Сочетая преимущества стали и алюминия

Статья расскажет вам об основных физических и химических свойствах алюминия и сферах применения данного металла

Исторические факты

Впервые об этом металле упоминается во времена римского императора Тиберия. Неизвестно, миф это или правда, но правителю в дар принесли чашу из очень легкого металла, визуально похожего на серебро. Испугавшись, что новый материал обесценит лежавшее в казне золото и серебро, он казнил изобретателя и уничтожил работы из алюминия. Заговорили вновь о легком серебристом металле спустя полторы тысячи лет. Известный немецкий врач и испытатель Парацельс фон Гогенгейм открыл алюминий в процессе исследования квасцовой земли. В то время её называли глиноземом.

Где и как применяют алюминий?

В наше время в мире производится более 50 миллионов тонн алюминия в год, например, в 2008 году по данным американской Алюминиевой Ассоциации – 53 миллиона тонн.

  • Куда же идет весь этот алюминий?
  • В каких отраслях промышленности применяется?
  • Где мы с ним сталкиваемся в повседневной жизни?

Потребление алюминия на душу населения

Душевое потребление алюминия в развитых странах мира по состоянию на 1997 года показано на рисунке ниже.


Потребление алюминия на душу населения в Японии, США и Европе (1997 год) [4]

Нахождение в природе

Одним из самых распространенных среди металлов считается алюминий. Он занимает 8,8 % всей массы земной коры. Его соединения – боксит, алюмосиликаты, корунд. Большую часть земной коры составляют алюмосиликаты. Боксит относится к горным породам, из которого добывают алюминий.

Практически весь металл алюминий в природе находится лишь в соединения. В редких случаях находят чистый металлический алюминий в очень маленьких количествах. Среди основных соединений стоит отметить такие:

  • Бокситы;
  • Нефелины;
  • Алуниты;
  • Глиноземы;
  • Корунд;
  • Полевые шпаты;
  • Каолинит;
  • Берилл;
  • Хризоберилл.

Также его находят в природных водах в форме низкотоксичных соединений, таких как фторид. Чистый алюминий включает только устойчивый изотоп 27 AI.

Строительство

Алюминиевые окна и фасады

Основными алюминиевыми сплавами, которые находят применение в строительной промышленности, являются сплавы 6063 и 6060, а также сплав 6082 (в Европе) и сплав 6061 (в Северной Америке). Они обладают довольно высокой прочностью (6082 и 6061 – до 400 МПа) и хорошей коррозионной стойкостью.

Оконные алюминиевые профили с терморазвязкой (сплавы 6060/6063)

Важнейшие конструкционные характеристики алюминия, которые определяют применение алюминия как материала для оконных и дверных рам:

  • прочность для обеспечения жесткости и безопасности;
  • способность принимать сложные формы (обеспечивается экструзией);
  • привлекательный внешний вид;
  • коррозионная стойкость;
  • минимальная потребность в техническом обслуживании.

Навесной фасад с алюминиевым каркасом (сплавы 6060/6063)


Стоечно-ригельный фасад

Алюминиевая кровля и алюминиевая облицовка зданий

Декоративные и защитные профилированные облицовочные материалы часто изготавливают из катаных алюминиевых листов. Различные виды декоративных и защитных покрытий делают их идеальными материалами для применение в качестве кровельного материала.

Применение для кровли и облицовки зданий обеспечивают следующие свойства алюминия:

  • низкая масса, благодаря низкой плотности;
  • стойкость к воде;
  • коррозионная стойкость;
  • декоративный вид.

Алюминиевая кровля

Правила эксплуатации

Придерживайтесь основных правил обращения с посудой из алюминия.

  1. Не мойте посуду жесткими мочалками и чистящими абразивными веществами.
  2. Используйте только для приготовления пищи, а не храните продукты.
  3. Мойте сразу же после использования.
  4. Не готовьте продукты, содержащие кислоты.

Как подготовить к первому использованию

Перед началом эксплуатации новой алюминиевой кастрюли, сковороды правильно подготовьтесь к использованию. Известно много методов подготовки посуды к употреблению.

  1. Помойте горячей водой с использованием хозяйственного мыла или моющего средства типа Фери или АОС, насухо вытрите.
  2. Если это кастрюля, то наполните ее водой, прокипятите и слейте воду. При образовании на стенке темных пятен протрите их ватным тампоном, смоченным в растворе уксуса с водой в соотношении 1: 1.
  3. Если готовите сковороду, то после помывки и вытирания прокалите ее. Для этого налейте растительное масло, чтобы закрылось дно. Насыпьте 1 столовую ложку соли и на медленном огне нагревайте 10-15 минут до появления черного дымка.
  4. Дайте остыть, слейте содержимое и тщательно промойте горячей водой без использования моющих средств.
  5. Можно прокалить без масла и соли.

Смажьте сковороду с обеих сторон ватным тампоном, смоченным в растительном масле. В разогретую до 180 градусов духовку поместите сковороду вверх дном и прокаливайте в течение часа. После остывания – промойте горячей водой.

Важно. Эти способы подготовки к использованию касаются алюминиевой посуды без керамических и каменных покрытий. Их достаточно промыть теплой водой с хозяйственным мылом или моющим средством.

Можно ли ставить в микроволновую печь, духовку

В алюминиевой кастрюле можно готовить в духовке. Даже печь куличи. А вот хранить пищу после приготовления не надо, лучше перелейте или пересыпьте сваренное блюдо в эмалированную миску.

Сковороды из алюминия, если снимается ручка, тоже можно использовать для тушения, выпекания в духовке.

Важно. В микроволновую печь нельзя помещать никакие изделия из металла.

Значит, изделия из алюминия нельзя ставить в микроволновую печь.

Использование на индукционной плите

Алюминиевая посуда не подходит для индукционных плит. Основной показатель для использования – способность магнитить. У алюминия данный признак отсутствует.

Хотя в магазинах появилось столько всяких новинок. Производители делают посуду с дном из различных сплавов. Лучше перед покупкой ознакомьтесь с инструкцией или посоветуйтесь с продавцом.

Провода и кабели

Высокая электрическая проводимость марок алюминия серии 1000, а также алюминиевых сплавов серии 8000, делает их весьма подходящими для изготовления электрических проводников. Алюминиевые проводники применяют в следующих случаях:

  • распределительные электрические подстанции;
  • силовые системы высотных зданий;
  • высоковольтные линии электропередач;
  • большинство подземных линий электропередач;
  • силовые кабели для промышленного применения.

Большая часть алюминия в электротехнической промышленности применяется в виде кабелей (8 из 13 %). Однако его применяют также и в виде электрических шин для оборудования с большой силой тока, а также для питания электричеством больших зданий. Кроме того, кабели для промышленных, торговых и жилых зданий могут содержать много изолированных проводников, которые помещают в общий защитный алюминиевый рукав.

Требования к алюминию, который применяется для электротехнических приложений:

  • приемлемая стоимость;
  • достаточно высокая электрическая проводимость;
  • коррозионная стойкость;
  • прочность.

Токсичность металла

Хотя алюминий очень распространен в мире, живые существа не используют его из-за небольшой токсичности. Соединения его долгое время оказывают вредное действие на людей и животных. Наибольшее влияние оказывают ацетат и гидроксид алюминия. Они воздействуют негативным образом на нервную систему и выделительную функцию организма.

Палладий — надежная инвестиция в ваше будущее

Потребительские товары

Алюминий в больших объемах применяется при изготовлении различных компонентов, деталей и корпусов многих потребительских изделий, которые окружают нашу жизнь – бытовых товаров, например, холодильников, морозильников, посудомоечных машин. Холодильники и морозильники содержать холодильные агрегаты, которые, как упоминалось выше, также содержат значительное количество алюминия. Важными свойствами алюминия для потребительских товаров являются:

  • эстетические свойства;
  • коррозионная стойкость;
  • прочность;
  • высокая теплопроводность (для холодильных агрегатов).

Алюминий в инвестициях

инвестиции в алюминийИнвестиции в алюминий

В настоящее время выгодно инвестировать деньги в алюминий. Динамика цен на алюминий в 2018 году колеблется до 2, 562 доллара за тонну. Такой рост обусловлен множеством санкций и последствиями их. Цены на металл на бирже в апреле-мае не достигали выше 2,280 долларов.

Применение в быту

Исследуя влияние алюминия на различные пищевые продукты, ученые установили, что при контакте пищи с алюминием не разрушаются витамины. Это открытие послужило причиной широкого применения алюминия в пищевой промышленности, в виде посуды из алюминия, а также в косметике и бытовой химии. Из алюминия изготавливают разнообразную аппаратуру, предназначенную для переработки пищевых продуктов в сахарной, кондитерской, маслобойной и других отраслях промышленности.

Алюминивая посудаi

Рисунок 9 – Алюминивая посуда

Алюминиевых изделий изобилие, как на кухне крупного предприятия общественного питания, так и на домашней кухне: мясорубки, вилки, ложки, чашки, тазы, посуда из алюминия и т. д. Алюминиевая фольга — прекрасный упаковочный материал, хорошо сохраняющий различные продукты. В обертку из алюминиевой фольги упаковываются кулинарный жир, маргарин, мороженое, конфеты и многое другое, поэтому его еще именуют – пищевой алюминий. В алюминиевые тубы традиционно упаковывается зубная паста. Чтобы было удобно пользоваться, некоторые продукты, такие, например, как плавленый сыр, упаковывают в тубы с отвинчивающейся крышкой. В таких тубах берут с собой в космос продукты питания космонавты. Все чаще тонкий листовой пищевой алюминий применяется вместо жести при производстве консервных банок, а также все больше посуды из алюминия изготавливают производители [5].

Медицина

Оборудование и инструменты

Анодированный алюминий широко применяется для изделий и деталей в медицинском и зубоврачебном оборудовании, в том числе:

  • Внутренняя отделка больничных палат и медицинских кабинетов
  • Инструменты, которые способны выдерживать регулярную стерилизацию в автоклаве
  • Больничные кровати, носилки, коляски и другие средства для перемещения пациентов
  • Оборудование для медицинского кислорода
  • Зубоврачебное оборудование и инструменты
  • Рентгеновские аппараты
  • Оборудование для диализа.

Упаковка лекарств

Алюминиевая фольга является непревзойденным барьером, который надежно защищает лекарства от микроорганизмов, солнечного света, кислорода и других газов. Поэтому эта фольга является основным материалом для защитной упаковки лекарств и фармацевтических материалов.

Лекарственные таблетки в алюминиевой упаковке

Порошковая металлургия

Порошковая металлургия – это процесс, который позволяет производить изделия как сложной, так и постой формы с минимальными допусками на размеры, что позволяет исключить последующую механическую обработку.

Важными техническим требованиями, которые предъявляются к алюминиевым порошкам являются:

  • низкая плотность;
  • способность воспринимать различные виды отделки, например, окраски;
  • термическая проводимость.

Раскисление стали

Для удаления кислорода из расплавленной стали в расплав добавляют так называемые раскислители. В качестве раскислителя часто применяют алюминий, а также марганец и феррокремний.

Обычно алюминий добавляют в расплавленную сталь в виде 10-килограммовых брусков. Для раскисления одной тонны стали требуется около одного килограмма алюминия. Марки алюминия для раскисления устанавливает ГОСТ

Свойства алюминия, которые определяют его применение в металлургической промышленности как раскислителя стали:

  • активно реагирует с кислородом в расплавленной стали;
  • стоимость;
  • влияние на металлургию стали.

Источники:

  1. WellMet, University of Cambridge, July 2010
  2. Lightweight Materials—Understanding the Basics /ed. F.C. Campbell – ASM International, 2012
  3. https://blogs.nasa.gov/Rocketology/tag/aluminum/
  4. TALAT 1100.01
  5. Aluminium in Commercial Vehicle – European Aluminium Association – 2011
  6. TALAT 3710
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...