Свойства и назначение алюминия
Алюминий — этот важнейший представитель легких металлов, нашел себе исключительно широкое применение в самых разнообразных отраслях современной техники благодаря тому что обладает такими свойствами, как малый удельный вес, высокая электропроводность, достаточная механическая прочность и большая коррозионная стойкость по отношению к ряду химических веществ.
Необходимо отметить, что алюминий более теплопроводен, чем железо, а в отношении электропроводности уступает только серебру и меди. Вместе с тем алюминий легко подвергается обработке давлением, т. е. прокатке, резанию, волочению, ковке.
Из химических свойств алюминия характерно его большое сродство к кислороду. Благодаря этому на воздухе и в воде поверхность алюминия покрывается тончайшей (толщиной, примерно, 0,00002 см), но плотной прозрачной окисной пленкой (А120з + А120зН20). Эта пленка, мгновенно образующаяся вновь при ее разрушении (например царапины), идеально смачивает поверхность металла и обусловливает его высокую коррозионную стойкость. Однако сила сцепления с металлом в местах нахождения примесей (в виде отдельных кристаллов и атомарных включений) сильно понижается, и эти места уязвимы для протыкания электролитов. Поэтому, чем выше чистота алюминия, тем больше его коррозионная стойкость/ Однако в присутствии даже следов ртути на поверхности алюминия оксидная пленка вообще не имеет сцепления с металлом, и в этом случае алюминий быстро окисляется кислрродом и влагой воздуха, целиком превращаясь в окись. Алюминий достаточно легко разрушается растворами едких щелочей, соляной и серной кислот. По отношению же к концентрированной азотной кислоте, так же как и неорганическим кислотам, алюминий обнаруживает высокую стойкость.
Исключительно ценным является использование, алюминия в электротехнике для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей. Малый вес алюминиевых проводов позволяет осуществлять их подвеску при значительном расстоянии между опорами, не опасаясь обрыва проводов под влиянием собственного веса,
Высокая коррозионная стойкость алюминия делает его в ряде случаев незаменимым материалом в химическом машиностроении (например, при изготовлении .аппаратуры для производства транспорта и хранения азотной кислоты, а также пищевых продуктов).
Большое значение имеет применение алюминия с целью предохранения (плакирование, алюминиевая краска) металлических поверхностей, подверженных разрушающему действию различных химических веществ и атмосферной коррозии.
Химической активностью алюминия пользуются для получения трудновосстановимыхо металлов (например хрома, марганца, вольфрама и др.), вытесняя последние (алюминием из их кислородных соединений. Такого рода! процессы носят название алюминотермических и составляют особую область металлургии. Алюминотермический процесс применяется также при сваривании железных и стальных деталей, как например, рельсов (термитная сварка). Важное значение имеет применение алюминия в черной металлургии для раскисления стали.
Разнообразное применение алюминий находит себе в пищевой промышленности (упаковка из фольги, консервные банки, укупорка бутылок и т. д.). Наконец, алюминий и его сплавы широко используются в быту (посуда, мебель т пр.) и для всякого рода художественных и декоративных целей.
В заключение следует особо отметить значение алюминия как стратегического металла.
Такие отрасли военной техники, как самолетостроение, авиастроение, судостроение, танкостроение, артиллерия, производство средств связи, а также взрывчатых веществ — требуют применения алюминия и его сплавов.
Во всех случаях, связанных с передвижением, применение легких алюминиевых сплавов как конструкционного материала позволяет достигнуть значительного снижения собственного веса самолетов, кораблей следовательно, повысить их скорость и маневренность – качества, имеющие решающее военнотактическое значение. В первую очередь это очевидно, относится к авиации. Применение же легких алюминиевых сплавов в военно-морском судостроении вместе с тем дает возможность, не увеличивая тоннажа судна, повысить насыщенность его боевыми средствами.
В зажигательных (термитных) авиабомбах, снарядах и для осветительных целей (осветительные и сигнальные ракеты) используется способность порошкообразного алюминия и его сплавов к быстрому воспламенению, что сопровождается ярким светом и выделением большого количества тепла.
Существенное значение применение алюминия и его сплавов имеет в саперном деле (для изготовления деталей понтонов, переносных мостков), а также в походном снаряжении армии (котелки, фляги, термосы).
Интересно отметить, что первые попытки технического применения алюминия в самом начале зарождения алюминиевой промышленности (в середине прошлого столетия) были уже связаны со стремлением использовать этот металл для военных целей. Однако желание Наполеона III применить для изготовления снаряжения и вооружения французской армии алюминий, стоимость которого тогда почти достигала стоимости драгоценного металла, было в то время, конечно, неосуществимо.
Только с созданием в конце прошлого столетия современного экономичного способа производства алюминия и изобретения его сплавов, обладающих высокими механическими качествами, применение алюминия для военных нужд стало не только возможным, но и необходимым.