Алюминий

Цвет: Металл серебристо-белого цвета	Плотность: 2,7 г/см³
Температура плавления: 660 °C	Удельная теплота плавления: 390 кДж/кг
Температура кипения: 2500 °C	Удельная теплота испарения: 10,53 МДж/кг
Твёрдость по Бринеллю: 24-32 кгс/мм²	Модуль Юнга: 70 ГПа
Электропроводность: 0,0265 мкОм·м	Теплопроводность: 1,24×10−3 Вт/(м·К)
Атомный номер алюминия: 13	Атомная масса: 26,9815

 

Описание алюминия: Алюминий не имеет полиморфных превращений, обладает решеткой гранецентрированного куба с периодом а=0,4041 нм. Алюминий и его сплавы хорошо поддаются горячей и холодной деформации — прокатке, ковке, прессованию, волочению, гибке, листовой штамповке и другим операциям.

Все алюминиевые сплавы можно соединять точечной сваркой, а специальные сплавы можно сваривать плавлением и другими видами сварки. Деформируемые алюминиевые сплавы разделяются на упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой.

Все свойства сплавов определяют не только способом получения полуфабриката заготовки и термической обработкой, но главным образом химическим составом и особенно природой фаз — упрочнителей каждого сплава. Свойства стареющих алюминиевых сплавов зависят от видов старения: зонного, фазового или коагуляционного.

На стадии коагуляционного старения (Т2 и ТЗ) значительно повышается коррозионная стойкость, причем обеспечивается наиболее оптимальное сочетание характеристик прочности, сопротивления коррозии под напряжением, расслаивающей коррозии, вязкости разрушения (К_1с) и пластичности (особенно в высотном направлении).

Состояние полуфабрикатов, характер плакировки и направление вырезки образцов обозначены следующим образом - Условные обозначения проката из алюминия:

М - Мягкий, отожженный

Т - Закаленный и естественно состаренный

Т1 - Закаленный и искусственно состаренный

Т2 - Закаленный и искусственно состаренный по режиму, обеспечивающему более высокие значения вязкости разрушения и лучшее сопротивление коррозии под напряжением

ТЗ - Закаленный и искусственно состаренный по режиму, обеспечивающему наиболее высокие сопротивления коррозии под напряжением и вязкость разрушения

Н - Нагартованный (нагартовка листов сплавов типа дуралюмии примерно 5—7 %)

П - Полунагартованный

H1 - Усиленно нагартованный (нагартовка листов примерно 20 %)

ТПП - Закаленный и естественно состаренный, повышенной прочности

ГК - Горячекатаные (листы, плиты)

Б - Технологическая плакировка

А - Нормальная плакировка

УП - Утолщенная плакировка (8 % на сторону)

Д - Продольное направление (вдоль волокна)

П - Поперечное направление

В - Высотное направление (толщина)

X - Хордовое направление

Р - Радиальное направление

ПД, ДП, ВД, ВП, ХР, РХ - Направление вырезки образцов, применяемое для определения вязкости разрушения и скорости роста усталостной трещины. Первая буква характеризует направление оси образца, вторая — направление плоскости, например: ПВ — ось образца совпадает с шириной полуфабриката, а плоскость трещины параллельна высоте или толщине.

Анализ и получение проб алюминия: Руды. В настоящее время алюминий получают только из одного вида руды — бокситов. В обычно используемых бокситах содержится 50—60% А₁₂О₃, <30% Fe₂О₃, несколько процентов SiО₂, ТiО₂, иногда несколько процентов СаО и ряд других окислов.

Пробы от бокситов отбирают по общим правилам, обращая особое внимание на возможность поглощения влаги материалом, а также на различное соотношение долей крупных и мелких частиц. Масса пробы зависит от величины опробуемой поставки: от каждых 20 т необходимо отбирать в общую пробу не менее 5 кг.

При отборе проб боксита в конусообразных штабелях от всех крупных кусков массой >2 кг, лежащих в окружности радиусом 1 м, откалывают маленькие кусочки и отбирают в лопату. Недостающий объем заполняют мелкими частицами материала, взятыми с боковой поверхности опробуемого конуса.

Отобранный материал собирают в плотно закрывающиеся сосуды.

Весь материал пробы измельчают в дробилке до частиц размером 20 мм, ссыпают в конус, сокращают и снова дробят до частиц размером <10 мм. Затем материал еще раз перемешивают и отбирают пробы для определения содержания влаги. Оставшийся материал высушивают, снова сокращают и измельчают до частиц размером < 1 мм. Окончательный материал пробы сокращают до 5 кг и дробят без остатка до частиц мельче 0,25 мм.

Дальнейшую подготовку пробы для анализа проводят после высушивания при 105° С. Размер частиц пробы для анализа должен быть менее 0,09 мм, количество материала 50 кг.

Приготовленные пробы боксита очень склонны к расслоению. Если пробы, состоящие из частиц размером <0,25 мм, транспортируют в сосудах, то перед отбором части материала необходимо перемешать весь материал до получения однородного состава. Отбор проб от криолита и фторида алюминия не представляет особых трудностей. Материал, поставляемый в мешках и имеющий однородный состав, опробуют с помощью щупа, причем подпробы отбирают от каждого пятого или десятого мешка. Объединенные подпробы измельчают до тех пор, пока они не будут проходить через сито с размером отверстий 1 мм, и сокращают до массы 1 кг. Этот сокращенный материал пробы измельчают, пока он не будет полностью проходить через сито с размером отверстий 0,25 мм. Затем отбирают пробу для анализа и дробят до получения частиц размером 0,09 мм.

Пробы от жидких расплавов фторидов, применяемых при электролизе расплава алюминия в качестве электролитов, отбирают стальным черпаком из жидкого расплава после удаления твердой настыли с поверхности ванны. Жидкую пробу расплава сливают в изложницу и получают маленький слиточек размерами 150х25х25 мм; затем всю пробу измельчают до размера частиц лабораторной пробы менее 0,09 мм ...

Плавка алюминия: В зависимости от масштабов производства, характера литья и энергетических возможностей плавку алюминиевых сплавов можно производить в тигельных печах, в электропечах сопротивления и в индукционных электропечах.

Плавка алюминиевых сплавов должна обеспечивать не только высокое качество готового сплава, но и высокую производительность агрегатов и, кроме того, минимальную стоимость литья.

Наиболее прогрессивным методом плавки алюминиевых сплавов является метод индукционного нагрева токами промышленной частоты.

Технология приготовления алюминиевых сплавов слагается из тех же технологических этапов, что и технология приготовления сплавов на основе любых других металлов.

Загрузка шихты при плавке алюминиевых сплавов производится в следующем порядке.

1. При проведении плавки на свежих чушковых металлах и лигатурах в первую очередь загружают (полностью или по частям) алюминий, а затем растворяют лигатуры.

2. При проведении плавки с использованием в шихте предварительного чушкового сплава или чушкового силумина в первую очередь загружают и расплавляют чушковые сплавы, а затем добавляют необходимое количество алюминия и лигатур.

3. В том случае, когда шихта составлена из отходов и чушковых металлов, ее загружают в следующей последовательности: чушковый первичный алюминий, бракованные отливки (слитки), отходы (первого сорта) и рафинированный переплав и лигатуры.

Медь можно вводить в расплав не только в виде лигатуры, но и в виде электролитической меди или отходов (введение путем растворения).