Материалы с малой плотностью

Студент должен:

Знать:

• Сплавы на основе алюминия: свойства, классификацию, маркировку, применение;

• Сплавы на основе магния: свойства, классификацию, маркировку, применение

Уметь:

• Расшифровывать марки алюминиевых сплавов;

• Расшифровывать марки магниевых сплавов

БОКСИТЫ Al₂O₃ х Н₂О –природный минерал, состоящий главным образом из гидратов оксида алюминия с примесями SiO₂ , Fe₂O₃ и известняка CaCO₃

Бокситы – основное сырье для получении я алюминия.

Богатые залежи бокситов имеются на Урале, в Башкирии и в Казахстане.

Алюминий — химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154. Серебристо-белый металл с гранецентрированной кубической решеткой t_пл = 660°С Плотность 2700 кг/ м₃.

Рис. 2.17 Путь алюминия от боксита до металла

Рис. 2.18 Розлив алюминия в изложницы

Алюминий впервые был открыт в 1825 г X.Эрстедом и выделен в чистом виде в 1827г. немецким химиком Ф.Вёлером.

По содержанию в земной коре (8.8%) алюминий занимает третье место после кислорода и кремния, с которыми алюминий в виде алюмосиликатов составляет больше 82% массы земной коры. В свободном виде алюминий не встречается.

Основные природные соединения алюминия:

1. Нефелины - (Na,K)₂О • AI₂O₃ • 2Si0₂.

2. Криолит — AIF₃ • 3NaF.

3. Бокситы — алюминиевая руда А1₂0з х Н₂0 (встречается, как правило, с примесями оксидов кремния Si0₂, железа Fe₂О₃, карбонатом кальция СаСО₃).

4. Каолин - А1₂O₃ • 2Si0₂ • 2Н₂0.

5. Глиноземы — смесь каолинов с песком SiO_2, известняком СаСО₃, магнезитом MgCO₃.

В промышленности получают электролизом раствора глинозема (технический А1₂О₃) в расплаве криолита Na₃AlF₆ с добавкой CaF₂. Криолит используется как растворитель оксида алюминия, а добавка CaF₂ позволяет поддерживать температуру плавления в электролитической ванне не выше 1000° С.

Физические свойства

Чистый алюминий пластичен, легко вытягивается в проволоку и раскатывается в листы и фольгу. Является хорошим проводником электричества и тепла (после серебра и меди).

Химические свойства:

Алюминий обладает высокой химической активностью (в ряду напряжений металлов занимает место между магнием и цинком).

Алюминий легко окисляется кислородом воздуха, покрываясь прочной защитной пленкой оксида алюминия А1₂О₃, которая препятствует дальнейшему окислению и взаимодействию с другими веществами, что обуславливает его высокую коррозионную стойкость.

Механические свойства отожженного алюминия высокой чистоты характеризуются невысокими прочностью и твердостью при достаточно высокой пластичности:

σ_в = 50 МПа; σ_0.2 = 15 МПа;

δ = 50 %, φ = 35 %;

Е - 71000 МПа (в три раза меньше, чем стали);

НВ170.

Прочностные свойства технического алюминия выше. Холодная пластическая деформация повышает предел прочности алюминия, но относительное удлинение снижается.

Алюминий характеризуется высокими электро- и теплопроводностью.

Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью к действию различных типов природных вод, азотной и органических кислот. Чем чище алюминий, тем выше его коррозионная стойкость. На воздухе алюминий покрывается тонкой прочной пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления и коррозии.

Среди технологических свойств у алюминия следует отметить хорошие обрабатываемость давлением, свариваемость (сваривается не всеми видами сварки), полируемость (отражательная способность)