Свойства алюминия

При охлаждении алюминия до температуры ниже 120 К его прочностные свойства   в отличии от большинства металлов возрастают, а пластичность не изменяется   (табл. 1.7).

Механические свойства алюминия различной чистоты

Коррозионные свойства алюминия .

Алюминий и его сплавы характеризуются высокой коррозионной стойкостью в атмосферных   условиях как сельской местности, так и городских про­мышленных районов.

Сернистый газ, сероводород, аммиак и другие газы, находящиеся в воздухе промышленных   районов, не оказывают заметного влияния на скорость коррозии алюминия и его   сплавов. Алюми­ний практически не корродирует в дистиллированной и чистой   пресной (естественной) воде даже при высоких температурах (до 180 °С). Действие   пара на алюминий и его сплавы также незначи­тельно.

Вода, содержащая примеси щелочей, резко повышает скорость коррозии алюминия.   При ком­натной температуре скорость коррозии алюминия в аэрированной воде   содержащей 0,1% едкого натрия — 16 мм/год; 0,1% соляной кислоты — 1 мм/год   и 1% соды — 4 мм/год.

Алюминий и его сплавы, не содержащие меди, достаточно стойки в естественной   (не загряз­ненной) морской воде. Сернокислые соли магния, натрия, алюминия,   а также гипосульфит прак­тически не действуют на технический алюминий. Скорость   коррозии алюминия возрастает в при­сутствии в воде солей ртути, меди или ионов   хлора, разрушающих защитную оксидную пленку на алюминии.

В концентрированной азотной кислоте при комнатной температуре алюминий и   его сплавы ус­тойчивы, но быстро разрушаются в разбавленных кислотах.

Слабые растворы серной кислоты, концентрацией до 10%, при комнатной температуре   незна­чительно влияют на технический алюминий, но с повышением концентрации   и температуры ско­рость коррозии резко возрастает. В концентрированной серной   кислоте алюминий практически устойчив.

Соляная кислота быстро разрушает алюминий и его сплавы, особенно с повышением   темпера­туры. Такое же действие на алюминий оказывают растворы плавиковой   и бромистоводородной кислот. Слабые растворы фосфорной (менее 1%), хромовой   (до 10%) и борной (при всех концен­трациях) кислот на алюминий и его сплавы   действуют незначительно.

Органические кислоты — уксусная, масляная, лимонная, винная, а также кислые   (незагрязнен­ные) фруктовые соки, вино оказывают слабое действие на алюминий   и его сплавы, за исключени­ем щавелевой и муравьиной кислот.

Алюминий и его сплавы быстро разрушаются в растворах едких щелочей, однако   в растворах аммиака они довольно стойки, особенно сплавы, содержащие магний.   Амины на них действуют также незначительно.

Следует отметить, что алюминий и однофазные сплавы на алюминиевой основе   более стойки в коррозионном отношении, чем сплавы двухфазные и многофазные.

Влияние примесей на свойства алюминия. На коррозионные, физические,   механические и технологические свойства алюминия оказывают значительное влияние   примеси различных эле­ментов. Так, например, большинство примесей снижают   электропроводность алюминия (рис. 1.1). Основные примеси в алюминии — железо   и кремний. Железо снижает коррозионную стойкость, электропроводность и пластичность   алюминия, но несколько повышает его прочность. Диаграмма состояния системы   Al-Fe, приведенная на рис. 1.2, показывает, что железо незначительно раство­ряется   в алюминии в твердом состоянии. При температуре эвтектики (655°С) растворимость   желе­за достигает 0,052% и с понижением температуры граница твердого раствора   а резко сдвигается в сторону алюминия. Железо в алюминии присутствует в виде   самостоятельной фазы Al₃Fe.

Железо — вредная примесь не только в алюминии, но и в сплавах алюминия с   кремнием и магнием. Однако в жаропрочных алюминиевых сплавах железо (в сочетании   с никелм) является полезной примесью.

Обычная примесь в алюминии — кремний. В сплавах на алюминиевой основе кремний   наряду с медью, магнием, цинком, а также марганцем, никелем и хромом вводится   в качестве основного компонента. Образующиеся при этом соединения CuAl₂,   Mg₂Si, CuMgAl₂ и др. являются эффек­тивными упрочнителями   алюминиевых сплавов.

Из диаграммы состояния алюминий-кремний (рис. 1.3) видно, что при температуре   эвтектики 577°С в алюминии растворяется до 1,65% кремния. С понижением температуры   область твердого раствора α резко уменьшается.

Водород хорошо растворяется в алюминии и оказывает отрицательное влияние   на его свойства, вызывая при литье пористость. Азот при высоких температурах   вступает в реакцию с алюминием с образованием тугоплавкого соединения.

Токсикологические свойства алюминия . В соответствии с ГОСТом по   степени воздейст­вия на организм человека алюминиевую пыль относят к III классу   опасности. Предельно-допустимая концентрация (ПДК) в воздухе пыли металлического   алюминия и его оксидов состав­ляет 2 мг/м³. При постоянном вдыхании пыли металлического алюминия и его оксида может возникнуть   алюминоз легких. Рабочие, подвергшиеся воздействию пыли, должны проходить   периодически флюорографическое обследование. У рабочих, занятых в производстве   алюминия, часты катары верхних дыхательных путей (рипиты, фарингиты). Наибольшую опасность для здоровья представляет процесс электролиза глинозема,   протекаю­щий в расплавленном криолите (Na₃AlF₆) при   температуре 950 °С. Электролиз расплавленных со­лей может сопровождаться выбросами   большого количества фторидной пыли, фторсодержащих газов, а также паров и   частиц битума-компонента анодной массы. Рабочим, занятым на этой опе­рации,   также грозят ожоги кожи и глаз при попадании на них расплавленного металла.   Во избежании несчастных случаев электролизные ванны необходимо надежно изолировать,   рабочие должны иметь средства индивидуальной защиты:, противопылевые маски,   очки,,, перчатки, фартуки, сапоги и т.д. В электролизных цехах должен регулярно   проводиться контроль за содержанием пыли в воздухе.