Алюміній: фізичні властивості, отримання, застосування, історія
Фізичні властивості алюмінію
Алюміній - м'який, легкий, сріблясто-білий метал з високою тепло- і електропровідністю. Температура плавлення 660 ° C.
За поширеністю в земній корі алюміній займає 3-е місце після кисню і кремнію серед всіх атомів і 1-е місце - серед металів.
До переваг алюмінію і його сплавів слід віднести його малу щільність (2,7 г / см3), порівняно високі характеристики, хорошу тепло- і електропровідність, технологічність, високу корозійну стійкість. Сукупність цих властивостей дозволяє віднести алюміній до числа найважливіших технічних матеріалів.
Алюміній і його сплави діляться за способом отримання на деформуються, що піддаються обробці тиском і ливарні, використовувані у вигляді фасонного лиття; по застосуванню термічної обробки - на термічно незміцнюється і термічно зміцнюється, а також по системам легування.
Вперше алюміній був отриманий Гансом Ерстед в 1825 році. Сучасний метод отримання розробили незалежно один від одного американець Чарльз Холл і француз Поль Еру. Він полягає в розчиненні оксиду алюмінію Al2O3 в розплаві кріоліту Na3AlF6 з подальшим електролізом з використанням графітових електродів. Такий метод отримання вимагає великих витрат електроенергії, і тому виявився затребуваний тільки в XX столітті.
Алюміній широко застосовується як конструкційний матеріал. Основні переваги алюмінію в цій якості - легкість, податливість штампуванні, корозійна стійкість (на повітрі алюміній миттєво покривається міцною плівкою Al2O3, яка перешкоджає його подальшому окисленню), висока теплопровідність, неотруйні його з'єднань. Зокрема, ці властивості зробили алюміній надзвичайно популярним при виробництві кухонного посуду, алюмінієвої фольги в харчовій промисловості і для упаковки.
Основний недолік алюмінію як конструкційного матеріалу - мала міцність, тому його зазвичай сплавляють з невеликою кількістю міді і магнію (сплав називається дюралюміній).
Електропровідність алюмінію порівнянна з міддю, при цьому алюміній дешевше. Тому він широко застосовується в електротехніці для виготовлення проводів, їх екранування і навіть в мікроелектроніці при виготовленні провідників у чіпах. Правда, у алюмінію як електротехнічного матеріалу є неприємну властивість - через міцної оксидної плівки його важко паяти.
Завдяки комплексу властивостей широко поширений в тепловому обладнанні.
Впровадження алюмінієвих сплавів в будівництві зменшує металоємність, підвищує довговічність і надійність конструкцій при експлуатації їх в екстремальних умовах (низька температура, землетрус і т.п.).
Алюміній знаходить широке застосування в різних видах транспорту. На сучасному етапі розвитку авіації алюмінієві сплави є основними конструкційними матеріалами в літакобудуванні. Алюміній і сплави на його основі знаходять все більш широке застосування в суднобудуванні. З алюмінієвих сплавів виготовляють корпуси суден, палубні надбудови, комунікацію і різного роду суднове устаткування.
Йдуть дослідження з розробки пінистого алюмінію як особливо міцного і легкого матеріалу.
В даний час алюміній є одним з найпопулярніших і знайшли широке застосування металів. З самого моменту відкриття в середині XIX століття його вважали одним з найцінніших завдяки дивовижним якостям: білий як срібло, легкий по вазі і не схильний до впливу навколишнього середовища. Вартість його була вище цін на золото. Тож не дивно, що в першу чергу алюміній знайшов своє застосування в створенні ювелірних виробів і дорогих декоративних елементів.
У 1855 р на Універсальної виставці в Парижі алюміній був найголовнішою визначною пам'яткою. Вироби з алюмінію розташовувалися в вітрині, що є сусідами з діамантами французької корони. Поступово зародилася певна мода на алюміній. Його вважали благородним маловивченим металом, використовуваним винятково для створення творів мистецтва.
Найбільш часто алюміній використовували ювеліри. За допомогою особливої обробки поверхні ювеліри домагалися найбільш світлого кольору металу, через що його часто прирівнювали до срібла. Але в порівнянні з сріблом, алюміній мав більш м'яким блиском, ніж обумовлювалася ще більша любов до нього ювелірів.
Так як хімічні і фізичні властивості алюмінію спочатку були слабо вивчені, ювеліри самі винаходили нові техніки його обробки. Алюміній технічно легко обробляти, цей м'який метал дозволяє створювати відбитки будь-яких візерунків, наносити малюнки і створювати бажаної форми вироби. Алюміній покривався золотом, полірувався і доводився до матових відтінків.
Але з часом алюміній став падати ціною. Якщо в 1854-1856 роках вартість одного кілограма алюмінію становила 3 тисячі старих франків, то в середині 1860-х років за кілограм цього металу давали вже близько ста старих франків. Згодом через низьку вартості алюміній вийшов з моди.
У Радянському союзі з алюмінію робили харчувальних прилади, чайники і т.д. І не тільки. Перший радянський супутник був виконаний з алюмінієвого сплаву. Інший споживач алюмінію - електротехнічна промисловість: з нього робляться дроти високовольтних ліній передач, обмотки моторів і трансформаторів, кабелі, цоколі ламп, конденсатори і багато інших виробів. Крім того, порошок алюмінію застосовують у вибухових речовинах і твердому паливі для ракет, використовуючи його властивість швидко запалюватися: якби алюміній не покривався найтоншої оксидною плівкою, то міг би спалахувати на повітрі.
Останній винахід - пеноалюминия, т.зв. «Металевий поролон», якому пророкують велике майбутнє.
Інші статті за схожою тематикою: