Ko pomislimo na vsakdanje materiale, aluminij pogosto pride na misel zaradi njegove široke uporabe v izdelkih, od pločevink soda do letal. Toda to odpira temeljno vprašanje: Ali je aluminij kovina? Odgovor je odmeven ja— aluminij je res kovina. Vendar, razloge za to razvrstitev, edinstvene lastnosti aluminija, in njegove različne uporabe v različnih panogah zahtevajo globlji pregled.
Dejstvo | Opis |
---|---|
Ogledala | Pri izdelavi ogledal se uporablja tanek sloj aluminija |
Sintetični dragi kamni | Uporablja se za izdelavo sintetičnih rubinov in safirjev |
Letno taljenje | O tem 41 vsako leto se stopi milijon ton aluminija |
Zmanjšanje energije v proizvodnji | Energija, potrebna za proizvodnjo aluminija, se je zmanjšala za 70% v zadnjem 100 leta |
Washingtonov spomenik | Vrh je pokrit z aluminijasto piramido |
Preden se potopite v značilnosti aluminija, najprej razumemo, kaj snov kvalificira kot kovino. Kovine so običajno opredeljene z nizom fizikalnih in kemijskih lastnosti. Spodaj je tabela, ki povzema ključne lastnosti kovin:
Lastnina | Opis |
Prevodnost | Kovine so odlični prevodniki elektrike in toplote zaradi prostega gibanja elektronov znotraj njihove atomske strukture. |
Gibljivost | Kovine je mogoče kovati ali valjati v tanke plošče, ne da bi se zlomile, zaradi česar so idealni za različne industrijske aplikacije. |
Duktilnost | Kovine je mogoče raztegniti v žice brez zaskoka, še en atribut, ki prispeva k njihovi vsestranskosti. |
Lesk | Kovine imajo sijoč videz, kar je posledica njihove sposobnosti odbijanja svetlobe. |
Gostota | Kovine imajo na splošno visoko gostoto, kar pomeni, da so običajno težki za svojo velikost. |
Moč | Kovine so močne in odporne na zunanje sile, zaradi česar so primerni za konstrukcijske in gradbene namene. |
Odpornost proti koroziji | Medtem ko lahko nekatere kovine korodirajo, mnogi imajo visoko odpornost proti koroziji ali pa jih je mogoče obdelati za povečanje njihove odpornosti. |
Magnetizem | Nekatere kovine, zlasti železo, so magnetni, čeprav vse kovine ne kažejo magnetnih lastnosti. |
Aluminij sodi v kategorijo kovin, ker ima vse primarne lastnosti kovin, čeprav z nekaj edinstvenimi različicami, zaradi katerih je še posebej dragocen. Tukaj je podrobnejši pogled na to, kako se aluminij ujema s splošnimi lastnostmi kovin:
Lastnina | Značilnosti aluminija |
Prevodnost | Aluminij je dober prevodnik električne energije in se pogosto uporablja v električnih daljnovodih, po električni prevodnosti med kovinami je takoj za bakrom. |
Gibljivost | Aluminij je zelo kovljiv, kar omogoča enostavno zvijanje v tanke liste ali folije. |
Duktilnost | Aluminij se lahko vleče v žice, zato se pogosto uporablja pri električnih napeljavah in pri izdelavi izdelkov iz fine žice. |
Lesk | Sveže rezan aluminij je svetel, srebrno bel lesk, čeprav lahko oksidira in postane bolj moten, če ni obdelan ali prevlečen. |
Gostota | Aluminij je v primerjavi z drugimi kovinami lahek, zaradi česar je izjemno dragocen v panogah, kjer je teža ključni dejavnik, kot na primer v vesoljskem inženirstvu. |
Moč | Medtem ko čisti aluminij ni tako močan kot nekatere druge kovine, njegovo moč je mogoče znatno povečati z legiranjem z drugimi elementi, kot je magnezij, baker, ali cink. |
Odpornost proti koroziji | Aluminij naravno tvori tanko oksidno plast, ko je izpostavljen zraku, ki ga ščiti pred nadaljnjo korozijo, zaradi česar je idealen za uporabo na prostem in v morju. |
Magnetizem | Aluminij je nemagneten, zaradi česar je uporaben v aplikacijah, kjer se je treba izogibati magnetnim motnjam, kot na primer v elektronskih napravah. |
Aluminij je pozicioniran v skupini 13 periodnega sistema, kjer je razvrščena kot posttranzicijska kovina. Ima atomsko številko 13 in simbol Al. Elektronska konfiguracija aluminija je [ja] 3s²3p¹, kar pomeni, da ima tri valenčne elektrone, ki jih je mogoče zlahka izgubiti in tvoriti pozitivne ione (Al³⁺), značilno obnašanje kovin.
Spodaj je tabela, ki poudarja osnovne atomske lastnosti aluminija:
Lastnina | Vrednost |
Atomsko število | 13 |
Atomska masa | 26.98 u |
Elektronska konfiguracija | [ja] 3s²3p¹ |
Skupina v periodnem sistemu | skupina 13 |
Gostota | 2.70 g/cm³ |
Tališče | 660.3°C |
Vrelišče | 2519°C |
Aluminij ni bil vedno vseprisoten material, kot je danes. Pravzaprav, nekoč je veljalo za dragocenejše od zlata. V 19. stoletju, postopek pridobivanja aluminija iz njegove rude, boksit, je bilo drago in delovno intenzivno, zaradi česar je kovina izjemno redka in dragocena. Vendar, z razvojem Hall-Héroultovega procesa v 1886, zaradi česar je pridobivanje aluminija postalo učinkovitejše, kovina je postala veliko bolj dostopna.
Zaradi lastnosti aluminija je idealen material za širok spekter uporabe. Spodaj je tabela, ki opisuje nekatere ključne industrije, kjer je aluminij nepogrešljiv:
Industrija | Aplikacija |
Aerospace | Aluminij se v veliki meri uporablja pri izdelavi letal zaradi svoje lahke in močne lastnosti, ki prispevajo k učinkovitosti goriva in splošni zmogljivosti. |
Avtomobilizem | Aluminij se uporablja v okvirjih vozil, komponente motorja, in kolesa, pomaga zmanjšati težo vozil, kar izboljša učinkovitost goriva in zmanjša emisije. |
Gradnja | Aluminij is used in window frames, strešna kritina, in oblogo zaradi svoje vzdržljivosti, odpornost proti koroziji, in estetska privlačnost. |
Pakiranje | Aluminij is commonly used in beverage cans, obloge iz folije, in posode za živila zaradi svoje nestrupene narave in odlične pregrade pred svetlobo, kisik, in vlago. |
Električni | Aluminij se uporablja v električnih vodih, kabli, in elektronske komponente zaradi svoje dobre prevodnosti in lahke narave. |
Marine | Aluminij se uporablja pri gradnji ladij in čolnov zaradi svoje odpornosti proti koroziji, zlasti v okoljih s slano vodo. |
Potrošniško blago | Aluminij se uporablja v različnih gospodinjskih predmetih, vključno s kuhinjskimi pripomočki, aparati, in elektronskih pripomočkov, zahvaljujoč svoji vzdržljivosti in estetskim lastnostim. |
Medtem ko se čisti aluminij uporablja v številnih aplikacijah, pogosto je legirana z drugimi kovinami, da izboljša svoje lastnosti. Pogosti legirni elementi vključujejo magnezij, baker, mangan, silicij, in cink. Te aluminijeve zlitine so razvrščene v različne serije, vsak s posebnimi značilnostmi, primernimi za različne aplikacije.
Serija Alloy | Primarni legirni element(s) | Ključne značilnosti | Pogoste aplikacije |
1000 serija | Čisti aluminij (99% ali več) | Odlična odpornost proti koroziji, visoka toplotna in električna prevodnost | Električni vodniki, izmenjevalci toplote, kemična oprema |
2000 serija | baker | Visoka moč, dobra obdelovalnost, manj odporen proti koroziji | Konstrukcije letal, okvirji tovornjakov |
3000 serija | Mangan | Dobra odpornost proti koroziji, zmerna moč, dobra uporabnost | Pripomočki za kuhanje, tlačne posode, skladiščenje kemikalij |
5000 serija | magnezij | Visoka moč, dobra odpornost proti koroziji, varljiv | Morske aplikacije, avtomobilske plošče, tlačne posode |
6000 serija | Magnezij in silicij | Uravnotežena trdnost in odpornost proti koroziji, odlična obdelovalnost in varljivost | Strukturne komponente, arhitekturne aplikacije |
7000 serija | Cink | Zelo visoka trdnost, manj odporen proti koroziji, pogosto uporablja v letalih | Aerospace aplikacije, športna oprema |
Eden od najbolj izjemnih vidikov aluminija je njegova možnost recikliranja. Aluminij je mogoče neomejeno reciklirati, ne da bi pri tem izgubil svoje lastnosti, zaradi česar je eden najbolj trajnostnih materialov, ki so na voljo. Recikliranje aluminija zahteva le približno 5% energije, porabljene za proizvodnjo primarnega aluminija iz boksita, kar bistveno zmanjša okoljski odtis.
Tukaj je primerjava potreb po energiji med primarno proizvodnjo aluminija in recikliranjem:
Proces | Poraba energije (MJ/kg) | Emisije CO₂ (kg CO₂/kg) | Stopnja recikliranja |
Primarna proizvodnja | 190-220 | 11-13 | ~30-35% |
Recikliranje | 10-15 | 0.6-0.8 | ~90-95% |
Copyright © Huasheng Aluminium 2023. Vse pravice pridržane.