Príklady použitia hliníka. Aplikácia hliníka a jeho zliatin

Domov / Hádka

V súčasnosti sa hliník a jeho zliatiny využívajú takmer vo všetkých oblastiach moderných technológií. Najvýznamnejšími spotrebiteľmi hliníka a jeho zliatin sú letecký a automobilový priemysel, železničná a vodná doprava, strojárstvo, elektrotechnika a prístrojová výroba, priemyselné a civilné stavebníctvo, chemický priemysel a výroba spotrebného tovaru.

Väčšina hliníkových zliatin má vysokú odolnosť proti korózii v prírodnej atmosfére, morskej vode, roztokoch mnohých solí a chemikálií a vo väčšine potravín. V morskej vode sa často používajú konštrukcie z hliníkových zliatin. Námorné bóje, záchranné člny, lode, člny sa stavajú z hliníkových zliatin od roku 1930. V súčasnosti dĺžka trupov lodí z hliníkových zliatin dosahuje 61 m.. Skúsenosti sú s hliníkovými podzemnými potrubiami, hliníkové zliatiny sú vysoko odolné voči korózii pôdy. V roku 1951 bol na Aljaške vybudovaný 2,9 km dlhý plynovod. Po 30 rokoch prevádzky nebola zistená jediná netesnosť alebo vážne poškodenie v dôsledku korózie.

Hliník sa vo veľkom množstve používa v stavebníctve vo forme obkladových panelov, dverí, okenných rámov a elektrických káblov. Zliatiny hliníka nepodliehajú po dlhú dobu silnej korózii pri kontakte s betónom, maltou alebo omietkou, najmä ak konštrukcie nie sú často vlhké. Pri častom vlhku, ak nebol povrch hliníkových výrobkov dodatočne upravený, môže v priemyselných mestách s vysokým obsahom oxidačných činidiel v ovzduší stmavnúť, až sčernieť. Aby sa tomu zabránilo, vyrábajú sa špeciálne zliatiny na získanie lesklých povrchov lesklým eloxovaním – nanášaním oxidového filmu na kovový povrch. V tomto prípade môže mať povrch veľa farieb a odtieňov. Napríklad zliatiny hliníka a kremíka umožňujú získať celý rad odtieňov, od šedej po čiernu. Zliatiny hliníka a chrómu majú zlatistú farbu.

Hliníkové prášky sa používajú aj v priemysle. Používajú sa v hutníckom priemysle: v aluminotermii, ako legujúce prísady, na výrobu polotovarov lisovaním a spekaním. Touto metódou sa vyrábajú veľmi odolné diely (ozubené kolesá, puzdrá atď.). Prášky sa používajú aj v chémii na výrobu zlúčenín hliníka a ako katalyzátor (napríklad pri výrobe etylénu a acetónu). Vzhľadom na vysokú reaktivitu hliníka, najmä vo forme prášku, sa používa vo výbušninách a pevných pohonných látkach pre rakety, pričom sa využíva jeho schopnosť rýchleho vznietenia.

Vzhľadom na vysokú odolnosť hliníka voči oxidácii sa prášok používa ako pigment v náteroch lakovacích zariadení, striech, tlačiarenského papiera a lesklých povrchov panelov automobilov. Oceľové a liatinové výrobky sú tiež potiahnuté vrstvou hliníka, aby sa zabránilo korózii.

Z hľadiska rozsahu použitia zaujíma hliník a jeho zliatiny druhé miesto po železe (Fe) a jeho zliatinách. Široké využitie hliníka v rôznych oblastiach techniky a každodenného života je spojené s kombináciou jeho fyzikálnych, mechanických a chemických vlastností: nízka hustota, odolnosť proti korózii v atmosférickom vzduchu, vysoká tepelná a elektrická vodivosť, ťažnosť a relatívne vysoká pevnosť. Hliník sa ľahko spracováva rôznymi spôsobmi - kovaním, lisovaním, valcovaním atď. Na výrobu drôtu sa používa čistý hliník (elektrická vodivosť hliníka je 65,5 % elektrickej vodivosti medi, ale hliník je viac ako trikrát ľahší ako meď, hliník teda v elektrotechnike často nahrádza meď) a fólia používaná ako obalový materiál. Hlavná časť taveného hliníka sa vynakladá na výrobu rôznych zliatin. Ochranné a dekoratívne nátery sa ľahko nanášajú na povrchy hliníkových zliatin.

Rozmanitosť vlastností hliníkových zliatin je spôsobená zavedením rôznych prísad do hliníka, ktoré s ním tvoria tuhé roztoky alebo intermetalické zlúčeniny. Prevažná časť hliníka sa používa na výrobu ľahkých zliatin - dural (94 % hliník, 4 % meď (Cu), po 0,5 % horčík (Mg), mangán (Mn), železo (Fe) a kremík (Si)), silumin ( 85-90% - hliník, 10-14% kremík (Si), 0,1% sodík (Na) atď. V metalurgii sa hliník používa nielen ako základ pre zliatiny, ale aj ako jedna zo široko používaných legovacích prísad v zliatinách na báze medi (Cu), horčíka (Mg), železa (Fe), >niklu (Ni) atď.

Zliatiny hliníka sú široko používané v každodennom živote, v stavebníctve a architektúre, v automobilovom priemysle, stavbe lodí, letectve a kozmickej technike. Najmä prvý umelý satelit Zeme bol vyrobený z hliníkovej zliatiny. Zliatina hliníka a zirkónu (Zr) – široko používaná pri konštrukcii jadrových reaktorov. Hliník sa používa pri výrobe výbušnín. Pri manipulácii s hliníkom v každodennom živote je potrebné mať na pamäti, že iba neutrálne (kyslé) kvapaliny možno ohrievať a skladovať v hliníkových nádobách (napríklad prevariť vodu). Ak napríklad varíte polievku z kyslej kapusty na hliníkovej panvici, hliník prejde do jedla a získa nepríjemnú „kovovú“ chuť. Keďže oxidový film sa v každodennom živote veľmi ľahko poškodí, používanie hliníkového riadu je stále nežiaduce.

Využitie hliníka a jeho zliatin vo všetkých druhoch dopravy, predovšetkým leteckej dopravy, umožnilo vyriešiť problém zníženia vlastnej hmotnosti vozidiel a dramaticky zvýšiť efektivitu ich využitia. Konštrukcie lietadiel, motory, bloky, hlavy valcov, kľukové skrine a prevodovky sú vyrobené z hliníka a jeho zliatin. Hliník a jeho zliatiny sa používajú na úpravu železničných vagónov, výrobu trupov a komínov lodí, záchranných člnov, radarových stožiarov a lávok. Hliník a jeho zliatiny sa široko používajú v elektrotechnickom priemysle na výrobu káblov, prípojníc, kondenzátorov a usmerňovačov striedavého prúdu. V prístrojovej výrobe sa hliník a jeho zliatiny používajú pri výrobe filmových a fotografických zariadení, rádiotelefónnych zariadení a rôznych kontrolných a meracích prístrojov. Hliník je vďaka svojej vysokej odolnosti voči korózii a netoxicite široko používaný pri výrobe zariadení na výrobu a skladovanie silnej kyseliny dusičnej, peroxidu vodíka, organických látok a potravinárskych výrobkov. Hliníková fólia, ktorá je pevnejšia a lacnejšia ako cín, ju úplne nahradila ako obalový materiál pre potravinárske výrobky. Hliník sa čoraz viac používa pri výrobe kontajnerov na konzervovanie a skladovanie poľnohospodárskych produktov, na stavbu sýpok a iných prefabrikovaných konštrukcií. Ako jeden z najdôležitejších strategických kovov je hliník, podobne ako jeho zliatiny, široko používaný pri konštrukcii lietadiel, tankov, delostrelectva, rakiet, zápalných zbraní, ako aj na iné účely vo vojenskej výzbroji.

Vysoko čistý hliník je široko používaný v nových oblastiach techniky - jadrová energetika, polovodičová elektronika, radar, ako aj na ochranu kovových povrchov pred rôznymi chemikáliami a atmosférickou koróziou. Vysoká odrazivosť takéhoto hliníka sa využíva na výrobu vykurovacích a osvetľovacích reflektorov a zrkadiel z jeho reflexných plôch. V hutníckom priemysle sa hliník používa ako redukčné činidlo pri výrobe množstva kovov (napríklad chrómu, vápnika, mangánu) hliníkovo-tepelnými metódami, na dezoxidáciu ocele a zváranie oceľových dielov.

Hliník a jeho zliatiny majú široké využitie v priemyselnej a občianskej výstavbe na výrobu stavebných rámov, krovov, okenných rámov, schodísk a pod.. Napríklad v Kanade je spotreba hliníka na tieto účely asi 30 % celkovej spotreby, v USA - viac ako 20 %. Pokiaľ ide o rozsah výroby a význam v hospodárstve, hliník pevne zaujal prvé miesto medzi ostatnými neželeznými kovmi.

Hliník je chemický prvok tretej skupiny periodickej tabuľky.

sme prvkami D.I. Mendelejeva. Jeho sériové číslo je 13, atómová hmotnosť

26,98. Hliník nemá stabilné izotopy.

Chemické vlastnosti

Interakcia s nekovmi

Pri vysokých teplotách interaguje s kyslíkom iba v jemne rozomletom stave:

4Al + 302 = 2Al203,

reakcia je sprevádzaná veľkým uvoľňovaním tepla.

Nad 200 °C reaguje so sírou za vzniku sulfidu hlinitého:

2Al + 3S = Al2S3.

Pri 500 °C – s fosforom za vzniku fosfidu hlinitého:

Pri 800 °C reaguje s dusíkom a pri 2000 °C s uhlíkom, pričom vytvára nitrid a karbid:

2Al + N2 = 2AlN,

4Al + 3C = Al4C3.

Za normálnych podmienok reaguje s chlórom a brómom a pri zahrievaní s jódom v prítomnosti vody ako katalyzátora:

2Al + 3Cl2 = 2AlCl3

Neinteraguje priamo s vodíkom.

S kovmi vytvára zliatiny, ktoré obsahujú intermetalické zlúčeniny - aluminidy, napríklad CuAl 2, CrAl 7, FeAl 3 atď.

Interakcia s vodou

Hliník vyčistený z oxidového filmu energicky interaguje s vodou:

2Al + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2

V dôsledku reakcie sa tvorí slabo rozpustný hydroxid hlinitý a uvoľňuje sa vodík.

Interakcia s kyselinami

Ľahko reaguje so zriedenými kyselinami a vytvára soli:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2;

2Al + 3H2S04 = A12(S04)3 + 3H2;

8Al + 30HNO 3 = 8Al(NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O (produktom redukcie kyseliny dusičnej môže byť aj dusík a dusičnan amónny).

Pri izbovej teplote nereaguje s koncentrovanými kyselinami dusičnou a sírovou, pri zahriatí reaguje za vzniku soli a produktu redukcie kyseliny:

2Al + 6H2S04 = A12(S04)3 + 3S02 + 6H20;

Al + 6HN03 = Al(N03)3 + 3N02 + 3H20.

Interakcia s alkáliami

Hliník je amfotérny kov; ľahko reaguje s alkáliami:

v roztoku za vzniku tetrahydroxodiaquaaluminátu sodného:

2Al + 2NaOH + 10H20 = 2Na + 3H 2

pri tavení za vzniku hlinitanov:

2Al + 6KOH = 2KA102 + 2K20 + 3H2.

Získavanie kovov z oxidov a solí

Hliník je aktívny kov, schopný vytláčať kovy z ich oxidov. Táto vlastnosť hliníka našla praktické uplatnenie v metalurgii:

2Al + Cr203 = 2Cr + Al203.

Oblasti použitia

Hliník má množstvo vlastností, ktoré ho odlišujú od iných kovov. Ide o nízku hustotu hliníka, dobrú ťažnosť a dostatočnú mechanickú pevnosť, vysokú tepelnú a elektrickú vodivosť. Hliník je netoxický, nemagnetický a odolný voči korózii voči množstvu chemikálií. Vďaka všetkým týmto vlastnostiam, ako aj relatívne nízkej cene v porovnaní s inými neželeznými kovmi našiel mimoriadne široké uplatnenie v najrôznejších odvetviach modernej techniky.

Významná časť hliníka sa používa vo forme zliatin s kremíkom, meďou, horčíkom, zinkom, mangánom a inými kovmi. Priemyselné zliatiny hliníka zvyčajne obsahujú najmenej dva alebo tri legujúce prvky, ktoré sa do hliníka zavádzajú najmä na zvýšenie mechanickej pevnosti.

Najcennejšími vlastnosťami všetkých hliníkových zliatin je nízka hustota

(2,65÷2,8), vysoká merná pevnosť (pomer pevnosti v ťahu k hustote) a uspokojivá odolnosť proti atmosférickej korózii.

Zliatiny hliníka sa delia na tvárnené a liate zliatiny. Tvárnené zliatiny sa podrobujú spracovaniu za tepla a za studena, preto musia mať vysokú ťažnosť. Z tvárnených zliatin sú široko používané duraly, zliatiny hliníka s meďou, horčíkom a mangánom. Dural má nízku hustotu a mechanické vlastnosti sú blízke mäkkej oceli. Z deformovateľných

zliatin hliníka, ako aj z čistého hliníka ako výsledok tlakovej úpravy (valcovanie, razenie) sa získavajú plechy, pásy, fólie, drôty, tyče rôznych profilov a rúry. Spotreba hliníka na výrobu týchto polotovarov predstavuje asi 70 % jeho celosvetovej produkcie.

Zvyšok hliníka sa používa na výrobu zlievarenských zliatin, práškov, dezoxidátorov a na iné účely.

Zo zlievárenských zliatin sa vyrábajú tvarové odliatky rôznych konfigurácií. Široko známymi zliatinami na odlievanie na báze hliníka sú siluminy, v ktorých hlavnou legujúcou prísadou je kremík (až 13 %).

Využitie hliníka a jeho zliatin vo všetkých druhoch dopravy, predovšetkým v leteckej doprave, umožnilo vyriešiť problém zníženia vlastnej hmotnosti vozidiel a dramatického zvýšenia ich účinnosti.

aplikácie. Z hliníka a jeho zliatin sa vyrábajú konštrukcie lietadiel, motory, bloky, hlavy valcov, kľukové skrine, prevodovky, čerpadlá a ďalšie diely.

Hliník a jeho zliatiny sa používajú na orezávanie železničných vagónov, na výrobu trupov a komínov lodí, záchranných člnov, radarových stožiarov a lávok.

Hliník a jeho zliatiny sa široko používajú v elektrotechnickom priemysle na výrobu káblov, prípojníc, kondenzátorov a usmerňovačov striedavého prúdu. V prístrojovej výrobe sa hliník a jeho zliatiny používajú pri výrobe filmových a fotografických zariadení, rádiotelefónnych zariadení a rôznych kontrolných a meracích prístrojov.

Hliník je vďaka svojej vysokej odolnosti voči korózii a netoxicite široko používaný pri výrobe zariadení na výrobu a skladovanie silnej kyseliny dusičnej, peroxidu vodíka, organických látok a potravinárskych výrobkov. Hliníková fólia, ktorá je pevnejšia a lacnejšia ako cín, ju úplne nahradila ako obalový materiál pre potravinárske výrobky. Hliník sa čoraz viac používa pri výrobe kontajnerov na konzervovanie a skladovanie poľnohospodárskych produktov, na stavbu sýpok a iných prefabrikovaných konštrukcií. Ako jeden z najdôležitejších strategických kovov je hliník, podobne ako jeho zliatiny, široko používaný pri konštrukcii lietadiel, tankov, delostrelectva, rakiet, zápalných zbraní, ako aj na iné účely vo vojenskej výzbroji.

V hutníckom priemysle sa hliník používa ako redukčné činidlo pri výrobe množstva kovov (napríklad chrómu, vápnika, mangánu) aluminotermickými metódami, na dezoxidáciu ocele a zváranie oceľových dielov.

Hliník a jeho zliatiny sú široko používané v priemyselnej a občianskej výstavbe na výrobu stavebných rámov, krovov, okenných rámov, schodísk atď. Z hľadiska rozsahu výroby a významu v národnom hospodárstve je hliník pevne na prvom mieste medzi ostatnými ne železné kovy.

Vysielame ho do vzduchu a vypúšťame do vesmíru, kladieme na dosku, staviame z neho budovy, vyrábame pneumatiky, natierame ním kožu a liečime vredy... Ešte nerozumieš? Hovoríme o hliníku.

Skúste vymenovať všetky možnosti využitia hliníka a určite sa mýlite. S najväčšou pravdepodobnosťou ani neviete o existencii mnohých z nich. Každý vie, že hliník je materiál používaný výrobcami lietadiel. Ale čo automobilový priemysel alebo povedzme. liek? Vedeli ste, že hliník je potravinárska prídavná látka E-137, ktorá sa bežne používa ako farbivo, ktoré dodáva potravinám strieborný odtieň?

Hliník je prvok, ktorý ľahko tvorí stabilné zlúčeniny s akýmikoľvek kovmi, kyslíkom, vodíkom, chlórom a mnohými ďalšími látkami. V dôsledku takýchto chemických a fyzikálnych vplyvov sa získavajú zliatiny a zlúčeniny, ktoré sú diametrálne odlišné svojimi vlastnosťami.

Použitie oxidov a hydroxidov hliníka

Rozsah použitia hliníka je taký rozsiahly, že v záujme ochrany výrobcov, konštruktérov a inžinierov pred neúmyselnými chybami sa u nás stalo používanie označovania hliníkových zliatin povinným. Každá zliatina alebo zlúčenina má priradené vlastné alfanumerické označenie, ktoré následne umožňuje ich rýchle triedenie a odoslanie na ďalšie spracovanie.

Najbežnejšie prírodné zlúčeniny hliníka sú jeho oxid a hydroxid. v prírode existujú výlučne vo forme minerálov - korundu, bauxitu, nefelínu atď. - a ako oxid hlinitý. Použitie hliníka a jeho zlúčenín sa spája so šperkami, kozmetológiou, medicínskymi odbormi, chemickým priemyslom a stavebníctvom.

Farebné, „čisté“ (nie zakalené) korundy sú šperky, ktoré všetci poznáme – rubíny a zafíry. Vo svojom jadre však nie sú ničím iným ako najbežnejším oxidom hlinitým. Okrem šperkárskeho priemyslu sa využitie oxidu hlinitého rozširuje aj do chemického priemyslu, kde zvyčajne pôsobí ako adsorbent, ako aj do výroby keramického riadu. Keramické kotlíky, hrnce a šálky majú pozoruhodné tepelne odolné vlastnosti práve vďaka hliníku, ktorý obsahujú. Oxid hlinitý našiel svoje využitie aj ako materiál na výrobu katalyzátorov. Oxidy hliníka sa často pridávajú do betónu kvôli lepšiemu vytvrdnutiu a sklo, do ktorého bol pridaný hliník, sa stáva tepelne odolným.

Zoznam aplikácií hydroxidu hlinitého vyzerá ešte pôsobivejšie. Hydroxid hlinitý sa pre svoju schopnosť absorbovať kyselinu a má katalytický účinok na ľudskú imunitu používa pri výrobe liekov a vakcín proti hepatitíde typu „A“ a „B“ a tetanovej infekcii. Liečia aj zlyhanie obličiek spôsobené prítomnosťou veľkého množstva fosfátov v tele. Keď sa hydroxid hlinitý dostane do tela, reaguje s fosfátmi a vytvára s nimi nerozlučiteľné väzby a potom sa prirodzene vylučuje z tela.

Hydroxid sa pre svoju vynikajúcu rozpustnosť a netoxicitu často pridáva do zubných pást, šampónov, mydiel, mieša sa s opaľovacími prípravkami, výživnými a hydratačnými krémami na tvár a telo, antiperspirantmi, tonikami, čistiacimi mliekami, penami atď. zafarbite látku rovnomerne a trvalo, potom sa do farby pridá trochu hydroxidu hlinitého a farba sa doslova „vyleptá“ do povrchu materiálu.

Aplikácia chloridov a síranov hlinitých

Mimoriadne dôležité zlúčeniny hliníka sú aj chloridy a sírany. Chlorid hlinitý sa prirodzene nevyskytuje, ale je celkom ľahké ho priemyselne získať z bauxitu a kaolínu. Použitie chloridu hlinitého ako katalyzátora je dosť jednostranné, ale pre priemysel rafinácie ropy prakticky neoceniteľné.

Sírany hlinité sa prirodzene vyskytujú ako minerály vo vulkanických horninách a sú známe svojou schopnosťou absorbovať vodu zo vzduchu. Použitie síranu hlinitého sa rozširuje do kozmetického a textilného priemyslu. V prvom pôsobí ako prísada do antiperspirantov, v druhom - vo forme farbiva. Zaujímavé je použitie síranu hlinitého v repelentoch proti hmyzu. Sulfáty nielen odpudzujú komáre, muchy a pakomáre, ale tiež anestetizujú miesto uhryznutia. Napriek hmatateľným výhodám však majú sírany hlinité nejednoznačný vplyv na ľudské zdravie. Vdýchnutie alebo prehltnutie síranu hlinitého môže spôsobiť vážnu otravu.

Zliatiny hliníka - hlavné aplikácie

Umelo vyrobené zlúčeniny hliníka s kovmi (zliatinami), na rozdiel od prírodných útvarov, môžu mať vlastnosti, ktoré si želá sám výrobca – stačí zmeniť zloženie a množstvo legujúcich prvkov. Dnes sú takmer neobmedzené možnosti výroby hliníkových zliatin a ich aplikácie.

Najznámejším odvetvím používania hliníkových zliatin je výroba lietadiel. Lietadlá sú takmer celé vyrobené z hliníkových zliatin. Zliatiny zinku, horčíka a hliníka poskytujú bezprecedentnú pevnosť, ktorá sa používa v poťahoch lietadiel a konštrukčných častiach.

Zliatiny hliníka sa používajú podobne pri stavbe lodí, ponoriek a maloriečnej dopravy. Tu je najvýhodnejšie vyrobiť nadstavbové konštrukcie z hliníka, znížia hmotnosť plavidla o viac ako polovicu bez toho, aby bola ohrozená ich spoľahlivosť.

Rovnako ako lietadlá a lode, aj autá sa každým rokom stávajú viac a viac „hliníkovými“. Hliník sa používa nielen v častiach karosérie, ale teraz aj v rámoch, nosníkoch, stĺpikoch a paneloch kabíny. Kvôli chemickej inertnosti hliníkových zliatin, nízkej náchylnosti na koróziu a tepelnoizolačným vlastnostiam sú nádrže na prepravu tekutých produktov vyrobené z hliníkových zliatin.

Použitie hliníka v priemysle je všeobecne známe. Ťažba ropy a zemného plynu by nebola tým, čím je dnes, keby nebolo mimoriadne odolných voči korózii, chemicky inertných potrubí vyrobených z hliníkových zliatin. Vŕtačky vyrobené z hliníka vážia niekoľkonásobne menej, čo znamená, že sa ľahko prepravujú a inštalujú. A to nehovorím o všemožných nádržiach, bojleroch a iných kontajneroch...

Hrnce, panvice, plechy na pečenie, naberačky a iné domáce potreby sú vyrobené z hliníka a jeho zliatin. Hliníkový riad dobre vedie teplo, veľmi rýchlo sa zohreje, ľahko sa čistí, neškodí zdraviu ani potravinám. Mäso pečieme v rúre a koláče pečieme na alobale, oleje a margaríny, syry, čokoláda a cukríky sú balené v hliníku.

Mimoriadne dôležitou a perspektívnou oblasťou je využitie hliníka v medicíne. Okrem vyššie uvedených použití (vakcíny, lieky na obličky, adsorbenty) by sa malo spomenúť aj použitie hliníka v liekoch na vredy a pálenie záhy.

Zo všetkého vyššie uvedeného možno vyvodiť jeden záver – druhy hliníka a ich aplikácie sú príliš rôznorodé na to, aby sme im venovali jeden malý článok. O hliníku je lepšie písať knihy, pretože nie nadarmo sa mu hovorí „kov budúcnosti“.

Ako najľahší a najťažnejší kov má široké využitie. Je odolný voči korózii, má vysokú elektrickú vodivosť a ľahko odoláva náhlym teplotným výkyvom. Ďalšou vlastnosťou je, že pri kontakte so vzduchom sa na jeho povrchu objaví špeciálny film, ktorý chráni kov.

Všetky tieto, ale aj ďalšie funkcie prispeli k jeho aktívnemu využívaniu. Pozrime sa teda podrobnejšie na využitie hliníka.

Tento konštrukčný kov je široko používaný. Najmä s jeho používaním začala svoju prácu výroba lietadiel, raketová veda, potravinársky priemysel a výroba riadu. Hliník vďaka svojim vlastnostiam umožňuje lepšiu manévrovateľnosť lodí vďaka nižšej hmotnosti.

Hliníkové konštrukcie sú v priemere o 50 % ľahšie ako podobné výrobky z ocele.

Samostatne stojí za zmienku schopnosť kovu viesť prúd. Táto funkcia mu umožnila stať sa jeho hlavným konkurentom. Aktívne sa používa pri výrobe mikroobvodov a vo všeobecnosti v oblasti mikroelektroniky.

Medzi najobľúbenejšie oblasti použitia patria:

Výroba lietadiel: čerpadlá, motory, kryty a iné prvky;
Raketová veda: ako horľavý komponent pre raketové palivo;
Stavba lodí: trupy a palubné nadstavby;
Elektronika: vodiče, káble, usmerňovače;
Výroba obrany: guľomety, tanky, lietadlá, rôzne zariadenia;
Konštrukcia: schody, rámy, povrchová úprava;
Železničná oblasť: nádrže na ropné produkty, diely, rámy pre autá;
Automobilový priemysel: nárazníky, chladiče;
Domácnosť: fólie, riad, zrkadlá, malé spotrebiče;

Jeho široká distribúcia je vysvetlená výhodami kovu, ale má aj významnú nevýhodu - nízku pevnosť. Na jej minimalizáciu sa do kovu pridáva aj horčík.

Ako ste už pochopili, hliník a jeho zlúčeniny sa používajú hlavne v elektrotechnike (a jednoducho technológii), každodennom živote, priemysle, strojárstve a letectve. Teraz si povieme niečo o použití hliníkového kovu v stavebníctve.

Toto video vám povie o použití hliníka a jeho zliatin:

Použitie v stavebníctve

Využitie hliníka ľuďmi v oblasti stavebníctva je determinované jeho odolnosťou voči korózii. To umožňuje z neho vyrábať konštrukcie, ktoré sa plánujú používať v agresívnom prostredí, ako aj vonku.

Strešné materiály

Hliník sa aktívne používa na. Tento plošný materiál má okrem dobrých dekoratívnych, nosných a uzatváracích vlastností aj prijateľnú cenu v porovnaní s inými strešnými krytinami. Takáto strecha navyše nevyžaduje preventívnu kontrolu ani opravu a jej životnosť presahuje mnohé existujúce materiály.

Pridaním iných kovov k čistému hliníku môžete získať absolútne akékoľvek dekoratívne prvky. Táto strešná krytina vám umožňuje mať širokú škálu farieb, ktoré dokonale zapadajú do celkového štýlu.

Okenné krídla

Hliník nájdete medzi lampášmi a okennými rámami. Ak sa použije na podobný účel, ukáže sa, že ide o nespoľahlivý materiál s krátkou životnosťou.

Oceľ sa rýchlo pokryje koróziou, bude mať veľkú väzbovú hmotnosť a bude sa nepohodlne otvárať. Na druhej strane hliníkové konštrukcie takéto nevýhody nemajú.

Video nižšie vám povie o vlastnostiach a použití hliníka:

Nástenné panely

Hliníkové panely sú vyrobené zo zliatin tohto kovu a používajú sa na vonkajšiu výzdobu domov. Môžu mať formu obyčajných lisovaných plechov alebo hotových obkladových panelov pozostávajúcich z plechov, izolácie a obkladu. V každom prípade udržujú teplo vo vnútri domu čo najviac a vzhľadom na nízku hmotnosť nenesú zaťaženie základov.

Hliník sa používa na výrobu výrobkov a zliatin na jeho báze.

Legovanie je proces zavádzania ďalších prvkov do taveniny, ktoré zlepšujú mechanické, fyzikálne a chemické vlastnosti základného materiálu. Legovanie je všeobecný pojem množstva technologických postupov uskutočňovaných v rôznych stupňoch získavania kovového materiálu s cieľom zlepšiť kvalitu hutníckych výrobkov.

Zavedenie rôznych legujúcich prvkov v hliníku výrazne mení svoje vlastnosti a niekedy mu dáva nové špecifické vlastnosti.

Sila čistého hliníka nespĺňa moderné priemyselné potreby, preto sa na výrobu akýchkoľvek výrobkov určených pre priemysel používa nie čistý hliník, ale jeho zliatiny.

S rôznym dopingom sa zvyšujú získava sa pevnosť, tvrdosť, tepelná odolnosť a iné vlastnosti. Súčasne dochádza k nežiaducim zmenám: nevyhnutne klesá elektrická vodivosť, v mnohých prípadoch sa zhoršuje odolnosť proti korózii, takmer vždy sa zvyšuje relatívna hustota. Výnimkou je legovanie mangánom, ktorý nielenže neznižuje koróznu odolnosť, ale dokonca ju mierne zvyšuje, a horčíkom, ktorý tiež zvyšuje odolnosť proti korózii (ak nie je viac ako 3%) a znižuje relatívnu hustotu, pretože je ľahší. než hliník.

Zliatiny hliníka

Zliatiny hliníka sú rozdelené do dvoch skupín podľa spôsobu výroby výrobkov z nich:
1) deformovateľné (majú vysokú plasticitu pri zahrievaní),
2) zlievareň (majú dobrú tekutosť).

Toto rozdelenie odráža základné technologické vlastnosti zliatin. Na získanie týchto vlastností sa do hliníka zavádzajú rôzne materiály. legujúcich prvkov a v nerovnakom množstve.

Surovinou na výrobu zliatin oboch typov sú nielen technicky čistý hliník, ale aj dvojité zliatiny hliníka s kremíkom, ktoré obsahujú 10-13% Si, a mierne sa od seba líšia množstvom nečistôt železa, vápnika. , titán a mangán. Celkový obsah nečistôt v nich je 0,5-1,7%. Tieto zliatiny sa nazývajú siluminy. Na získanie tvárnených zliatin sa do hliníka zavádzajú hlavne rozpustné legujúce prvky v množstvách nepresahujúcich medzu ich rozpustnosti pri vysokých teplotách. Pri zahrievaní pod tlakom musia mať deformovateľné zliatiny homogénnu štruktúru tuhého roztoku, ktorá poskytuje najväčšiu ťažnosť a najnižšiu pevnosť. To určuje ich dobrú spracovateľnosť pod tlakom.

Hlavnými legovacími prvkami v rôznych tvárnených zliatinách sú meď, horčík, mangán a zinok, okrem toho sa v relatívne malých množstvách pridáva aj kremík, železo, nikel a niektoré ďalšie prvky.

Dural - zliatiny hliníka a medi

Typickými vytvrditeľnými zliatinami sú dural – zliatiny hliníka a medi, ktoré obsahujú trvalé nečistoty kremíka a železa a možno ich legovať horčíkom a mangánom. Množstvo medi v nich je v rozmedzí 2,2-7%.

Meď sa rozpúšťa v hliníku v množstve 0,5 % pri izbovej teplote a 5,7 % pri eutektickej teplote 548 C.

Tepelné spracovanie duralu pozostáva z dvoch etáp. Najprv sa zahreje nad hraničnú hranicu rozpustnosti (zvyčajne na približne 500 C). Pri tejto teplote je jeho štruktúra homogénnym tuhým roztokom medi v hliníku. Otužovaním, t.j. rýchle ochladenie vo vode, táto štruktúra je fixovaná pri izbovej teplote. V tomto prípade sa roztok stáva presýteným. V tomto stave, t.j. v tvrdenom stave je dural veľmi mäkký a tvárny.

Štruktúra tvrdeného duralu má malú stabilitu a aj pri izbovej teplote v nej spontánne dochádza k zmenám. Tieto zmeny sa zmenšujú na skutočnosť, že atómy prebytočnej medi sú v roztoku zoskupené v poradí blízkom charakteristike kryštálov chemickej zlúčeniny CuAl. Chemická zlúčenina sa ešte nevytvorila, tým menej sa oddelila od tuhého roztoku, ale v dôsledku nerovnomerného rozloženia atómov v kryštálovej mriežke tuhého roztoku v nej dochádza k deformáciám, ktoré vedú k výraznému zvýšeniu tvrdosti a pevnosti s súčasné zníženie ťažnosti zliatiny. Proces zmeny štruktúry vytvrdenej zliatiny pri izbovej teplote je tzv prirodzené starnutie.

Prirodzené starnutie nastáva obzvlášť intenzívne počas prvých niekoľkých hodín, ale je úplne dokončené, čo dáva zliatine maximálnu pevnosť, po 4-6 dňoch. Ak sa zliatina zahreje na 100-150 C, potom umelé starnutie. V tomto prípade proces prebieha rýchlo, ale dochádza k menšiemu vytvrdzovaniu. Vysvetľuje sa to tým, že pri vyššej teplote ľahšie nastávajú difúzne pohyby atómov medi, takže fáza CuAl je úplne vytvorená a oddelená od tuhého roztoku. Posilňujúci účinok výslednej fázy sa ukazuje byť menší ako účinok deformácie mriežky tuhého roztoku, ku ktorému dochádza počas prirodzeného starnutia.

Porovnanie výsledkov starnutia duralu pri rôznych teplotách ukazuje, že maximálne spevnenie sa dosiahne prirodzeným starnutím počas štyroch dní.

Zliatiny hliníka s mangánom a horčíkom

Spomedzi netvrditeľných hliníkových zliatin nadobudli najväčší význam zliatiny na báze Al-Mn a Al-Mg.

Mangán a horčík, podobne ako meď, majú obmedzenú rozpustnosť v hliníku, ktorá klesá s klesajúcou teplotou. Efekt vytvrdzovania pri ich tepelnom spracovaní je však malý. Toto je vysvetlené nasledovne. Pri kryštalizačnom procese pri výrobe zliatin s obsahom do 1,9 % Mn by nadbytok mangánu uvoľneného z tuhého roztoku musel s hliníkom tvoriť v ňom rozpustnú chemickú zlúčeninu Al (MnFe), ktorá je v hliníku nerozpustná. V dôsledku toho následné zahriatie nad hraničnú hranicu rozpustnosti nezabezpečí vytvorenie homogénneho tuhého roztoku, zliatina zostáva heterogénna, pozostáva z tuhého roztoku a častíc Al (MnFe), čo vedie k nemožnosti kalenia a následnému starnutiu.

V prípade systému Al-Mg je dôvod netvrdnutia pri tepelnom spracovaní iný. Pri obsahu horčíka do 1,4 % nemôže dôjsť k vytvrdzovaniu, pretože v rámci týchto limitov sa pri izbovej teplote rozpúšťa v hliníku a nedochádza k precipitácii nadbytočných fáz. Pri vyššom obsahu horčíka vedie tvrdnutie s následným chemickým starnutím k uvoľneniu nadbytočnej fázy – chemickej zlúčeniny MgAl.

Vlastnosti tejto zlúčeniny sú však také, že procesy predchádzajúce jej izolácii a potom výsledné inklúzie nespôsobujú výrazný posilňujúci účinok. Napriek tomu je zavedenie mangánu a horčíka do hliníka prospešné. Zvyšujú jeho pevnosť a odolnosť proti korózii (s obsahom horčíka najviac 3 %). Zliatiny horčíka sú navyše ľahšie ako čistý hliník.

Iné legujúce prvky

Na zlepšenie niektorých vlastností hliníka sa ako legujúce prvky používajú aj tieto prvky:

Berýlium sa pridáva na zníženie oxidácie pri zvýšených teplotách. Malé prísady berýlia (0,01-0,05%) sa používajú v zliatinách hliníka na zlepšenie tekutosti pri výrobe častí spaľovacích motorov (piestov a hláv valcov).

Bór sa zavádza na zvýšenie elektrickej vodivosti a ako rafinačná prísada. Bór sa zavádza do hliníkových zliatin používaných v jadrovej energetike (okrem častí reaktorov), pretože absorbuje neutróny, čím zabraňuje šíreniu žiarenia. Bór sa zavádza v priemernom množstve 0,095-0,1%.

Bizmut. Kovy s nízkou teplotou topenia, ako je bizmut, olovo, cín, kadmium, sa zavádzajú do hliníkových zliatin na zlepšenie obrobiteľnosti. Tieto prvky tvoria mäkké, taviteľné fázy, ktoré prispievajú ku krehkosti triesok a mazaniu frézy.

Gálium sa pridáva v množstve 0,01 - 0,1 % do zliatin, z ktorých sa potom vyrábajú spotrebné anódy.

Železo. Zavádza sa v malých množstvách (>0,04 %) pri výrobe drôtov na zvýšenie pevnosti a zlepšenie charakteristík tečenia. Železo tiež znižuje priľnavosť k stenám foriem pri odlievaní do kokíl.

Indium. Prídavok 0,05 - 0,2% spevňuje hliníkové zliatiny počas starnutia, najmä s nízkym obsahom medi. Prísady india sa používajú v zliatinách hliníka a kadmia.

kadmium. Na zvýšenie pevnosti a zlepšenie koróznych vlastností zliatin sa pridáva približne 0,3 % kadmia.

Vápnik dodáva plasticitu. S obsahom vápnika 5% má zliatina efekt superplasticity.

Kremík je najpoužívanejšou prísadou v zlievárenských zliatinách. V množstve 0,5-4% znižuje sklon k praskaniu. Kombinácia kremíka a horčíka umožňuje tepelné utesnenie zliatiny.

Cín zlepšuje rezný výkon.

titán. Hlavnou úlohou titánu v zliatinách je zjemnenie zrna v odliatkoch a ingotoch, čo výrazne zvyšuje pevnosť a jednotnosť vlastností v celom objeme.

Aplikácia hliníkových zliatin

Väčšina hliníkových zliatin má vysokú odolnosť proti korózii v prírodnej atmosfére, morskej vode, roztokoch mnohých solí a chemikálií a vo väčšine potravín. Posledná uvedená vlastnosť v kombinácii so skutočnosťou, že hliník neničí vitamíny, umožňuje jeho široké využitie pri výrobe riadu. V morskej vode sa často používajú konštrukcie z hliníkových zliatin. Hliník sa vo veľkom množstve používa v stavebníctve vo forme obkladových panelov, dverí, okenných rámov a elektrických káblov. Zliatiny hliníka nepodliehajú po dlhú dobu silnej korózii pri kontakte s betónom, maltou alebo omietkou, najmä ak konštrukcie nie sú často vlhké. Široko používaný je aj hliník v strojárstve, pretože má dobré fyzické vlastnosti.

Ale hlavným odvetvím, ktoré je v súčasnosti jednoducho nemysliteľné bez použitia hliníka, je, samozrejme, letectvo. Práve v letectve sa naplno využívali všetky dôležité vlastnosti hliníka