BSE1/Lehké kovy – Wikisource

[100] LEHKÉ KOVY, kovy s malou (od 0,54 do 2,7) měrnou hmotností; Patří sem kovy, které jsou součástí prvních tří skupin periodické tabulky: lithium – spec. v. 0,534, draslík – 0,862, sodík – 0,971, rubidium – 1,56, cesium – 1,87, vápník – 1,55, hořčík – 1,74, berylium – 1,84, stroncium – 2,6 a hliník – 2,7. Malá specifická hmotnost však není pro všechny L. m jejich nejdůležitější vlastnost. Řada L. m., stejně jako alkalické kovy a kovy alkalických zemin, nachází své hlavní uplatnění ne pro svou malou specifickou hmotnost, ale pro jiné vlastnosti a zejména pro své speciální chemické vlastnosti. Vápník se tedy používá jako činidlo pro čištění inertních plynů a jako dehydratační činidlo při zpracování olejů a alkoholů. Ve formě hydridu se vápník používá k výrobě vodíku a při hydrogenaci tuků. Sodík se používá v různých chemických procesech – syntéza organických látek, výroba kyanidových sloučenin, peroxidů a jejich derivátů jako redukční činidlo, k sušení plynů atd. Využitím chemické aktivity L. m., používají se jako odkysličovadla při výrobě oceli a odlévání neželezných kovů. K tomuto účelu se používá hořčík a zejména hliník ve velkém množství. Chemická aktivita L. m ve vztahu ke kyslíku umožňuje získat pomocí L. m obtížné redukovat kovy z jejich oxidů. K tomuto účelu se používá vápník, hořčík a především hliník. D. má významné uplatnění. m jako přísady do jiných kovů pro zlepšení vlastností různých slitin. Přidání vápníku a sodíku do olova zvyšuje jeho tvrdost, což umožňuje výrazně zlepšit kvalitu olověných babbittů pro ložiska. Berylium se používá téměř výhradně jako přísada do mědi nebo hliníku. Slitiny bronzu a mědi s přísadami berylia mají vysokou elasticitu a odolnost proti únavě (pružiny, držáky kartáčů atd.). Přidání berylia do bronzu zvyšuje hustotu odlitků. Přidání hliníku do železa zvyšuje jeho tepelnou odolnost (slitina jako je chugal atd.). Chemické vlastnosti L. m [101] zajistit jejich široké rozšíření při výrobě různých typů chemických zařízení. Hliník se díky své odolnosti vůči mnoha organickým kyselinám používá ke konstrukci různých zařízení v pivovarnictví, potravinářství, cukrářství, cukrovarnictví a dalších odvětvích. V poslední době začal při výrobě potravinářských konzerv nahrazovat cín hliník. Plechovky jsou vyrobeny jak z čistého hliníku, tak z cínu, ale místo cínu jsou potaženy hliníkem. Jeho nízká měrná hmotnost a odolnost vůči organickým kyselinám, stejně jako nedostatek cínu, činí takovou náhradu ekonomicky velmi výhodnou. Odolnost hliníku vůči účinkům kyseliny dusičné a sirných plynů činí jeho použití žádoucím pro konstrukci různých zařízení v dusíkovém a gumárenském průmyslu (v posledně jmenovaném zejména při vulkanizaci a při výrobě vulkanizované pryže). Slitiny hliníku a hořčíku se snadno leští a mají vysokou odrazivost, což umožňuje jejich použití k výrobě zrcadel. Hliník a hořčík se hojně používají při výrobě různých druhů zápalných směsí a výbušnin. Hliník je také stejný L. m., který se ve velké míře používá při výrobě různých elektrických zařízení. strojů, zařízení a sítí. Kromě výroby vysokonapěťových přenosových kabelů se hliník začíná zavádět i do výroby transformátorů, motorů apod. atd. Mnoho elektrických zařízení využívá diamagnetické vlastnosti hliníku. Vytvoření spolehlivé izolace hliníkového drátu jeho oxidací bude jedním z nejdůležitějších momentů dalšího rozšíření využití hliníku v elektrotechnice.

Široké průmyslové využití kovů, především hliníku a hořčíku, bylo dosaženo až poté, co byla prostudována a nalezena řada slitin těchto kovů, které spolu s lehkostí poskytovaly větší pevnost. Specifická pevnost (tj. pevnost v tahu v kg/mm², děleno sp. hmotnost) je: pro litinu 2,09; uhlíková ocel 5,5; hliník 4,8; hořčík 6; pro nejlepší slitiny hořčíku je specifická pevnost 16,5 a pro nejpevnější slitiny hliníku 18. Ze všech výše uvedených slitin hořčíku mají hliník a hořčík mimořádný význam pro konstrukční účely; Používají se především ve formě slitin na bázi hliníku s obsahem nad 50% Al s přísadami hořčíku, mědi, manganu, křemíku a dalších kovů a na hořčíkové bázi s přísadami hliníku, zinku, mědi – ultralehké slitiny se spec. vážící méně než 2 (viz Hliník , Hořčík). Hlavní slitiny jsou následující. Slitiny pro odlévání na hliníkové bázi jsou slitiny Al a Si, ve Francii známé jako alpaxy a v SSSR, USA a Anglii jako siluminy. Mají dobré odlévací vlastnosti a vysokou odolnost proti korozi. Nejběžnější siluminy obsahují (v procentech): Si – 11-14, Cu – do 0,6, Fe – do 0,7, zbytek je Al. V závislosti na způsobu odlévání a zpracování mají siluminy pevnost v tahu až 30 kg/mm² a prodloužení až 3 %. Slitiny duralového typu, používané pro kované, lisované a válcované výrobky, obsahují v procentech: Cu – 4,2-4,5, Mg – 0,5-0,65, Mn – 0,55, Si – 0,4-0,5, Fe – 0,5. Po vhodném tepelném zpracování (vytvrzení) a stárnutí (viz Stárnutí kovů ) slitiny tohoto typu dosahují pevnosti v tahu až 45 kg/mm² s prodloužením až 20 %; Nedávno vyráběné superduralové slitiny mají pevnost v tahu přes 50 kg/mm². Mezi ultralehkými slitinami na bázi hořčíku se široce používají slitiny nazývané „elektron“; Pro tvarové odlévání se používají slitiny složení (v %): Zn – 0,6, Al – 6,0, Mn – 0,3, Cu – 0,35, Si – 0,3, zbytek je Mg. Slitiny tohoto typu, známé pod značkou AZG, poskytují pevnost v tahu až 20 kg/mm² při 5% prodloužení. Ultralehké slitiny pro kování, lisování, válcování značky AZM obsahují (v %): Al – 6-6,5, Zn – 1,0, Mn – 0,2-0,5; po zpracování dávají pevnost v tahu až 40 kg/mm², prodloužení 3 % při specifické hmotnosti 1,8.

Nejvyšší hodnota L.m byla získána v leteckém průmyslu. Přímo lze říci, že moderní rozvoj letectví oproti originálu vděčí za dosaženou úroveň především využití L.m. Jejich použití umožňuje výrazně snížit vlastní hmotnost zařízení. V automobilovém a dieselovém průmyslu se kromě výroby pístů, klikových skříní a dalších dílů motorů z L.m., začínají zavádět slitiny L.m pro výrobu podvozkových dílů, karoserií atd. V železničním průmyslu. V dopravě se šíří L.m. V námořní stavbě lodí se začínají zavádět L.m. ve výrobě trupů pro námořní lodě, ve vnitřním vybavení dopravních plavidel a vojenských lodí; Taková výměna, snížením vlastní hmotnosti lodi, také přispívá k větší požární bezpečnosti. Pozitivní efekt přináší použití L.m. V hornictví umožňuje použití zdvihacích klecí vyrobených ze slitin L.m zvýšit výkon rudy nebo uhlí o 30-40% se stejnými zdvihacími zařízeními bez výměny důlní šachty. Při konstrukci výkonných a supervýkonných rypadel se používají lžíce vyrobené ze slitin L.m. Příhradové nosníky továrních jeřábů vyrobené ze slitin L.m. Použití L.m je zvláště cenné tam, kde je potřeba změna směru pohybu při vysokých rychlostech otáčení. Z lehkých kovů se vyrábí převodovky pro oboustranné hoblovací stroje, kloubové páky pro stroje na řezání ozubení, řezací zařízení pro stroje na výrobu cigaret, vysokorychlostní díly ve strojích textilního průmyslu, díly kinematografických mechanismů, mechanismy pro psací stroje atd. Slitiny lehkých kovů se používají i při výrobě válců na stlačené plyny (kyslík apod.). [102]

Z hlediska zásob rud jsou na zemském povrchu nejrozšířenější L. m. Výpočty Clarka Washingtona, Acad. Fersman et al. ukazují, že zásoby L. m., obsažené ve formě různých sloučenin v horní části zemské kůry, převyšují více než trojnásobek zásob všech ostatních kovů dohromady, včetně železa. Zásoby Ca, Na a K rud jsou zvláště velké Hlavními surovinami pro získávání hořčíku jsou: bischofit (MgCl6 · 30HXNUMXO), získaný z jezer a jiných zdrojů; karnalit (MgCl₂KCl₆ · H₂O), jehož největší ložiska se nacházejí v SSSR a Německu; magnezit (MgCO₃), jehož velká ložiska se nacházejí v SSSR, Rakousku, Řecku, Mandžusku, sev. a jih. Americe a Indii. Moderní rozsah výroby hořčíku (XNUMX tis т v roce 1936) byly v porovnání se zásobami hořčíkových rud ještě tak nepatrné, že problematika surovin pro výrobu hořčíku ještě nehrála významnou roli. Naopak nejběžnější z L. m., hliník, se již používá pro stávající výrobu (360 tis. т v roce 1936) vyžaduje velmi velké množství vysoce kvalitních surovin. Ze všeho obrovského množství rud obsahujících hliník se k získávání hliníku používá hlavně bauxit. Světové zásoby bauxitu jsou obrovské. Jisté je, že ještě nebyly objeveny a prozkoumány všechny zásoby bauxitu. Podle velmi hrubých odhadů se odhadují na 2,5 miliardy. т, z nichž asi 900 milionů tvoří bauxity používané k výrobě hliníku. Většina velkých nalezišť bauxitu v kapitalistických zemích je pod přímou kontrolou společností vyrábějících hliník. Velké a dobře prozkoumané zásoby bauxitu (60 mil. т) Francie má vynikající kvalitu. Vyváží to. Velké zásoby bauxitu, i když nedostatečně prozkoumané, se nacházejí na jihu. Amerika (Nizozemská Guyana a Britská Guyana). Veškerá produkce bauxitu z Guayany se vyváží především do Spojených států a Kanady. Velká ložiska bauxitu byla nalezena v Africe (Gold Coast), v Británii. a Nizozemsko. Indie. V Evropě jsou velká ložiska bauxitu v Maďarsku a Jugoslávii; Jejich vývoj je pod finanční kontrolou Německa, které nemá vlastní naleziště bauxitu. V SSSR se ložiska bauxitu nacházejí v okrese Tikhvin v Leningradské oblasti, na různých místech na Uralu, na Sibiři a ve střední Asii. Celková světová produkce bauxitu v roce 1936 byla cca. 2,5 milionu т, z toho 40 % se používá na výrobu hliníkových solí, brusiva, hlinitanového cementu apod. a 60 % na výrobu hliníku. Téměř polovina světové produkce bauxitu pochází z Ameriky a Francie.

Za počátek průmyslové výroby hliníku je třeba uvažovat od doby objevení toho stávajícího až po současnost. doba elektrolytického způsobu získávání tohoto kovu; Tuto metodu objevili Héroult ve Francii, Hall v Americe a Kiliani v Německu v roce 1886, i když před tím se hliník získával chemicky, ale v nepatrném množství. Objev elektrolytického způsobu výroby hliníku vedl ke snížení jeho ceny téměř 10x. Toto snížení ceny, stejně jako podrobnější studium všech různých vlastností hliníku, velmi zvýšilo poptávku po něm. V důsledku následného rozšiřování výroby a zdokonalování technologie cena hliníku ještě více klesala, což spolu s výrobou řady slitin, které nebyly pevnostně horší než běžné druhy ocelí, zvýšilo spotřebu hliníku do velkých rozměrů. — Hořčík byl poprvé v průmyslovém měřítku vyroben v roce 1899. V poslední době začíná tento kov nacházet stále větší uplatnění nejen v pyrotechnice, která byla kdysi hlavním typem spotřeby hořčíku, ale po objevení řady dostatečně pevných a korozi odolných slitin i v konstrukčních dílech.

Produkce dalších minerálů – berylia, vápníku atd. – zatím nedosáhla výraznějších rozměrů. Výroba L. m. v SSSR byla vytvořena zcela nově, neboť carské Rusko dostávalo všechna potřebná množství L. m. výlučně ze zahraničí. Rozvoj automobilového průmyslu, letectví, růst energetiky a posílení obranyschopnosti naší země si vyžádaly vytvoření výroby hutnictví, především hliníku a hořčíku. V roce 1935 bylo v SSSR vyrobeno 25 tis. т L. m. a z hlediska výroby hliníku obsadil SSSR třetí místo na světě. Výrobu hořčíku v SSSR organizovali výhradně sovětští vědci, kteří vyvinuli metody získávání hořčíku, vytvořili návrhy průmyslových zařízení a továren, v důsledku čehož byly navrženy, postaveny a spuštěny dvě továrny na hořčík – jedna na Uralu a druhá na Ukrajině. Výrobu takové luminiscenční látky, jako je berylium, což je poměrně vzácný kov, organizovali také sovětští inženýři a berylium se nyní v SSSR vyrábí v množstvích nezbytných pro potřeby země. — Produkce L. m. má značné vyhlídky na další růst. Moderní technologie vyžaduje vysoké rychlosti a sníženou vlastní hmotnost. Vlastní hmotnost v různých zařízeních, strojích, dopravě atd. se počítá ve stovkách milionů tun. Problém snížení této hmotnosti, snížení s tím spojené spotřeby energie a paliva lze vyřešit plošným zavedením L.m. Zvýšení otáček strojů, které charakterizuje moderní směr techniky, lze poměrně snadno dosáhnout za předpokladu, že budou použity slitiny L.m.

Hlavní úkoly, které stojí v cestě ještě širšímu uplatnění L.m, jsou: 1) další zlepšování technologických postupů výroby L.m. 2) hledání zvláště pevných slitin L.m.; 3) hledání cest ke zvýšení korozní odolnosti lehkých kovů Řešení těchto problémů rozšíří využití lehkých kovů a jejich slitin do obrovských rozměrů.

lit.: Edwards D. D., Frery F., Jeffreys Z., The Aluminium Industry. Hliník a jeho výroba, přel. z angličtiny, sv. I – III, M. – L. – Sverdlovsk, 3-1933; Debar R., Hliník, jeho výroba a použití (Die Aluminium-Industrie), přel. B. A. Rode, [L.], 34; Beryllium a jeho slitiny, sborník přeložených článků redakce A. M. Bochvara a A. K. Trapeznikova, Moskva – Leningrad, 1932; Izgaryshev N.A., Elektrochemie a její technická aplikace, 1931. vydání, 2.