Композиционные материалы: алюминий

   Кальций  придаёт пластичность. При содержании  кальция 5% сплав обладает эффектом  сверхпластичности. 
   Кремний является наиболее используемой добавкой в литейных сплавах. В 
количестве 0,5 - 4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание кремния с магнием делают возможным термоуплотнение сплава. 
   Магний. Добавка магния значительно повышает прочность без снижения 
пластичности, повышает свариваемость и увеличивает коррозионную 
стойкость сплава. 
   Медь упрочняет сплавы, максимальное упрочнение достигается при 
содержании меди 4 - 6%. Сплавы с медью используются в производстве 
поршней двигателей внутреннего сгорания, высококачественных литых 
деталей летательных аппаратов. 
   Олово улучшает обработку резанием. 
   Титан. Основная задача титана в сплавах - измельчение зерна в отливках и 
слитках, что очень повышает прочность и равномерность свойств во всём 
объёме. 
   Хотя алюминий считается одним из наименее благородных промышленных 
металлов, он достаточно устойчив во многих окислительных средах. 
Причиной такого поведения является наличие непрерывной окисной плёнки на поверхности алюминия, которая немедленно образуется вновь на зачищенных участках при воздействии кислорода, воды и других окислителей. 
   Большинство алюминиевых сплавов имеют высокую коррозионную стойкость в естественной атмосфере, морской воде, растворах многих солей и химикатов и в большинстве пищевых продуктов. Последнее свойство в сочетании с тем, что алюминий не разрушает витамины, позволяет широко использовать его в производстве посуды. Конструкции из алюминиевых сплавов часто используют в морской воде. Морские бакены, спасательные шлюпки, суда, баржи строятся из сплавов алюминия с 1930 г. В настоящее время длина корпусов кораблей из сплавов алюминия достигает 61 м. Существует опыт алюминиевых подземных трубопроводов, сплавы алюминия обладают высокой стойкостью к почвенной коррозии. В 1951 году на Аляске был построен трубопровод длиной 2,9 км. После 30 лет работы не было обнаружено ни одной течи или серьёзного повреждения из-за коррозии.

   В 1865 г. известный русский химик Н.Н. Бекетов открыл метод восстановления металлов с помощью алюминия, получивший название алюминотермии. Сущность метода состоит в том, что при поджигании смеси окислов многих металлов с элементарным алюминием происходит восстановление этих металлов. Если окисел взят в избытке, то полученный металл будет почти свободным от примеси элемента №13. Этим методом сейчас широко пользуются при получении хрома, ванадия, марганца.

   Для получения  алюминия электролизом необходим  криолит. Этот минерал, внешне  похожий на лед, позволяет намного  снизить температуру плавления  глинозема – сырья для производства  алюминия. Состав криолита 3NaF · AlF₃. Единственное крупное месторождение этого минерала почти исчерпано, и можно сказать, что алюминиевая промышленность мира работает сейчас на синтетическом криолите. В нашей стране первые попытки получить искусственный криолит сделаны еще в 1924 г. В 1933 г. неподалеку от Свердловска вступил в строй первый криолитовый завод. Существуют два основных способа производства этого минерала – кислотный и щелочной, первый используется шире. В этом случае сырьем служит плавиковый шпат СаF₂, который обрабатывают серной кислотой и получают фтористый водород. Растворив в воде, его превращают в плавиковую кислоту, которая взаимодействует с гидроокисью алюминия. Полученную фторалюмниевую кислоту H₃AlF₆ централизуют содой. В осадок выпадает мало растворимый в воде криолит.

   При сгорании алюминия в кислороде  и фторе выделяется много тепла.  Поэтому его используют как  присадку к ракетному топливу.  Ракета «Сатурн» сжигает за  время полета 36 т алюминиевого порошка. Идею использования металлов в качестве компонента ракетного топлива впервые высказал Ф.А. Цандер. 
   Алюминий в большом объёме используется в строительстве в виде 
облицовочных панелей, дверей, оконных рам, электрических кабелей.  

   Алюминиевые сплавы не подвержены сильной коррозии в течение длительного времени при контакте с бетоном, строительным раствором, штукатуркой, особенно если конструкции не подвергаются частому намоканию. При частом намокании, если поверхность алюминиевых изделий не была дополнительно обработана, он может темнеть, вплоть до почернения в промышленных городах с большим содержанием окислителей в воздухе. Для избежания этого выпускаются специальные сплавы для получения блестящих поверхностей путём блестящего анодирования - нанесения на поверхность металла оксидной плёнки. При этом поверхности можно придавать множество цветов и 
оттенков. Например, сплавы алюминия с кремнием позволяют получить гамму оттенков от серого до чёрного. Золотой цвет имеют сплавы алюминия с хромом. 
   Промышленный алюминий выпускается в виде двух видов сплавов литейных, детали из которых изготавливаются литьём, и деформационные - сплавы, выпускаемые в виде деформируемых полуфабрикатов - листов, фольги, плит, профилей, проволоки. Отливки из алюминиевых сплавов получают всеми возможными способами литья. Наиболее распространено литьё под давлением, в кокиль и в песчано - глинистые формы. При изготовлении небольших партий применяется литьё в гипсовые комбинированные формы и литьё по выплавляемым моделям. Из литейных сплавов изготавливают  литые роторы электромоторов, литые детали летательных аппаратов и др. 
   Деформируемые сплавы используются в автомобильном производстве для 
внутренней отделки, бамперов, панелей кузовов и деталей интерьера; в 
строительстве как отделочный материал; в летательных аппаратах и др. 
   В промышленности используются также и алюминиевые порошки. Применяются в металлургической промышленности: в алюминотермии, в качестве легирующих добавок, для изготовления полуфабрикатов путём прессования и спекания. Этим методом получают очень прочные детали (шестерни, втулки и др.). Также порошки используются в химии для получения соединений алюминия и в качестве катализатора (например, при производстве этилена и ацетона). Учитывая высокую реакционную способность алюминия, особенно в виде порошка, его используют во взрывчатых веществах. 
   Учитывая высокую стойкость алюминия к окислению, порошок используются в качестве пигмента в покрытиях для окраски оборудования, крыш, бумаги в полиграфии, блестящих поверхностей панелей автомобилей. Также слоем алюминия покрывают стальные и чугунные изделия во избежание их коррозии. 
   Уже сейчас трудно найти отрасль промышленности, где бы не использовался алюминий или его сплавы - от микроэлектроники до тяжёлой металлургии. Это обуславливается хорошими механическими качествами, лёгкостью, малой температурой плавления, что облегчает обработку, высоким внешними качествами, особенно после специальной обработки. Учитывая перечисленные и многие другие физические и химические свойства алюминия, его неисчерпаемое количество в земной коре, можно сказать, что алюминий - один из самых перспективных материалов будущего. 

Список  используемой литературы.

1. Алюминиевые  сплавы. Применение алюминиевых  сплавов. Справочное 
руководство. Редакционная коллегия И.В. Горынин и др. Москва 
«Металлургия»,1978. 
2. Алюминий. Свойства и физическое металловедение. Справочник. 
Дж.Е.Хэтч. Москва, «Металлургия», 1989. 
3. Алюминий. Н.Г.Ключников, А.Ф.Колодцев. Уч.пед.гиз, 1958.