Властивості алюмінію та області застосування в промисловості та побуті

4.5 Будівництво  

Перспективність застосування алюмінієвих сплавів в будівельних конструкціях підтверджується техніко-економічними розрахунками та багаторічної світовою практикою в області споруди різних будівельних об'єктів.

Впровадження алюмінієвих сплавів в будівництві зменшує металоємність, підвищує довговічність і надійність конструкцій при їх експлуатації в екстремальних умовах (низька температура, землетрус і т.п.). У залежності від призначення будівельних алюмінієвих конструкцій рекомендуються різні марки сплавів: АД1, АМц, АМг2, АД31, 1915 і ін

Досвід, накопичений у США, підтверджує доцільність використання алюмінієвих сплавів в будівельних конструкціях. На них витрачається більше алюмінію, ніж в будь-якій іншій галузі промисловості. При цьому перевага віддається впровадженню зварюються сплавів серії Зххх, 5ххх і 6ххх.  

4.6 Нафтова та хімічна промисловість  

Освоєння нових родовищ, збільшення глибини свердловин висувають певні вимоги до матеріалів, що застосовуються для виготовлення деталей і вузлів нафто-і газопромислового обладнання та апаратури для переробки продуктів нафти.

Висока питома міцність алюмінієвих сплавів дозволяє зменшити масу бурильного обладнання, полегшити їх транспортабельність і забезпечити проходження глибоких свердловин.

Корозійно-стійкі алюмінієві сплави дають можливість підвищити експлуатаційну надійність бурильних, насосно-компресорних і нафтогазопровідних труб. Підвищена опірність корозійного розтріскування дозволяє застосувати алюмінієві сплави при виготовленні ємностей для зберігання нафти та її продуктів.

Основним конструкційним матеріалом при виготовленні бурильних труб з алюмінієвих сплавів є сплав марки Д16.

Високу стійкість до сирої нафти і деяким бензинів показали алюмінієві сплави АМг2, AMr3, АМг5 і АМг6. З перерахованих магналіевих сплавів найбільш технологічним сплавом для виготовлення апаратів є сплав АМг2, особливо при виготовленні конденсаторів і холодильників на нафтоперегінних заводах.

У США устаткування для нафтової промисловості виготовляється з алюмінієвих сплавів серії Зххх, 5ххх і 6ххх. У конструкції бурового обладнання застосовують труби зі сплаву 6063. Морські платформи збираються з труб 6061, 6063, а також з високоміцних сплавів марок 2014 і 7075. З алюмінію АДОО, АДО і АД1 виготовляють ємності, колони, конденсатори і т.п. для виробництва оцтової кислоти, сульфірованія жирних спиртів, хлората калію, натрієвої та аміачної селітри, синильної кислоти і т.д.

Хімічної промисловості рекомендовані алюмінієві сплави АМц, АМг2, АМгЗ, АМг5 для виготовлення посудин, що працюють під тиском при температурах від - 196 до +150 0С.

З алюмінію АДОО, АДО і АД1 виготовляють ємності, колони, конденсатори і т.п. для виробництва оцтової кислоти, сульфірованія жирних спиртів, хлората калію, натрієвої та аміачної селітри, синильної кислоти і т.д.

У США в залежності від умов експлуатації апаратури хімічної промисловості застосовують сплави серій 1ххх, Зххх, 5ххх. В окремих випадках для забезпечення максимальної міцності колес застосовують термічно зміцнюється сплави 2ххх і 7ххх зі зниженою корозійною стійкістю.

Ємкості для зберігання хімічних продуктів виконують із сплавів високої корозійної стійкості - 1100 або 3003; судини високого тиску - із сплавів 5052 або 6063; тара, цистерни та інші види обладнання для зберігання оцтової кислоти, високомолекулярних жирних кислот, спиртів та інших продуктів - із сплавів 3003 , 6061, 6063, 5052; ємності для озоносодержащіх розчинів добрив із сплавів 3004; 5052 і 5454; ємності для зберігання розчинів нітрату амонію із сплавів 1100, 3003, 3004, 5050, 5454, 6061 і 6062.

В даний час четверта частина всього алюмінію йде на потреби будівництва, стільки ж споживає транспортне машинобудування, приблизно 17% частина витрачається на пакувальні матеріали і консервні банки, 10% - в електротехніці.

Алюміній містять також багато горючі і вибухові суміші. Алюмотол, лита суміш тринітротолуолу з порошком алюмінію, - одне з найбільш потужних промислових вибухових речовин. Амонал - вибухова речовина, що складається з аміачної селітри, тринітротолуолу і порошку алюмінію. Запальні склади містять алюміній і окислювач - нітрат, перхлорат. Піротехнічні склади "Зірочки" також містять порошкоподібний алюміній.

Суміш порошку алюмінію з оксидами металів (терміт) застосовують для одержання деяких металів і сплавів, для зварювання рейок, в запальних боєприпасах.

Алюміній знайшов також практичне застосування як ракетного палива. Для повного спалювання 1 кг алюмінію потрібно майже вчетверо менше кисню, ніж для 1 кг гасу. Крім того, алюміній може окислюватися не тільки вільним киснем, а й пов'язаним, що входять до складу води або вуглекислого газу. При "згоранні" алюмінію в воді на 1 кг продуктів виділяється 8800 кДж; це в 1,8 рази менше, ніж при згорянні металу в чистому кисні, але в 1,3 рази більше, ніж при згорянні на повітрі. Значить, як окислювач такого палива можна використовувати замість небезпечних і дорогих сполук просту воду. Ідею використання алюмінію в якості пального ще в 1924р. запропонував вітчизняний вчений і винахідник Ф.А. Цандер. За його задумом можна використовувати алюмінієві елементи космічного корабля в якості додаткового пального. Цей сміливий проект поки що практично не здійснено, зате більшість відомих в даний час твердих ракетних палив містять металевий алюміній у вигляді тонкоподрібненого порошку. Додавання 15% алюмінію до палива може на тисячу градусів підвищити температуру продуктів згоряння (з 2200 до 3200 К); помітно зростає і швидкість витікання продуктів згоряння з сопла двигуна - головний енергетичний показник, що визначає ефективність ракетного палива. У цьому плані конкуренцію алюмінію можуть скласти тільки літій, берилій і магній, але всі вони значно дорожче алюмінію.

Широке застосування знаходять і з'єднання алюмінію. Оксид алюмінію - вогнетривкий і абразивний (наждак) матеріал, сировина для отримання кераміки. З нього також роблять лазерні матеріали, підшипники для годинників, ювелірні камені (штучні рубіни). Прожарений оксид алюмінію - адсорбент для очищення газів і рідин і каталізатор ряду органічних реакцій. Безводний хлорид алюмінію - каталізатор в органічному синтезі (реакція Фріделя - Крафтса), вихідна речовина для отримання алюмінію високої чистоти. Сульфат алюмінію застосовують для очищення води; реагуючи з вмісту в ній гідрокарбонатом кальцію:

У промисловості використовуються також і алюмінієві порошки. Застосовуються в металургійній промисловості: у алюмінотермії, в якості легуючих добавок, для виготовлення напівфабрикатів шляхом пресування та спікання. Цим методом отримують дуже міцні деталі (шестерні, втулки та ін.) Також порошки використовуються в хімії для отримання сполук алюмінію і в якості каталізатора (наприклад, при виробництві етилену і ацетону). Враховуючи високу реакційну здатність алюмінію, особливо у вигляді порошку, його використовують у вибухових речовинах і твердому паливі для ракет, використовуючи його властивість швидко запалюватися.

Враховуючи високу стійкість алюмінію до окислення, порошок використовуються в якості пігменту в покриттях для фарбування обладнання, дахів, папери в поліграфії, блискучих поверхонь панелей автомобілів. Також шаром алюмінію покривають сталеві та чавунні вироби, щоб уникнути їх корозії.  
 

4.7 Алюмінева посуд  

Алюмінієвий посуд - найбільш поширена посуд в громадському харчуванні і на домашній кухні. Алюміній, як і чавун, є енергозберігаючим матеріалом. Але, на відміну від чавунної, алюмінієвий посуд є значно легшим - і це вагомий аргумент на її користь. А використання посуду з протипригарним покриттям вирішить для господині і багато інших проблем: їжа в цьому посуді не пригорає, вимагає мінімальну кількість жиру, посуд легко миється, використання дерев'яної лопатки забезпечує тривалий термін служби. Лита товстостінна алюмінієва посуд призначений для приготування других страв. Продукти в цьому посуді зберігають свій вітамінний склад і смакові якості. Алюмінієвий посуд легка, практична, зручна в експлуатації, має високу теплопровідність (нагрівається в 9 разів швидше, ніж посуд з нержавіючої сталі) і корозійною стійкістю. Краще алюмінію по теплопровідності тільки мідь. Але алюмінієвий посуд швидко стала дуже поширеною головним чином завдяки тому, чт про алюміній значно дешевше міді. Алюмінієвий посуд зазвичай тонкостінна, виготовлена ​​методом штампування. Це також додає доступності алюмінієвому посуді для всіх категорій населення. Алюмінієвий посуд буває штампованої - з товщиною дна 1,5 мм (легка), 2 мм (середня) і 2,5 мм (важка). Але якщо товщини стінок у алюмінієвого посуду буде недостатньо, то алюмінієвий посуд легко деформується, тому з алюмінієвих каструль краще товстостінні. Проводиться алюмінієвий посуд може з чистого алюмінію, дюралюмінію (сплав алюмінію з магнієм) і інших сплавів алюмінію. Причому виглядає алюмінієвий посуд з різних сплавів і з різною обробкою абсолютно по-різному: сріблясто-матовий, шліфована, полірована, блискуча, анодована (кольору, відмінного від сріблястого) і т.д. Надзвичайно активне використання алюмінієвого посуду в побуті змушує санітарні служби досліджувати й аналізувати вплив алюмінію на організм людини. Дослідження показали, що кількість алюмінію, що потрапляє в організм людини з їжею (за умови, що ви готуєте щодня в алюмінієвій каструлі, їсте алюмінієвої ложкою з алюмінієвої миски), вкрай мало і становить 1,7 мг / день. Однак навіть така невелика кількість алюмінію може призводити до смертельних хвороб і тому все більшого поширення набуває алюмінієвий посуд з різними захисними покриттям.