Шинопроводи виробляють з різноманітних алюмінієвих сплавів чи з алюмінію марки АЕ. Перерізи шин сягають великих розмірів — їх ширина і товщина рівні відповідно 800 і 450 мм, а їх вартість становить лиш третину від вартості еквівалентних мідних шин.

Алюміній у вигляді фольги завтовшки 0,00635 мм використовують в сильнострумних статичних конденсаторах для покращення коефіцієнта потужності, а також для телефонних кабелів,радіаторів для охолодження великихнапівпровідниковихвипростувачів та в багатьох інших виробах.

Алюміній в транспорті

[ред. |ред. код]

Використовують в автомобілебудуванні таавіабудуванні.

Алюміній в пакуванні

[ред. |ред. код]

Алюмінієву фольгу широко використовують для пакування:

Сплави алюмінію

[ред. |ред. код]
Докладніше:Алюмінієві сплави

Головне застосування алюмінію — виробництво сплавів на його основі. Алюміній — основа легких сплавів.Легуючі добавки (мідь,кремній,магній,цинк,манган) вводять в алюміній головним чином для підвищення його міцності. Широко розповсюдженідуралюміни, які містять мідь та магній,силуміни, в яких основними добавками єкремній,магналії (сплав алюмінію з магнієм). Головними перевагами всіх сплавів алюмінію є їх мала густина (2,5-2,8 г/см³), висока міцність (в перерахунку на одиницю ваги), задовільна стійкість проти атмосферноїкорозії, порівняно мала вартість та легкість отримання та обробки. Алюмінієві сплави використовують в ракетній техніці, в авіа-, авто-, судно- та приладобудуванні та в багатьох інших галузях промисловості. Раніше використовували для виробництвапосуду. За частотою використання сплави алюмінію займають друге місце післясталі тачавуна.

Порошки алюмінію

[ред. |ред. код]

Велике практичне значення мають алюмінієвіпорошки і частинки. Розмір частинок становить від 0,015 до 17000 мкм, а розмір порошків — від 1 до 1000 мкм. Форма може бути сферичною, в вигляді тонких лусочок і частинок неправильної форми.

Порошки виробляються за різними технологіями і відрізняються розмірами і фізико-хімічними властивостями. Отримують порошки розпиленням в струмені повітря чи води, методом відцентрового лиття, гранулюванням через вібруюче сито з наступним охолодженням водою, розмолом у мельницях, охолодженням алюмінію з газової фази та ін.

Алюмінієві порошки використовують у металургії як легуючі добавки, валюмотермії (длятермітного зварювання та відновлення сполукCr,Mn,W,Ca).Порошки застосовуються в хімічній промисловості длясинтезуалюмоорганічних сполук і яккаталізатор, а також для отримання ряду сполук алюмінію.

Алюмінієві порошки застосовують як компонентвибухових речовин,піротехнічних сумішей і твердого ракетного палива. Внаслідок реакції окиснення алюмінію виділяється велика кількість енергії, тому летучі речовини, які входять до складу ВР чи палива нагріваються до високої температури.

Алюмінієву пудру і пасту використовують якпігментилакофарбових матеріалів. Пудру також застосовують як газоутворювач в виробництві чарункуватих бетонів.

Також з алюмінієвих порошків виготовляють різноманітні деталі методамипорошкової металургії. Це дозволяє знизити відходи металу до мінімуму, а також деталі зі спечених порошків мають унікальні характеристики і в ряді випадків заміняють такі метали яктитан і високоміцні маркисталі.

Біологічна роль

[ред. |ред. код]

Алюміній входить до складутканинтварин ірослин; в органахссавців виявлено від 10−3 до 10−5 % алюмінію (на сиру речовину). Алюміній накопичується впечінці,підшлунковій іщитотоподібній залозах. В рослинних продуктах вміст алюмінію коливається від 4 мг на 1 кг сухої речовини (картопля) до 46 мг (жовтаріпа), в продуктах тваринного походження — від 4 мг (мед) до 72 мг на 1 кг сухої речовини (яловичина). В денному раціоні людини вміст алюмінію досягає 35-40 мг. Відомі організми — концентратори алюмінію, наприкладплауни (Lycopodiaceae), які містять взолі до 5,3 % алюмінію,молюски (Helix и Lithorina), в золі яких 0,2-0,8 % Алюмінію.

Утворюючи нерозчинні сполуки зфосфатами, алюміній порушує живлення рослин (поглинання фосфатів коренями) і тварин (всмоктування фосфатів вкишці).

Примітки

[ред. |ред. код]
  1. алюми́ний[Архівовано 22 липня 2021 уWayback Machine.] //Ганіткевич М., Кінаш Б. Російсько-український словник з інженерних технологій: Понад 40 000 термінів / Технічний комітет стандартизації науково-технічної термінологіїМіністерства економ. розвитку і торгівлі таМіністерства освіти і науки, молоді та спорту України. — 2-е вид. — Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2013. — 1021 с. — (Термінографічна серія СловоСвіт; № 9). —ISBN 978-617-607-385-7.
  2. Глинець //Словарь української мови : в 4 т. / за ред.Бориса Грінченка. —К. :Кіевская старина, 1907—1909.
  3. Tolstoukhov, Anatoliĭ.; Толстоухов, Анатолій.; Vseukraïnsʹka ekolohichna liha; Всеукраїнська екологічна ліга. (2007-2008).Ekolohichna ent︠s︡yklopedii︠a︡. Kyïv.ISBN 978-966-8670-41-1.OCLC 858161396.
  4. Bassam Z. Shakhashiri.Chemical of the Week: Aluminum(PDF). Science is Fun. Архіворигіналу(PDF) за 1 березня 2019. Процитовано 28 лютого 2019.[Архівовано 2019-03-01 уWayback Machine.]
  5. Ludwig Darmstaedter; René Du Bois-Reymond, D. Carl Schaefer (1908).Handbuch zur geschichte der naturwissenschaften und der technik: In chronologischer darstellung (нім.) (вид. 2). J. Springer. с. 43.
  6. στυπτηρία(англ.)
  7. How aluminum changed the world: A metallurgical revolution through technological and cultural perspectives(англ.)
  8. Сент-Клер-Девиль в энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона. Архіворигіналу за 10 листопада 2011. Процитовано 21 липня 2009.
  9. Колодин Э. А.; Свердлин В. А., Свобода Р. В. (1980).Производство обожженных анодов алюминиевых электролизеров (рос.) . Москва: Металлургия. с. 84.
  10. Кравчук П. А.Рекорды природы. —Любешов : Эрудит, 1993. — 216 с. —ISBN 5-7707-2044-1.(рос.)
  11. George E. Totten, D. Scott Mackenzie (2003).Handbook of Aluminum: Physical metallurgy and processes(англ.). CRC Press. с. 38.ISBN 0824704940, 9780824704940.{{cite book}}:Перевірте значення|isbn=: недійсний символ (довідка)
  12. Хренов, К.К. (1952).Сварка, резка и пайка металлов [Зварювання, різання та паяння металів](рос.). Киев, Москва: МАШГИЗ. с. 334—336.
  13. Клубович, Володимир Володимирович; Тявловський, Михайло Домінікович; Ланін, Володимир Леонідович (1985).Ультразвуковая пайка в радио- и приборостроении [Ультразвукове паяння в радіо- та приладобудуванні](рос.). Минск: Наука и техника.
  14. Віноградов Н. В. (1970).Производство электрических машин [Виробництво електричних машин](рос.). Москва: Энергия. с. 244—246.

Джерела

[ред. |ред. код]

Посилання

[ред. |ред. код]
  Сполукиалюмінію
AlAs ·AlB2 ·AlB12 ·Al(BH4)3 ·AlBr3 ·AlCl ·AlCl3 ·AlF ·AlF3 ·AlH3 ·AlI3 ·AlN ·Al(NO3)3 ·Al2O ·AlO ·Al2O3 ·Al(OH)3 ·AlON ·AlP ·AlPO4 ·AlSb ·Al2(MoO4)3 ·Al2S3 ·Al2(SO4)3 ·Al2Se3 ·Al2SiO5 ·Al4C3
Перегляд цього шаблону
  Література та бібліографія
Тематичні сайти
Словники та енциклопедії
Довідкові видання
KBpedia ·UK Parliament thesaurus ·WordNet ·Nuovo soggettario ·Fandom (нім.) ·Fandom (англ.) ·Fandom (англ.) ·Fandom (англ.) ·Namuwiki
Нормативний контроль
Отримано зhttps://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Алюміній&oldid=46278169
Категорії:
Приховані категорії:

[8]ページ先頭

©2009-2025 Movatter.jp