Физические и химические свойства алюминия

Алюминий – металл, содержание которого в природе очень большое среди всех популярных. Позже начало его использования вызвано тем, что, потому как он обладает высокой химической активностью, то находится в земной коре только в составе самых разных химических соединений. Регенерация чистого металла соеденено с рядом сложностей, одолеть которые есть возможность только с появлением технологий добычи металлов.

Чистый алюминий – мягкий ковкий металл серебристо-белого цвета. Это один из легчайших металлов, который, более того, отлично поддается многообразной обработке механическим путем, штамповке, прокатке, литью. На чистом воздухе фактически очень быстро покрывается тонкой и прочной пленкой окисла, которая противодействует последующему окислению.

Механичные свойства алюминия, например мягкость, податливость штамповке, легкость в отделке, послужили большому распространению во многих промышленных отраслях. Довольно часто алюминия используется в составе сплавов с другими металлами.

Физические и химические свойства алюминиевых сплавов послужили поводом к широкому применению их в качестве материалов конструкции, уменьшающих общий вес конструкции без ухудшения качеств прочности.

Физические свойства

Алюминий не имеет каких-нибудь уникальных физических параметров, однако их комбинирование выполняет металл одним из очень широко популярных.

Твердость чистого алюминия по шкале Мооса равняется трем, что намного меньше, чем у многих металлов. Этот факт считается фактически единственным препятствием для применения чистого металла.

Если тщательно рассмотреть таблицу физических параметров алюминия, то можно выделить подобные свойства качества, как:

• Небольшую плотность (2.7 г/см 3 );
• Высокую эластичность;
• Невысокое удельное электрическое сопротивление (0,027 Ом·мм 2 /м);
• Большую проводимость тепла (203.5 Вт/(м·К));
• Высокую светоотражательная способность;
• Невысокую температуру плавления (660°С).

Такие физические свойства алюминия, как большая гибкость, невысокая температура плавления, отличные литейные качества, дают возможность применять этот металл в чистом виде и в составе сплавов на его производственной основе изделий любой очень сложной формы.

Одновременно с этим, это один из некоторых металлов, хрупкость которого не увеличивается при охлаждении до очень низких температур. Такое свойство определило одну из сфер использования в конструктивных элементах криогенной техники и аппаратуры.

Алюминиевой детали

Значительно более большую прочность, сравнимую с прочностными свойствами отдельных сортов стали, имеют сплавы на основе алюминия. Самое большое распространение получили сплавы с добавкой магния, меди и марганца – дюралюминиевые сплавы и с добавкой кремния – алюминиевые сплавы. Первая группа выделяется большей прочностью, а последняя одними из очень лучших литейных качеств.

Низкая температура плавления уменьшает расходы на производство и отпускная цена тех. процессов при изготовлении материалов конструкции на основе алюминия и его сплавов.

Для производства зеркал применяется подобное качество, как большой коэффициент отражения, сравнимый с критерием серебра, легкость и технологичность вакуумного напыления пленок алюминиевых на самые разнообразные несущие поверхности (пластики, металл, стекло).

При плавке алюминия и выполнения литья особое обращается внимание на способность расплава поглощать водород. Не оказывая действий на химическом уровне, водород содействует уменьшению плотности и прочности за счёт образования микроскопических пор при застывании расплава.

Благодаря невысокой плотности и малому электрическому сопротивлению (не очень много выше меди), провода из чистого алюминия находят предпочтительное использование при передаче электрической энергии в линиях электропередач, всего диапазона токов и стрессов в электротехнике, как замена медным силовым и обмоточным проводам. Сопротивление меди чуть меньше, по этому провода из алюминия приходится задействовать большего сечения, но итоговая масса изделия и его отпускная цена оказываются в пять раз меньше. Ограничением служит только несколько меньшая крепость алюминия и большая сопротивляемость пайке из-за пленки окислов на поверхности. Немалую роль играет наличие сильного электрохимического потенциала при контакте с подобным металлом, как медь. В результате, в месте механического контакта меди и алюминия образуется крепкая пленка окисла, содержащего высокое электрическое сопротивление. Явление это приводит к нагреву места соединений аж до расплавления проводников. Есть жёсткие ограничения и советы по использованию алюминия в электротехнике.

Алюминий в строительстве

Большая гибкость дает возможность делать тонкую фольгу, применяющаяся в производстве конденсаторов высокой емкости.

Легкость алюминия и его сплавов стали основополагающими во время использования в авиакосмической отрасли во время изготовления множества компонентов конструкции летательных аппаратов: от конструкций несущего типа, до обшивочных элементов, корпусов приборов и оборудования.

Химические свойства

Являясь довольно химически энергичным металлом, алюминий активно сопротивляется коррозии. Происходит это благодаря образованию на его поверхности с внешней стороны самой прочной оксидной пленки под воздействием кислорода.

Крепкая пленка оксида надежно защищает поверхность даже от подобных сильных кислот, как азотная и серная. Это качество нашло распространение в химии и промышленности для перевозки концентрированной азотной кислоты.

Химические свойства алюминия

Разрушить пленку можно сильно разбавленной азотной кислотой, щелочами при нагревании или при контакте с ртутью, когда на поверхности образуется амальгама. В указанных случаях оксидная пленка не считается защитным аргументом и алюминий активно взаимодействует с кислотами, щелочами и окислителями. Оксидная пленка также легко рушиться в наличии галогенов (хлор, бром). Аналогичным образом, соляная кислота HCl, отлично взаимодействует с алюминием при любых условиях.

Химические свойства алюминия зависят от чистоты металла. Применение состава легирующих присадок отдельных металлов, в особенности марганца, дает возможность повысить крепость пленки для защиты, повысив, аналогичным образом, устойчивость к процессам коррозии алюминия. Некоторые металлы, например, никель и железо, помогают уменьшению устойчивость к коррозии, но увеличивают жароустойчивость сплавов.

Оксидная пленка на поверхности изделий из алюминия играет отрицательную роль при проведении работ по сварке. Мгновенное окисление ванны металла который расплавлен при сварке не дает возможность создать шов сварки, потому как окись алюминия имеет очень большую температуру плавления. Для сварки алюминия применяют специализированные инверторные аппараты с неплавящимся электродом (вольфрам). Сам процесс проводится в обстановке благородного газа – аргона. При отсутствии процесса окисления шов сварки выходит прочным, монолитным. Некоторые легирующие добавки в сплавы дополнительно совершенствуют сварочные свойства алюминия.

Чистый алюминий почти что не образовывает токсичных соединений, по этому активно применяется в пищевой промышленности при изготовлении посуды для кухни, упаковки продуктов для пищи, тары для напитков. Оказывать побочное действие могут только некоторые неорганические соединения. Исследованиями также установлено, что алюминий не применяется в метаболизме живых существ, его роль в деятельности ничтожна.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.