Боксит поставляют в кусках размером не более 500 мм. Перевозят его навалом на платформах или в гондолах.
Н е ф е л и н Na(AlSiO )-минерал светло-серого или зеленоватого цвета. Твердость 5.5-6. Содержит 30-40% Al O . Используют нефелин как
металлургическую руду для последовательного извлечения глинозема и
алюминия, а также в химической, стекольной и кожевенной промышленности.
А л у н и т (квасцовый камень) KAl (SO ) (OH) -минерал белого, серого или красноватого цвета. Твердость 3.5-4.0. Содержит 37 % Al O .
Служит для получения квасцов, глинозема и калиевых солей.
К а о л и н Al O 2SiO 2H O-распространенная горная порода. По внешнему виду это белая землянистая масса, являющаяся продуктом раз-
рушения кристаллических пород-гранитов, гнейсов и др. Твердость около
1, содержит 37.5 % Al O . Каолин применяют для производства фарфоровых и фаянсовых изделий, изоляторов, а также как наполнитель в резиновой промышленности.
Г л и н о з е м Al O является концетратом, получаемым из различных алюминиевых руд. Его поставляют в виде белого кристаллического
порошка.
Глинозем является основным сырьем для получения металлического алюминия. Кроме того, его используют и в других отраслях промышленностиабразивной, радио и др. У нас в стране производят глинозем восьми марок, физико-химическим составом и назначением.
Для производства первичного алюминия предназначен глинозем марок ГА85, ГА8, ГА6 и ГА5. Буквенная часть марок указывает на область применения глинозема, а цифры-на степень чистоты получаемого алюминия: это сотые и десятые доли процента сверх 99 %. Например, марка ГА85- глинозем для получения алюминия со степенью чистоты 99.85 %, а марка ГА5-то же, но со степенью чистоты 99.5 %.
Для производства белого электрокорунда применяют глинозем марки
ГЭ5, высокоглиноземистых огнеупоров-ГО, электроизоляционных изделий-
ГК и для электровакуумной промышленности и специальных видов радиокерамики-ГЭВ.
В глиноземах всех назначений нормируются потери при прокаливании
(в разных марках от 0.4 до 1.2 %), содержание кремнезема (от 0.03 до
0.5 %), окиси железа (от 0.035 до 0.1 %) и окиси щелочных металлов
(от 0.1 до 0.6 %).
Влага, удаляемая при 120 C, не нормируется.
Как уже сказано, по физическому состоянию глинозем имеет вид порошка. Особенно строгие требования по гранулометрическому составу предьявляют к глинозему марки ГЭВ, в котором частицы должны иметь округлую форму и их размер не должен превышать 3 мкм.
Глинозем марок ГК и ГЭВ при поставке обязательно упаковывают в многослойные бумажные мешки или в сухие мешки из плотной ткани. Перевозят их в закрытых железнодорожных вагонах и трюмах. Глинозем остальных шести марок можно упаковывать в мешки, но чаще его перевозят без тары навалом в специальных (цементовозах, цистернах и т.д.).
Прочность алюминия незначительна, поэтому для изготовления любых изделий,предназначенных к восприятию внешних сил, применяют не чистый алюминий, а его сплавы, которых в настоящее время разработано достаточно много марок.
Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства. При различном легировании повышаются прочность, твердость, приобретается жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелательные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относительная плотность. Исключение составляет легирование марганцем, который не только не снижает коррозионную стойкость, но даже несколько повышает ее, и магнием, который тоже повышает коррозионную стойкость (если его не более 3 %) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий.
Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них изделий делят на две группы: деформируемые и литейные. Такое деление отражает основные технологические свойства сплавов: деформируемые имеют высокую пластичность в нагретом состоянии, а литейные-хорошую жидкотекучесть. Для получения этих свойств в алюминий вводят разные легирующие элементы и в неодинаковом количестве.
Сырьем для получения сплавов обоего типа являются не только технически чистый алюминий, о котором речь шла выше, но также и двойные сплавы алюминия с кремнием, которые содержат 10-13 % Si, и несколько отличаются друг от друга количеством примесей железа, кальция, титана и марганца. Общей содержание примесей в них 0.5-1.7 %. Эти сплавы называют силуминами и маркируют у нас в стране СИЛ-00 (наиболее чистый по примесей), СИЛ-0, СИЛ-1 и СИЛ-2. Поставляют их в виде гладких чушек или чушек с пережимами массой 6 и 14 кг. Силумин в чушках тоже является товаром на мировом рынке.
Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой температуре. В них не должно эвтектики, которая легкоплавка и резко снижает пластичность.
Деформируемые сплавы при нагреве под обработку давлением должны иметь гомогенную структуру твердого раствора, обеспечивающую наибольшую пластичность и наименьшую прочность. Это и обусловливает их хорошую обрабатываемость давлением.
Основными легирующими элементами в различных деформируемых сплавах является медь, магний, марганец и цинк, кроме того, в сравнительно небольших количествах вводят также кремний, железо, никель и некоторые другие элементы.
Деформируемые алюминиевые сплавы делят на упрочняемые и неупрочняемые. Это наименование отражает способность или неспособность сплава заметно повышать прочность при термической обработке.
Структурные превращения, происходящие в алюминиевых сплавах при их термической обработке, существенно отличается от таковых в стали потому, что алюминий не имеет аллотропического превращения. В них повышение прочности может происходить только за счет процессов, связанных с выделением из перенасыщенного в результате закалки твердого раствора каких-то упрочняющих фаз.
Характерными упрочняемыми сплавами являются дюралюминии-сплавы алюминия с медью, которые содержат постоянные примеси кремния и железа и могут быть легированы магнием и марганцем. Количество меди в них находится в пределах 2.2-7 %.
Название марок дюралюминия начинается буквой Д, затем идет цифра, которая не отражает химического состава, а представляет собой просто номер. В разное время было разработано много марок дюралюминия, но многие из них не нашли широкого применения. Сейчас промышленность выпускает пять основных марок дюралюминия, химический состав которых приведен в таблице.
| |||| | |Дюралюми-| ний || | Основной химический состав, % ____________________________________________Cu | Mn | Mg | Si,не| | | более | |___________|Fe,не | более | |
| ||| | Д1...... | |Д16..... | | 3,8-4,8 | 0,4-0,8 | 0,4-0,8 | 0,7 | | |3,8-4,9 | 0,3-0,9 | 1,2-1,8 | 0,5 | 0,7 | |0,5 | |
| ||| | Д18..... | |Д19..... | | 2,2-3,0 | <0,2 | 0,2-0,5 | 0,5 | | |3,8-4,3 | 0,5-1,0 | 1,7-2,3 | 0,5 | 0,5 | |0,5 | |
| | | Д20..... | | 6,0-7,0 | 0,4-0,8 | <0,05 | 0,3 | 0,3 | |
Медь растворяется в алюминии в количестве 0,5% при комнатной температуре и 5,7% при эвтектической температуре, равной 548 C .
Термическая обработка дюралюминия состоит из двух этапов. Сначала его нагревают выше линии предельной растворимости (обычно приблизительно до 500 C ). При этой температуре его структура представляет собой гомогенный твердый раствор меди в алюминии. Путем закалки, т.е. быстрого охлаждения в воде, эту структуру фиксируют при комнатной температуре. При этом раствор получается пересыщенным. В этом состоянии, т.е. в состоянии закалки, дюралюминий очень мягок и пластичен.
Структура закаленного дюралюминия имеет малую стабильность и даже при комнатной температуре в ней самопроизвольно происходят изменения. Эти изменения сводятся к тому, что атомы избыточной меди группируются в растворе, располагаясь в порядке, близком к характерному для кристаллов химического соединения CuAl . Химическое соединение еще не образуется и тем более не отделяется от твердого раствора, но за счет неравномерности распределения атомов в кристаллической решетке твердого раствора в ней возникают искажения, которые приводят к значительному повышению твердости и прочности с одновременным снижением пластичности сплава. Процесс изменения структуры закаленного сплава при комнатной температуре носит название естественного старения.
Естественное старение особенно интенсивно происходит в течение первых нескольких часов, полностью же завершается, придавая сплаву максимальную для него прочность, через 4-6 суток. Если же сплав подогреть до 100-150 C ,то произойдет искуственное старение. В этом случае процесс совершается быстро, но упрочнение происходит меньшее. Обьясняется это тем, что при более высокой температуре диффузионные перемещения атомов меди осуществляются более легко, поэтому происходит завершенное образование фазы CuAl и выделение ее из твердого раствора. Упрочняющее же действие полученной фазы оказывается меньшим, чем действие искаженности решетки твердого раствора, возникающей при естественном старении.
Сравнение результатов старения дюралюминия при различной температуре показывает, что максимальное упрочнение обеспечивается при естественном старении в течении четырех дней.
Близкими по химическому составу к дюралюминию, но в горячем состоянии несколько более пластичными, чем они, являются алюминиевые сплавы для поковок и штамповок, которые маркируют буквами АК (алюминий кованый) и порядковым номером (АК4, АК4-1, АК6 и АК8).