Реферат виконав студент 2-го курсу факультету автомобілебудування,
група: 4ЗАА5 Кабанов А. М.
Московський Державний Технічний Університет МАМІ
Москва 2010р.
Введення
Досягнення промисловості в будь-якому розвинутому суспільстві незмінно пов'язані з досягненнями технології конструкційних матеріалів і сплавів. Якість обробки та продуктивність виготовлення виробів є найважливішими показниками рівня розвитку держави.
Матеріали, вживані в сучасних конструкціях, крім високих міцнісних характеристик повинні володіти комплексом таких властивостей, як підвищена корозійна стійкість, жароміцність, теплопровідність і електропровідність, тугоплавкі, а так само здатність зберігати ці властивості в умовах тривалої роботи під навантаженнями.
Наукові розробки та виробничі процеси в області ливарного виробництва кольорових металів в нашій країні відповідають передовим досягненням науково-технічного прогресу. Їх результатом, зокрема, стало створення сучасних цехів кокильного лиття та лиття під тиском на Волзькому автомобільному заводі та ряді інших підприємств. На Заволзькому моторному заводі успішно працюють великі машини лиття під тиском і зусиллям замикання прес-форми 35 МН, на яких отримують блоки циліндрів з алюмінієвих сплавів для автомашини В«ВолгаВ».
На Алтайському моторному заводі освоєна автоматизована лінія з отримання виливків литтям під тиском. У Радянському Союзі вперше в світі розроблений і освоєний процес безперервного лиття злитків з алюмінієвих сплавів в електромагнітний кристалізатор. Цей спосіб істотно підвищує якість злитків і дозволяє знизити кількість відходів у вигляді стружки при їх обточуванні.
Назва та історія відкриття.
Латинське aluminium походить від латинського ж alumen, що означає галун (сульфат алюмінію і калію (K) KAl (SO4) 2.12 H2O), які здавна використовувалися при виправленні шкір і як в'яжучий засіб. Al, хімічний елемент III групи періодичної системи, атомний номер 13, атомна маса 26, 98154. Через високу хімічної активності відкриття та виділення чистого алюмінію розтягнулося майже на 100 років. Висновок про те, що з квасцов може бути отримана В«земляВ» (Тугоплавка речовина, по-сучасному - оксид алюмінію) зробив ще в 1754р. німецький хімік А. Маркграф. Пізніше виявилося, що така ж В«земляВ» може бути виділена з глини, і її стали називати глиноземом. Отримати металевий алюміній зміг тільки в 1825р. датський фізик Х. К. Ерстед. Він опрацював амальгамою калію (сплавом калію (K) з ртуттю (Hg)) хлорид алюмінію AlCl3, який можна було отримати з глинозему, і після відгонки ртуті (Hg) виділив сірий порошок алюмінію.
Тільки через чверть століття цей спосіб вдалося трохи модернізувати. Французький хімік А. Е. Сент-Клер Девіль в 1854 році запропонував використовувати для отримання алюмінію металевий натрій (Na), і отримав перші злитки нового металу. Вартість алюмінію була тоді дуже висока, і з нього виготовляли ювелірні прикраси.
Промисловий спосіб виробництва алюмінію шляхом електролізу розплаву складних сумішей, що включають оксид, фторид алюмінію і інші речовини, незалежно один від одного розробили в 1886 році П. Еру (Франція) і Ч. Хол (США). Виробництво алюмінію пов'язано з високою витратою електроенергії, тому у великих масштабах воно було реалізовано тільки в 20-му столітті. У Радянському Союзі перший промисловий алюміній був отриманий 14 травня 1932 року на Волховському алюмінієвому комбінаті, побудованому поряд з Волховської гідроелектростанцією.
Алюміній чистотою понад 99, 99% вперше був отриманий електролізом в 1920р. У 1925 р. в роботі Едвардса опубліковані деякі відомості про фізичних та механічних властивостях такого алюмінію. У 1938р. Тейлор, Уїллер, Сміт і Едвардс опублікували статтю, в якої наведені деякі властивості алюмінію чистотою 99, 996%, отриманого під Франції також електролізом. Перше видання монографії про властивості алюмінію вийшло в світ в 1967р.
В наступні роки завдяки порівняльній простоті отримання і привабливим властивостям опубліковано багато робіт про властивості алюмінію. Чистий алюміній знайшов широке застосування в основному в електроніці - від електролітичних конденсаторів до вершини електронної інженерії - мікропроцесорів; в Кріоелектроніка, кріомагнетіке.
Більш новими способами отримання чистого алюмінію є метод зонної очистки, кристалізація з амальгам (сплавів алюмінію з ртуттю) і виділення з лужних розчинів. Ступінь чистоти алюмінію контролюється величиною електроопору при низьких температурах.
В Нині використовується наступна класифікація алюмінію по ступені 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 чисті алюміній
99, 9960 - 99, 9990
ультрачистої алюміній
понад 99, 9990
Загальна характеристика алюмінію.
Природний алюміній складається з одного нукліда 27Al. Конфігурація зовнішнього електронного шару 3s2p1. Практично у всіх з'єднаннях ступінь окислення алюмінію +3 (Валентність III). Радіус нейтрального атома алюмінію 0, 143 нм, радіус іона Al3 + 0, 057 нм. Енергії послідовної іонізації нейтрального атома алюмінію дорівнюють, відповідно, 5, 984, 18, 828, 28, 44 і 120 еВ. За шкалою Полінга електронегативність алюмінію 1, 5.
Алюміній - М'який, легкий, сріблясто-білий метал, кристалічна решітка якого кубічна гранецентрована, параметр а = 0, 40403 нм. Температура плавлення чистого металу 660 В° C, температура кипіння близько 2450 В° C, щільність 2, 6989 г/см3. Температурний коефіцієнт лінійного розширення алюмінію близько 2, 5.10 -5 К-1.
Хімічний алюміній - доволі активний метал. На повітрі його поверхня миттєво покривається щільною плівкою оксиду Al2О3, яка перешкоджає подальшому доступу кисню (O) до металу і приводить до припинення реакції, що обумовлює високі антикорозійні властивості алюмінію. Захисна поверхнева плівка на алюмінії утворюється також, якщо його помістити в концентровану азотну кислоту.
З іншими кислотами алюміній активно реагує:
6НСl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,
3Н2SO4 + 2Al = Al2 (SO4) 3 + 3H2.
Алюміній реагує з розчинами лугів. Спочатку розчиняється захисна оксидна плівка:
Al2О3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na [Al (OH) 4].
Потім протікають реакції:
2Al + 6H2O = 2Al (OH) 3 + 3H2,
NaOH + Al (OH) 3 = Na [Al (OH) 4],
або сумарно:
2Al + 6H2O + 2NaOH = Na [Al (OH) 4] + 3Н2,
і в результаті утворюються алюмінати: Na [Al (OH) 4] - алюмінат натрію (Na) (Тетрагідроксоалюмінат натрію), К [Al (OH) 4] - алюмінат калію (K) (Терагідроксоалюмінат калію) або ін Так як для атома алюмінію в цих з'єднаннях характерно координаційне число 6, а не 4, то дійсні формули зазначених тетрагідроксосоедіненій наступні:
Na [Al (OH) 4 (Н2О) 2] і К [Al (OH) 4 (Н2О) 2].
При нагріванні алюміній реагує з галогенами:
2Al + 3Cl2 = 2AlCl3,
2Al + 3 Br2 = 2AlBr3.
Цікаво, що реакція між порошками алюмінію та йоду (I) починається при кімнатній температурі, якщо у вихідну суміш додати кілька крапель води, яка в даному випадку відіграє роль каталізатора:
2Al + 3I2 = 2AlI3.
Взаємодія алюмінію з сіркою (S) при нагріванні приводить д...
