Алюминий (Al) – жеңіл, күмістей ақ металл, ол Жер қыртысында оттегі мен кремнийден кейінгі үшінші ең көп таралған элемент болып табылады. Дегенмен, жоғары химиялық реактивтілігіне байланысты ол ешқашан табиғи түрде таза металл түрінде кездеспейді. Оның орнына ол негізінен боксит кенінде, гидратталған алюминий оксидтерінің қоспасында, соның ішінде гиббсит (Al(OH)₃), бемит (AlO(OH)) және диаспорада кездеседі.
Екі кезеңдегі тазарту процесі
Шикі бокситтен бастапжоғары тазалықтағы алюминий қамтидыекі түрлі өнеркәсіптік процесс.
Бірінші кезең - 1888 жылы жасалған Байер процесі. Ұсақталған боксит қысыммен ыстық натрий гидроксиді ерітіндісімен араластырылады, алюминий бар минералдарды ерітеді, сонымен қатар темір оксидтері мен кремний диоксиді сияқты қоспаларды қалдырады. Алынған натрий алюминат ерітіндісі қызыл балшық қалдықтарын кетіру үшін сүзіледі, алюминий гидроксиді кристалдарымен себіледі және таза ақ алюминий оксидін немесе алюминий оксидін (Al₂O₃) алу үшін шамамен 1100°C температурада күйдіріледі. Қазіргі уақытта әлемдегі алюминий оксидінің 90%-дан астамы осы әдіс арқылы өндіріледі.
Екінші кезең - Холл-Эру процесі. Алюминий оксидінің балқу температурасы 2000°C-тан жоғары, бұл тікелей электролизді тиімсіз етеді. Шешім Al₂O₃-ты балқытылған криолитте (Na₃AlF₆) ерітуде жатыр, бұл жұмыс температурасын шамамен 950-1000°C-қа дейін төмендетеді. Содан кейін қоспа арқылы электр тогы өтеді. Балқытылған алюминий түбінде (катодта) жиналады, ал оттегі көміртегі анодтарымен бірігіп, CO₂ түзеді. Бұл электролиттік әдіс бастапқы алюминийді алудың жалғыз өнеркәсіптік процесі болып қала береді, ол 99,5-99,8% тазалықтағы металл береді.
Алюминийдің құрамында қандай элементтер бар?
Таза алюминийдің өзі тек Al элементінен тұрады, атомдық нөмірі 13 және атомдық салмағы шамамен 26,98 г/моль. Коммерциялық таза алюминийде (98,8–99,7% Al) табиғи қоспалар ретінде темір мен кремнийдің аздаған іздері бар. Дегенмен, көпшілігіқолданбалар алюминий қорытпаларына негізделген, мұнда белгілі бір элементтер арнайы механикалық қасиеттерге әдейі қосылады.
Құрылымдық қолдану үшін 6000 сериясы (мысалы, 6061) негізгі қорытпа элементтері ретінде магний мен кремнийді пайдаланады, әдетте 0,8 ~ 1,2% Mg және 0,400 ~ 0,8% Si. Бұл қорытпа орташа беріктік, жақсы дәнекерлеу және жоғары өңдеу мүмкіндігінің тамаша тепе-теңдігін ұсынады.
Жоғары беріктік талаптары үшін 7000 сериясы (мысалы, 7075) шамамен 5,16 ~ 0,1% Zn және 1,2 ~ 2,0% Cu бар негізгі легирлеу элементтері ретінде мырыш пен мысты қамтиды. 7075 T6 температурасы 6061-T6-ға қарағанда екі есеге жуық созылу беріктігі береді, бұл оны аэроғарыштық және жоғары өнімді құрылымдық компоненттер үшін таңдаулы материал етеді.
Хром, марганец және титанның іздік мөлшері коммерциялық қорытпаларда да жиі кездеседі, олардың әрқайсысы дәнді тазартуда және коррозияға төзімділікте рөл атқарады. Әрбір қорытпаның нақты элементтік құрамын түсіну нақты өңдеу немесе жасау талаптары үшін дұрыс материалды таңдау үшін өте маңызды.
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 13 мамыр