Федеральне агентство з освіти РФ
Державний технологічний університет
"Московський інститут сталі і сплавів"
Російська олімпіада школярів
"Інноваційні технології та матеріалознавство"
II-й етап: Науково-творчий конкурс
Напрямок (профіль):
" Матеріалознавство та технології нових матеріалів"
РЕФЕРАТ
на тему:
" Властивості алюмінію та області застосування в промисловостіі побуті "
Роботу виконав:
Зайцев Віктор Владиславович
Москва, 2009
Зміст
1. Введення
1.1 Загальне визначення алюмінію
1.2 Історія отримання алюмінію
2. Класифікація алюмінію по ступені чистоти і йогомеханічні властивості
3. Основні легуючі елементи в алюмінієвих сплавах та їхфункції
4. Застосування алюмінію та його сплавів у промисловості тапобуті
4.1 Авіація
4.2 Суднобудування
4.3 Залізничний транспорт
4.4 Автомобільний транспорт
4.5 Будівництво
4.6 Нафтова і хімічна промисловість
4.7 алюміневой посуд
5. Висновок
5.1. Алюміній - матеріал майбутнього
6. Список використаної літератури
1. Введення
У своєму рефераті на тему"Властивості алюмінію та області застосування в промисловості та побуті" я хотів бивказати на особливість цього металу і його перевага перед іншими. Весьмій текст є доказом того, що алюміній метал майбутнього і без ньогобуде важким наше подальший розвиток.
1.1 Загальне визначення алюмінію
Алюміній ( лат. Aluminium,від alumen - галун) - хімічний елемент III гр. періодичної системи, атомнийномер 13, атомна маса 26,98154. Сріблясто-білий метал, легкий, пластичний,з високою електропровідністю, tпл =660 В° С. Хімічно активний (на повітріпокривається захисною оксидною плівкою). За поширеністю в природізаймає 3-е місце серед елементів і 1-е серед металів (8,8% від маси земноїкори). По електропровідності алюміній - на 4-му місці, поступаючись лише сріблу (вонона першому місці), міді золоту, що при дешевизні алюмінію має величезнепрактичне значення. Алюмінію вдвічі більше, ніж заліза, і в 350 разів більше,ніж міді, цинку, хрому, олова та свинцю разом узятих. Його щільність дорівнює всього2,7 * 10 3 кг/м 3 . Алюміній має гратигранецентрированную куба, стійкий при температурах від - 269 В° С до точки плавлення (660 В° С). Теплопровідність становить при 24 В° С 2,37 Вт Г— см -1 Г— До -1 . Електроопіралюмінію високої чистоти (99,99%) при 20 В° Сстановить 2,6548 Г— 10 -8 Ом Г— м, або 65%електроопору міжнародного еталона з відпалений міді. Відбивназдатність полірованої поверхні становить більше 90%.
1.2 Історія отримання алюмінію
Документально зафіксованевідкриття алюмінію відбулося в 1825. Вперше цей метал отримав датський фізикГанс Християн Ерстед, коли виділив його при дії амальгами калія набезводний хлорид алюмінію (отриманий при пропущенні хлору через розпеченусуміш оксиду алюмінію з вугіллям). Відігнавши ртуть, Ерстед отримав алюміній, правда,забруднений домішками. У 1827 німецький хімік Фрідріх Велер отримав алюміній ввигляді порошку відновленням гексафторалюміната калієм. Сучасний спосібодержання алюмінію був відкритий в 1886 молодим американським дослідником ЧарльзомМартіном Холом. (З 1855 до 1890 було отримано лише 200 тонн алюмінію, а занаступне десятиліття за методом Холла в усьому світі отримали вже 28000т. цьогометалу) Алюміній чистотою понад 99,99% вперше був отриманий електролізом в1920р. У 1925 р. в роботі Едвардса опубліковані деякі відомості про фізичнихі механічних властивостях такого алюмінію. У 1938р. Тейлор, Уїлл, Сміт іЕдвардс опублікували статтю, в якій наведені деякі властивості алюмініючистотою 99,996%, отриманого у Франції також електролізом. Перше виданнямонографії про властивості алюмінію вийшло у світ в 1967р. Ще недавно вважалося,що алюміній як вельми активний метал не може зустрічатися в природі ввільному стані, однак у 1978р. в породах Сибірської платформи буввиявлений самородний алюміній - у вигляді ниткоподібних кристалів довжиною всього 0,5мм (при товщині ниток кілька мікрометрів). У місячному грунті, доставленому наЗемлю з районів морів Криз і Достатку, також вдалося виявити самороднийалюміній. Припускають, що металевий алюміній може утворитисяконденсацією з газу. При сильному підвищенні температури галогеніди алюмініюрозкладаються, переходячи в стан з нижчою валентністю металу, наприклад, AlCl.Коли при зниженні температури і відсутності кисню таке з'єднанняконденсується, в твердій фазі відбувається реакція диспропорціонування: частинаатомів алюмінію окислюється і переходить в звичне тривалентне стан, ачастина - відновлюється. Відновитися ж одновалентних алюміній можетільки до металу: 3AlCl> 2Al + AlCl 3 . На користь цьогоприпущення говорить і ниткоподібна форма кристалів самородної алюмінію. Зазвичайкристали такої будови утворюються внаслідок швидкого зростання з газової фази.Ймовірно, мікроскопічні самородки алюмінію в місячному грунті утворилисяаналогічним способом.
2. Класифікація алюмінію по ступені чистоти і йогомеханічні властивості
У наступні роки завдякипорівняльній простоті отримання і привабливим властивостям опубліковано багаторобіт про властивості алюмінію. Чистий алюміній знайшов широке застосування в основномув електроніці - від електролітичних конденсаторів до вершини електронної інженерії- Мікропроцесорів; в Кріоелектроніка, кріомагнетіке. Більш новими способамиотримання чистого алюмінію є метод зонної очистки, кристалізація замальгам (сплавів алюмінію з ртуттю) і виділення з лужних розчинів. Ступіньчистоти алюмінію контролюється величиною електроопору при низькихтемпературах. В даний час використовується наступна класифікація алюмініюза ступенем чистоти:
Позначення
Зміст алюмінію за масою,%
Алюміній промислової чистоти
99,5 - 99,79
Високочистий алюміній
99,80 - 99,949
надчистих алюміній
99,950 - 99,9959
Особливо чистий алюміній
99,9960 - 99,9990
ультрачистої алюміній
понад 99,9990
Механічні властивості алюмініюпри кімнатній температурі:
Чистота,%
Межа плинності d 0,2 ,Мпа
Межа міцності, d в,МПа
Відносне подовження d,%(На базі 50 мм)
99,99
10
45
50
99,8
20
60
45
99,6
30
70
43
3. Основні легуючі елементи в алюмінієвих сплавахі їх функції
Чистий алюміній - доволім'який метал - майже втричі м'якше міді, тому навіть порівняно товстіалюмінієві пластинки та стрижні легко зігнути, але коли алюміній утворюєсплави (їх відомо величезна безліч), його твердість може зрости в десяткираз. Найбільш широко застосовуються:
Берилій додається длязменшення окислення при підвищених температурах. Невеликі добавки берилію (0,01- 0,05%) застосовують в алюмінієвих ливарних сплавах ...
