Алюминий — важный и перспективный спутник промышленности
Самый распространенный металл, который содержится в недрах земной коры, когда-то стоил дороже золота. Его великолепные и разноплановые характеристики блекли перед редкостью и сложностью его добычи. Разговор пойдет про алюминий. Тринадцатый элемент таблицы Менделеева имеет весьма интересный путь прохождения к статусу передового металла современного производства. По распространенности применения в различных отраслях он уступает только железу. Свойства алюминия настолько разноплановые, что спектр использования этого металла поражает воображение. От столовых приборов до ракетного и самолетного производства – такой охват сфер осилил этот тринадцатый элемент.
История алюминия
Этот самый распространенный металл на Земле достаточно долго оставался не досягаемым для массового производства. Однако различные исследования показывают, что нашим предкам алюминий был далеко не чужд. Спектральный анализ элементов гробницы китайского полководца, умершего в 3 веке, показал 85% содержание алюминия. Но техническое и научное оснащение того времени никак не справилось бы с известными теперь методами выработки алюминия. Это означает, что наши предки имели свою культуру и историю возделывания этого металла, которая была утеряна и забыта. Первые упоминания про изделия из похожего материала переносят нас на две тысячи лет назад. Человек, появившийся при дворе римского императора, одарил правителя чашей цветом серебра, но значительно легче предполагаемого материала. Человек поделился своим достижением, похвастав, что металл он добыл из глины. Император не был сторонником технологического прогресса, поэтому приказал убить бедолагу-открывателя. Та необдуманная жестокость серьезно притормозила развитие алюминиевой эпохи. Через полторы тысячи лет немец Парацельс вновь запустил механизм развития неизвестной серебристой руды. В орбиту его исследований попали квасцы (двойные соли), и немецкий ученый установил наличие в отдельных экземплярах окиси какого-то металла. Землю, насыщенную этими квасцами, потом назвали глиноземом, который и стал основным ресурсом добычи алюминия. Такую землю научились отделять только через 200 лет, при этом понадобились еще десятилетия, чтобы получить из нее заветный металл. В 1825 году это удалось датскому ученому Эрстеду. Достижения датчанина были окутаны случайностью и неизвестностью, однако именно этот момент стоит считать отправной точкой развития алюминиевой отрасли. В средине 19 века Наполеон III приложил свою руку и финансовую мощь для становления выработки полюбившегося ему металла на поток. Его ученые добились достаточно солидных результатов, однако производство и продукт оставались прилично дорогими. И вот в 1886 году был открыт электролитический способ выделения алюминия. Он и сейчас лежит в основе этой важной отрасли, естественно видоизменяясь вслед за научным развитием человечества. В последнее время годовое производство алюминия в мире подобралось к отметке 40 млн. тонн. Лидером в отрасли является Китай, а также Россия, США и Канада. Конечно, алюминий стал завсегдатаем биржевых торгов. Его стоимость колеблется вокруг 2 долларов за килограмм.
Характеристики алюминия
Этот металл имеет серебристо-белый окрас, который вводил в заблуждение наших предков. Броская отличительная черта – это относительная легкость. Плотность алюминия составляет 2,7 г в квадратном сантиметре. Температура, при которой плавится образец высокой чистоты, будет 660 градусов по Цельсию. Технический алюминий имеет немного меньшую температуру плавления. Приятной особенностью является легкое формоизменение металла. Легкий прокат в листы и вытягивание в проволоку также обусловил популярность применения алюминиевых изделий. Грани пластичности этого материала позволяют даже получить знакомую всем тонкую фольгу.
Важной особенностью является высокая электропроводность алюминия. Этот показатель составляет 65% от аналогичного показателя меди. Однако за счет дешевизны и увеличения сечения алюминий занял прочные позиции на рынке электрических коммуникаций. При воздействии с воздухом на поверхности металла появляется защитная пленка. Она предотвращает изделия от коррозии, значительно повышая их жизненный цикл. Хорошая светоотражающая способность ввела алюминий в состав отрасли производства зеркал.
Приличным негативным моментом остается недостаточная крепость рассматриваемого материала. Но и здесь ученые умы нашли выход. Для увеличения характеристик прочности алюминия в него вводят добавки меди, кремния, магния, цинка, марганца. Полученные сплавы обладают повышенной устойчивостью к внешнему влиянию, давая возможность использовать их в отраслях, которые требуют высокое качество и крепость изделий (авиация, машиностроение и т.д.) Алюминий может составлять сплавы практически со всеми металлами, однако самым распространенным и востребованным является дюралюминий – сплав алюминия с медью (до 5,2%), магнием (до 2,7%) и марганцем (до 1%).
Использование алюминия
Было бы глупо не пытаться использовать самый распространенный металл в как можно большем количестве отраслей. И человечество в этом плане достаточно преуспело. Мы уже говорили про алюминиевую посуду, однако показатели сплавов позволяют использовать их и в ракетной промышленности. В средине этого диапазона существует множество целевого употребления алюминия, которое сложно раскрыть в одной статье.
Одним из наглядных применений является алюминиевая фольга. Она встречается в огромном количестве в нашей обыденной жизни. Ее отражающая способность обусловила использование в различных упаковочных вариациях, принимая на себя задачу защиты от света и тепла. Ну а про кулинарный вклад фольги знает каждая хозяйка. Подобный подход перекочевал и в более серьезную промышленную плоскость, вылившись в процесс алитирования или алюминирования. Поверхность важных деталей насыщается алюминием, защищая их от коррозии и повышая жаростойкость.
Алюминий имеет свою постоянную роль в электротехническом применении. Массовая часть металла в этой отрасли составляет около 7%. Основное использование – это проводники разнообразных целей и сложностей.
Стойкость физических свойств к низким температурам обусловило использование алюминия в криогенной отрасли. Сплавы этого металла не имеют порога хладоломкости, что делает его незаменимым в конструкциях и приборах, работающих в особых условиях.
Сложно переоценить позиции алюминиевых сплавов в авиастроении. В начале 20 века был открыт дюралюминий, который стал основным материалом авиационной отрасли. В 1917 году воздушный простор впервые облагородил своим присутствием первый полностью алюминиевый истребитель J.1. Прекрасные показатели прочности и аэродинамики застолбили лидирующее место именно за этим металлом. Сегодня доля алюминиевых сплавов в пассажирском самолете достигает 75%.
Все достоинства сплавов рассматриваемого металла не оставило без внимания и космическое производство. Алюминиевые сплавы широко используются при построении ракет и спутников.
Перспективы
Ракетостроение с использованием деталей из сплава алюминия
Алюминий – это самый распространенный металл в земных недрах, а, следовательно, очень серьезный ресурс для человечества. Его массовость делает производство дешевле и доступнее. Ученые не перестают работать над новыми сплавами, которые призваны еще больше повысить качество алюминиевых изделий. Мы имеем прекрасного помощника в развитии и жизни, несмотря на тринадцатый номер в таблице Менделеева.
