Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту
В США в зависимости от условий эксплуатации аппаратуры химической промышленности применяют сплавы серий 1ххх, Зххх, 5ххх. В отдельных случаях для обеспечения наибольшей прочности применяют термически упрочняемые сплавы 2ххх и 7ххх с пониженной коррозионной стойкостью.
Емкости для хранения химических продуктов выполняют из сплавов высокой коррозионной стойкости - 1100 или 3003; сосуды высоко
го давления - из сплавов 5052 или 6063; тара, цистерны и другие виды оборудования для хранения уксусной кислоты, высокомолекулярных жирных кислот, спиртов и других продуктов - из сплавов 3003, 6061, 6063, 5052; емкости для озоносодержащих растворов удобрений из сплавов 3004; 5052 и 5454; емкости для хранения растворов нитрата аммония из сплавов 1100, 3003, 3004, 5050, 5454, 6061 и 6062.
В настоящее время четвертая часть всего алюминия идет на нужды строительства, столько же потребляет транспортное машиностроение, примерно 17% часть расходуется на упаковочные материалы и консервные банки, 10% - в электротехнике.
Алюминий содержат также многие горючие и взрывчатые смеси. Алюмотол, литая смесь тринитротолуола с порошком алюминия, - одно из самых мощных промышленных взрывчатых веществ. Аммонал - взрывчатое вещество, состоящее из аммиачной селитры, тринитротолуола и порошка алюминия. Зажигательные составы содержат алюминий и окислитель - нитрат, перхлорат. Пиротехнические составы "Звездочки" также содержат порошкообразный алюминий.
Смесь порошка алюминия с оксидами металлов (термит) применяют для получения некоторых металлов и сплавов, для сварки рельсов, в зажигательных боеприпасах.
Алюминий нашел также практическое применение в качестве ракетного топлива. Для полного сжигания 1 кг алюминия требуется почти вчетверо меньше кислорода, чем для 1 кг керосина. Кроме того, алюминий может окисляться не только свободным кислородом, но и связанным, входящим в состав воды или углекислого газа. При "сгорании" алюминия в воде на 1 кг продуктов выделяется 8800 кДж; это в 1,8 раза меньше, чем при сгорании металла в чистом кислороде, но в 1,3 раза больше, чем при сгорании на воздухе. Значит, в качестве окислителя такого топлива можно использовать вместо опасных и дорогостоящих соединений простую воду. Идею использования алюминия в качестве горючего еще в 1924г. предложил отечественный ученый и изобретатель Ф.А. Цандер. По его замыслу можно использовать алюминиевые элементы космического корабля в качестве дополнительного горючего. Этот смелый проект пока практически не осуществлен, зато большинство известных в настоящее время твердых ракетных топлив содержат металлический алюминий в виде тонкоизмельченного порошка. Добавление 15% алюминия к топливу может на тысячу градусов повысить температуру продуктов сгорания (с 2200 до 3200 К); заметно возрастает и скорость истечения продуктов сгорания из сопла двигателя - главный энергетический показатель, определяющий эффективность ракетного топлива. В этом плане конкуренцию алюминию могут составить только литий, бериллий и магний, но все они значительно дороже алюминия.
Широкое применение находят и соединения алюминия. Оксид алюминия - огнеупорный и абразивный (наждак) материал, сырье для получения керамики. Из него также делают лазерные материалы, подшипники для часов, ювелирные камни (искусственные рубины). Прокаленный оксид алюминия - адсорбент для очистки газов и жидкостей и катализатор ряда органических реакций. Безводный хлорид алюминия - катализатор в органическом синтезе (реакция Фриделя - Крафтса), исходное вещество для получения алюминия высокой чистоты. Сульфат алюминия применяют для очистки воды; реагируя с содержащимся в ней гидрокарбонатом кальция:
В промышленности используются также и алюминиевые порошки. Применяются в металлургической промышленности: в алюминотермии, в качестве легирующих добавок, для изготовления полуфабрикатов путём прессования и спекания. Этим методом получают очень прочные детали (шестерни, втулки и др.). Также порошки используются в химии для получения соединений алюминия и в качестве катализатора (например, при производстве этилена и ацетона). Учитывая высокую реакционную способность алюминия, особенно в виде порошка, его используют во взрывчатых веществах и твёрдом топливе для ракет, используя его свойство быстро воспламеняться.
Учитывая высокую стойкость алюминия к окислению, порошок используются в качестве пигмента в покрытиях для окраски оборудования, крыш, бумаги в полиграфии, блестящих поверхностей панелей автомобилей. Также слоем алюминия покрывают стальные и чугунные изделия во избежание их коррозии.
4.7 Алюминевая посуда
Алюминиевая посуда - наиболее распространенная посуда в общественном питании и на домашней кухне. Алюминий, как и чугун, является энергосберегающим материалом. Но, в отличие от чугунной, алюминиевая посуда является значительно более легкой - и это весомый аргумент в ее пользу. А использование посуды с противопригарным покрытием решит для хозяйки и многие другие проблемы: пища в этой посуде не пригорает, требует минимальное количество жира, посуда легко моется, использование деревянной лопатки обеспечивает длительный срок службы. Литая толстостенная алюминиевая посуда предназначена для приготовления вторых блюд. Продукты в этой посуде сохраняют свой витаминный состав и вкусовые качества. Алюминиевая посуда легкая, практичная, удобная в эксплуатации, обладает высокой теплопроводностью (нагревается в 9 раз быстрее, чем посуда из нержавеющей стали) и коррозийной стойкостью. Лучше алюминия по теплопроводности только медь. Но алюминиевая посуда быстро стала очень распространенной главным образом благодаря тому, чт о алюминий значительно дешевле меди. Алюминиевая посуда обычно тонкостенная, изготовленная методом штамповки. Это также добавляет доступности алюминиевой посуде для всех категорий населения. Алюминиевая посуда бывает штампованной - с толщиной дна 1,5 мм (легкая), 2 мм (средняя) и 2,5 мм (тяжелая). Но если толщины стенок у алюминиевой посуды будет недостаточно, то алюминиевая посуда легко деформируется, поэтому из алюминиевых кастрюль предпочтительнее толстостенные. Производится алюминиевая посуда может из чистого алюминия, дюралюминия (сплав алюминия с магнием) и других сплавов алюминия. Причем выглядит алюминиевая посуда из разных сплавов и с разной обработкой совершенно по-разному: серебристо-матовая, шлифованная, полированная, блестящая, анодированная (цвета, отличного от серебристого) и т.д. Чрезвычайно активное использование алюминиевой посуды в быту вынуждает санитарные службы исследовать и анализировать влияние алюминия на организм человека. Исследования показали, что количество алюминия, попадающего в организм человека с пищей (при условии, что вы готовите каждый день в алюминиевой кастрюле, едите алюминиевой ложкой из алюминиевой миски), крайне мало и составляет 1,7 мг/день. Однако даже такое небольшое количество алюминия может приводить к смертельным болезням и поэтому все большее распространение получает алюминиевая посуда с различными защитными покрытиям.
Скачать реферат