Введение

Алюминий сегодня входит в число важнейших технических материалов. По своему содержанию в земной коре (7,5%) он также является одним из самых распространенных металлов. По объему мирового производства алюминий занимает 2 место после железа.

Основное сырье и способ изготовления алюминия

Алюминий получают электролическим методом. Основное исходное вещество для производства. Основным сырьем для производства алюминия служат бокситы. Содержащие 32 – 60 % глинозема Al2O3.  Он не проводит электрический ток и имеет температуру плавления около 2050 ^oG. На глиноземном заводе из боксита сначала химическим путем выделяют примеси, а затем в больших печах для обжига удаляют воду. Необходимо снизить температуру плавления оксида алюминия хотя бы до 1000 ^oG, тогда глинозем растворяют в расплавленном криолите (минерале состава Na3AlF6). Этот расплав подвергается электролизу при температуре 950 ^oG на алюминиевых производствах. Электролизер для выплавки алюминия представляет собой железный кожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Его дно, собранное из блоков спрессованного угля, служит катодом. Аноды располагаются сверху: это алюминиевые каркасы, заполненные угольными брикетами. В результате электролиза на катоде выделяется алюминий, а на аноде – кислород. Первичный алюминий, получаемый в электролизерах, имеет чистоту 99,3 – 99,9%. Основными примесями в нем является кремний и железо, меньших количествах содержатся также титан, медь и цинк. Путем повторного электролизера в расплаве получают алюминий высокой чистоты (99,99%).

Свойства алюминия

Алюминий представляет собой блестящий серебристо-белый металл с плотностью 2,7 г/см³ и температурой плавления 660 ^oG, который хорошо проводит тепло и электрический ток. Металл характеризуется высокой электропроводностью, теплопроводностью, хорошей пластичностью, механической прочностью, антикоррозийностью. Значительная особенность алюминия состоит в том, что на воздухе его поверхность быстро покрывается тонкой, но очень плотной , прочной и твердой пленкой окиси, чем и объясняется его высокая коррозийная стойкость. Эти свойства алюминия, особенно прочность можно значительно повысить путем легирования различными элементами, важнейшими из которых являются кремний, медь, цинк и марганец. Существенно различаются между собой деформируемые и литейные алюминиевые сплавы. Деформируемые сплавы легко поддаются обработке давлением и предназначены для прокатки, ковки, прессования. Литейные сплавы отличаются жидкотекучестью, хорошо заполняют форму, мало чувствительны к литейным трещинам; их используют для фасонного литья. Способность алюминия образовывать твердые растворы с легирующими элементами невелика, т.е. другие металлы слабо растворяются в алюминии в твердом состоянии. Наилучшими литейными свойствами обладают сплавы алюминий – кремний. Деформируемые алюминиевые сплавы делятся на сплавы с естественной твердостью и термически упрочняемые сплавы. Первая группа сплавов содержит меньше легирующих элементов и применяется вместо чистого алюминия в тех случаях, когда его прочность недостаточна. Другой путь повышения прочности алюминиевых сплавов составит в термической обработке, при которой прочность возрастает в результате дисперсионного твердения после закалки.

Применение алюминия

В основном из алюминиевых сплавов сделаны самолеты ИЛ-18, ТУ-134, ИЛ-62. Из сплавов алюминия изготавливают корпуса ракет. Алюминий завоевывает признание как строительный материал: конструкции из алюминиевых сплавов, крыши и оконные рамы в зданиях, внутренняя отделка станций метро. Алюминий и его сплавы применяются в автомобильной промышленности, в производстве железнодорожных вагонов, вагонов метро, автоцистерн, речных и морских судов, при сооружении мостов, для изготовления нефтяных и буровых вышек, ЛЭП, трубопроводов, газопроводов, в электропромышленности.