Властивості алюмінію та області застосування в промисловості та побуті

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.  
Основна перевага при впровадженні алюмінію і його сплавів в порівнянні зі сталлю - зниження маси судів, яка може досягати 50 ... 60%. У результаті представляється можливість підвищити вантажопідйомність судна або поліпшити його тактико-технічні характеристики (маневреність, швидкість і т.д.).  
Найбільш широке застосування серед алюмінієвих сплавів для виготовлення конструкцій річкового і морського флоту знаходять магналіевие сплави АМгЗ, АМг5, АМг61, а також сплави АМц і Д16. Корпус судна підвищеної вантажопідйомності виготовляють зі сталі, тоді як надбудови та інше допоміжне обладнання з алюмінієвих сплавів. Має місце виготовлення риболовецьких баркасів зі сплаву АМг5 (обшивка).  
Широке застосування в суднобудуванні США знаходять зварювані сплави серії 5ххх і 6ххх. Там, де необхідна висока міцність (500 МПа), використовуються напівфабрикати зі сплавів серії 2xxx і 7ххх.

3.3 Залізничний транспорт

Важкі умови експлуатації рухомого складу залізниці (тривалий термін служби і здатність витримувати  ударні навантаження) висувають особливі вимоги до конструкційних матеріалів.  
Основні характеристики алюмінію і його сплавів, що розкривають доцільність застосування їх у залізничному транспорті, висока питома міцність, невелика сила інерції, корозійна стійкість. Впровадження алюмінієвих сплавів при виготовленні зварних ємностей підвищує їх довговічність при перевезенні ряду продуктів хімічної та нафтохімічної промисловості.  
Алюміній і його сплави використовуються при виготовленні кузова і рами вагона. Для вагону рекомендовані зварювані сплави середньої міцності марок АМг3, AMr5, АМг6 і 1915 [96-100]. Перспективними сплавами для рефрижераторних вагонів є алюмінієві сплави. Залежно від продуктів хімічної промисловості вибирається марка зварюваного матеріалу для котлів цистерни.  
У США з зварюваних сплавів серії 6ххх, серії 5ххх і сплаву 7005 виготовляють рухомий склад із здобуттям оптимальних характеристик міцності і високої корозійної стійкості зварних елементів.

3.4 Автомобільний транспорт

Одним з основних вимог  до матеріалів, що застосовуються в автомобільному транспорті, є мала маса і досить високі показники міцності. Беруться до уваги також корозійна стійкість і гарна декоративна поверхня матеріалу.  
Висока питома міцність алюмінієвих сплавів збільшує вантажопідйомність і зменшує експлуатаційні витрати пересувного транспорту. Висока корозійна стійкість матеріалу продовжує терміни експлуатації, розширює асортимент перевезених товарів, включаючи рідину і гази з високою агресивної концентрацією.  
При виготовленні елементів каркаса, обшивки кузова напівпричепа автофургона, рефрижератора, скотовоз і т.п. перспективним матеріалом є алюмінієві сплави АД31, 1915 (пресовані профілі) та сплави АМг2, АМг5 (лист).  
Знаходять застосування алюмінієві сплави АМц, АМгЗ і 1915 при виготовленні окремих вузлів легкового автомобіля (навісні деталі, бампери, радіатори охолодження, опалювачі).  
В автомобілебудуванні США широко використовуються алюмінієві сплави зварювані серії Зххх, 5ххх і 6ххх.  
З пресованих напівфабрикатів сплавів 2014 і 6061 виготовляють балки, рами важких вантажних автомобілів. Конфіденційність та окремі елементи зі сплаву 5052 надходять на виготовлення кабіни. Як обшивального матеріалу кузова вантажівки використовують лист із сплавів 5052, 6061, 2024, 3003 і 5154. Стійки кузова виконуються з пресованих напівфабрикатів сплавів 6061 і 6063. Магналіевие сплави серії 5ххх (5052, .5086, 5154 і 5454) є основним матеріалом при виготовленні автоцистерн.

3.5 Будівництво

Перспективність застосування алюмінієвих сплавів в будівельних  конструкціях підтверджується техніко-економічними розрахунками та багаторічної світовою практикою в області споруди різних будівельних об'єктів.  
Впровадження алюмінієвих сплавів в будівництві зменшує металоємність, підвищує довговічність і надійність конструкцій при їх експлуатації в екстремальних умовах (низька температура, землетрус і т.п.). У залежності від призначення будівельних алюмінієвих конструкцій рекомендуються різні марки сплавів: АД1, АМц, АМг2, АД31, 1915 і ін  
Досвід, накопичений у США, підтверджує доцільність використання алюмінієвих сплавів в будівельних конструкціях. На них витрачається більше алюмінію, ніж в будь-якій іншій галузі промисловості. При цьому перевага віддається впровадженню зварюються сплавів серії Зххх, 5ххх і 6ххх.

3.6 Нафтова та хімічна промисловість

Освоєння нових родовищ, збільшення глибини свердловин висувають  певні вимоги до матеріалів, що застосовуються для виготовлення деталей і вузлів нафто-і газопромислового обладнання та апаратури для переробки продуктів  нафти.  
Висока питома міцність алюмінієвих сплавів дозволяє зменшити масу бурильного обладнання, полегшити їх транспортабельність і забезпечити проходження глибоких свердловин.  
Корозійно-стійкі алюмінієві сплави дають можливість підвищити експлуатаційну надійність бурильних, насосно-компресорних і нафтогазопровідних труб. Підвищена опірність корозійного розтріскування дозволяє застосувати алюмінієві сплави при виготовленні ємностей для зберігання нафти та її продуктів.  
Основним конструкційним матеріалом при виготовленні бурильних труб з алюмінієвих сплавів є сплав марки Д16.  
Високу стійкість до сирої нафти і деяким бензинів показали алюмінієві сплави АМг2, AMr3, АМг5 і АМг6. З перерахованих магналіевих сплавів найбільш технологічним сплавом для виготовлення апаратів є сплав АМг2, особливо при виготовленні конденсаторів і холодильників на нафтоперегінних заводах.  
У США устаткування для нафтової промисловості виготовляється з алюмінієвих сплавів серії Зххх, 5ххх і 6ххх. У конструкції бурового обладнання застосовують труби зі сплаву 6063. Морські платформи збираються з труб 6061, 6063, а також з високоміцних сплавів марок 2014 і 7075. З алюмінію АДОО, АДО і АД1 виготовляють ємності, колони, конденсатори і т.п. для виробництва оцтової кислоти, сульфірованія жирних спиртів, хлората калію, натрієвої та аміачної селітри, синильної кислоти і т.д.  
Хімічної промисловості рекомендовані алюмінієві сплави АМц, АМг2, АМгЗ, АМг5 для виготовлення посудин, що працюють під тиском при температурах від - 196 до +150 0С.  
З алюмінію АДОО, АДО і АД1 виготовляють ємності, колони, конденсатори і т.п. для виробництва оцтової кислоти, сульфірованія жирних спиртів, хлората калію, натрієвої та аміачної селітри, синильної кислоти і т.д.  
У США в залежності від умов експлуатації апаратури хімічної промисловості застосовують сплави серій 1ххх, Зххх, 5ххх. В окремих випадках для забезпечення максимальної міцності колес застосовують термічно зміцнюється сплави 2ххх і 7ххх зі зниженою корозійною стійкістю.  
Ємкості для зберігання хімічних продуктів виконують із сплавів високої корозійної стійкості - 1100 або 3003; судини високого тиску - із сплавів 5052 або 6063; тара, цистерни та інші види обладнання для зберігання оцтової кислоти, високомолекулярних жирних кислот, спиртів та інших продуктів - із сплавів 3003 , 6061, 6063, 5052; ємності для озоносодержащіх розчинів добрив із сплавів 3004; 5052 і 5454; ємності для зберігання розчинів нітрату амонію із сплавів 1100, 3003, 3004, 5050, 5454, 6061 і 6062.  
В даний час четверта частина всього алюмінію йде на потреби будівництва, стільки ж споживає транспортне машинобудування, приблизно 17% частина витрачається на пакувальні матеріали і консервні банки, 10% - в електротехніці.  
Алюміній містять також багато горючі і вибухові суміші. Алюмотол, лита суміш тринітротолуолу з порошком алюмінію, - одне з найбільш потужних промислових вибухових речовин. Амонал - вибухова речовина, що складається з аміачної селітри, тринітротолуолу і порошку алюмінію. Запальні склади містять алюміній і окислювач - нітрат, перхлорат. Піротехнічні склади "Зірочки" також містять порошкоподібний алюміній.  
Суміш порошку алюмінію з оксидами металів (терміт) застосовують для одержання деяких металів і сплавів, для зварювання рейок, в запальних боєприпасах.  
Алюміній знайшов також практичне застосування як ракетного палива. Для повного спалювання 1 кг алюмінію потрібно майже вчетверо менше кисню, ніж для 1 кг гасу. Крім того, алюміній може окислюватися не тільки вільним киснем, а й пов'язаним, що входять до складу води або вуглекислого газу. При "згоранні" алюмінію в воді на 1 кг продуктів виділяється 8800 кДж; це в 1,8 рази менше, ніж при згорянні металу в чистому кисні, але в 1,3 рази більше, ніж при згорянні на повітрі. Значить, як окислювач такого палива можна використовувати замість небезпечних і дорогих сполук просту воду. Ідею використання алюмінію в якості пального ще в 1924р. запропонував вітчизняний вчений і винахідник Ф.А. Цандер. За його задумом можна використовувати алюмінієві елементи космічного корабля в якості додаткового пального. Цей сміливий проект поки що практично не здійснено, зате більшість відомих в даний час твердих ракетних палив містять металевий алюміній у вигляді тонкоподрібненого порошку. Додавання 15% алюмінію до палива може на тисячу градусів підвищити температуру продуктів згоряння (з 2200 до 3200 К); помітно зростає і швидкість витікання продуктів згоряння з сопла двигуна - головний енергетичний показник, що визначає ефективність ракетного палива. У цьому плані конкуренцію алюмінію можуть скласти тільки літій, берилій і магній, але всі вони значно дорожче алюмінію.  
Широке застосування знаходять і з'єднання алюмінію. Оксид алюмінію - вогнетривкий і абразивний (наждак) матеріал, сировина для отримання кераміки. З нього також роблять лазерні матеріали, підшипники для годинників, ювелірні камені (штучні рубіни). Прожарений оксид алюмінію - адсорбент для очищення газів і рідин і каталізатор ряду органічних реакцій. Безводний хлорид алюмінію - каталізатор в органічному синтезі (реакція Фріделя - Крафтса), вихідна речовина для отримання алюмінію високої чистоти. Сульфат алюмінію застосовують для очищення води; реагуючи з вмісту в ній гідрокарбонатом кальцію:  
У промисловості використовуються також і алюмінієві порошки. Застосовуються в металургійній промисловості: у алюмінотермії, в якості легуючих добавок, для виготовлення напівфабрикатів шляхом пресування та спікання. Цим методом отримують дуже міцні деталі (шестерні, втулки та ін.) Також порошки використовуються в хімії для отримання сполук алюмінію і в якості каталізатора (наприклад, при виробництві етилену і ацетону). Враховуючи високу реакційну здатність алюмінію, особливо у вигляді порошку, його використовують у вибухових речовинах і твердому паливі для ракет, використовуючи його властивість швидко запалюватися.  
Враховуючи високу стійкість алюмінію до окислення, порошок використовуються в якості пігменту в покриттях для фарбування обладнання, дахів, папери в поліграфії, блискучих поверхонь панелей автомобілів. Також шаром алюмінію покривають сталеві та чавунні вироби, щоб уникнути їх корозії.

 
3.7 Алюмінева посуд

Алюмінієвий посуд - найбільш поширена посуд в громадському харчуванні і на домашній кухні. Алюміній, як і чавун, є енергозберігаючим матеріалом. Але, на відміну від чавунної, алюмінієвий посуд є значно легшим - і це вагомий аргумент на її користь. А використання посуду з протипригарним покриттям вирішить для господині і багато інших проблем: їжа в цьому посуді не пригорає, вимагає мінімальну кількість жиру, посуд легко миється, використання дерев'яної лопатки забезпечує тривалий термін служби. Лита товстостінна алюмінієва посуд призначений для приготування других страв. Продукти в цьому посуді зберігають свій вітамінний склад і смакові якості. Алюмінієвий посуд легка, практична, зручна в експлуатації, має високу теплопровідність (нагрівається в 9 разів швидше, ніж посуд з нержавіючої сталі) і корозійною стійкістю. Краще алюмінію по теплопровідності тільки мідь. Але алюмінієвий посуд став дуже поширеним головним чином завдяки тому, що алюміній значно дешевше міді. Алюмінієвий посуд зазвичай тонкостінна, виготовлена ​​методом штампування. Це також додає доступності алюмінієвому посуді для всіх категорій населення. Алюмінієвий посуд буває штампованої - з товщиною дна 1,5 мм (легка), 2 мм (середня) і 2,5 мм (важка). Але якщо товщини стінок у алюмінієвого посуду буде недостатньо, то алюмінієвий посуд легко деформується, тому з алюмінієвих каструль краще товстостінні. Проводиться алюмінієвий посуд може з чистого алюмінію, дюралюмінію (сплав алюмінію з магнієм) і інших сплавів алюмінію. Причому виглядає алюмінієвий посуд з різних сплавів і з різною обробкою абсолютно по-різному: сріблясто-матовий, шліфована, полірована, блискуча, анодована (кольору, відмінного від сріблястого) і т.д. Надзвичайно активне використання алюмінієвого посуду в побуті змушує санітарні служби досліджувати й аналізувати вплив алюмінію на організм людини. Дослідження показали, що кількість алюмінію, що потрапляє в організм людини з їжею (за умови, що ви готуєте щодня в алюмінієвій каструлі, їсте алюмінієвої ложкою з алюмінієвої миски), вкрай мало і становить 1,7 мг / день. Однак навіть така невелика кількість алюмінію може призводити до смертельних хвороб і тому все більшого поширення набуває алюмінієвий посуд з різними захисними покриттям.  
 

Висновки

У висновку можна зробити наступні висновки:  
З вище викладеного видно, що завдяки хорошим фізичним властивостям алюміній займає лідируюче місце в електротехніки та приладобудування.  
Сплави на основі алюмінію завдяки непоганим механічними властивостями знайшли широке застосування в промисловості, але при цьому потрібна розробка нових більш дешевих сплавів без зниження механічних властивостей.

Вже зараз важко знайти галузь промисловості, де б не використовувався алюміній або його сплави - від мікроелектроніки до важкої металургії. Це обумовлюється хорошими механічними якостями, легкістю, малої температурою плавлення, що полегшує обробку, високим зовнішніми якостями, особливо після спеціальної обробки. Огляду на перелічені та багато інших фізичних та хімічні властивості алюмінію, його невичерпна кiлькiсть в земній корі, можна сказати, що алюміній - один з найперспективніших матеріалів майбутнього.  
         За оцінками експертів, до 2010 року обсяг задіяного у зведенні будинків та інших інженерних споруд алюмінію (таких, як мости чи спортивні масові об'єкти) подвоїться в порівнянні з показниками 2006 року.  
При цьому, втім, невірно було б вважати, що алюміній є основним матеріалом для будівництва, наприклад, тих же хмарочосів. Очевидно, що несучі конструкції багатоповерхових будівель в даний час і в найближчому майбутньому будуть споруджуватися з непогано себе зарекомендували бетону і сталі. Проте все частіше встає перед будівельниками завдання максимально полегшити тиск на опори і фундамент будівлі, що будується вже не може бути вирішена без застосування алюмінію.  
       По-перше, фасади сучасних висотних будівель в основному складаються з алюмінієвих конструкцій, що з'єднують у собі і міцність, і відносно невелика вага.  
       По-друге, більш функціональна в порівнянні з покрівлею з традиційних матеріалів покрівля з алюмінію.  
По-третє, не слід забувати про збільшується числі офісних будівель, алюмінієві перегородки між приміщеннями в яких дозволяють виконати вимоги надійності і економічності.  
       По-четверте, широке застосування даний метал знайшов у виробництві дверних і віконних прорізів.  
       По-п'яте, в даний час вентиляційні системи новобудов практично повністю складаються з алюмінію.  
       По-шосте, алюміній воістину незамінний для втілення в життя багатих фантазій сучасних архітекторів і дизайнерів, яких хлібом не годуй, але дай влаштувати на широкій лоджії зимовий сад або яку-небудь витіювату грати.  
Ну і, нарешті, як не згадати про такий важливий елемент міської архітектури, як численні торгові точки - всілякі павільйони, кіоски і ларьки також неабиякою своїй частці виготовляються з алюмінію і його сплавів. Таким чином, все говорить за те, що алюміній буде використовуватися в будівництві максимально широко - з тієї простої причини, що гідної альтернативи йому в даний момент не існує.  
 

6. Список використаної  літератури 

1. Алюмінієві сплави. Застосування алюмінієвих сплавів.  Довідкове керівництво. Редакційна  колегія І.В. Горинін та ін  Москва "Металургія", 1978.  
2. Алюміній. Властивості та фізичне металознавство. Довідник. Дж.Е. Хетч. Москва, "Металургія", 1989.  
3. Алюміній. Н.Г. Ключников, А.Ф. Колодязів. Учпедгиз, 1958.  
4. Золоторевскій В.С. Механічні властивості металлов.3-е вид., Прераб. і доп. - М.: МІСіС, 1998  
5. http://www.Wikipedia.ru /  
6. http://www.svarka. pstu.ru /

 
http://ua-referat.com