Свойства алюминия – материала на все времена

Часто первые названия чего-либо – устройства, материала или изделия - наиболее точно и понятно отражают их сущность. А потом наступает период осмысления и приходит новое название, научное, в котором понятный “житейский” смысл уходит в небытие. Когда-то алюминий имел название глинозем, т.е. “глина земли”, а глина, как известно, первичная суть земли. Теперь так называют оксид алюминия. А на смену бытовавшему ранее названию “глинозем” пришло новое имя - “алюминиум” – красиво, загадочно и по-научному. Легенда о первом пришествии алюминия имеет печальный конец: мастеру, подарившему императору Тиберию удивительную чашу из доселе неизвестного металла, чтобы сохранить подарок в единственном экземпляре, на всякий случай, отрубили голову – нашел кому дарить. В те времена, в начале нашей эры, вопросы секретности решались кардинально, а благодарность за мастерство также была своеобразной. Как бы там ни было, но только через пятнадцать столетий Парацельс установил, что глинозем (квасцы), применяемый для закрепления красок в тканях и кожах, содержит окись неизвестного металла.

Чистый металл удалось получить только в 1825 г. Датский ученый Эрстед в качестве побочного эффекта своих исследований получил «кусок металла, похожий на олово», но продолжать работы не стал. Тем не менее, к середине XIX века алюминий - серебристый, легкий, простой в обработке металл - ценился больше золота. Свойства алюминия в первую очередь оценили ювелиры. На него была мода, а на выставке в Париже в 1855 году изделия из алюминия демонстрировались рядом с бриллиантами французской короны. Как известно, спрос приводит к росту предложений, поэтому технологии производства получили толчок к развитию. И к середине ХХ века алюминий стал обычным широко применяемым в технике материалом, а физические свойства алюминия были уже достаточно хорошо изучены.

Технологии промышленного производства алюминия

Основой производства алюминия является электролиз, а сырьем служит растворенный в расплаве криолита оксид алюминия Al2O3. Для электролиза применяют ванны, рабочая температура которых чуть меньше 1000°С. Жидкий алюминий собирается на дне ванны - это катод установки. Разливают его в формы и получают слитки или чушки - сырье для дальнейшей переработки.

Свойства алюминия изменяют в нужном ключе при помощи легирующих добавок. При этом добиваются повышения прочности, твердости, жаропрочности и т.д. с ориентацией на конкретное применение. Легирующие материалы для различных сплавов - медь, марганец, цинк, магний, а также (в небольших количествах) кремний, железо, никель и др. добавляют в расплав при окончательном изготовлении нужного вида готовой продукции.

Основные физические свойства алюминия

Любой материал характеризуется набором физико-химических свойств, которые и определяет его последующее использование. Свойства алюминия — пластичность, небольшой удельный вес, хорошая тепло- и электропроводность — известны всем.

• Плотность алюминия - 2.710 кг / м3
• Точка плавления - 660 °C
• Точка кипения - 2519 °C
• Удельное электрическое сопротивление - 2,7 * 10−8 Ом м/мм кв.

С точки зрения применения в электротехнике безусловный интерес представляют магнитные свойства алюминия, по которым он относится к слабомагнитным веществам группы парамагнетиков. Этот класс материалов характерен тем, что его магнитное поле при действии внешнего поля совпадает с ним по направлению, и, хоть и очень незначительно, но усиливается.

Применение алюминия

Ценность материала определяет востребованность изделий из него. Алюминий востребован в первую очередь как конструкционный материал. Легкость обработки и коррозионная стойкость позволяют использовать изделия из алюминия в строительстве, машиностроении, для изготовления теплового, пищевого и других видов оборудования. Алюминий – это основной конструкционный материал авиации. Все более широкое применение находят алюминиевые сплавы в судостроении - корпуса судов, коммуникации, палубные надстройки, различное судовое оборудование. Широко применяются в промышленности и быту дюралюминий и силумин - некорродирующие сплавы алюминия с медью – до 7% или кремнием – до 14%.

Электропроводность алюминия незначительно уступает меди, но алюминий намного легче и дешевле, чем и обусловлено его широкое применение в электротехнике. При этом основные свойства алюминия для такого применения – малое электрическое сопротивление, вес и невысокая стоимость. Все чаще в электрооборудовании, где совсем недавно безраздельно господствовали исключительно медные проводники, применяют алюминиевые обмотки трансформаторов, катушек индуктивности, реакторов, “жилы” кабелей и др. Магистральные линии электропередач также во многом обязаны именно алюминию.

Нет сомнений, что этот удивительный металл еще не раскрыл всех своих возможностей – это предстоит сделать в будущем.