Aplikace hliníku a jeho slitin 9. třída online školení na Rostelecom Lyceum | Simulátory a analýza úloh

Hliník je nejžádanějším kovem na světě. Roční globální tavba primárního hliníku je 64 000 tun (ukazatele pro rok 2019 podle US Geological Survey – USGS).

Kde se používá hliník

Lehký, lesklý kov se dobře hodí k odlévání, lisování a obrábění; má vysokou tepelnou a elektrickou vodivost; Při interakci se vzduchem vytváří silný oxidový film, díky kterému je odolný vůči korozi. Hliník je třikrát lehčí než železo, ale je téměř stejně pevný jako ocel. Vede elektrický proud a má schopnost tvořit slitiny prakticky se všemi kovy. Díky těmto vlastnostem nalezneme využití hliníku a jeho slitin všude – v domácnostech, dopravě, moderních vychytávkách, domácích potřebách atd. V tomto článku vám prozradíme, co se z hliníku vyrábí, v jakých průmyslových odvětvích používá, a kde se s tímto kovem v běžném životě setkáváme.

Aplikace hliníku v průmyslu

Hliník je široce používán v moderních high-tech odvětvích – letectví, vesmír, automobilový průmysl, stavebnictví, elektrotechnika a chemický průmysl. Používá se také při stavbě lodí a železniční dopravě.

Letectví

Hliník a hliníkové slitiny jsou hlavními konstrukčními materiály v konstrukci letadel. Při výrobě letadel v Rusku se používá vysoce pevná hliníková slitina Al-Zn-Mg-Cu zpevněná tepelným zpracováním. Stejně jako středně a vysokopevnostní slitina Al-Mg-Cu slouží jako konstrukční materiál pro potah a vnitřní prvky letadla. Při konstrukci svařovaného trupu dopravního letadla používají výrobci letadel slitinu Al-Zn-Mg a při výrobě hydroplánů svařitelné korozivzdorné slitiny magnólie AMg5, AMg6 a Al-Zn-Mg (1915, B92,1420, XNUMX) . Většina hliníkových slitin používaných v konstrukci letadel je nesvařitelná (spojovaná pomocí nýtů).

Vesmírná technologie

Vysoká měrná pevnost a tuhost svařovaných hliníkových slitin 2219 a dalších jsou výhodami pro vytváření nádrží, mezitankových a příďových částí rakety. Takové slitiny jsou schopné provozu při kryogenních teplotách v kontaktu s vodíkem, heliem a kapalným kyslíkem. Duralumin se používá ve vnitřních prostorech kosmických lodí. Vysoká chemická aktivita hliníku umožňuje jeho použití jako součást tuhého paliva pro raketové posilovače NASA.

Průmyslové a inženýrské stavitelství

25 % světového hliníku se používá ve stavebnictví. Hliník našel uplatnění při výrobě okenních rámů a vchodových dveří, podhledů a rámových stavebních prvků. Hliníkové profily se používají k pokrytí zábavních a nákupních center, stadionů, bazénů, továren, skladů, základen a dalších staveb. Skleněné fasády kancelářských budov jsou podepřeny odolnými a lehkými hliníkovými rámy. Životnost hliníkových konstrukcí je 80 let. Hliníkové konstrukce snesou vysoké i nízké teploty. Dekorativní a ochranné obkladové materiály se často vyrábějí z válcovaných hliníkových plechů. Hliníkové plechy jsou díky své nízké měrné hmotnosti 2x lehčí než ocelové plechy. Při stejné tuhosti a nosnosti je hmotnost hliníkové konstrukce 2-3x menší než ocel a 7x menší než železobeton. To umožňuje použití hliníku při stavbě výškových budov a mrakodrapů. V závislosti na účelu hliníkových konstrukcí se doporučuje používat slitiny AD1, AMts, AMg2, AD31 atd. V moderní konstrukci jsou preferovány svařitelné slitiny řady 3xxx, 5xxx, 6xxx.

Stavba lodí

Hliník a slitiny na jeho bázi (AMg3, AMg5, AMg61, AMts a D16) jsou žádané pro výrobu lodních trupů, palubních nástaveb, komunikačních a pomocných zařízení. Hliník a jeho slitiny snižují hmotnost lodí o 50 % (ve srovnání s ocelí), zvyšují nosnost, zlepšují manévrovatelnost a rychlost.

Automobilový průmysl

Použití hliníku pro výrobu automobilových dílů je způsobeno jeho vlastnostmi: odolnost proti korozi, pevnost, nízká hmotnost, dekorativní vlastnosti atd. Nástavbové díly, chladiče, nárazníky a topná zařízení osobních automobilů jsou vyrobeny z hliníkových slitin AM3, AMts a 1915. Slitiny 2014 a 6061 jsou určeny pro nosníky a rámy nákladních automobilů. Kabiny, nosiče a karoserie nákladních vozidel jsou vyrobeny ze slitin 5052, 6061, 6063, 5052, 2024, 3003, 5154.

Těžba ropy a chemický průmysl

Korozivzdorné hliníkové slitiny třídy D16 se používají pro výrobu jednotek a dílů ropných a plynárenských průmyslových zařízení – vrtání, čerpání a stlačování, olejových a plynových potrubí, jakož i nádrží pro skladování ropy a jejích produktů.

Nádoby jsou vyrobeny z hliníkových slitin ADOO, ADO, AD1 pro výrobu kyseliny kyanovodíkové a octové, dusičnanu sodného a amonného, ​​chlorečnanu sodného atd.

Systémy vytápění a ventilace

Slitiny hliníku řady 3000, 5000 a 6000 se vyznačují dobrou tepelnou vodivostí, nízkou hustotou a vysokou odolností proti korozi. Oblíbené pro vytváření topných a ventilačních systémů – klimatizace, kompresory, ventilátory, expanzní ventily a potrubí.

Elektřina

Vysoká elektrická vodivost hliníku řady 1000 a slitin hliníku 8000 z nich dělá vhodné materiály pro výrobce elektrických vodičů. Hliník je po mědi na druhém místě v elektrické vodivosti, přičemž váží o polovinu méně. Hmotnostní charakteristiky jsou důležité pro vysokonapěťová přenosová vedení. V hlavním nadzemním elektrickém vedení se používají pouze hliníkové dráty. Při průchodu elektrického proudu se zahřejí, povrch je pokrytý odolným oxidovým filmem, který slouží jako izolant a ochrana před vnějšími vlivy.

Farmacie a medicína

Nejstarší „hliníkový lék“ byl křemen – krystalické hydrátové podvojné soli hliníku. Používali ho staří Slované v 15. století k léčbě kožních onemocnění a hojení ran. Dnes se pro tyto účely používá hliníkový křemen. Dále se používá křemičitan hlinitý (kaolin), hydroxid hlinitý a fosforečnan hlinitý. Hliníkový křemen má baktericidní a adstringentní vlastnosti, zmírňuje bolest, pálení a svědění. Existují i ​​přípravky k vnitřnímu užití na bázi hliníku – léky na pálení žáhy, záněty žaludku, žaludeční a dvanáctníkové vředy: Almagel, Alumag, Gastal, Alugastin a další.

Eloxovaný hliník je oblíbeným materiálem pro výrobu lékařské a stomatologické techniky, laboratorního a lékařského nábytku.

Použití hliníku v každodenním životě

Hliník a slitiny kovů se používají v potravinářském průmyslu i v každodenním životě. Vyrábí se z nich nádobí, nádoby na tekutiny, obaly na potraviny, spotřební zboží – díly a rámy nábytku, chladničky, mrazničky, myčky, kávovary. Výrobci tabletů, plochých televizorů, monitorů a dalšího vybavení nejčastěji používají hliník, a to na základě takových vlastností, jako je krása, lehkost a praktičnost. Všechny světové značky luxusní elektroniky volí hliník. Vědci zjistili, že hliníkové slitiny nijak neovlivňují složení produktů a složek kosmetiky. Potravinářské hliníkové plechy si zcela zachovávají všechny vitamíny a mikroelementy a nepoškozují lidské zdraví. Podle GOST lze kromě třídy A5 v potravinářském průmyslu použít slitiny Ak5M2, AK7, AK9, AK12. Obsahují malé množství nečistot olova, zinku a berylia.

Výrobky z potravinářského hliníku

• Kuchyňské potřeby (lžíce, šálky, hrnce, umyvadla, vojenské hrnce a baňky, mlýnky na maso atd.);
• Fólie na pečení, skladování a přepravu potravin. Alobal je vhodný pro balení cukrovinek, másla, sýrů, zmrzliny, čokolády atd. Je hlavním materiálem pro ochranné balení léků;
• Nápojové plechovky.

Krémy, kosmetika, umělecké barvy, domácí chemikálie, zubní pasty, omáčky a koření jsou baleny v potravinářských hliníkových nádobách.

Výhody hliníku v sektoru domácností

Tento kov není náchylný ke korozi, takže vydrží dlouhodobou interakci s vodou a jinými kapalinami. Hliník výborně vede teplo a tím urychluje proces vaření. Díky dostatečné tuhosti se kov během tepelné expozice nedeformuje. Hliníkové nádobí lze používat v troubě. Zařízení v hliníkovém pouzdře vypadá stylově a přitom zůstává odolné a spolehlivé.

Další informace na téma: „Kde se používá hliník?“, si přečtěte na našem webu „Furnita“ v sekci „rada mistra“.

• Tipy pro mistra
  • Hotové šatní skříně rádius
  • Co je hliníkový profil?
  • Vlastnosti slitiny AD31t1
  • Otevřený interiérový systém Free Style
  • LED svítidla Furnitu Led Line
  • Topální konstrukční systém
    • Základní konstrukční principy
    • Typy spojování hliníkových profilů systému Topal
    • Konstrukční profil TOPAL pro lehké zavěšené moduly
    • Konstrukční profil TOPAL pro podstoly
    • Konstrukční profil TOPAL pro regály
    • Konstrukční hliníkový profil Topal pro kuchyňské a nástěnné skříňky
    • Možnosti montáže šatních a posuvných skříní
    • Upevňovací prvky šatního systému

    Hliníku se říká „okřídlený kov“. Tento kov získal toto jméno pro svou lehkost a široké uplatnění především v konstrukci letadel. Hliník se stal nedílnou součástí našich životů: hliníkovou fólii, nádobí a dráty zná každý už od dětství. Ale kdysi byly hliníkové výrobky považovány za luxus. Například v roce 1852 byla cena 1 kg hliníku 1200 dolarů, tedy dražší než zlato. Proč cena hliníku postupem času tolik klesla?

    Faktem je, že hliník je široce distribuován v zemské kůře (8 %), což je nejběžnější kov. Ale k získání hliníku z rud je třeba vynaložit velké množství energie. Do konce 19. století byl vyvinut nový způsob výroby hliníku pomocí elektrolýzy, roční produkce kovu stoupla tisíckrát a jeho cena klesla.

    Hliník je velmi odolný vůči kyslíku a vodě. Tato stabilita je dána tvorbou tenkého, ale hustého a odolného oxidového filmu na jeho povrchu – Al.₂O₃. Díky této vlastnosti našel hliník a jeho slitiny široké uplatnění v každodenním životě i průmyslu. Dobře znáte použití hliníku při výrobě kuchyňského nádobí.

    

    Rýže. 1. Hliník se používá k výrobě kuchyňského nádobí.

    Vysoká elektrická vodivost hliníku (v této kvalitě je na druhém místě za stříbrem a mědí) umožňuje jeho široké využití v elektrotechnice. Hliník je navíc levnější a lehčí než měď a stříbro.

    Ale ještě jsme nevyjmenovali všechny výhody tohoto úžasně praktického kovu. Při 100-150 °C je hliník natolik plastický, že z něj lze vyrobit tenkou fólii o tloušťce menší než 0,01 mm. Hliníková fólie se používá k výrobě elektrických kondenzátorů a výrobků, které chrání před tepelným zářením.

    Hliník se také používá pro hliníkování, tj. sycení povrchů ocelových a litinových výrobků hliníkem, aby byly chráněny před korozí. Hliníkový prášek se používá k výrobě stříbrné barvy odolné vůči povětrnostním vlivům.

    Slitiny hliníku

    Hliník se používá k výrobě různých slitin. Nejrozšířenější jsou duraly, které obsahují měď a hořčík, a siluminy, což jsou slitiny hliníku a křemíku. Hlavní předností těchto slitin je lehkost, vysoká pevnost a odolnost proti korozi.

    Hliníkové slitiny jsou široce používány jako konstrukční materiál v konstrukci letadel, stejně jako v automobilech, lodích, výrobě přístrojů, raketové technice a konstrukci.

    Rýže. 2. Duraliny jsou široce používány v konstrukci letadel.

    Redukční vlastnosti hliníku

    Mnoho kovů a některých nekovů se získává v laboratoři pomocí aluminotermické metody. Pro svarové spoje železných kolejnic byla použita směs hliníkového prášku a železných okují (termitová směs). Základem tohoto procesu je následující reakce:

    V důsledku této reakce se uvolní tolik tepla, že se povrch kolejnice v místě spoje roztaví a prostor ve spoji kolejnic zabere roztavené železo.

    Seznam doporučené literatury

    1. Mikityuk AD Sbírka úloh a cvičení z chemie. 8-11 tříd / A. D. Mykityuk. – M.: Publ. „Zkouška“, 2009.
    2. Oržekovskij P.A. Chemie: 9. třída: učebnice. pro všeobecné vzdělání instituce / P. A. Oržekovskij, L. M. Meshcheryakova, L. S. Pontak. – M.: AST: Astrel, 2007 (§28).
    3. Orzhekovsky P.A Chemie: 9. ročník: učebnice pro všeobecné vzdělávání. instituce / P. A. Oržekovskij, L. M. Meshcheryakova, M. M. Shalashova. – M.: Astrel, 2013 (§33).
    4. Rudzitis G. E. Chemie: anorganická. chemie. Orgán. Chemie: učebnice pro 9. třídu / G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. – M.: Vzdělávání, JSC „Moskva učebnice“, 2009.
    5. Khomchenko I. D. Sbírka úloh a cvičení z chemie pro střední školu. – M.: RIA „Nová vlna“: Vydavatel Umerenkov, 2008.
    6. Encyklopedie pro děti. Svazek 17. Chemie / Kapitola. vyd. V. A. Volodin, hostitel. vědecký vyd. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.

    Další webové zdroje

    1. Jednotná sbírka digitálních vzdělávacích zdrojů (videoexperimenty na toto téma) (Zdroj)
    2. Elektronická verze časopisu „Chemistry and Life“ (Zdroj)

    Domácí úkol

    S. 229 č. 2, 3 z učebnice P. A. Oržekovského „Chemie: 9. třída“ (Moskva: Astrel, 2013).