Реферат: Свойства алюминия и его сплавов

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

Реферат  по курсу  СТОНХ  на тему

«Свойства алюминия
и его сплавов»

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"> 

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">                   

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Выполнил: студент группы Кф-97-1

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">                              ЧёрныйАндрей              

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">                                        Григорьевич 

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">   

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">                    Проверила АндрееваАлла      

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">                                        Яковлевна

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">                    Дата:

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">                    Оценка:

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">ДНЕПРОПЕТРОВСК  1997

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">План.

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">1.Физические свойства чистого алюминия.

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">2.История получения алюминия.

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">3.Классификация алюминия по степени чистоты и     

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">   его механические свойства.

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">4.Основные легирующие элементы в алюминиевых сплавах и

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">   их функции.

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">5.Стойкость алюминия и его сплавов против окисления и

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">   связанные с этим области применения сплавов.

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">6.Деформационные и литьевые алюминиевые сплавы.

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">7.Порошок алюминия и его применение.      

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">8.Алюминий — материал будущего.

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Алюминий

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">(лат. Aluminium,от alumen — квасцы) — химический элемент III гр.периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154.Серебристо-белый металл, легкий, пластичный, с высокой электропроводностью, tпл = 660 <span Courier New"; mso-hansi-font-family:«Courier New»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">°<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">С. Химически активен (на воздухепокрывается защитной оксидной пленкой). По распространенности в природезанимает 4-е место среди элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земнойкоры). Известно несколько сотен минералов Алюминия (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и др.). Получают электролизом глинозема Al2О3 врасплаве криолита Na3AlF6 при 950 <span Courier New"; mso-hansi-font-family:«Courier New»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">°<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">С. Алюминий имеет решёткугранецентрированного куба, устойчив при температурах от -269 <span Courier New";mso-hansi-font-family:«Courier New»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">С до точки плавления (660 <span Courier New"; mso-hansi-font-family:«Courier New»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">°<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">С). Алюминий не имеет аллотропическихизменений, элементарная ячейка состоит из 4 атомов, атомный диаметр 2,86<span Courier New";mso-hansi-font-family:«Courier New»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">10-10 м. Теоретическаяплотность алюминия равна
2698,72 кг/м3. Экспериментальные значения для поликристаллическогоматериала находятся в пределах от 2696,6 до 2698,8 кг/м3.Коэффициент температурного расширения при комнатной температуре 23<span Courier New";mso-hansi-font-family:«Courier New»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">10-6К-1.Теплопроводность составляет при 24<span Courier New"; mso-hansi-font-family:«Courier New»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">°<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">С 2,37 Вт<span Courier New"; mso-hansi-font-family:«Courier New»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">см-1<span Courier New";mso-hansi-font-family:«Courier New»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">К-1. Электросопротивлениеалюминия высокой чистоты (99,99%)
при 20<span Courier New";mso-hansi-font-family: «Courier New»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">С составляет 2,6548<span Courier New";mso-hansi-font-family:«Courier New»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">10-8 Ом<span Courier New";mso-hansi-font-family:«Courier New»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">м, или 65% электросопротивлениямеждународного эталона из отожжённой меди. Отражательная способность полированнойповерхности составляет более 90%.

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">   

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Алюминий чистотой свыше 99,99% впервыебыл получен электролизом в 1920г. В 1925 г. в работе Эдвардсаопубликованы некоторые сведения о физических и механических свойствах такогоалюминия. В 1938г. Тэйлор, Уиллей,Смит и Эдвардс опубликовали статью, в которойприведены некоторые свойства алюминия чистотой 99,996%, полученного во Франциитакже электролизом. Первое издание монографии о свойствах алюминия вышло в светв 1967г.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">В последующие годы благодарясравнительной простоте получения и привлекательным свойствам опубликовано многоработ о свойствах алюминия. Чистый алюминий нашёл широкое применение в основномв электронике — от электролитических конденсаторов до вершины электроннойинженерии — микропроцессоров; в криоэлектронике, криомагнетике.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Более новыми способами получениячистого алюминия являются метод зонной очистки, кристаллизация из амальгам(сплавов алюминия со ртутью) и выделение из щёлочных растворов. Степень чистотыалюминия контролируется величиной электросопротивленияпри низких температурах.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">В настоящее время используетсяследующая классификация алюминия по степени чистоты:

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Обозначение

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Содержание алюминия по массе,%

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">Алюминий промышленной чистоты

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">99,5 — 99,79

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">Высокочистый алюминий

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">99,80 — 99,949

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">Сверхчистый алюминий

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">99,950 — 99,9959

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Особочистый

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"> алюминий

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">99,9960 — 99,9990

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">Ультрачистый алюминий

<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">свыше 99,9990

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Механические свойства алюминия прикомнатной температуре:

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Чистота, %

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Предел текучести

<span Courier New"; mso-hansi-font-family:«Courier New»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">d<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">0,2<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">, Мпа

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Предел прочности,

<span Courier New";mso-hansi-font-family: «Courier New»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">d

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">в, МПа

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Относительное удлинение

<span Courier New";mso-hansi-font-family:«Courier New»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">d<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">,% <span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">(на базе 50 мм)<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">99,99

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">10

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">45

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">50

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">99,8

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">20

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">60

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">45

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">99,6

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">30

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">70

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">43

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Большинство металлических элементовсплавляются с алюминием, но только некоторые из них играют роль основныхлегирующих компонентов в  промышленныхалюминиевых сплавах. Тем не менее значительное число элементов используют вкачестве добавок для улучшения свойств сплавов. Наиболее широко применяются:

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Бериллий добавляется для уменьшенияокисления при повышенных температурах. Небольшие добавки бериллия (0,01 — 0,05%) применяют в алюминиевых литейных сплавах для улучшения текучести впроизводстве деталей двигателей внутреннего сгорания (поршней и головокцилиндров).

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Бор вводят для повышенияэлектропроводимости и как рафинирующую добавку. Бор вводится в алюминиевыесплавы, используемые в атомной энергетике(кроме деталей реакторов), т.к. онпоглощает нейтроны, препятствуя распространению радиации. Бор вводится в среднемв количестве 0,095 — 0,1%.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Висмут. Металлы с низкой температуройплавления, такие как висмут, свинец, олово, кадмий вводят в алюминиевые сплавыдля улучшения обрабатываемости резанием. Эти элементы образуют мягкиелегкоплавкие фазы, которые способствуют ломкости стружки и смазыванию резца.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Галлий добавляется в количестве 0,01 — 0,1% в сплавы, из которых далее изготавливаются расходуемые аноды.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Железо. В малых количествах (

<span Courier New";mso-hansi-font-family:«Courier New»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">»<span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">0,04%) вводится при производстве проводов для увеличенияпрочности и улучшает характеристики ползучести. Так же железо  уменьшает прилипание к стенкам форм при литьев кокиль.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Индий. Добавка 0,05 — 0,2% упрочняютсплавы алюминия при старении, особенно при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в алюминиево — кадмиевых подшипниковых сплавах.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Примерно 0,3% кадмия вводят дляповышения прочности и улучшения коррозионных свойств сплавов.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Кальций придаёт пластичность. Присодержании кальция 5% сплав обладает эффектом сверхпластичности.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Кремний является наиболее используемойдобавкой в литейных сплавах. В количестве 0,5 — 4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание кремния с магнием делают возможнымтермоуплотнение сплава.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Магний. Добавка магния значительноповышает прочность без снижения пластичности, повышает свариваемость иувеличивает коррозионную стойкость сплава.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Медь упрочняет сплавы, максимальноеупрочнение достигается при содержании меди 4 — 6%. Сплавы с медью используютсяв производстве поршней двигателей внутреннего сгорания, высококачественныхлитых деталей летательных аппаратов.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Олово улучшает обработку резанием.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Титан. Основная задача титана в споавах — измельчение зерна в отливках и слитках, что оченьповышает прочность и равномерность свойств во всём объёме.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Хотя алюминий считается одним изнаименее благородных промышленных металлов, он достаточно устойчив во многихокислительных средах. Причиной такого поведения является наличие непрерывнойокисной плёнки на поверхности алюминия, которая немедленно образуется вновь назачищенных участках при воздействии кислорода, воды и других окислителей.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Большинство алюминиевых сплавов имеютвысокую коррозионную стойкость в естественной атмосфере, морской воде,растворах многих солей и химикатов и в большинстве пищевых продуктов. Последнеесвойство в сочетании с тем, что алюминий не разрушает витамины, позволяетшироко использовать его в производстве посуды. Конструкции из алюминиевых сплавовчасто используют в морской воде. Морские бакены, спасательные шлюпки, суда,баржи строятся из сплавов алюминия с 1930 г. В настоящее время длина корпусовкораблей из сплавов алюминия достигает 61 м. Существует опыт алюминиевыхподземных трубопроводов, сплавы алюминия обладают высокой стойкостью кпочвенной коррозии. В 1951 году на Аляске был построен трубопровод длиной 2,9км. После 30 лет работы не было обнаружено ни одной течи или серьёзногоповреждения из-за коррозии.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Алюминий в большом объёме используетсяв строительстве в виде облицовочных панелей, дверей, оконных рам, электрическихкабелей. Алюминиевые сплавы не подвержены сильной коррозии в течениедлительного времени при контакте с бетоном, строительным раствором,штукатуркой, особенно если конструкции не подвергаются частому намоканию. Причастом намокании, если поверхность алюминиевых изделий не была дополнительнообработана, он может темнеть, вплоть до почернения впромышленных городах с большим содержанием окислителей в воздухе. Для избежанияэтого выпускаются специальные сплавы для получения блестящих поверхностей путёмблестящего анодирования — нанесения на поверхностьметалла оксидной плёнки. При этом поверхности можно придавать множество цветови оттенков. Например, сплавы алюминия с кремнием позволяют получить гаммуоттенков от серого до чёрного. Золотой цвет имеют сплавы алюминия с хромом.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Промышленный алюминий выпускается ввиде двух видов сплавов — литейных, детали из которых изготавливаются литьём, идеформационные — сплавы, выпускаемые в виде деформируемых полуфабрикатов — листов, фольги, плит, профилей, проволоки. Отливки из алюминиевых сплавовполучают всеми возможными способами литья. Наиболее распространено литьё поддавлением, в кокиль и в песчано — глинистые формы.При изготовлении небольших партий применяется литьё в гипсовые комбинированныеформы  и литьё по выплавляемым моделям.Из литейных сплавов  изготавливают

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">литыероторы электромоторов, литые детали летательных аппаратов и др. Деформируемыесплавы используются в автомобильном производстве для внутренней отделки,бамперов, панелей кузовов и деталей интерьера; в строительстве как отделочныйматериал; в летательных аппаратах и др.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">В промышленности используются также иалюминиевые порошки. Применяются в металлургической промышленности: валюминотермии, в качестве легирующих добавок, для изготовления полуфабрикатовпутём прессования и спекания. Этим методом получают очень прочные детали(шестерни, втулки и др.). Также порошки используются в химии для получениясоединений алюминия и в качестве катализатора (например, при производствеэтилена и ацетона). Учитывая высокую реакционную способность алюминия, особеннов виде порошка, его используют во взрывчатых веществах и твёрдом топливе дляракет, используя его свойство быстро воспламеняться.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Учитывая высокую стойкость алюминия кокислению,  порошок используются вкачестве пигмента в покрытиях для окраски оборудования, крыш, бумаги вполиграфии, блестящих поверхностей панелей автомобилей. Также слоем алюминияпокрывают стальные и чугунные изделия во избежание их коррозии.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Уже сейчас трудно найти отрасльпромышленности, где бы  не использовалсяалюминий или его сплавы — от микроэлектроники до тяжёлой металлургии. Этообуславливается хорошими механическими качествами, лёгкостью, малойтемпературой плавления, что облегчает обработку, высоким внешними качествами,особенно после специальной обработки. Учитывая перечисленные и многие другиефизические и химические свойства алюминия, его неисчерпаемое количество вземной коре, можно сказать, что  алюминий- один из самых перспективных материалов будущего.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Списокиспользованной литературы.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">1. Алюминиевые сплавы. Применениеалюминиевых сплавов. Справочное руководство. Редакционная коллегия И.В. Горынин и др. Москва «Металлургия», 1978.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">2. Алюминий. Свойства и физическоеметалловедение. Справочник. Дж.Е.Хэтч. Москва,«Металлургия», 1989.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">3. Алюминий. Н.Г.Ключников,А.Ф.Колодцев. Учпедгиз,1958.

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">  

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"> 

еще рефераты
Еще работы по химии