2.1. Алюминиевые сплавы

2.1.1. Состав и свойства первичного алюминия

Алюминий – химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,981. Это третий по распространенности на нашей планете элемент после кислорода и кремния и самый распространенный из металлов. Его содержание в земной коре достаточно велико и составляет 8,8 %. Выделить его из природных соединений очень трудно, так как он прочно связан с кислородом и другими элементами. Только в 1825 г. датчанин Эрстед получил первые граммы металлического алюминия. В 1855 г. на Парижской всемирной выставке был представлен слиток алюминия в несколько килограммов. В то время его стоимость превосходила стоимость серебра в 5 раз, а стоимость железа в 4 тысячи раз. Алюминий использовали для изготовления ювелирных изделий, посуды для знатных особ. Получали алюминий путем восстановления натрием из хлоридов. В 1866 году П. Эру во Франции и Ч. Холл в США независимо друг от друга изобрели электролитический процесс получения алюминия, и его стоимость сравнялась с другими металлами. Производство алюминия по своим масштабам занимает второе место после железа и продолжает быстро расширяться.

Алюминий представляет собой блестящий серебристо-белый металл с плотностью 2,7 г/см³ и температурой плавления 660 ^оС. Он имеет кубическую гранецентрированную решетку и не претерпевает полиморфных превращений. Алюминий хорошо проводит тепло и электрический ток. По электропроводимости алюминий уступает только меди, поэтому широко используется в электротехнике. Удельная теплоемкость составляет 0,95 кДж /(кг∙К), а удельная теплота плавления – 405 кДж/кг. В связи с этим для плавки алюминия и его сплавов требуются большие затраты теплоты. На воздухе поверхность алюминия быстро покрывается тонкой, но очень плотной, прочной и твердой окисной пленкой, что придает ему высокую коррозионную стойкость. В литом состоянии прочность алюминия на разрыв составляет в среднем 90Мпа, твердость 25 НВ, относительное удлинение 30-50 %.

Первичный алюминий маркируется буквой А и цифрами, показывающими его содержание свыше 99 %. Различают особо чистый алюминий А999 (99,999 %), алюминий высокой чистоты А995, А99, А97, А95 и технически чистый алюминий А8 (99,8 %), А7, А6, А5, А5Е, А0. Химический состав первичного алюминия приведен в таблице 4.

Таблица 4

Химический состав первичного алюминия по ГОСТ 11069 – 74

Марка	Al, %, не менее	Примеси, %, не более
		Fe	Si	Cu	Zn	Ti	∑примесей
А999	99,999						0,001
А995	99,995	0,0015	0,0015	0,001	0,001	0,001	0,005
А99	99,99	0,003	0,003	0,003	0,003	0,002	0,10
А97	99,97	0,015	0,015	0,005	0,003	0,002	0,03
А95	99,95	0,03	0,03	0,015	0,005	0,002	0,05
А85	99,85	0,08	0,06	0,01	0,02	0,01	0,15
А8	99,80	0,12	0,10	0,01	0,04	0,02	0,20
А7	99,70	0,16	0,16	0,01	0,04	0,02	0,30
А6	99,60	0,25	0,20	0,01	0,06	0,03	0,40
А5	99,50	0,30	0,30	0,02	0,06	0,03	0,50
А5Е	99,50	0,35	0,12	0,02	0,05	0,01	0,50
А0	99,00	0,50	0,50	0,02	0,08	0,03	1,00
А	99,00	0,80	0,50	0,03	0,08	0,03	1,00

Основными примесями в техническом алюминии являются железо, медь, марганец, титан и кремний. Наиболее вредными являются железо и кремний. Они существенно снижают его пластичность и повышают твердость. В первичном алюминии в сотых и тысячных долях процента могут присутствовать и примеси не регламентированные ГОСТом: кальций, натрий, магний, галлий и др.

Кроме первичного алюминия, по ГОСТ 295 - 79 выпускаются 5 марок алюминия для раскисления: АВ97, АВ92, АВ91, АВ88 и АВ86. Цифры показывают содержание алюминия в %. Для производства сплавов такой алюминий не пригоден.

Чистый алюминий широко используется в электротехнике (проводники электрического тока) и пищевой промышленности (посуда, упаковка). Высокая пластичность позволяет получать из алюминия фольгу с толщиной до 0,2 мм из которой штампуют коробки, крышки и, особенно, банки для различных напитков.