Алюминий – самый распространенный в природе металл: его содержание в земной коре составляет почти 7,5 % (по массе).
Алюминий находит самое широкое применение в промышленности, электротехнике и радиотехнике. Его сплавы, которые отличаются высокой прочностью и легкостью, незаменимы в машиностроении. Благодаря алюминию начали бурно развиваться авиационная промышленность и судостроение. Он снизил вес корпусов и помог снизить маневренность техники.
Алюминий и его сплавы применяются даже в пищевой отрасли: из этого металла делают фольгу, в которую упаковывают пищевые продукты.
Как добывается промышленный алюминий
Существует несколько разновидностей горных пород, содержащих алюминий, но в промышленности этот металл получают из бокситов. Эти минералы – гидраты оксида алюминия. Они могут отличаться друг от друга составом. Для производства чаще используют те, в которых содержание Al2O3 порядка 50 % или даже выше: при меньшем процентном содержании процесс получения алюминия сильно дорожает.
В мире всего несколько шахт, где бокситы добываются из недр земли. Чаще добыча производится открытым способом: породу срезают пласт за пластом, а затем перевозят для последующей переработки и получения промышленного алюминия электролизом.
Как производится промышленный алюминий
Полученный в процессе электролиза Al содержит различные примеси: железо, медь, кремний, – их удаляют, потому что даже небольшое количество «добавки» может повлиять на свойства металла.
Очищенный металл разливают в формы, где он затвердевает. Слитки могут быть разных размеров:
- от 6 до 22 кг («чушки»);
- до 30 т («слябы»).
Полученный продукт используется в промышленности: для производства фольги, проката, банок и даже автомобильных кузовов.
Какие виды сплавов алюминия используют в промышленности
Чистый алюминий пользуется меньшим спросом, чем его сплавы, потому что уступает им в свойствах: одни примеси делают металл тверже, другие повышают его коррозионную устойчивость, третьи – изменяют теплопроводность.
Наиболее часто в состав алюминиевого сплава добавляют магний, марганец, кремний, медь, литий. Реже – титан, бериллий, цирконий.
Алюминиево-магниевые сплавы
Они содержат до 6 % магния, который увеличивает прочность материала. Большее количество примеси приведет к тому, что механическая структура металла в нагартованном состоянии станет малоустойчивой и антикоррозионная способность материала ухудшится.
Сплавы AL-Mg обладают следующими свойствами:
- свариваемость;
- усталостная прочность;
- устойчивость к коррозии.
Кроме магния, в сплаве могут содержаться титан, хром, марганец, ванадий или кремний – такой материал будет еще более прочным. А вот железо или медь в составе приведет к ухудшению антикоррозионных свойств и свариваемости.
Смесь алюминий-магний-цинк прочнее и удобнее в обработке. Однако при механическом напряжении этот сплав подвержен коррозии, поэтому его дополнительно легируют медью.
Алюминиево-марганцевые сплавы
Сплавы с использованием марганца повышают устойчивость металла к коррозии и усиливает свариваемость. Также алюминиево-марганцевые сплавы, помимо основных, содержат вспомогательные примеси – железо и кремний.
Для получения металла с мелкозернистой структурой алюминиево-марганцевый сплав дополнительно легируют титаном – это улучшает механические свойства металла, его упругость и сопротивляемость разрыву.
Алюминиево-кремниевые сплавы
Эти сплавы также называют силуминами. Они отличаются механическими свойствами и используются в производстве различных деталей и запчастей – силуминовые продукты устойчивы к воздействию температур и не теряют своих свойств даже при 300 °C.
Алюминиево-медные сплавы
Этот сплав по-другому еще называют алюминиевой бронзой. Ее механические свойства превышают даже характеристики некоторых низкоуглеродистых сталей. Достигается это за счет закалки и естественного старения.
Единственный недостаток этого сплава – низкая коррозионная стойкость, поэтому все детали, изготовленные из алюминиевой бронзы, обычно подвергают анодному оксидированию и защитному окрашиванию.
Есть еще один сплав на основе алюминия и меди – алькусин. В нем как дополнительный компонент используется кремний, что делает материал способным выдерживать постоянные нагрузки. Поэтому алькусин применяется для изготовления втулок подшипников и блоков цилиндров.
Авиаль и алюминиево-литиевые сплавы
И тот и другой сплавы чаще всего используются в авиационной промышленности.
Авиаль, или авиационный алюминий, – целая группа сплавов, имеющих в своем составе алюминий, магний, кремний с добавлением марганца, хрома, меди. Эти материалы характеризуются высокой прочностью, пластичностью, умеренной устойчивостью к ржавлению.
Сплав AL-Li высокопрочный, обладающий хорошей упругостью. В настоящее время именно этот материал является самым востребованным в авиационной промышленности, так как позволяет заметно снизить стоимость изделий.
Эти сплавы широко применяются в аэрокосмической промышленности – например, из него делают лонжероны вертолетных лопастей, проставки, рамы для шасси, корпусы самолетов (например, корпус «Боинг-676» на 81 % состоит из этого металла).
Подписывайтесь на канал, если хотите знать о металлургии и металлических изделиях еще больше.
«Новаметалл Трейд» − один из ведущих производителей металлопроката и металлических изделий в России. На рынке с 2010 года.
В статье использованы изображения из сервиса «Яндекс.Картинки».