Алуминият е елемент от Периодичната таблица, който е известен от училищния курс по химия. В повечето от съединенията той показва тривалентен, но при високи температури достига определена степен на окисление. Едно от най -важните му съединения е алуминиевият оксид .
Основните характеристики на алуминия
Алуминият е сребрист метал със специфично тегло от 2.7 * 10 3 kg / m 3 и плътност от 2.7 g / cm3. Лека и пластмасова, добра като проводник на електричество, поради факта, че топлопроводимостта на алуминия е доста висока - 180 kcal / m * h * град (посочен е коефициентът на топлопроводимост). Топлинната проводимост на алуминия е пет пъти по-висока от тази на чугуна и желязо три пъти.
Благодарение на своя състав, този метал може лесно да се разточва на тънък лист или да се изтегли в тел. При контакт с въздуха върху повърхността му се образува оксиден филм (алуминиев оксид), който предпазва от окисление и осигурява неговите високи антикорозионни свойства . Тънък алуминий, например фолио или прах от този метал, веднага изгаря, ако се нагрее до високи температури и стане алуминиев оксид.
Металът не е особено устойчив на агресивни киселини. Например, той може да бъде разтворен в сярна или солна киселина, дори ако се разрежда, особено ако се нагрява. Въпреки това, той не се разтваря нито в разредена, нито в концентрирана и в същото време студена азотна киселина, поради филма на оксида. Водни алкални разтвори имат определено влияние върху метала - разтваря се оксидният слой и се образуват соли, съдържащи този метал в състава на анион - алуминатите.
Известно е, че алуминият е най-често срещаният метал в природата, но за първи път в чист вид е възможно един учен-физик от Дания Х. Ерстед да я получи през 1925 г. от 19-ти век. Този метал е третият най-разпространен в природата сред елементите и е лидер сред металите. 8, 8% алуминий съдържа земна кора. Намерен е в състава на слюда, фелдшпати, глини и минерали.
Производство и употреба на алуминий
Производственият процес е много енергоемък и затова първият голям завод у нас е построен и пуснат в експлоатация през ХХ век. Основната суровина за производството на този метал е алуминиевият оксид. За да го получите, се нуждаете от минерали, съдържащи алуминий или боксит, почистени от примеси. След това електролитно се стопява естественият или изкуствено получен криолит при температура под 1000 ºС. След това започнете да добавяте малко двуалуминиев триоксид и подобни вещества, необходими за подобряване на качеството на метала. По време на процеса оксидът започва да се разлага и алуминият се освобождава. Чистотата на получения метал е 99.7% и по-висока.
Този елемент е намерил своето приложение в производството на храни като фолио и прибори за хранене, в строителството се използва в неговите сплави с други метали, в авиацията, в електротехниката като заместител на мед за кабели, като легираща добавка в металургията, алуминиевата и други индустрии.
Каква е точката на топене на металите?
Температурата на топене на металите е температурата на нагряване на метала, при която започва процесът на преход от първоначалното състояние към другото, т.е. процесът, противоположен на кристализацията (втвърдяване), но неразривно свързан с него.
Така че, за да се стопи металът се нагрява отвън до температурата на топене и продължава да се нагрява, за да се преодолее границата на фазовия преход. Долната линия е, че индексът на температурата на топене означава температурата, при която металът е във фазово равновесие, т.е. между течност и твърдо вещество. С други думи, тя съществува едновременно, както в тази, така и в друга държава. И за топене трябва да го загреете повече от граничната температура, така че процесът да върви в правилната посока.
Струва си да се каже, че само за чисти състави температурата на топене е постоянна. Ако металът съдържа примеси, той ще измести границата на фазовия преход и съответно точката на топене ще бъде различна. Това се обяснява с факта, че съставът с примеси има различна кристална структура, в която атомите взаимодействат помежду си по различен начин. Въз основа на този принцип металите могат да се разделят на:
- лесно топене, като например живак и галий (температура на топене до 600 ° C)
- средно топене е алуминий и мед (600-1600 ° С)
- огнеупорен - молибден, волфрам (повече от 1600 ° С).
Необходимо е познаване на индекса на точката на топене, както при производството на сплави за правилното изчисляване на техните параметри, така и при експлоатацията на продуктите от тях, тъй като този индикатор определя ограниченията на тяхното използване. Дълго време, за удобство, физиците научно са намалили тези данни в една таблица. Има таблици на температурите на топене на металите и техните сплави.
Точка на топене на алуминий
Топенето е процес на обработка на метали, обикновено в специални пещи, за да се получи сплав с желаното качество в течно състояние. Както бе споменато по-горе, алуминият принадлежи към средно топящите се метали и се топи при нагряване до 660ºС. При производството на метални продукти, точката на топене влияе върху избора на топилната пещ или единица и съответно на огнеупорните форми, използвани за леене.
Посочената температура се отнася до процеса на топене на чист алуминий. Тъй като в чист вид се използва по-рядко, а въвеждането на примеси в неговия състав променя точката на топене. Алуминиевите сплави се произвеждат, за да се променят някои от неговите свойства, за да се увеличи, например, устойчивостта на топлина . Като добавки, използвани:
- цинк
- мед
- магнезиев
- силиций
- манган.
Добавянето на примеси води до намаляване на електрическата проводимост, влошаване или подобряване на корозионните свойства, увеличаване на относителната плътност.
Обикновено добавянето на други елементи към метала причинява падане на точката на топене на сплавта, но не винаги. Например, добавянето на мед в количество от 5.7% води до намаляване на точката на топене до 548ºС. Получената сплав се нарича дуралуминиум, подлага се на допълнително термично закаляване. Алуминиево-магнезиевите съединения се стопяват при температура от 700 - 750 ºС.
По време на процеса на топене е необходим строг контрол на температурата на стопилката, както и наличието на газове в състава, които се откриват чрез пробни проби или чрез вакуумна екстракция. На последния етап от производството на алуминиеви сплави те се модифицират.