|
|
| Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту |
|
России при изготовлении авиационной техники успешно используются упрочняемые термической обработкой высокопрочные алюминиевые сплавы Al-Zn-Mg-Cu и сплавы средней и повышенной прочности Al-Mg-Cu. Они являются конструкционным материалом для обшивки и внутреннего сплавного набора элементов планера самолета (фюзеляж, крыло, киль и др.).При изготовлении гидросамолетов предусмотрено применение свариваемых коррозионно-стойких магнолиевых сплавов (AМг 5, Амг 6) и сплавов Al-Zn-Mg (1915, В92, 1420). Планер легкого самолета (фюзеляж, крылья и хвостовое оперение), как правило, изготавливаются из алюминиевого сплава Д16.В конструкции самолетов гражданского флота используют в основном сплавы Д16, Д19, В95, В96 в качестве материалов для фюзеляжа, крыше и киля. Обшивка верхней поверхности крыла выполняется из сплавов типа В95, хорошо работающих на сжатие. Детали растянутой зоны крыла и обшивка фюзеляжа, вспомогательные лонжероны и нероворы изготавливаются из высокопрочного сплава типа Д16, В95. Сплавы эти рекомендуются для силовых деталей, которые воспринимают большие эксплуатационные нагрузки. Прессованные полуфабрикаты из сплавов В95 и В96 поступают на изготовление киля крупногабаритных самолетов. Обшивка в зоне двигателя, подвергающаяся нагреву, в основном, изготавливаются из сплавов Д16, Д19.Конструкция сверхзвуковых самолетов при скоростях полета более 2,2М подвергается аэродинамическому нагреву до 120оС и значительным перегрузкам. Основным материалом в конструкции самолета данного типа является сплав АК4-1. 4.2 СудостроениеАлюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.Основное преимущество при внедрении алюминия и его сплавов по сравнению со сталью - снижение массы судов, которая может достигать 50...60%. В результате представляется возможность повысить грузоподъемность судна или улучшить его тактико-технические характеристики (маневренность, скорость и т.д.).Наиболее широкое применение среди алюминиевых сплавов для изготовления конструкций речного и морского флота находят магналиевые сплавы АМгЗ, АМг5, АМг61, а также сплавы АМц и Д16. Корпус судна повышенной грузоподъемности изготовляют из стали, тогда как надстройки и другое вспомогательное оборудование из алюминиевых сплавов. Имеет место изготовление рыболовецких баркасов из сплава АМг5 (обшивка).Широкое применение в судостроении США находят свариваемые сплавы серии 5ххх и 6ххх. Там, где необходима высокая прочность (500 МПа), используются полуфабрикаты из сплавов серии 2xxx и 7ххх.4.3 Железнодорожный транспортТяжелые условия эксплуатации подвижного состава железной дороги (длительный срок службы и способность выдерживать ударные нагрузки) выдвигают особые требования к конструкционным материалам.Основные характеристики алюминия и его сплавов, раскрывающие целесообразность применения их в железнодорожном транспорте, высокая удельная прочность, небольшая сила инерции, коррозионная стойкость. Внедрение алюминиевых сплавов при изготовлении сварных емкостей повышает их долговечность при перевозке ряда продуктов химической и нефтехимической промышленности.Алюминий и его сплавы используются при изготовлении кузова и рамы вагона. Для вагона рекомендованы свариваемые сплавы средней прочности марок АМг3, AMr5, Амг6 и 1915 [96-100]. Перспективными сплавами для рефрижераторных вагонов являются алюминиевые сплавы. В зависимости от продуктов химической промышленности выбирается марка свариваемого материала для котлов цистерны.В США из свариваемых сплавов серии 6ххх, серии 5ххх и сплава 7005 изготавливают подвижной состав с получением оптимальных прочностных характеристик и высокой коррозионной стойкости сварных элементов.4.4 Автомобильный транспортОдним из основных требований к материалам, применяемым в автомобильном транспорте, является малая масса и достаточно высокие показатели прочности. Принимаются во внимание также коррозионная стойкость и хорошая декоративная поверхность материала.Высокая удельная прочность алюминиевых сплавов увеличивает грузоподъемность и уменьшает эксплуатационные расходы передвижного транспорта. Высокая коррозионная стойкость материала продляет сроки эксплуатации, расширяет ассортимент перевозимых товаров, включая жидкости и газы с высокой агрессивной концентрацией.При изготовлении элементов каркаса, обшивки кузова полуприцепа автофургона, рефрижератора, скотовоза и т.п. перспективным материалом являются алюминиевые сплавы АД31, 1915 (прессованные профили) и сплавы АМг2, АМг5 (лист).Находят применение алюминиевые сплавы АМц, АМгЗ и 1915 при изготовлении отдельных узлов легкового автомобиля (навесные детали, бамперы, радиаторы охлаждения, отопители).В автомобилестроении США широко используются алюминиевые свариваемые сплавы серии Зххх, 5ххх и 6ххх.Из прессованных полуфабрикатов сплавов 2014 и 6061 изготовляют балки, рамы тяжелых грузовых автомобилей. Панели и отдельные элементы из сплава 5052 поступают на изготовление кабины. В качестве обшивочного материала кузова грузовика используют лист из сплавов 5052, 6061, 2024, 3003 и 5154. Стойки кузова выполняются из прессованных полуфабрикатов сплавов 6061 и 6063. Магналиевые сплавы серии 5ххх (5052,.5086, 5154 и 5454) являются основным материалом при изготовлении автоцистерн.4.5 СтроительствоПерспективность применения алюминиевых сплавов в строительных конструкциях подтверждается технико-экономическими расчетами и многолетней мировой практикой в области сооружения различных строительных объектов.Внедрение алюминиевых сплавов в строительстве уменьшает металлоемкость, повышает долговечность и надежность конструкций при эксплуатации их в экстремальных условиях (низкая температура, землетрясение и т.п.). В зависимости от назначения строительных алюминиевых конструкций рекомендуются различные марки сплавов: АД1, АМц, АМг2, АД31, 1915 и др.Опыт, накопленный в США, подтверждает целесообразность использования алюминиевых сплавов в строительных конструкциях. На них расходуется больше алюминия, чем в любой другой отрасли промышленности. При этом предпочтение отдается внедрению свариваемых сплавов серии Зххх, 5ххх и 6ххх.4.6 Нефтяная и химическая промышленностьОсвоение новых месторождений, увеличение глубины скважин выдвигают определенные требования к материалам, применяемым для изготовления деталей и узлов нефте- и газопромыслового оборудования и аппаратуры для переработки продуктов нефти.Высокая удельная прочность алюминиевых сплавов позволяет уменьшить массу бурильного оборудования, облегчить их транспортабельность и обеспечить прохождение глубоких скважин.Коррозионно-стойкие алюминиевые сплавы дают возможность повысить эксплуатационную надежность бурильных, насосно-компрессорных и нефтегазопроводных труб. Повышенная сопротивляемость коррозионному растрескиванию позволяет применить алюминиевые сплавы при изготовлении емкостей для хранения нефти и ее продуктов.Основным конструкционным материалом при изготовлении бурильных труб из алюминиевых сплавов является сплав марки Д16.Высокую стойкость к сырой нефти и некоторым бензинам показали алюминиевые сплавы АМг2, AMr3, АМг5 и АМг6. Из перечисленных магналиевых сплавов наиболее технологичным сплавом для изготовления аппаратов является сплав АМг2, особенно при изготовлении конденсаторов и холодильников на нефтеперегонных заводах.В США оборудование для нефтяной промышленности изготовляется из алюминиевых сплавов серии Зххх, 5ххх и 6ххх. В конструкции бурового оборудования применяют трубы из сплава 6063. Морские платформы собираются из труб 6061, 6063, а также из высокопрочных сплавов марок 2014 и 7075. Из алюминия АДОО, АДО и АД1 изготовляют емкости, колонны, конденсаторы и т.п. для производства уксусной кислоты, сульфирования жирных спиртов, хлората калия, натриевой и аммиачной селитры, синильной кислоты и т.д.Химической промышленности рекомендованы алюминиевые сплавы АМц, АМг2, АМгЗ, АМг5 для изготовления сосудов, работающих под давлением при температурах от - 196 до +150 0С.Из алюминия АДОО, АДО и АД1 изготовляют емкости, колонны, конденсаторы и т.п. для производства уксусной кислоты, сульфирования жирных спиртов, хлората калия, натриевой и аммиачной селитры, синильной кислоты и т.д.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 высокого 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 посудаАлюминиевая 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. 5. ЗаключениеВ заключении можно сделать следующие выводы:1. Из выше изложенного видно, что благодаря хорошим физическим свойствам алюминий занимает лидирующее место в электротехники и приборостроение.2. Сплавы на основе алюминия благодаря неплохим механическим свойствам нашли широкое применение в промышленности, но при этом требуется разработка новых более дешевых сплавов без снижения механических свойств.5.1. Алюминий - материал будущегоУже сейчас трудно найти отрасль промышленности, где бы не использовался алюминий или его сплавы - от микроэлектроники до тяжёлой металлургии. Это обуславливается хорошими механическими качествами, лёгкостью, малой температурой плавления, что облегчает обработку, высоким внешними качествами, особенно после специальной обработки. Учитывая перечисленные и многие другие физические и химические свойства алюминия, его неисчерпаемое количество в земной коре, можно сказать, что алюминий - один из самых перспективных материалов будущего.По оценкам экспертов, к 2010 году объём задействованного в возведении зданий и иных инженерных сооружений алюминия (таких, как мосты или спортивные массовые объекты) удвоится в сравнении с показателями 2006 года.При этом, впрочем, неверно было бы полагать, что алюминий является основным материалом для строительства, например, тех же небоскрёбов. Очевидно, что несущие конструкции многоэтажных зданий в настоящее время и в ближайшем будущем будут сооружаться из неплохо себя зарекомендовавших бетона и стали. Однако всё чаще встающая перед строителями задача максимально облегчить давление на опоры и фундамент строящегося здания уже не может быть решена без применения алюминия.Во-первых, фасады современных высотных зданий в основном состоят из алюминиевых конструкций, соединяющих в себе и прочность, и относительно небольшой вес.Во-вторых, более функциональна по сравнению с кровлей из традиционных материалов кровля из алюминия.В-третьих, не следует забывать об увеличивающемся числе офисных зданий, алюминиевые перегородки между помещениями в которых позволяют выполнить требования надёжности и экономичности.В-четвёртых, широкое применение данный металл нашёл в производстве дверных и оконных проёмов.В-пятых, в настоящее время вентиляционные системы новостроек практически полностью состоят из алюминия.В-шестых, алюминий поистине незаменим для воплощения в жизнь богатых фантазий современных архитекторов и дизайнеров, которых хлебом не корми, но дай устроить на широкой лоджии зимний сад или какую-нибудь витиеватую решётку.Ну и, наконец, как не вспомнить о таком важном элементе городской архитектуры, как многочисленные торговые точки - всевозможные павильоны, киоски и ларьки также в немалой своей доле изготавливаются из алюминия и его сплавов. Таким образом, всё говорит за то, что алюминий будет использоваться в строительстве максимально широко - по той простой причине, что достойной альтернативы ему в данный момент не существует. 6. Список используемой литературы1. Алюминиевые сплавы. Применение алюминиевых сплавов. Справочное руководство. Редакционная коллегия И.В. Горынин и др. Москва "Металлургия", 1978.2. Алюминий. Свойства и физическое металловедение. Справочник. Дж.Е. Хэтч. Москва, "Металлургия", 1989.3. Алюминий. Н.Г. Ключников, А.Ф. Колодцев. Учпедгиз, 1958.4. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов.3-е изд., прераб. и доп. - М.: МИСиС, 19985. http://www.Wikipedia.ru /6. http://www.svarka. pstu.ru/
Страницы: 1, 2
|
|
|
|
© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент. |
|
|
