एल्युमीनियम उद्योग का इतिहास.
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एक पाठ में तत्व, उसके परमाणु की संरचना, जिन पदार्थों में यह शामिल है उनके गुण, इन पदार्थों की तैयारी और उपयोग के बारे में बताना बहुत मुश्किल है। हम एल्यूमीनियम पर एक पाठ के विकास की पेशकश करते हैं। इस सामग्री का उपयोग कक्षा 11 में "धातु" विषय को दोहराते समय भी किया जा सकता है।
उपकरण और अभिकर्मक:आरेख "पृथ्वी की पपड़ी में तत्वों का वितरण", "रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली", निर्देशात्मक मानचित्र (प्रत्येक छात्र के लिए), टेस्ट ट्यूब, टेस्ट ट्यूब स्टैंड, अल्कोहल लैंप, माचिस, टेस्ट ट्यूब होल्डर, एल्यूमीनियम, एल्यूमीनियम यौगिकों के नमूने, एल्यूमीनियम, सल्फ्यूरिक, हाइड्रोक्लोरिक एसिड (पतला समाधान), एक गिलास में गर्म पानी पर आधारित मिश्र धातुओं का संग्रह।
कार्य:
- शिक्षात्मक: रासायनिक तत्व एल्युमीनियम, एक साधारण एल्युमीनियम पदार्थ के भौतिक और विशिष्ट रासायनिक गुणों के बारे में ज्ञान तैयार करना, एल्युमीनियम ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड की संरचना और गुणों की अवधारणा तैयार करना।
- विकसित होना:पदार्थों की संरचना, संरचना और गुणों के बीच संबंध स्थापित करने के लिए कौशल का निर्माण जारी रखना, अनुसंधान कौशल के विकास को बढ़ावा देना, एल्युमीनियम के बारे में जानकारी का अध्ययन करके आसपास की दुनिया की संज्ञानात्मकता और एकता का विचार विकसित करना, इसके यौगिक, प्रकृति में होने के कारण, पाठ के समय की बचत करते हुए, गति से काम करने की क्षमता बनाते रहते हैं।
- शिक्षात्मक: प्राकृतिक संसाधनों से समृद्ध देश, शैक्षिक कार्य की संस्कृति, सटीकता, प्रयोग पर ध्यान के रूप में अपनी मातृभूमि पर गर्व की भावना पैदा करना।
लक्ष्य:
- एल्यूमीनियम के भौतिक और रासायनिक गुणों का एक विचार तैयार करना।
- किसी पदार्थ की संरचना के ज्ञान के आधार पर उसके गुणों की भविष्यवाणी करने की छात्रों की क्षमता विकसित करना।
- डेटा का विश्लेषण, तुलना, संक्षेपण करने का कौशल विकसित करें।
कक्षाओं के दौरान
I. संगठनात्मक क्षण
द्वितीय. विषय का अध्ययन करने के लिए प्रोत्साहन
मैं दुनिया भर में मशहूर 13वें अपार्टमेंट में रहता हूं
क्या अद्भुत कंडक्टर है
प्लास्टिक, चांदी
मिश्रधातु के बारे में अधिक जानकारी
मैंने प्रसिद्धि हासिल की
और मैं इस क्षेत्र का विशेषज्ञ हूं.
यहाँ मैं हवा की तरह दौड़ रहा हूँ
एक अंतरिक्ष रॉकेट में.
मैं समुद्र की गहराई में उतरता हूँ -
वहां हर कोई मुझे जानता है.
मैं शक्ल से दिखाई दे रहा हूं
ऑक्साइड फिल्म के साथ भी
ढका हुआ: वह मेरा मजबूत कवच है.
मैं कोमल, हल्का, लचीला हूँ,
मैं पैकेज में चमकता हूं
(चमकदार पन्नी में लपेटा हुआ):
चॉकलेट बार के लिए
मुझे बहुत कुछ चाहिए
मैं बहुत महंगा हुआ करता था.
शिक्षक: तो, हम इस कविता के शब्दों का पालन करेंगे और इस अद्भुत धातु, एल्यूमीनियम के गुणों पर विचार करेंगे।
तृतीय. तालिका में एल्यूमीनियम की स्थिति डी.आई. मेंडेलीव। परमाणु की संरचना, ऑक्सीकरण अवस्थाएँ दिखाई गई हैं।
तत्व एल्यूमीनियम समूह III, मुख्य "ए" उपसमूह, आवधिक प्रणाली की तीसरी अवधि, क्रम संख्या 13, सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान Ar (Al) \u003d 27 में स्थित है। तालिका में बाईं ओर इसका पड़ोसी मैग्नीशियम है, जो एक विशिष्ट धातु है, और दाईं ओर सिलिकॉन है, जो अब धातु नहीं है। इसलिए, एल्यूमीनियम को कुछ मध्यवर्ती प्रकृति के गुणों का प्रदर्शन करना चाहिए और इसके यौगिक उभयचर हैं, जिसे हम प्रयोगशाला कार्य के दौरान रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा साबित करेंगे।
अल + 13)2)8) 3 , पी-तत्व,
मूल अवस्था 1एस 2 2एस 2 2पी 6 3एस 2 3पी 1 |
|
उत्साहित राज्य 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2 |
एल्युमीनियम यौगिकों में +3 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है: Al 0 - 3 e - -> Al +3 (रिडक्टेंट)
चतुर्थ. प्रकृति में होना
प्रकृति में व्यापकता के संदर्भ में, एल्युमीनियम धातुओं में पहले और तत्वों में तीसरे स्थान पर है, ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद दूसरे स्थान पर है। विभिन्न शोधकर्ताओं के अनुसार, पृथ्वी की पपड़ी में एल्यूमीनियम सामग्री का प्रतिशत, पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का 7.45 से 8.14% तक है।
प्रकृति में, एल्युमीनियम केवल यौगिकों (खनिजों) में पाया जाता है: एल्युमीनियम यौगिकों का एक संग्रह।
उनमें से कुछ:
- बॉक्साइट्स, अल 2 ओ 3 एच 2 ओ (अशुद्धियों SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3 के साथ)
- नेफलाइन्स, केएनए 3 4
- एलुनाइट्स, KAl (SO 4) 2 2Al (OH) 3
- एल्यूमिना (रेत SiO 2, चूना पत्थर CaCO 3, मैग्नेसाइट MgCO 3 के साथ काओलिन का मिश्रण)
- कोरन्डम, अल 2 ओ 3
- फेल्डस्पार (ऑर्थोक्लेज़), K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2
- काओलिनाइट, अल 2 ओ 3 2SiO 2 2H 2 O
- एलुनाइट, (Na, K) 2SO 4 Al 2 (SO 4) 3 4Al (OH) 3
- बेरिल, 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2
एल्यूमीनियम की खोज के इतिहास से दिलचस्प तथ्य, जिन्हें छात्रों ने खोजा और तैयार किया।
पहला छात्र: 1855 में, पेरिस में विश्व प्रदर्शनी में, "मिट्टी चांदी" प्रस्तुत की गई, जिसने बड़ी सनसनी मचा दी। ये फ्रांसीसी वैज्ञानिक सेंट-क्लेयर डेविल द्वारा प्राप्त एल्यूमीनियम प्लेटें और सिल्लियां थीं। डेविल को श्रेय देना चाहिए कि उन्होंने वह किया जो एक वास्तविक वैज्ञानिक को करना चाहिए: उन्होंने फ्रेडरिक वॉहलर के चित्र और दिनांक "1827" के साथ अपने स्वयं के उत्पादन के एल्यूमीनियम से एक पदक बनाया और इसे एक जर्मन वैज्ञानिक को उपहार के रूप में भेजा जो अलग करने में सक्षम था इस धातु के कण. पहली बार, 1825 में डेनिश भौतिक विज्ञानी जी. ओर्स्टेड द्वारा एल्युमीनियम क्लोराइड पर पोटेशियम मिश्रण की क्रिया द्वारा कई किलोग्राम धात्विक एल्युमीनियम प्राप्त किया गया था, लेकिन तब यह निर्धारित करना संभव नहीं था कि वास्तव में कौन सा उत्पाद प्राप्त हुआ था।
दूसरा छात्र:चंद्रमा की सतह से लूना-20 स्वचालित स्टेशन द्वारा लिए गए चंद्र मिट्टी के नमूने में पहली बार देशी एल्युमीनियम की खोज की गई थी। चंद्र अंश के अध्ययन में एल्यूमीनियम के तीन छोटे कणों की पहचान की गई। ये चपटे, थोड़े लंबे दाने होते हैं जिनकी सतह मैट होती है और ताजा तोड़ने पर सिल्वर-ग्रे होते हैं। एल्युमीनियम चाँद का पत्थर है. स्थलीय परिस्थितियों में, इतने लघु रूप में प्राकृतिक शुद्ध एल्युमीनियम कभी नहीं पाया गया है।
वी. एल्यूमीनियम के भौतिक गुण
शिक्षक: आइए सरल पदार्थ एल्युमीनियम के अध्ययन की ओर बढ़ते हैं।
प्रयोगशाला कार्य "एल्यूमीनियम के भौतिक गुण"।
निर्देशात्मक मानचित्र:
- एक एल्यूमीनियम प्लेट पर विचार करें.
- एल्यूमीनियम के एकत्रीकरण की स्थिति निर्धारित करें।
- प्लेट किस रंग की है?
- निर्धारित करें कि प्लेट में चमक है या नहीं।
- इसकी लंबाई के ¼ भाग के रिकॉर्ड को एक गिलास गर्म पानी में 10-15 सेकंड के लिए डुबोएं। प्लेट को पानी से बाहर निकालें, इसे टिश्यू से पोंछें और निर्धारित करें कि एल्युमीनियम में तापीय चालकता है या नहीं।
- कुछ एल्युमिनियम फ़ॉइल ले आएँ। निर्धारित करें कि एल्युमीनियम में लचीलापन है या नहीं। क्या यह हल्की धातु है?
- एक गिलास ठंडे पानी में एल्युमीनियम की प्लेट रखें, इसे कई बार पलटें। क्या एल्युमीनियम का विघटन देखा गया है?
- योजना के अनुसार अपने अवलोकन संक्षेप में लिखें:
- एकत्रीकरण की स्थिति;
- रंग;
- चमक;
- ऊष्मीय चालकता;
- प्लास्टिक;
- पानी में घुलनशीलता।
एल्युमीनियम के गुणों के बारे में कुछ अतिरिक्त जानकारी बोर्ड पर लिखी हुई है:
- प्रकाश, पी = 2.7 ग्राम/सेमी 3;
- फ्यूज़िबल, टी पीएल \u003d 660 ° С
- विद्युत प्रवाहकीय (केवल दो धातुएँ - चाँदी और तांबा - की दर अधिक है)
यद्यपि एल्युमीनियम एक सक्रिय धातु है, यह पानी में नहीं घुलता है, क्योंकि इसकी सतह एक घने, गैर-छिद्रपूर्ण ऑक्साइड फिल्म से ढकी होती है।
VI. एल्यूमीनियम के रासायनिक गुण
शिक्षक: किसी भी धातु की तरह, एल्यूमीनियम रासायनिक प्रतिक्रियाओं में गुणों को कम करने का प्रदर्शन करता है।
सरल पदार्थों के साथ प्रतिक्रियाएँ:
2Al + 3S = Al 2 S 3 (एल्यूमीनियम सल्फाइड)
2Al + N 2 = 2AlN (एल्यूमीनियम नाइट्राइड)
अल + पी = अलपी (एल्यूमीनियम फॉस्फाइड)
4Al + 3C = Al 4 C 3 (एल्यूमीनियम कार्बाइड)
2Al + 3I 2 = 2AlI 3 (एल्यूमीनियम आयोडाइड)
छीलन या पाउडर के रूप में, यह हवा में चमकता हुआ जलता है, जिससे बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है:
4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 + 1676 kJ
जटिल पदार्थों के साथ प्रतिक्रियाएँ:
पानी के साथ परस्पर क्रिया:
2Al + 6H 2 O = 2Al (OH) 3 + 3H 2
ऑक्साइड फिल्म के बिना
धातु आक्साइड के साथ परस्पर क्रिया:
एल्युमीनियम एक अच्छा अपचायक है, क्योंकि यह सक्रिय धातुओं में से एक है। यह क्षारीय पृथ्वी धातुओं के ठीक बाद गतिविधि श्रृंखला में है। इसलिए, यह धातुओं को उनके ऑक्साइड से पुनर्स्थापित करता है। ऐसी प्रतिक्रिया - एलुमिनोथर्मी - का उपयोग शुद्ध दुर्लभ धातुओं, जैसे टंगस्टन, वैनेडियम और अन्य को प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe + Q
विद्यार्थियों का प्रयोगशाला कार्य निर्देशात्मक कार्ड के अनुसार 10-15 मिनट में सम्पन्न हो जाता है।
निर्देशात्मक मानचित्र:
- दो टेस्ट ट्यूब लें. प्रत्येक में एल्यूमीनियम का एक टुकड़ा रखें। उनमें से एक में 1-2 मिलीलीटर हाइड्रोक्लोरिक एसिड घोल डालें और दूसरे में तनु सल्फ्यूरिक एसिड घोल की समान मात्रा डालें। परखनलियों को हल्का गर्म करें। आप क्या देख रहे हैं? संगत प्रतिक्रियाओं के लिए समीकरण लिखें।
- एक परखनली में एल्यूमीनियम का एक टुकड़ा रखें और एक क्षारीय घोल डालें। परखनली की सामग्री को गर्म करें। क्या हो रहा है? प्रतिक्रिया समीकरण लिखिए।
पुस्तक के साथ कार्य करना: अनुभाग "एल्यूमीनियम के रासायनिक गुण"। पाठ के अंत में निर्देश कार्ड सौंपे जाते हैं।
निष्कर्ष: एल्यूमीनियम, और इसलिए इसके यौगिक, उभयधर्मी गुण प्रदर्शित करते हैं।
सातवीं. एल्यूमीनियम प्राप्त करना
1) एल्युमीनियम उत्पादन की आधुनिक लागत प्रभावी विधि का आविष्कार 1886 में अमेरिकन हॉल और फ्रेंचमैन हेरॉक्स द्वारा किया गया था। इसमें पिघले हुए क्रायोलाइट में एल्यूमीनियम ऑक्साइड के घोल का इलेक्ट्रोलिसिस होता है। पिघला हुआ क्रायोलाइट Na 3 AlF 6, Al 2 O 3 को वैसे ही घोलता है जैसे पानी चीनी को घोलता है।
पिघले हुए क्रायोलाइट में एल्यूमीनियम ऑक्साइड के "समाधान" का इलेक्ट्रोलिसिस ऐसे होता है जैसे क्रायोलाइट केवल एक विलायक था, और एल्यूमीनियम ऑक्साइड एक इलेक्ट्रोलाइट था।
विद्युत प्रवाह
2Al 2 O 3 —> 4Al + 3O 2
वर्तमान में, उत्पादन की मात्रा के मामले में, एल्यूमीनियम लोहे और उसके मिश्र धातुओं के बाद धातुओं में दूसरे स्थान पर है। 1 टन एल्युमीनियम को गलाने के लिए 13-17 हजार kWh विद्युत ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए एल्युमीनियम संयंत्र बड़े जलविद्युत ऊर्जा स्टेशनों के पास स्थित हैं।
लड़कों और लड़कियों के लिए अंग्रेजी विश्वकोश में, एल्यूमीनियम के बारे में एक लेख निम्नलिखित शब्दों से शुरू होता है: “23 फरवरी, 1886 को, सभ्यता के इतिहास में एक नया धातु युग शुरू हुआ - एल्यूमीनियम का युग। इस दिन, 22 वर्षीय रसायनज्ञ, चार्ल्स हॉल, अपने पहले शिक्षक की प्रयोगशाला में अपने हाथ में चांदी-सफेद एल्यूमीनियम की एक दर्जन छोटी गेंदों के साथ आए, और इस खबर के साथ कि उन्हें इस धातु के निर्माण का एक तरीका मिल गया है। सस्ते में और बड़ी मात्रा में. इस प्रकार, हॉल अमेरिकी एल्यूमीनियम उद्योग के संस्थापक और एंग्लो-सैक्सन राष्ट्रीय नायक बन गए, एक ऐसे व्यक्ति के रूप में जिसने विज्ञान से एक महान व्यवसाय बनाया।
2) 2एएल 2 ओ 3 + 3सी = 4एएल + 3सीओ 2
सातवीं. एल्यूमीनियम का अनुप्रयोग
शिक्षक एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं पर एक प्रस्तुति देता है। छात्र एल्यूमीनियम-आधारित मिश्र धातुओं का एक संग्रह देख रहे हैं।
प्रौद्योगिकी में अनुप्रयोग: एल्यूमीनियम का एक बड़ा उपभोक्ता विमानन उद्योग है - विमान में 2/3 एल्यूमीनियम और उसके मिश्र धातु होते हैं। स्टील से बना एक विमान बहुत भारी होगा और बहुत कम यात्रियों को ले जा सकता है, यही कारण है कि एल्यूमीनियम को "पंख वाली" धातु कहा जाता है। केबल और तार एल्यूमीनियम से बने होते हैं: समान विद्युत चालकता के साथ, उनका द्रव्यमान संबंधित तांबे के उत्पादों की तुलना में दो गुना कम होता है।
एल्यूमीनियम के संक्षारण प्रतिरोध को देखते हुए, नाइट्रिक एसिड के लिए उपकरणों और कंटेनरों के हिस्से इससे बनाए जाते हैं। लोहे के उत्पादों को जंग से बचाने के साथ-साथ गर्मी की किरणों को प्रतिबिंबित करने के लिए एल्यूमीनियम पाउडर सिल्वर पेंट के निर्माण का आधार है: तेल भंडारण सुविधाएं और अग्निशामकों के सूट इस पेंट से ढके होते हैं।
परमाणु ऊर्जा, सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स और रडार जैसे क्षेत्रों में एल्युमीनियम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग धातु की सतहों को रासायनिक और वायुमंडलीय जंग से बचाने के लिए किया जाता है। हीटिंग और प्रकाश परावर्तकों और दर्पणों की परावर्तक सतहों का अस्तित्व भी अक्सर एल्यूमीनियम के कारण होता है - इसकी उच्च प्रकाश परावर्तनशीलता।
एल्यूमीनियम का उपयोग धातुकर्म उद्योग में स्टील भागों की वेल्डिंग या स्टील डीऑक्सीडेशन के लिए एलुमोथर्मल विधियों द्वारा कुछ धातुओं के उत्पादन में एक कम करने वाले एजेंट के रूप में भी किया जाता है। एल्यूमीनियम और इसके मिश्र धातुओं का उपयोग औद्योगिक और नागरिक निर्माण में, भवन फ्रेम, ट्रस, खिड़की के फ्रेम, सीढ़ियों और अन्य संरचनाओं के निर्माण में भी किया जाता है।
एल्युमीनियम ऑक्साइड का उपयोग एल्युमीनियम के उत्पादन के लिए और एक दुर्दम्य सामग्री के रूप में भी किया जाता है।
एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड प्रसिद्ध दवाओं (मालॉक्स, अल्मागेल) का मुख्य घटक है, जो गैस्ट्रिक जूस की अम्लता को कम करता है।
शिक्षक: तो, आज हम अद्भुत धातु से मिले:
मिट्टी से मैं साधारण हूँ,
लेकिन मैं असामान्य रूप से आधुनिक हूं।
मैं बिजली से नहीं डरता
मैं निडर होकर हवा में उड़ रहा हूं
मैं बिना किसी समय सीमा के रसोई में सेवा करता हूँ -
सारे काम मेरे कंधे पर हैं.
मुझे अपने नाम पर गर्व है
मेरा नाम है... (एल्यूमीनियम)।
एल्युमीनियम यौगिकों के बारे में मनुष्य प्राचीन काल से ही जानता है। उनमें से एक बाइंडर था, जिसमें एल्यूमीनियम-पोटेशियम फिटकिरी КAl(SO4)2 शामिल है। इनका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। इनका प्रयोग रक्तरोधक और रक्तरोधक के रूप में किया जाता था। पोटैशियम फिटकरी के घोल से लकड़ी को संसेचित करने से वह गैर-दहनशील हो जाती है। एक दिलचस्प ऐतिहासिक तथ्य ज्ञात है कि कैसे फारसियों के साथ युद्ध के दौरान रोम के एक कमांडर आर्केलौस ने रक्षात्मक संरचनाओं के रूप में काम करने वाले टावरों को फिटकरी से ढकने का आदेश दिया था। फारस के लोग उन्हें जलाने में कभी सफल नहीं हुए।
एल्यूमीनियम यौगिकों में से एक अन्य प्राकृतिक मिट्टी थी, जिसमें एल्यूमीनियम ऑक्साइड Al2O3 शामिल है।
एल्युमीनियम प्राप्त करने का पहला प्रयास केवल XIX सदी के मध्य में हुआ। डेनिश वैज्ञानिक एच.के. ओर्स्टेड द्वारा किया गया एक प्रयास सफल रहा। इसे प्राप्त करने के लिए, उन्होंने एल्यूमीनियम ऑक्साइड के लिए एक कम करने वाले एजेंट के रूप में मिश्रित पोटेशियम का उपयोग किया। लेकिन तब किस प्रकार की धातु प्राप्त हुई इसका पता लगाना संभव नहीं था। कुछ समय बाद, दो साल बाद, जर्मन रसायनज्ञ वेहलर द्वारा एल्यूमीनियम प्राप्त किया गया, जिन्होंने पोटेशियम धातु के साथ निर्जल एल्यूमीनियम क्लोराइड को गर्म करके एल्यूमीनियम प्राप्त किया। जर्मन वैज्ञानिक का कई वर्षों का कार्य व्यर्थ नहीं गया। 20 वर्षों तक वे दानेदार धातु तैयार करने में सफल रहे। यह चांदी जैसा ही निकला, लेकिन उससे काफी हल्का था। एल्युमीनियम एक बहुत महंगी धातु थी और 20वीं सदी की शुरुआत तक इसका मूल्य सोने से भी अधिक था। इसलिए, कई वर्षों से एल्युमीनियम का उपयोग संग्रहालय की एक वस्तु के रूप में किया जाता रहा है। 1807 के आसपास, डेवी ने एल्युमिना का इलेक्ट्रोलिसिस करने की कोशिश की, उन्हें एक धातु प्राप्त हुई जिसे एल्युमीनियम (एल्यूमियम) या एल्युमीनियम (एल्युमिनियम) कहा गया, जिसका लैटिन से अनुवाद फिटकरी के रूप में किया गया है।
मिट्टी से एल्युमीनियम प्राप्त करना न केवल रासायनिक वैज्ञानिकों, बल्कि उद्योगपतियों के लिए भी रुचिकर था। एल्युमीनियम को अन्य पदार्थों से अलग करना बहुत कठिन था; इससे यह तथ्य सामने आया कि यह सोने की तुलना में अधिक महंगा था। 1886 में, रसायनज्ञ सी.एच.एम. हॉल ने एक ऐसी विधि प्रस्तावित की जिससे बड़ी मात्रा में धातु प्राप्त करना संभव हो गया। अनुसंधान करते हुए, उन्होंने क्रायोलाइट AlF3 nNaF के पिघलने में एल्यूमीनियम ऑक्साइड को भंग कर दिया। परिणामी मिश्रण को एक ग्रेनाइट बर्तन में रखा गया था और पिघले हुए पदार्थ के माध्यम से एक निरंतर विद्युत प्रवाह पारित किया गया था। उसे बहुत आश्चर्य हुआ जब कुछ समय बाद उसे बर्तन के तल पर शुद्ध एल्युमीनियम की पट्टिकाएँ मिलीं। औद्योगिक पैमाने पर एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए यह विधि अभी भी मुख्य है। परिणामी धातु ताकत को छोड़कर हर चीज के लिए अच्छी थी, जो उद्योग के लिए आवश्यक थी। और इस समस्या का समाधान हो गया है. जर्मन रसायनज्ञ अल्फ्रेड विल्म ने एल्यूमीनियम को अन्य धातुओं: तांबा, मैंगनीज और मैग्नीशियम के साथ जोड़ा। परिणाम एक मिश्र धातु था जो एल्युमीनियम से कहीं अधिक मजबूत था।
§2. कैसे प्राप्त करें
यह आविष्कार हाइड्रोजन के साथ-साथ जलीय घोल से इलेक्ट्रोलाइटिक रूप से अलग करके एल्यूमीनियम का उत्पादन करने की एक विधि से संबंधित है। यह विधि गैलियम जैसे तरल धातु कैथोड का उपयोग करती है। धातु में एल्यूमीनियम सामग्री को 6 wt.% तक बढ़ाया जाता है, मिश्र धातु को इलेक्ट्रोलाइज़र से हटा दिया जाता है, 98 से 26 डिग्री सेल्सियस की सीमा में ठंडा किया जाता है, और एल्यूमीनियम को क्रिस्टलीकरण द्वारा अलग किया जाता है, जिससे एल्यूमीनियम सामग्री के साथ एक प्राथमिक संतृप्त ठोस समाधान प्राप्त होता है लगभग 80 wt.% का. यूटेक्टिक संरचना की मूल शराब-मिश्र धातु को कैथोड धातु के रूप में इलेक्ट्रोलिसिस में लौटाया जाता है, और प्राथमिक ठोस घोल को पिघलाया जाता है और 660 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर पुन: क्रिस्टलीकरण किया जाता है, जो क्रमिक रूप से माध्यमिक, तृतीयक, आदि को अलग करता है। तरल से ठोस समाधान से लेकर उनसे तकनीकी शुद्धता वाले एल्युमीनियम का उत्पादन। एल्यूमीनियम उत्पादन के वैकल्पिक तरीकों - कार्बोथर्मल प्रक्रिया, टॉड प्रक्रिया, कुवाहरा प्रक्रिया, क्लोराइड का इलेक्ट्रोलिसिस, सोडियम के साथ एल्यूमीनियम की कमी - ने इरु-हॉल विधि पर लाभ नहीं दिखाया। वर्तमान आविष्कार का प्रोटोटाइप एन के तहत इसी नाम का हमारा पिछला प्रस्ताव है। हाइड्रोजन के साथ-साथ जलीय घोल से एल्यूमीनियम प्राप्त करना, जो इस आविष्कार का सार है, बेहद आकर्षक है, लेकिन निष्क्रियता की प्रक्रियाओं के कारण इसे साकार नहीं किया जा सकता है। परिवर्तनीय संरचना की ऑक्साइड-हाइड्रॉक्साइड फिल्मों के साथ एक ठोस एल्यूमीनियम कैथोड का। क्षारीय एल्युमिनेट, सल्फ्यूरिक एसिड, हाइड्रोक्लोरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड समाधानों में प्रक्रिया को लागू करने के हमारे प्रयास समान रूप से असफल रहे। इस संबंध में, हम बहते तरल धातु कैथोड पर एल्यूमीनियम और हाइड्रोजन प्राप्त करने का प्रस्ताव करते हैं, उदाहरण के लिए, गैलियम कैथोड पर या गैलियम और एल्यूमीनियम के मिश्र धातु से युक्त कैथोड पर। अन्य कम पिघलने वाली मिश्रधातुओं का भी उपयोग किया जा सकता है। कैथोड. नतीजतन, इलेक्ट्रोलिसिस आसानी से किया जाता है और, पहले अनुमान के अनुसार, केवल कैथोड मिश्र धातु में एल्यूमीनियम की गारंटी रिलीज के साथ। |
उद्योग में, एल्यूमीनियम को 950 के तापमान पर Na3 क्रायोलाइट पिघल में Al2O3 के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है।
2Al2O3 = 4Al(3+) + 6O(2-) = 2Al + 3O2
प्रक्रियाओं की मुख्य प्रतिक्रियाएँ:
CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4 (15.h)
SiO2 + 6HF →H2SiF6 + 2H2
HF और H2SiF6 पानी में फंसे गैसीय उत्पाद हैं। परिणामी घोल को डीसिलिकॉनाइज़ करने के लिए, सोडा की गणना की गई मात्रा को पहले इसमें डाला जाता है:
H2SiF6 + Na2CO3 → Na2SiF6 + CO2 + H2O (15.i)
अल्प घुलनशील Na2SiF6 को अलग कर दिया जाता है, और शेष हाइड्रोफ्लोरिक एसिड घोल को क्रायोलाइट प्राप्त करने के लिए अतिरिक्त सोडा और एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के साथ बेअसर कर दिया जाता है:
12HF + 3Na2CO3 + 2Al(OH)3 → 2(3NaF AlF3) + 3CO2 + 9H2O (15.c)
उसी तरह, NaF और AlF3 को अलग-अलग प्राप्त किया जा सकता है यदि डेसिलिकॉनाइज्ड हाइड्रोफ्लोरिक एसिड समाधान को Na2CO3 या Al(OH)3 की गणना की गई मात्रा के साथ बेअसर कर दिया जाए।
"एल्यूमीनियम" नाम "एल्यूमीनियम" से आया है - एक पदार्थ जिसे 1807 में अंग्रेजी रसायनज्ञ हम्फ्री डेवी ने खोजा था। "एलम" शब्द के मूल का अर्थ "फिटकरी" है, जो एल्युमीनियम का एक नमक है।
हम्फ्री द्वारा खोजी गई धातु को उसके शुद्ध रूप में अलग करने के प्रयास असफल रहे, और केवल 1825 में एक अन्य वैज्ञानिक, डेन हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड, अशुद्धियों के बिना एल्यूमीनियम प्राप्त करने में सक्षम थे।
अगले 20 वर्षों के बाद, जर्मन वैज्ञानिक फ्रेडरिक वेहलर ने एल्यूमीनियम के गुणों का पहला गहन अध्ययन किया। वेहलर का लक्ष्य इस धातु के हल्केपन का रहस्य खोजना था।
उस समय के कई वैज्ञानिकों ने इस धातु को अलग करने की समस्या को हल करने की कोशिश की, विभिन्न तरीके प्रस्तावित किए गए, लेकिन उन सभी में अपनी कमियां थीं। इसलिए, XIX सदी के मध्य 50 के दशक में, फ्रांसीसी हेनरी सेंट-क्लेयर डेविल ने सोडियम का उपयोग करके एल्यूमीनियम प्राप्त करना सीखा, लेकिन उत्पादन केवल कुछ किलोग्राम हल्की धातु था। परिणामस्वरूप, इस पद्धति का व्यावहारिक रूप से औद्योगिक उत्पादन में उपयोग नहीं किया गया, लेकिन वैज्ञानिकों के बीच व्यापक हो गया, जिससे उन्हें एल्यूमीनियम की विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए और अधिक प्रयोग करने की अनुमति मिली।
एल्युमीनियम को पिघलाकर प्राप्त करने का इतिहास 19वीं सदी के अंत में शुरू हुआ। इस पद्धति की खोज 1886 में एक ही समय में दो अलग-अलग वैज्ञानिकों द्वारा की गई थी: अमेरिकी चार्ल्स हॉल और फ्रांसीसी पॉल हेरॉक्स। एक दिलचस्प तथ्य यह है कि उन्होंने न केवल एक वर्ष में हॉल-हेरॉल्ट पद्धति का आविष्कार किया, जैसा कि इसे बाद में कहा गया, बल्कि उनकी जन्म और मृत्यु की तारीखें भी मेल खाती थीं (1863-1914)।
2 वर्षों के बाद, ऑस्ट्रियाई कार्ल वीयर ने एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए शुरुआती सामग्री के रूप में इसके ऑक्साइड को नहीं, बल्कि बॉक्साइट को लेते हुए, हॉल-हेरॉल्ट पद्धति का आधुनिकीकरण किया। इससे एल्युमीनियम की कीमतों में 80% की गिरावट आई और उद्योग में इसका व्यापक उपयोग हुआ।
एल्युमीनियम का उपयोग लगभग हर जगह होने लगा: घरेलू क्षेत्र से लेकर हथियारों के उत्पादन तक। उनका उल्लेख विश्व प्रसिद्ध लेखक जूल्स वर्ने ने अपने कार्यों में किया था। वहां नायकों ने एल्युमीनियम से रॉकेट और जहाज बनाए।
एल्यूमीनियम के उपयोग के विकास और प्लाईवुड, रबर और निश्चित रूप से प्लास्टिक के आविष्कार में भी योगदान दिया। इन सभी सामग्रियों को जटिल उपकरणों और तंत्रों के उत्पादन में एल्यूमीनियम के साथ सक्रिय रूप से एकीकृत किया गया था। एल्युमीनियम उत्पादन के विकास की गतिशीलता का प्रमाण इस तथ्य से मिलता है कि 19वीं सदी के अंत से 21वीं सदी तक, सौ से अधिक वर्षों में, एल्युमीनियम उत्पादन 110 हजार गुना बढ़ गया और 2010 में 40 मिलियन टन हो गया।
धारा 1. एल्युमीनियम की खोज का नाम और इतिहास।
धारा 2. सामान्य विशेषताएँ अल्युमीनियम, भौतिक और रासायनिक गुण।
धारा 3. एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से कास्टिंग प्राप्त करना।
धारा 4 आवेदन अल्युमीनियम.
अल्युमीनियम- यह तीसरे समूह के मुख्य उपसमूह का एक तत्व है, परमाणु संख्या 13 के साथ डी. आई. मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली की तीसरी अवधि। इसे प्रतीक अल द्वारा नामित किया गया है। हल्की धातुओं के समूह के अंतर्गत आता है। सबसे आम धातुऔर पृथ्वी की पपड़ी में तीसरा सबसे प्रचुर रासायनिक तत्व (ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद)।
सरल पदार्थ एल्यूमीनियम (सीएएस संख्या: 7429-90-5) - प्रकाश, अनुचुंबकीय धातुसिल्वर-सफ़ेद रंग, बनाने, ढालने, मशीनीकृत करने में आसान। एल्युमीनियम में उच्च तापीय और विद्युत चालकता होती है, मजबूत ऑक्साइड फिल्मों के तेजी से निर्माण के कारण संक्षारण प्रतिरोध होता है जो सतह को आगे की बातचीत से बचाता है।
किसी भी विकसित समाज में उद्योग की उपलब्धियाँ संरचनात्मक सामग्रियों और मिश्र धातुओं की प्रौद्योगिकी की उपलब्धियों से जुड़ी होती हैं। प्रसंस्करण की गुणवत्ता और व्यापार की विनिर्माण वस्तुओं की उत्पादकता राज्य के विकास के स्तर के सबसे महत्वपूर्ण संकेतक हैं।
आधुनिक डिजाइनों में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों में, उच्च शक्ति विशेषताओं के अलावा, संक्षारण प्रतिरोध, गर्मी प्रतिरोध, थर्मल और विद्युत चालकता, अपवर्तकता, साथ ही दीर्घकालिक कार्य के तहत इन गुणों को बनाए रखने की क्षमता जैसे गुणों का एक सेट होना चाहिए। भार के अंतर्गत.
हमारे देश में अलौह धातुओं के फाउंड्री उत्पादन के क्षेत्र में वैज्ञानिक विकास और उत्पादन प्रक्रियाएं वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति की उन्नत उपलब्धियों के अनुरूप हैं। उनका परिणाम, विशेष रूप से, वोल्गा ऑटोमोबाइल प्लांट और कई अन्य उद्यमों में आधुनिक चिल कास्टिंग और प्रेशर कास्टिंग कार्यशालाओं का निर्माण था। 35 एमएन की मोल्ड लॉकिंग फोर्स वाली बड़ी इंजेक्शन मोल्डिंग मशीनें ज़ावोलज़स्की मोटर प्लांट में सफलतापूर्वक काम कर रही हैं, जो वोल्गा कार के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु सिलेंडर ब्लॉक का उत्पादन करती हैं।
अल्ताई मोटर प्लांट में, इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा कास्टिंग के उत्पादन के लिए एक स्वचालित लाइन में महारत हासिल की गई है। सोवियत समाजवादी गणराज्य संघ में (), दुनिया में पहली बार, विकसित और विकसित हुआ प्रक्रियाएक विद्युत चुम्बकीय सांचे में एल्यूमीनियम मिश्र धातु से सिल्लियों की निरंतर ढलाई। यह विधि सिल्लियों की गुणवत्ता में उल्लेखनीय रूप से सुधार करती है और उन्हें मोड़ने के दौरान चिप्स के रूप में अपशिष्ट की मात्रा को कम करती है।
एल्युमीनियम की खोज का नाम और इतिहास
लैटिन एल्युमीनियम लैटिन एल्युमेन से आया है, जिसका अर्थ है फिटकरी (एल्यूमीनियम और पोटेशियम सल्फेट (K) KAl(SO4)2 · 12H2O), जिसका उपयोग लंबे समय से चमड़े की ड्रेसिंग और एक कसैले के रूप में किया जाता है। अल, आवधिक प्रणाली के समूह III का एक रासायनिक तत्व, परमाणु क्रमांक 13, परमाणु द्रव्यमान 26, 98154। उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण, शुद्ध एल्यूमीनियम की खोज और पृथक्करण में लगभग 100 वर्षों का समय लगा। यह निष्कर्ष कि "" (एक दुर्दम्य पदार्थ, आधुनिक शब्दों में - एल्यूमीनियम ऑक्साइड) फिटकरी से प्राप्त किया जा सकता है, 1754 में बनाया गया था। जर्मन रसायनज्ञ ए मार्कग्राफ। बाद में यह पता चला कि उसी "पृथ्वी" को मिट्टी से अलग किया जा सकता है, और इसे एल्यूमिना कहा जाता था। केवल 1825 में ही वह धात्विक एल्युमीनियम प्राप्त करने में सक्षम हुए। डेनिश भौतिक विज्ञानी एच. के. ओर्स्टेड। उन्होंने पोटेशियम अमलगम (पारा (Hg) के साथ पोटेशियम (K) का एक मिश्र धातु) एल्यूमीनियम क्लोराइड AlCl3 से उपचार किया, जो एल्यूमिना से प्राप्त किया जा सकता था, और पारा (Hg) को आसवित करने के बाद, एल्यूमीनियम का एक ग्रे पाउडर अलग किया।
केवल एक चौथाई सदी के बाद, इस पद्धति को थोड़ा आधुनिक बनाया गया। 1854 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए.ई. सेंट क्लेयर डेविल ने एल्युमीनियम का उत्पादन करने के लिए धात्विक सोडियम (Na) का उपयोग करने का सुझाव दिया, और नई धातु की पहली सिल्लियां प्राप्त कीं। तब एल्युमीनियम की कीमत बहुत अधिक थी और उससे आभूषण बनाये जाते थे।
ऑक्साइड, एल्यूमीनियम फ्लोराइड और अन्य पदार्थों सहित जटिल मिश्रणों के पिघलने के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए एक औद्योगिक विधि 1886 में पी. इरु () और सी. हॉल (यूएसए) द्वारा स्वतंत्र रूप से विकसित की गई थी। एल्यूमीनियम का उत्पादन बिजली की उच्च लागत से जुड़ा हुआ है, इसलिए इसे बड़े पैमाने पर केवल 20 वीं शताब्दी में ही साकार किया गया था। में सोवियत समाजवादी गणराज्य संघ (CCCP)पहला औद्योगिक एल्यूमीनियम 14 मई, 1932 को वोल्खोव हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन के बगल में बने वोल्खोव एल्यूमीनियम संयंत्र में प्राप्त किया गया था।
99.99% से अधिक शुद्धता वाला एल्युमीनियम पहली बार 1920 में इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया गया था। 1925 में कामएडवर्ड्स ने ऐसे एल्यूमीनियम के भौतिक और यांत्रिक गुणों के बारे में कुछ जानकारी प्रकाशित की। 1938 में टेलर, व्हीलर, स्मिथ और एडवर्ड्स ने एक लेख प्रकाशित किया जिसमें 99.996% शुद्धता वाले एल्युमीनियम के कुछ गुण बताए गए हैं, जो फ्रांस में इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा भी प्राप्त किए गए थे। एल्यूमीनियम के गुणों पर मोनोग्राफ का पहला संस्करण 1967 में प्रकाशित हुआ था।
बाद के वर्षों में, तैयारी में अपेक्षाकृत आसानी और आकर्षक गुणों के कारण, कई काम करता हैएल्यूमीनियम के गुणों पर. शुद्ध एल्युमीनियम का मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक उपयोग पाया गया है - इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर से लेकर इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग के शिखर - माइक्रोप्रोसेसर तक; क्रायोइलेक्ट्रॉनिक्स, क्रायोमैग्नेटिक्स में।
शुद्ध एल्युमीनियम प्राप्त करने की नई विधियाँ क्षेत्र शुद्धिकरण विधि, अमलगम (पारा के साथ एल्युमीनियम की मिश्र धातु) से क्रिस्टलीकरण और क्षारीय समाधानों से पृथक्करण हैं। एल्यूमीनियम की शुद्धता की डिग्री कम तापमान पर विद्युत प्रतिरोध के मूल्य से नियंत्रित होती है।
एल्यूमीनियम की सामान्य विशेषताएँ
प्राकृतिक एल्यूमीनियम में एक न्यूक्लाइड 27Al होता है। बाहरी इलेक्ट्रॉन परत का विन्यास 3s2p1 है। लगभग सभी यौगिकों में एल्युमीनियम की ऑक्सीकरण अवस्था +3 (वैलेंसी III) होती है। तटस्थ एल्यूमीनियम परमाणु की त्रिज्या 0.143 एनएम है, Al3+ आयन की त्रिज्या 0.057 एनएम है। एक तटस्थ एल्यूमीनियम परमाणु की क्रमिक आयनीकरण ऊर्जाएँ क्रमशः 5, 984, 18, 828, 28, 44 और 120 eV हैं। पॉलिंग पैमाने पर, एल्यूमीनियम की इलेक्ट्रोनगेटिविटी 1.5 है।
एल्युमीनियम नरम, हल्का, चांदी जैसा सफेद होता है, जिसका क्रिस्टल जाली फलक-केंद्रित घनीय होता है, पैरामीटर a = 0.40403 एनएम। शुद्ध धातु का गलनांक 660°C, क्वथनांक लगभग 2450°C, घनत्व 2, 6989 g/cm3। एल्यूमीनियम के रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक लगभग 2.5·10-5 K-1 है।
रासायनिक एल्यूमीनियम एक काफी सक्रिय धातु है। हवा में, इसकी सतह तुरंत Al2O3 ऑक्साइड की घनी फिल्म से ढक जाती है, जो धातु तक ऑक्सीजन (O) की आगे पहुंच को रोकती है और प्रतिक्रिया को समाप्त कर देती है, जिससे एल्यूमीनियम के उच्च जंग-रोधी गुण होते हैं। यदि एल्यूमीनियम को सांद्र नाइट्रिक एसिड में रखा जाए तो उस पर एक सुरक्षात्मक सतह फिल्म भी बनती है।
एल्युमीनियम अन्य अम्लों के साथ सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया करता है:
6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,
3Н2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.
दिलचस्प बात यह है कि एल्यूमीनियम और आयोडीन (आई) पाउडर के बीच प्रतिक्रिया कमरे के तापमान पर शुरू होती है यदि प्रारंभिक मिश्रण में पानी की कुछ बूंदें डाली जाती हैं, जो इस मामले में उत्प्रेरक की भूमिका निभाती है:
2Al + 3I2 = 2AlI3.
गर्म करने पर सल्फर (एस) के साथ एल्यूमीनियम की परस्पर क्रिया से एल्यूमीनियम सल्फाइड का निर्माण होता है:
2Al + 3S = Al2S3,
जो पानी से आसानी से विघटित हो जाता है:
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S.
एल्युमीनियम सीधे हाइड्रोजन (H) के साथ संपर्क नहीं करता है, हालांकि, अप्रत्यक्ष रूप से, उदाहरण के लिए, ऑर्गेनोएल्यूमीनियम यौगिकों का उपयोग करके, ठोस पॉलिमरिक एल्यूमीनियम हाइड्राइड (AlH3)x - सबसे मजबूत कम करने वाले एजेंट को संश्लेषित करना संभव है।
पाउडर के रूप में, एल्यूमीनियम को हवा में जलाया जा सकता है, और एल्यूमीनियम ऑक्साइड Al2O3 का एक सफेद दुर्दम्य पाउडर बनता है।
Al2O3 में उच्च बंधन शक्ति सरल पदार्थों से इसके गठन की उच्च गर्मी और एल्यूमीनियम की कई धातुओं को उनके ऑक्साइड से कम करने की क्षमता निर्धारित करती है, उदाहरण के लिए:
3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe और सम
3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.
धातु प्राप्त करने की इस विधि को एलुमिनोथर्मी कहा जाता है।
प्रकृति में होना
पृथ्वी की पपड़ी में व्यापकता के संदर्भ में, एल्युमीनियम धातुओं में पहले और सभी तत्वों (ऑक्सीजन (O) और सिलिकॉन (Si) के बाद) में तीसरे स्थान पर है, यह पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का लगभग 8.8% है। एल्युमीनियम बड़ी संख्या में खनिजों में शामिल है, मुख्य रूप से एल्युमिनोसिलिकेट्स और चट्टानों में। एल्युमीनियम यौगिकों में ग्रेनाइट, बेसाल्ट, मिट्टी, फेल्डस्पार आदि होते हैं। लेकिन यहाँ विरोधाभास है: एक बड़ी संख्या के साथ खनिजऔर एल्यूमीनियम युक्त चट्टानें, बॉक्साइट के भंडार, एल्यूमीनियम के औद्योगिक उत्पादन के लिए मुख्य कच्चा माल, काफी दुर्लभ हैं। रूसी संघ में, साइबेरिया और उरल्स में बॉक्साइट जमा हैं। अलुनाइट और नेफलाइन भी औद्योगिक महत्व के हैं। एक सूक्ष्म तत्व के रूप में, एल्युमीनियम पौधों और जानवरों के ऊतकों में मौजूद होता है। ऐसे जीव हैं - सांद्रक जो अपने अंगों में एल्यूमीनियम जमा करते हैं - कुछ क्लब मॉस, मोलस्क।
औद्योगिक उत्पादन: औद्योगिक उत्पादन के सूचकांक पर, बॉक्साइट को पहले रासायनिक प्रसंस्करण के अधीन किया जाता है, जिससे सिलिकॉन (Si), आयरन (Fe) और अन्य तत्वों के ऑक्साइड की अशुद्धियाँ दूर हो जाती हैं। इस तरह के प्रसंस्करण के परिणामस्वरूप, शुद्ध एल्यूमीनियम ऑक्साइड Al2O3 प्राप्त होता है - इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धातु के उत्पादन में मुख्य। हालाँकि, इस तथ्य के कारण कि Al2O3 का गलनांक बहुत अधिक (2000°C से अधिक) है, इलेक्ट्रोलिसिस के लिए इसके पिघल का उपयोग करना संभव नहीं है।
वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने निम्नलिखित में से एक रास्ता निकाला। क्रायोलाइट Na3AlF6 को सबसे पहले इलेक्ट्रोलिसिस बाथ में पिघलाया जाता है (पिघलने का तापमान 1000°C से थोड़ा कम होता है)। क्रायोलाइट, उदाहरण के लिए, कोला प्रायद्वीप से नेफलाइन को संसाधित करके प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, इस पिघल में थोड़ा सा Al2O3 (द्रव्यमान के हिसाब से 10% तक) और कुछ अन्य पदार्थ मिलाए जाते हैं, जिससे बाद की स्थितियों में सुधार होता है। प्रक्रिया. इस पिघल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, एल्यूमीनियम ऑक्साइड विघटित हो जाता है, क्रायोलाइट पिघल में रहता है, और पिघला हुआ एल्यूमीनियम कैथोड पर बनता है:
2Al2O3 = 4Al + 3O2.
एल्यूमीनियम मिश्र धातु
अधिकांश धातु तत्व एल्यूमीनियम के साथ मिश्रित होते हैं, लेकिन उनमें से केवल कुछ ही औद्योगिक एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में मुख्य मिश्र धातु घटकों की भूमिका निभाते हैं। हालाँकि, मिश्र धातुओं के गुणों को बेहतर बनाने के लिए बड़ी संख्या में तत्वों का उपयोग योजक के रूप में किया जाता है। सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला:
ऊंचे तापमान पर ऑक्सीकरण को कम करने के लिए बेरिलियम मिलाया जाता है। आंतरिक दहन इंजन भागों (पिस्टन और सिलेंडर हेड) के उत्पादन में तरलता में सुधार के लिए एल्यूमीनियम कास्टिंग मिश्र धातुओं में बेरिलियम (0.01 - 0.05%) की छोटी मात्रा का उपयोग किया जाता है।
बोरॉन को विद्युत चालकता बढ़ाने और एक शोधन योजक के रूप में पेश किया गया है। बोरोन को परमाणु ऊर्जा इंजीनियरिंग (रिएक्टर भागों को छोड़कर) में उपयोग किए जाने वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में पेश किया जाता है, क्योंकि यह न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है, विकिरण के प्रसार को रोकता है। बोरान को औसतन 0.095 - 0.1% की मात्रा में पेश किया जाता है।
बिस्मथ. मशीनीकरण में सुधार के लिए कम पिघलने बिंदु वाली धातुओं जैसे बिस्मथ, कैडमियम को एल्यूमीनियम मिश्र धातु में जोड़ा जाता है। ये तत्व नरम फ्यूज़िबल चरण बनाते हैं जो चिप टूटने और कटर स्नेहन में योगदान करते हैं।
मिश्रधातुओं में 0.01 - 0.1% की मात्रा में गैलियम मिलाया जाता है जिससे आगे उपभोज्य एनोड बनाए जाते हैं।
लोहा. ताकत बढ़ाने और रेंगने की विशेषताओं में सुधार करने के लिए तारों के उत्पादन के दौरान इसे कम मात्रा में (>0.04%) पेश किया जाता है। भी लोहाकिसी साँचे में ढालते समय साँचे की दीवारों से चिपकना कम हो जाता है।
ईण्डीयुम. 0.05 - 0.2% जोड़ने से उम्र बढ़ने के दौरान एल्यूमीनियम मिश्र धातु मजबूत हो जाती है, खासकर कम क्यूप्रम सामग्री पर। इंडियम एडिटिव्स का उपयोग एल्यूमीनियम-कैडमियम असर मिश्र धातुओं में किया जाता है।
मिश्र धातुओं की ताकत बढ़ाने और संक्षारण गुणों में सुधार करने के लिए लगभग 0.3% कैडमियम मिलाया जाता है।
कैल्शियम प्लास्टिसिटी देता है। 5% कैल्शियम सामग्री के साथ, मिश्र धातु में सुपरप्लास्टिकिटी का प्रभाव होता है।
फाउंड्री मिश्र धातुओं में सिलिकॉन सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला योजक है। 0.5 - 4% की मात्रा में दरार पड़ने की प्रवृत्ति कम हो जाती है। सिलिकॉन और मैग्नीशियम का संयोजन मिश्र धातु को गर्म करके सील करना संभव बनाता है।
मैग्नीशियम. मैग्नीशियम मिलाने से लचीलापन कम किए बिना मजबूती बढ़ जाती है, वेल्डेबिलिटी में सुधार होता है और मिश्र धातु का संक्षारण प्रतिरोध बढ़ जाता है।
ताँबामिश्रधातुओं को मजबूत करता है, सामग्री के दौरान अधिकतम सख्तता प्राप्त होती है तांबा 4 - 6%. कप्रम के साथ मिश्रधातु का उपयोग आंतरिक दहन इंजनों के लिए पिस्टन, विमान के लिए उच्च गुणवत्ता वाले कास्ट भागों के उत्पादन में किया जाता है।
टिनकाटने के प्रदर्शन में सुधार करता है।
टाइटेनियम. मिश्र धातुओं में टाइटेनियम का मुख्य कार्य कास्टिंग और सिल्लियों में अनाज शोधन है, जो पूरे वॉल्यूम में गुणों की ताकत और एकरूपता को बढ़ाता है।
यद्यपि एल्युमीनियम को सबसे कम उत्कृष्ट औद्योगिक धातुओं में से एक माना जाता है, यह कई ऑक्सीकरण वातावरणों में काफी स्थिर है। इस व्यवहार का कारण एल्यूमीनियम की सतह पर एक निरंतर ऑक्साइड फिल्म की उपस्थिति है, जो ऑक्सीजन, पानी और अन्य ऑक्सीकरण एजेंटों के संपर्क में आने पर तुरंत साफ किए गए क्षेत्रों पर फिर से बन जाती है।
अधिकांश मामलों में, पिघलने का कार्य हवा में होता है। यदि हवा के साथ बातचीत सतह पर पिघल में अघुलनशील यौगिकों के निर्माण तक सीमित है, और इन यौगिकों की परिणामी फिल्म आगे की बातचीत को काफी धीमा कर देती है, तो आमतौर पर ऐसी बातचीत को दबाने के लिए कोई उपाय नहीं किया जाता है। इस मामले में पिघलने का कार्य वायुमंडल के साथ पिघल के सीधे संपर्क से होता है। यह अधिकांश एल्यूमीनियम, जस्ता, टिन-सीसा मिश्र धातुओं की तैयारी में किया जाता है।
वह स्थान जिसमें मिश्रधातुओं का पिघलना होता है, एक दुर्दम्य अस्तर द्वारा सीमित होता है जो 1500 - 1800 ˚С के तापमान को सहन करने में सक्षम होता है। सभी पिघलने की प्रक्रियाओं में, गैस चरण शामिल होता है, जो ईंधन के दहन, पर्यावरण के साथ बातचीत और पिघलने वाली इकाई के अस्तर आदि के दौरान बनता है।
अधिकांश एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में प्राकृतिक वातावरण, समुद्री जल, कई लवणों और रसायनों के घोल और अधिकांश खाद्य पदार्थों में उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु संरचनाओं का उपयोग अक्सर समुद्री जल में किया जाता है। 1930 से समुद्री बोय, लाइफबोट, जहाज, बजरे एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बनाए गए हैं। वर्तमान में, एल्यूमीनियम मिश्र धातु जहाज के पतवार की लंबाई 61 मीटर तक पहुंच जाती है। एल्यूमीनियम भूमिगत पाइपलाइनों में अनुभव है, एल्यूमीनियम मिश्र धातु मिट्टी के संक्षारण के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी हैं। 1951 में अलास्का में 2.9 किमी लंबी पाइपलाइन बनाई गई थी। 30 वर्षों के ऑपरेशन के बाद, जंग के कारण कोई रिसाव या गंभीर क्षति नहीं पाई गई है।
एल्युमीनियम का उपयोग क्लैडिंग पैनल, दरवाजे, खिड़की के फ्रेम, विद्युत केबल के रूप में निर्माण में बड़ी मात्रा में किया जाता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुएं कंक्रीट, मोर्टार, प्लास्टर के संपर्क में लंबे समय तक गंभीर क्षरण के अधीन नहीं होती हैं, खासकर अगर संरचनाएं अक्सर गीली नहीं होती हैं। बार-बार गीला होने पर, यदि एल्युमीनियम की सतह व्यापारिक वस्तुएँआगे संसाधित नहीं किया गया है, हवा में ऑक्सीकरण एजेंटों की उच्च सामग्री के साथ औद्योगिक शहरों में यह काला पड़ सकता है। इससे बचने के लिए, शानदार एनोडाइजिंग द्वारा चमकदार सतह प्राप्त करने के लिए विशेष मिश्र धातुओं का उत्पादन किया जाता है - धातु की सतह पर ऑक्साइड फिल्म लगाने से। इस मामले में, सतह को विभिन्न प्रकार के रंग और शेड दिए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन के साथ एल्यूमीनियम की मिश्रधातु आपको ग्रे से लेकर काले तक कई प्रकार के शेड्स प्राप्त करने की अनुमति देती है। क्रोमियम के साथ एल्यूमीनियम मिश्र धातु का रंग सुनहरा होता है।
औद्योगिक एल्यूमीनियम का उत्पादन दो प्रकार के मिश्र धातुओं के रूप में किया जाता है - फाउंड्री, जिसके हिस्से कास्टिंग द्वारा बनाए जाते हैं, और विरूपण - विकृत अर्ध-तैयार उत्पादों के रूप में उत्पादित मिश्र धातु - चादरें, पन्नी, प्लेटें, प्रोफाइल, तार। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से कास्टिंग सभी संभावित कास्टिंग विधियों द्वारा प्राप्त की जाती है। यह दबाव में, ठंडे सांचों में और रेतीली-मिट्टी के सांचों में सबसे आम है। छोटे राजनीतिक दलों के निर्माण में इसका उपयोग किया जाता है कास्टिंगजिप्सम संयुक्त रूपों में और कास्टिंगनिवेश मॉडल के लिए. कास्ट मिश्रधातु का उपयोग इलेक्ट्रिक मोटर के लिए कास्ट रोटर, विमान के लिए कास्ट पार्ट्स आदि बनाने के लिए किया जाता है। गढ़ा मिश्रधातु का उपयोग ऑटोमोटिव उत्पादन में इंटीरियर ट्रिम, बंपर, बॉडी पैनल और आंतरिक विवरण के लिए किया जाता है; एक परिष्करण सामग्री के रूप में निर्माण में; विमान आदि में
में उद्योगएल्यूमीनियम पाउडर का भी उपयोग किया जाता है। धातुकर्म में उपयोग किया जाता है उद्योग: एलुमिनोथर्मी में, मिश्रधातु योजक के रूप में, दबाने और सिंटरिंग द्वारा अर्ध-तैयार उत्पादों के निर्माण के लिए। यह विधि बहुत टिकाऊ हिस्से (गियर, बुशिंग आदि) बनाती है। पाउडर का उपयोग रसायन विज्ञान में एल्युमीनियम यौगिक आदि प्राप्त करने के लिए भी किया जाता है उत्प्रेरक(उदाहरण के लिए, एथिलीन और एसीटोन के उत्पादन में)। एल्यूमीनियम की उच्च प्रतिक्रियाशीलता को देखते हुए, विशेष रूप से पाउडर के रूप में, इसका उपयोग विस्फोटकों और रॉकेटों के लिए ठोस प्रणोदक में किया जाता है, जिससे इसकी जल्दी से प्रज्वलित होने की क्षमता का उपयोग किया जाता है।
ऑक्सीकरण के लिए एल्यूमीनियम के उच्च प्रतिरोध को देखते हुए, पाउडर का उपयोग पेंटिंग उपकरण, छतों, प्रिंटिंग में कागज, कार पैनलों की चमकदार सतहों के लिए कोटिंग्स में वर्णक के रूप में किया जाता है। इसके अलावा, एल्यूमीनियम की एक परत स्टील और कच्चे लोहे से ढकी होती है व्यापार वस्तुउनके क्षरण को रोकने के लिए.
अनुप्रयोग के संदर्भ में, एल्युमीनियम और इसकी मिश्रधातुएँ लोहे (Fe) और इसकी मिश्रधातुओं के बाद दूसरे स्थान पर हैं। प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी के विभिन्न क्षेत्रों में एल्यूमीनियम का व्यापक उपयोग इसके भौतिक, यांत्रिक और रासायनिक गुणों के संयोजन से जुड़ा हुआ है: कम घनत्व, वायुमंडलीय हवा में संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापीय और विद्युत चालकता, लचीलापन और अपेक्षाकृत उच्च शक्ति। एल्युमीनियम को विभिन्न तरीकों से आसानी से संसाधित किया जाता है - फोर्जिंग, स्टैम्पिंग, रोलिंग, आदि। शुद्ध एल्यूमीनियम का उपयोग तार बनाने के लिए किया जाता है (एल्यूमीनियम की विद्युत चालकता क्यूप्रम की विद्युत चालकता का 65.5% है, लेकिन एल्यूमीनियम क्यूप्रम की तुलना में तीन गुना अधिक हल्का है, इसलिए एल्युमीनियम को अक्सर इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में बदल दिया जाता है) और फ़ॉइल को पैकेजिंग सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। गलाए गए एल्यूमीनियम का मुख्य भाग विभिन्न मिश्र धातुएँ प्राप्त करने पर खर्च किया जाता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की सतह पर सुरक्षात्मक और सजावटी कोटिंग आसानी से लगाई जाती है।
एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के गुणों की विविधता एल्यूमीनियम में विभिन्न योजकों की शुरूआत के कारण होती है, जो इसके साथ ठोस समाधान या इंटरमेटेलिक यौगिक बनाते हैं। अधिकांश एल्युमीनियम का उपयोग हल्के मिश्रधातुओं के उत्पादन के लिए किया जाता है - ड्यूरालुमिन (94% एल्युमीनियम, 4% कॉपर (Cu), 0.5% मैग्नीशियम (Mg), मैंगनीज (Mn), (Fe) और सिलिकॉन (Si)), सिलुमिन (85- 90% - एल्यूमीनियम, 10-14% सिलिकॉन (Si), 0.1% सोडियम (Na)) और अन्य। धातु विज्ञान में, एल्यूमीनियम का उपयोग न केवल मिश्र धातुओं के आधार के रूप में किया जाता है, बल्कि मिश्र धातुओं में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातु योजक में से एक के रूप में भी किया जाता है। क्यूप्रम (Cu), मैग्नीशियम (Mg), आयरन (Fe), >निकल (Ni), आदि पर आधारित।
रोजमर्रा की जिंदगी में, निर्माण और वास्तुकला में, मोटर वाहन उद्योग में, जहाज निर्माण, विमानन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। विशेष रूप से, पहला कृत्रिम पृथ्वी उपग्रह एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बना था। परमाणु रिएक्टर निर्माण में एल्यूमीनियम और ज़िरकोनियम (Zr) की मिश्र धातु का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एल्युमीनियम का उपयोग विस्फोटकों के निर्माण में किया जाता है।
रोजमर्रा की जिंदगी में एल्यूमीनियम को संभालते समय, आपको यह ध्यान रखना होगा कि केवल तटस्थ (अम्लता में) तरल पदार्थ (उदाहरण के लिए, पानी उबालें) को गर्म किया जा सकता है और एल्यूमीनियम व्यंजनों में संग्रहीत किया जा सकता है। यदि, उदाहरण के लिए, खट्टी गोभी का सूप एल्युमीनियम के बर्तन में उबाला जाता है, तो एल्युमीनियम भोजन में चला जाता है, और यह एक अप्रिय "धात्विक" स्वाद प्राप्त कर लेता है। चूंकि रोजमर्रा की जिंदगी में ऑक्साइड फिल्म को नुकसान पहुंचाना बहुत आसान है, इसलिए एल्यूमीनियम कुकवेयर का उपयोग अभी भी अवांछनीय है।
चाँदी-सफ़ेद धातु, प्रकाश
घनत्व - 2.7 ग्राम/सेमी
तकनीकी एल्यूमीनियम के लिए पिघलने बिंदु - 658 डिग्री सेल्सियस, उच्च शुद्धता एल्यूमीनियम के लिए - 660 डिग्री सेल्सियस
संलयन की विशिष्ट ऊष्मा - 390 kJ/kg
क्वथनांक - 2500°C
वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा - 10.53 MJ/kg
कास्ट एल्यूमीनियम की तन्य शक्ति - 10-12 किग्रा / मिमी², विकृत - 18-25 किग्रा / मिमी², मिश्र धातु - 38-42 किग्रा / मिमी²
ब्रिनेल कठोरता - 24…32 kgf/mm²
उच्च प्लास्टिसिटी: तकनीकी के लिए - 35%, साफ के लिए - 50%, एक पतली शीट और यहां तक कि पन्नी में लपेटा हुआ
यंग का मापांक - 70 GPa
एल्युमीनियम में उच्च विद्युत चालकता (0.0265 μOhm m) और तापीय चालकता (203.5 W/(m K)) होती है, जो कि क्यूप्रम की विद्युत चालकता का 65% है, और इसमें उच्च प्रकाश परावर्तन होता है।
कमजोर अनुचुम्बक.
रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक 24.58 10−6 K−1 (20…200 °C)।
विद्युत प्रतिरोध का तापमान गुणांक 2.7·10−8K−1 है।
एल्युमीनियम लगभग सभी धातुओं के साथ मिश्रधातु बनाता है। सबसे प्रसिद्ध मिश्र धातु क्यूप्रम और मैग्नीशियम (ड्यूरालुमिन) और सिलिकॉन (सिलुमिन) हैं।
प्राकृतिक एल्यूमीनियम में लगभग पूरी तरह से एकमात्र स्थिर आइसोटोप, 27Al, 26Al के अंश के साथ, एक रेडियोधर्मी आइसोटोप होता है अवधिब्रह्मांडीय किरण प्रोटॉन द्वारा आर्गन नाभिक की बमबारी के दौरान वायुमंडल में गठित 720 हजार वर्षों का आधा जीवन।
पृथ्वी की पपड़ी में व्यापकता के संदर्भ में, पृथ्वी धातुओं में पहला स्थान और तत्वों में तीसरा स्थान रखती है, ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद दूसरे स्थान पर है। पृथ्वी की पपड़ी में एल्युमीनियम की मात्रा आंकड़ेविभिन्न शोधकर्ताओं का द्रव्यमान पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का 7.45 से 8.14% है।
प्रकृति में, एल्युमीनियम, अपनी उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण, लगभग विशेष रूप से यौगिकों के रूप में पाया जाता है। उनमें से कुछ:
बॉक्साइट - Al2O3 H2O (SiO2, Fe2O3, CaCO3 के मिश्रण के साथ)
अलुनाइट्स - (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3
एल्यूमिना (रेत SiO2, चूना पत्थर CaCO3, मैग्नेसाइट MgCO3 के साथ काओलिन का मिश्रण)
कोरंडम (नीलम, माणिक, एमरी) - Al2O3
काओलिनाइट - Al2O3 2SiO2 2H2O
बेरिल (पन्ना, एक्वामरीन) - 3BeO Al2O3 6SiO2
क्राइसोबेरील (अलेक्जेंड्राइट) - BeAl2O4।
हालाँकि, कुछ विशिष्ट कम करने वाली स्थितियों के तहत, देशी एल्युमीनियम का निर्माण संभव है।
प्राकृतिक जल में, एल्युमीनियम कम विषैले रासायनिक यौगिकों, जैसे एल्युमीनियम फ्लोराइड, के रूप में पाया जाता है। धनायन या ऋणायन का प्रकार, सबसे पहले, जलीय माध्यम की अम्लता पर निर्भर करता है। सतही जल निकायों में एल्यूमिनियम सांद्रता रूसी संघ 0.001 से 10 मिलीग्राम/लीटर तक, समुद्री जल में 0.01 मिलीग्राम/लीटर तक।
एल्युमिनियम (एल्यूमीनियम) है
एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से कास्टिंग प्राप्त करना
हमारी फाउंड्री के सामने मुख्य चुनौती देश, कास्टिंग की गुणवत्ता में एक महत्वपूर्ण समग्र सुधार शामिल है, जिसे व्यापार वस्तुओं के उचित परिचालन गुणों को बनाए रखते हुए दीवार की मोटाई में कमी, मशीनिंग भत्ते और गेटिंग सिस्टम में कमी में अभिव्यक्ति मिलनी चाहिए। इस कार्य का अंतिम परिणाम वजन द्वारा कास्टिंग के कुल मौद्रिक उत्सर्जन में उल्लेखनीय वृद्धि के बिना आवश्यक संख्या में कास्ट बिलेट्स के साथ मैकेनिकल इंजीनियरिंग की बढ़ती जरूरतों को पूरा करना होना चाहिए।
सैंड कास्टिंग
डिस्पोजेबल सांचों में ढलाई की उपरोक्त विधियों में से, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से ढलाई के निर्माण में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि गीली रेत के सांचों में ढलाई है। यह मिश्र धातुओं के कम घनत्व, सांचे पर धातु के छोटे बल प्रभाव और कम कास्टिंग तापमान (680-800C) के कारण है।
रेत के सांचों के निर्माण के लिए, मोल्डिंग और कोर मिश्रण का उपयोग किया जाता है, जो क्वार्ट्ज और मिट्टी की रेत (GOST 2138-74), मोल्डिंग मिट्टी (GOST 3226-76), बाइंडर्स और सहायक सामग्री से तैयार किया जाता है।
गेटिंग सिस्टम के प्रकार को कास्टिंग के आयाम, इसके विन्यास की जटिलता और मोल्ड में स्थान को ध्यान में रखते हुए चुना जाता है। छोटी ऊंचाई के जटिल विन्यास की कास्टिंग के लिए सांचों को डालना, एक नियम के रूप में, निचले गेटिंग सिस्टम की मदद से किया जाता है। कास्टिंग की बड़ी ऊंचाई और पतली दीवारों के साथ, लंबवत स्लॉटेड या संयुक्त गेटिंग सिस्टम का उपयोग करना बेहतर होता है। छोटे आकार की ढलाई के लिए सांचों को शीर्ष गेटिंग सिस्टम के माध्यम से डाला जा सकता है। इस मामले में, मोल्ड गुहा में गिरने वाली धातु की पपड़ी की ऊंचाई 80 मिमी से अधिक नहीं होनी चाहिए।
मोल्ड गुहा के प्रवेश द्वार पर पिघलने की गति को कम करने और इसमें निलंबित ऑक्साइड फिल्मों और स्लैग समावेशन को बेहतर ढंग से अलग करने के लिए, अतिरिक्त हाइड्रोलिक प्रतिरोधों को गेटिंग सिस्टम में पेश किया जाता है - जाल (धातु या फाइबरग्लास) स्थापित किए जाते हैं या दानेदार के माध्यम से डाले जाते हैं फिल्टर.
स्प्रूज़ (फीडर), एक नियम के रूप में, प्रसंस्करण के दौरान उनके बाद के पृथक्करण की सुविधा को ध्यान में रखते हुए, परिधि के चारों ओर फैले कास्टिंग के पतले वर्गों (दीवारों) में लाए जाते हैं। बड़ी इकाइयों को धातु की आपूर्ति अस्वीकार्य है, क्योंकि इससे उनमें सिकुड़न गुहाओं का निर्माण होता है, कास्टिंग की सतह पर खुरदरापन और सिकुड़न "विफलताओं" में वृद्धि होती है। क्रॉस सेक्शन में, स्प्रू चैनल में अक्सर 15-20 मिमी की चौड़ी भुजा और 5-7 मिमी की संकीर्ण भुजा के साथ एक आयताकार आकार होता है।
संकीर्ण क्रिस्टलीकरण अंतराल (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) वाले मिश्र धातु कास्टिंग की थर्मल इकाइयों में केंद्रित संकोचन गुहाओं के गठन के लिए प्रवण होते हैं। इन सीपियों को ढलाई से बाहर लाने के लिए बड़े पैमाने पर मुनाफे की स्थापना का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। पतली दीवार वाली (4-5 मिमी) और छोटी ढलाई के लिए, लाभ का द्रव्यमान ढलाई के द्रव्यमान का 2-3 गुना होता है, मोटी दीवार वाली ढलाई के लिए, 1.5 गुना तक। ऊंचाई पहुँचाकास्टिंग की ऊंचाई के आधार पर चुना गया। जब ऊंचाई 150 मिमी से कम हो, तो ऊंचाई पहुँचाएच-adj. कास्टिंग नोटल की ऊंचाई के बराबर लें। उच्च कास्टिंग के लिए, Nprib/Notl का अनुपात 0.3 0.5 के बराबर लिया जाता है।
एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ढलाई में सबसे बड़ा अनुप्रयोग गोल या अंडाकार खंड के ऊपरी खुले लाभ में पाया जाता है; अधिकांश मामलों में पार्श्विक लाभ को बंद कर दिया जाता है। कार्यकुशलता में सुधार हेतु मुनाफेवे इंसुलेटेड हैं, गर्म धातु से भरे हुए हैं, ऊपर से ऊपर हैं। वार्मिंग आमतौर पर शीट एस्बेस्टस के रूप की सतह पर एक स्टिकर द्वारा की जाती है, जिसके बाद गैस की लौ से सुखाया जाता है। विस्तृत क्रिस्टलीकरण रेंज (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) वाले मिश्र धातु बिखरे हुए संकोचन सरंध्रता के गठन के लिए प्रवण होते हैं। सिकुड़न छिद्रों का संसेचन मुनाफेअप्रभावी. इसलिए, सूचीबद्ध मिश्र धातुओं से कास्टिंग के निर्माण में, बड़े पैमाने पर मुनाफे की स्थापना का उपयोग करने की अनुशंसा नहीं की जाती है। उच्च गुणवत्ता वाली कास्टिंग प्राप्त करने के लिए, दिशात्मक ठोसकरण किया जाता है, इस उद्देश्य के लिए कच्चा लोहा और एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने रेफ्रिजरेटर की स्थापना का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। दिशात्मक क्रिस्टलीकरण के लिए इष्टतम स्थितियाँ एक ऊर्ध्वाधर स्लॉट गेट प्रणाली द्वारा बनाई जाती हैं। क्रिस्टलीकरण के दौरान गैस के विकास को रोकने और मोटी दीवार वाली कास्टिंग में गैस-संकोचन सरंध्रता के गठन को रोकने के लिए, 0.4-0.5 एमपीए के दबाव में क्रिस्टलीकरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ऐसा करने के लिए, कास्टिंग मोल्ड्स को डालने से पहले आटोक्लेव में रखा जाता है, उन्हें धातु से भर दिया जाता है और कास्टिंग को हवा के दबाव में क्रिस्टलीकृत किया जाता है। बड़े आकार (2-3 मीटर तक ऊंची) पतली दीवार वाली कास्टिंग के निर्माण के लिए, क्रमिक रूप से निर्देशित जमने वाली कास्टिंग विधि का उपयोग किया जाता है। विधि का सार नीचे से ऊपर तक कास्टिंग का क्रमिक क्रिस्टलीकरण है। ऐसा करने के लिए, कास्टिंग मोल्ड को हाइड्रोलिक लिफ्ट की मेज पर रखा जाता है और 12-20 मिमी व्यास वाली धातु ट्यूबों को, 500-700 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, राइजर का कार्य करते हुए, इसके अंदर उतारा जाता है। गेटिंग कप में ट्यूबें निश्चित रूप से लगी होती हैं और उनमें छेद स्टॉपर्स से बंद कर दिए जाते हैं। गेटिंग कप पिघल से भर जाने के बाद, स्टॉपर्स को हटा दिया जाता है, और मिश्र धातु ट्यूबों के माध्यम से स्लॉटेड स्प्रूज़ (फीडर) द्वारा मोल्ड गुहा से जुड़े गेटिंग कुओं में प्रवाहित होती है। कुओं में पिघल का स्तर ट्यूबों के निचले सिरे से 20-30 मिमी ऊपर बढ़ने के बाद, हाइड्रोलिक टेबल को नीचे करने का तंत्र चालू हो जाता है। कम करने की गति इस प्रकार ली जाती है कि साँचे में भराव बाढ़ के स्तर के नीचे किया जाता है और गर्म धातु लगातार साँचे के ऊपरी हिस्सों में बहती रहती है। यह दिशात्मक ठोसकरण प्रदान करता है और संकोचन दोषों के बिना जटिल कास्टिंग प्राप्त करना संभव बनाता है।
धातु के साथ रेत के सांचों को भरना दुर्दम्य सामग्री से पंक्तिबद्ध करछुल से किया जाता है। धातु भरने से पहले, नमी को हटाने के लिए ताजी लाइन वाली करछुल को 780-800 डिग्री सेल्सियस पर सुखाया जाता है और कैलक्लाइंड किया जाता है। डालने से पहले पिघलने का तापमान 720-780 डिग्री सेल्सियस के स्तर पर बनाए रखा जाता है। पतली दीवार वाली ढलाई के लिए सांचों को 730-750°C तक गर्म किए गए पिघलों से भरा जाता है, और मोटी दीवार वाली ढलाई के लिए 700-720°C तक गरम किए गए सांचों से भरा जाता है।
प्लास्टर के सांचों में ढालना
जिप्सम सांचों में ढलाई का उपयोग उन मामलों में किया जाता है जहां सटीकता, सतह की सफाई और राहत के सबसे छोटे विवरणों के पुनरुत्पादन के संदर्भ में कास्टिंग पर बढ़ी हुई आवश्यकताएं लगाई जाती हैं। रेत के सांचों की तुलना में, जिप्सम सांचों में उच्च शक्ति, आयामी सटीकता, उच्च तापमान के लिए बेहतर प्रतिरोध होता है, और 5-6 सटीकता वर्ग के अनुसार 1.5 मिमी की दीवार मोटाई के साथ जटिल विन्यास की कास्टिंग प्राप्त करना संभव बनाता है। फॉर्म मोम या धातु (पीतल) क्रोम-प्लेटेड मॉडल के अनुसार बनाए जाते हैं। मॉडल प्लेटें एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बनी होती हैं। सांचों से मॉडलों को हटाने की सुविधा के लिए, उनकी सतह को केरोसिन-स्टीयरिन स्नेहक की एक पतली परत से ढक दिया जाता है।
जटिल पतली दीवारों वाली ढलाई के लिए छोटे और मध्यम आकार के सांचे 80% जिप्सम, 20% क्वार्ट्ज के मिश्रण से बनाए जाते हैं। रेतया एस्बेस्टस और 60-70% पानी (सूखे मिश्रण के वजन के अनुसार)। मध्यम और बड़े रूपों के लिए मिश्रण की संरचना: 30% जिप्सम, 60% रेत, 10% एस्बेस्टस, 40-50% पानी। जमाव को धीमा करने के लिए मिश्रण में 1-2% बुझा हुआ चूना मिलाया जाता है। रूपों की आवश्यक मजबूती निर्जल या अर्ध-जलीय जिप्सम के जलयोजन द्वारा प्राप्त की जाती है। ताकत कम करने और गैस पारगम्यता बढ़ाने के लिए, कच्चे जिप्सम सांचों को हाइड्रोथर्मल उपचार के अधीन किया जाता है - उन्हें 0.13-0.14 एमपीए के जल वाष्प दबाव के तहत 6-10 घंटे के लिए आटोक्लेव में रखा जाता है, और फिर हवा में एक दिन के लिए रखा जाता है। उसके बाद, फॉर्मों को 350-500 डिग्री सेल्सियस पर चरणबद्ध तरीके से सुखाया जाता है।
जिप्सम सांचों की एक विशेषता उनकी कम तापीय चालकता है। यह परिस्थिति क्रिस्टलीकरण की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से घनी कास्टिंग प्राप्त करना मुश्किल बना देती है। इसलिए, जिप्सम सांचों के लिए एक स्प्रू-लाभकारी प्रणाली के विकास में मुख्य कार्य सिकुड़न गुहाओं, भुरभुरापन, ऑक्साइड फिल्मों, गर्म दरारें और पतली दीवारों के कम भरने को रोकना है। यह विस्तारित गेटिंग सिस्टम का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है जो मोल्ड गुहा में पिघलने की गति की कम गति प्रदान करता है, रेफ्रिजरेटर की मदद से रिसर्स की ओर थर्मल इकाइयों के जमने को निर्देशित करता है, और क्वार्ट्ज की सामग्री को बढ़ाकर मोल्डों के अनुपालन में वृद्धि करता है। मिश्रण में रेत. पतली दीवार वाली कास्टिंग को वैक्यूम सक्शन विधि द्वारा 100-200 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किए गए सांचों में डाला जाता है, जिससे 0.2 मिमी मोटी तक गुहाओं को भरना संभव हो जाता है। मोटी दीवार वाली (10 मिमी से अधिक) कास्टिंग आटोक्लेव में सांचों को डालकर प्राप्त की जाती है। इस मामले में धातु का क्रिस्टलीकरण 0.4-0.5 एमपीए के दबाव में किया जाता है।
शैल ढलाई
बढ़ी हुई सतह फिनिश, अधिक आयामी सटीकता और रेत कास्टिंग की तुलना में कम मशीनिंग के साथ सीमित आयामों की कास्टिंग के सीरियल और बड़े पैमाने पर उत्पादन में शेल मोल्ड कास्टिंग का उपयोग करना समीचीन है।
शेल मोल्ड बंकर तरीके से गर्म (250-300 डिग्री सेल्सियस) धातु (स्टील) टूलींग का उपयोग करके बनाए जाते हैं। मॉडल उपकरण 0.5 से 1.5% तक मोल्डिंग ढलानों के साथ चौथी-पांचवीं सटीकता कक्षाओं के अनुसार किया जाता है। गोले को दो-परत बनाया जाता है: पहली परत 6-10% थर्मोसेटिंग राल के मिश्रण से होती है, दूसरी 2% राल के मिश्रण से होती है। शेल को बेहतर ढंग से हटाने के लिए, मोल्डिंग रेत भरने से पहले मॉडल स्लैब को अलग करने वाले इमल्शन (5% सिलिकॉन तरल संख्या 5; 3% कपड़े धोने का साबुन; 92% पानी) की एक पतली परत से ढक दिया जाता है।
शैल साँचे के निर्माण के लिए, कम से कम 96% सिलिका युक्त महीन दाने वाली क्वार्ट्ज रेत का उपयोग किया जाता है। आधे-साँचे विशेष पिन प्रेस पर चिपकाकर जुड़े हुए हैं। गोंद संरचना: 40% एमएफ17 राल; 60% मार्शलाइट और 1.5% एल्यूमीनियम क्लोराइड (हार्डनिंग)। एकत्रित प्रपत्रों को कंटेनरों में भरने का कार्य किया जाता है। शेल सांचों में ढलाई करते समय, रेत के सांचों में ढलाई करते समय समान गेटिंग सिस्टम और तापमान स्थितियों का उपयोग किया जाता है।
शेल सांचों में धातु के क्रिस्टलीकरण की कम दर और निर्देशित क्रिस्टलीकरण बनाने की कम संभावनाओं के परिणामस्वरूप कच्चे रेत के सांचों में ढलाई की तुलना में कम गुणों वाली कास्टिंग का उत्पादन होता है।
धातु - स्वरूपण तकनीक
लॉस्ट-वैक्स कास्टिंग का उपयोग बढ़ी हुई सटीकता (ग्रेड 3-5) और सतह फिनिश (खुरदरापन ग्रेड 4-6) की कास्टिंग के निर्माण के लिए किया जाता है, जिसके लिए यह विधि एकमात्र संभव या इष्टतम है।
ज्यादातर मामलों में मॉडल स्थिर या हिंडोला प्रतिष्ठानों पर धातु के सांचों (कास्ट और पूर्वनिर्मित) में दबाकर पेस्टी पैराफिन स्टीयरिन (1: 1) रचनाओं से बनाए जाते हैं। 200 मिमी से अधिक के आयामों के साथ जटिल कास्टिंग के निर्माण में, मॉडलों के विरूपण से बचने के लिए, पदार्थों को मॉडल द्रव्यमान की संरचना में पेश किया जाता है जो उनके नरम होने (पिघलने) के तापमान को बढ़ाते हैं।
सिरेमिक सांचों के निर्माण में दुर्दम्य कोटिंग के रूप में, हाइड्रोलाइज्ड एथिल सिलिकेट (30-40%) और पाउडर क्वार्ट्ज (70-60%) के निलंबन का उपयोग किया जाता है। मॉडल ब्लॉकों का छिड़काव कैलक्लाइंड रेत 1KO16A या 1K025A के साथ किया जाता है। प्रत्येक कोटिंग परत को 10-12 घंटों के लिए हवा में या अमोनिया वाष्प युक्त वातावरण में सुखाया जाता है। सिरेमिक मोल्ड की आवश्यक ताकत 4-6 मिमी (दुर्दम्य कोटिंग की 4-6 परतें) की शेल मोटाई के साथ हासिल की जाती है। मोल्ड को सुचारू रूप से भरने को सुनिश्चित करने के लिए, मोटे वर्गों और बड़े नोड्स में धातु की आपूर्ति के साथ विस्तारित गेटिंग सिस्टम का उपयोग किया जाता है। कास्टिंग को आम तौर पर मोटे रिसर (फीडर) के माध्यम से एक विशाल राइजर से खिलाया जाता है। जटिल कास्टिंग के लिए, ऊपरी विशाल इकाइयों को रिसर से अनिवार्य रूप से भरने के साथ बिजली देने के लिए बड़े पैमाने पर मुनाफे का उपयोग करने की अनुमति है।
एल्युमिनियम (एल्यूमीनियम) है
स्टीयरिन के साबुनीकरण को रोकने के लिए मॉडलों को हाइड्रोक्लोरिक एसिड (0.5-1 सेमी3 प्रति लीटर पानी) के साथ अम्लीकृत गर्म (85-90 डिग्री सेल्सियस) पानी में सांचों से पिघलाया जाता है। मॉडलों को पिघलाने के बाद, सिरेमिक सांचों को 1-2 घंटे के लिए 150-170°C पर सुखाया जाता है, कंटेनरों में रखा जाता है, सूखे भराव से भरा जाता है, और 5-8 घंटों के लिए 600-700°C पर कैलक्लाइंड किया जाता है। भरने का काम ठंडे और गर्म सांचों में किया जाता है। सांचों का ताप तापमान (50-300 डिग्री सेल्सियस) ढलाई की दीवारों की मोटाई से निर्धारित होता है। सांचों को धातु से भरना सामान्य तरीके से किया जाता है, साथ ही वैक्यूम या केन्द्रापसारक बल का उपयोग किया जाता है। अधिकांश एल्युमीनियम मिश्रधातुओं को डालने से पहले 720-750°C तक गर्म किया जाता है।
मेटल सांचों में ढालना
चिल कास्टिंग एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से कास्टिंग के धारावाहिक और बड़े पैमाने पर उत्पादन की मुख्य विधि है, जो सतह खुरदरापन Rz = 50-20 और 3-4 मिमी की न्यूनतम दीवार मोटाई के साथ चौथी-छठी सटीकता वर्ग की कास्टिंग प्राप्त करना संभव बनाती है। . ठंडे सांचे में ढलाई करते समय, सांचे की गुहा में पिघलने की उच्च गति और दिशात्मक ठोसकरण (गैस सरंध्रता, ऑक्साइड फिल्म, संकोचन ढीलापन) की आवश्यकताओं के गैर-अनुपालन के कारण होने वाले दोषों के साथ, मुख्य प्रकार के अस्वीकार और कास्टिंग हैं अंडरफिल और दरारें। दरारों का दिखना कठिन संकोचन के कारण होता है। दरारें विशेष रूप से व्यापक क्रिस्टलीकरण अंतराल के साथ मिश्र धातुओं से बनी कास्टिंग में अक्सर होती हैं, जिनमें एक बड़ा रैखिक संकोचन (1.25-1.35%) होता है। इन दोषों के गठन की रोकथाम विभिन्न तकनीकी तरीकों से की जाती है।
मोटे खंडों में धातु की आपूर्ति के मामले में, आपूर्ति बॉस (लाभ) स्थापित करके आपूर्ति बिंदु को फीड करने का प्रावधान किया जाना चाहिए। गेटिंग सिस्टम के सभी तत्व चिल मोल्ड कनेक्टर के साथ स्थित हैं। गेट चैनलों के निम्नलिखित क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र अनुपात की सिफारिश की जाती है: छोटी कास्टिंग के लिए ईएफएसटी: ईएफएसएल: ईएफपिट = 1:2:3; बड़ी कास्टिंग के लिए EFst: EFsl: EFpit = 1: 3: 6।
मोल्ड गुहा में पिघल के प्रवेश की दर को कम करने के लिए, घुमावदार राइजर, फाइबरग्लास या धातु की जाली और दानेदार फिल्टर का उपयोग किया जाता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से कास्टिंग की गुणवत्ता मोल्ड गुहा में पिघल की वृद्धि दर पर निर्भर करती है। यह गति बढ़ी हुई गर्मी निष्कासन की स्थितियों के तहत कास्टिंग के पतले वर्गों को भरने की गारंटी देने के लिए पर्याप्त होनी चाहिए और साथ ही वेंटिलेशन नलिकाओं के माध्यम से हवा और गैसों की अपूर्ण रिहाई और मुनाफे, घूमने और पिघलने के दौरान बहने के कारण अंडरफिलिंग का कारण नहीं बनना चाहिए। संकीर्ण खंडों से विस्तृत खंडों में संक्रमण। किसी सांचे में ढलते समय सांचे की गुहा में धातु के ऊपर उठने की दर रेत के सांचे में ढलते समय की तुलना में कुछ अधिक मानी जाती है। न्यूनतम स्वीकार्य उठाने की गति की गणना ए. ए. लेबेडेव और एन. एम. गैल्डिन के सूत्रों के अनुसार की जाती है (देखें खंड 5.1, "रेत कास्टिंग")।
सघन कास्टिंग प्राप्त करने के लिए, जैसे कि रेत कास्टिंग में, सांचे में कास्टिंग की उचित स्थिति और गर्मी अपव्यय के नियंत्रण द्वारा दिशात्मक ठोसकरण बनाया जाता है। एक नियम के रूप में, बड़े पैमाने पर (मोटी) कास्टिंग इकाइयाँ साँचे के ऊपरी भाग में स्थित होती हैं। इससे सख्त होने के दौरान उनकी मात्रा में कमी की भरपाई सीधे उनके ऊपर स्थापित मुनाफे से करना संभव हो जाता है। दिशात्मक ठोसकरण बनाने के लिए गर्मी हटाने की तीव्रता का विनियमन मोल्ड के विभिन्न वर्गों को ठंडा या इन्सुलेट करके किया जाता है। गर्मी हटाने को स्थानीय रूप से बढ़ाने के लिए, गर्मी-संचालन कप्रम से आवेषण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, वे पंखों के कारण मोल्ड की शीतलन सतह में वृद्धि प्रदान करते हैं, संपीड़ित हवा या पानी के साथ मोल्ड की स्थानीय शीतलन की जाती है। गर्मी हटाने की तीव्रता को कम करने के लिए, मोल्ड की कामकाजी सतह पर 0.1-0.5 मिमी मोटी पेंट की एक परत लगाई जाती है। इस प्रयोजन के लिए, स्प्रू चैनलों और मुनाफे की सतह पर 1-1.5 मिमी मोटी पेंट की एक परत लगाई जाती है। मुनाफे में धातु की शीतलन में मंदी को मोल्ड की दीवारों की स्थानीय मोटाई, विभिन्न कम-गर्मी-प्रवाहकीय कोटिंग्स के उपयोग और एस्बेस्टस स्टिकर के साथ मुनाफे के इन्सुलेशन द्वारा भी प्राप्त किया जा सकता है। सांचे की कामकाजी सतह को पेंट करने से कास्टिंग की उपस्थिति में सुधार होता है, उनकी सतह पर गैस पॉकेट को खत्म करने में मदद मिलती है और सांचे का स्थायित्व बढ़ता है। पेंटिंग से पहले, सांचों को 100-120 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। अत्यधिक उच्च ताप तापमान अवांछनीय है, क्योंकि इससे कास्टिंग के जमने की दर और अवधि कम हो जाती है अवधिढालना सेवा. गर्म करने से कास्टिंग और मोल्ड के बीच तापमान का अंतर कम हो जाता है और कास्टिंग धातु द्वारा गर्म करने के कारण मोल्ड का विस्तार कम हो जाता है। परिणामस्वरूप, कास्टिंग में तन्य तनाव, जो दरारें पैदा करता है, कम हो जाता है। हालाँकि, दरार की संभावना को खत्म करने के लिए केवल सांचे को गर्म करना ही पर्याप्त नहीं है। साँचे से ढलाई को समय पर हटाना आवश्यक है। कास्टिंग को उस क्षण से पहले मोल्ड से हटा दिया जाना चाहिए जब इसका तापमान मोल्ड के तापमान के बराबर हो, और संकोचन तनाव अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाए। आम तौर पर, कास्टिंग को उस समय हटा दिया जाता है जब यह इतना मजबूत होता है कि इसे बिना विनाश (450-500 डिग्री सेल्सियस) के स्थानांतरित किया जा सकता है। इस समय तक, गेटिंग सिस्टम ने अभी तक पर्याप्त ताकत हासिल नहीं की है और हल्के प्रभावों से नष्ट हो गया है। सांचे में ढलाई का धारण समय जमने की दर से निर्धारित होता है और धातु के तापमान, सांचे के तापमान और डालने की दर पर निर्भर करता है।
धातु के चिपकने को खत्म करने, सेवा जीवन को बढ़ाने और निष्कर्षण की सुविधा के लिए, ऑपरेशन के दौरान धातु की छड़ों को चिकनाई दी जाती है। सबसे आम स्नेहक जल-ग्रेफाइट निलंबन (3-5% ग्रेफाइट) है।
सांचों के वे हिस्से जो ढलाई की बाहरी रूपरेखा बनाते हैं, ग्रे रंग के बने होते हैं कच्चा लोहा. सांचों की दीवार की मोटाई GOST 16237-70 की सिफारिशों के अनुसार कास्टिंग की दीवार की मोटाई के आधार पर निर्धारित की जाती है। कास्टिंग में आंतरिक गुहाएँ धातु (स्टील) और रेत की छड़ों का उपयोग करके बनाई जाती हैं। रेत की छड़ों का उपयोग जटिल गुहाओं को सजाने के लिए किया जाता है जिन्हें धातु की छड़ों से नहीं बनाया जा सकता है। सांचों से कास्टिंग के निष्कर्षण की सुविधा के लिए, कास्टिंग की बाहरी सतहों में विभाजन की ओर 30 "से 3 ° तक ढलान होना चाहिए। धातु की छड़ों से बनी कास्टिंग की आंतरिक सतहों में कम से कम 6 ° का ढलान होना चाहिए। तेज कास्टिंग में मोटे से पतले वर्गों में संक्रमण की अनुमति नहीं है। वक्रता की त्रिज्या कम से कम 3 मिमी होनी चाहिए। छोटी कास्टिंग के लिए 8 मिमी, मध्यम के लिए 10 मिमी और बड़ी कास्टिंग के लिए 12 मिमी से अधिक व्यास वाले छेद छड़ से बनाए जाते हैं छेद की गहराई और उसके व्यास का इष्टतम अनुपात 0.7-1 है।
पार्टिंग प्लेन में रखे वेंटिलेशन नलिकाओं और गहरी गुहाओं के पास दीवारों में लगाए गए प्लग की मदद से मोल्ड गुहा से हवा और गैसों को हटा दिया जाता है।
आधुनिक फाउंड्रीज़ में, मोल्ड्स को सिंगल-स्टेशन या मल्टी-स्टेशन सेमी-ऑटोमैटिक कास्टिंग मशीनों पर स्थापित किया जाता है, जिसमें मोल्ड को बंद करना और खोलना, कोर को सम्मिलित करना और हटाना, मोल्ड से कास्टिंग को बाहर निकालना और हटाना स्वचालित होता है। मोल्ड हीटिंग तापमान का स्वचालित नियंत्रण भी प्रदान किया जाता है। मशीनों पर सांचे भरने का काम डिस्पेंसर का उपयोग करके किया जाता है।
पतली मोल्ड गुहाओं को भरने में सुधार करने और बाइंडरों के विनाश के दौरान निकलने वाली हवा और गैसों को हटाने के लिए, मोल्डों को खाली कर दिया जाता है, कम दबाव में डाला जाता है या केन्द्रापसारक बल का उपयोग किया जाता है।
निचोड़ कास्टिंग
स्क्वीज़ कास्टिंग एक प्रकार की डाई कास्टिंग है। इसका उद्देश्य 2-3 मिमी की दीवार मोटाई के साथ पैनल प्रकार के बड़े आकार की कास्टिंग (2500x1400 मिमी) का निर्माण करना है। इस प्रयोजन के लिए, धातु के आधे-सांचों का उपयोग किया जाता है, जो आधे-सांचों के एक तरफा या दो-तरफा अभिसरण के साथ विशेष कास्टिंग-निचोड़ने वाली मशीनों पर लगाए जाते हैं। इस कास्टिंग विधि की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि जब मोल्ड के आधे भाग एक-दूसरे के पास आते हैं तो मोल्ड गुहा को व्यापक पिघल प्रवाह के साथ जबरन भरना होता है। कास्टिंग मोल्ड में पारंपरिक गेटिंग सिस्टम के कोई तत्व नहीं हैं। आंकड़ेइस विधि का उपयोग AL2, AL4, AL9, AL34 मिश्र धातुओं से कास्टिंग बनाने के लिए किया जाता है, जिनमें एक संकीर्ण क्रिस्टलीकरण अंतराल होता है।
पिघली हुई शीतलन दर को मोल्ड गुहा की कामकाजी सतह पर विभिन्न मोटाई (0.05-1 मिमी) की गर्मी-इन्सुलेट कोटिंग लगाने से नियंत्रित किया जाता है। डालने से पहले मिश्रधातुओं का ज़्यादा गर्म होना लिक्विडस तापमान से 15-20°C से अधिक नहीं होना चाहिए। अर्ध-रूपों के अभिसरण की अवधि 5-3 सेकंड है।
कम दबाव वाली कास्टिंग
कम दबाव वाली कास्टिंग डाई कास्टिंग का दूसरा रूप है। इसका उपयोग संकीर्ण क्रिस्टलीकरण अंतराल (AL2, AL4, AL9, AL34) के साथ एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बड़े आकार की पतली दीवार वाली कास्टिंग के निर्माण में किया गया है। जैसा कि मोल्ड कास्टिंग के मामले में होता है, कास्टिंग की बाहरी सतहें धातु के सांचे से बनाई जाती हैं, और आंतरिक गुहाएं धातु या रेत के कोर से बनाई जाती हैं।
छड़ों के निर्माण के लिए, 55% क्वार्ट्ज रेत 1K016A से युक्त मिश्रण का उपयोग किया जाता है; 13.5% बोल्ड रेत P01; 27% पाउडर क्वार्ट्ज; 0.8% पेक्टिन गोंद; 3.2% राल एम और 0.5% मिट्टी का तेल। इस तरह के मिश्रण से यांत्रिक जलन नहीं होती है। 720-750°C तक गर्म किए गए क्रूसिबल में पिघली हुई सतह पर आपूर्ति की गई सूखी संपीड़ित हवा (18-80 kPa) के दबाव से फॉर्मों को धातु से भर दिया जाता है। इस दबाव की कार्रवाई के तहत, पिघल को क्रूसिबल से धातु के तार में, और उससे गेटिंग सिस्टम में और आगे मोल्ड गुहा में धकेल दिया जाता है। कम दबाव वाली कास्टिंग का लाभ मोल्ड गुहा में धातु वृद्धि की दर को स्वचालित रूप से नियंत्रित करने की क्षमता है, जो गुरुत्वाकर्षण कास्टिंग की तुलना में बेहतर गुणवत्ता की पतली दीवार वाली कास्टिंग प्राप्त करना संभव बनाता है।
साँचे में मिश्रधातुओं का क्रिस्टलीकरण 10-30 kPa के दबाव में किया जाता है जब तक कि ठोस धातु की परत न बन जाए और परत बनने के बाद 50-80 kPa के दबाव में।
सघन एल्यूमीनियम मिश्र धातु कास्टिंग का उत्पादन कम दबाव वाली कास्टिंग द्वारा बैक प्रेशर के साथ किया जाता है। कास्टिंग के दौरान बैक प्रेशर से मोल्ड कैविटी को भरना क्रूसिबल और मोल्ड में दबाव अंतर (10-60 kPa) के कारण होता है। धातु का क्रिस्टलीकरण 0.4-0.5 एमपीए के दबाव में किया जाता है। यह धातु में घुले हाइड्रोजन के निकलने और गैस छिद्रों के निर्माण को रोकता है। बढ़ा हुआ दबाव बड़े पैमाने पर कास्टिंग असेंबलियों के बेहतर पोषण में योगदान देता है। अन्य मामलों में, बैक-प्रेशर कास्टिंग तकनीक कम दबाव वाली कास्टिंग तकनीक से अलग नहीं है।
बैक प्रेशर कास्टिंग कम दबाव कास्टिंग और दबाव क्रिस्टलीकरण के लाभों को सफलतापूर्वक जोड़ती है।
अंतः क्षेपण ढलाई
एल्यूमीनियम मिश्र धातु AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34 के दबाव में कास्टिंग, 1 मिमी और अधिक की दीवार मोटाई के साथ पहली-तीसरी सटीकता कक्षाओं के जटिल विन्यास की कास्टिंग, छेद डालना 1,2 मिमी तक का व्यास, 1 मिमी की न्यूनतम पिच और 6 मिमी के व्यास के साथ बाहरी और आंतरिक धागा डालें। ऐसी कास्टिंग की सतह की सफाई 5-8 खुरदरापन वर्गों से मेल खाती है। ऐसी कास्टिंग का उत्पादन 30-70 एमपीए के विशिष्ट दबाव दबाव के साथ ठंडे क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर दबाव कक्षों वाली मशीनों पर किया जाता है। क्षैतिज बेल चैम्बर वाली मशीनों को प्राथमिकता दी जाती है।
कास्टिंग के आयाम और वजन इंजेक्शन मोल्डिंग मशीनों की क्षमताओं द्वारा सीमित हैं: दबाने वाले कक्ष की मात्रा, विशिष्ट दबाव दबाव (पी) और लॉकिंग बल (0)। चल मोल्ड प्लेट पर कास्टिंग, गेट चैनल और दबाव कक्ष के प्रक्षेपण (एफ) का क्षेत्र सूत्र एफ = 0.85 0/आर द्वारा निर्धारित मूल्यों से अधिक नहीं होना चाहिए।
बाहरी सतहों के लिए इष्टतम ढलान मान 45° हैं; आंतरिक 1° के लिए. वक्रता की न्यूनतम त्रिज्या 0.5-1 मिमी है। 2.5 मिमी व्यास से बड़े छेद कास्टिंग द्वारा बनाए जाते हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से कास्टिंग, एक नियम के रूप में, केवल बैठने की सतहों के साथ ही मशीनीकृत की जाती है। प्रसंस्करण भत्ता कास्टिंग के आयामों को ध्यान में रखते हुए सौंपा गया है और 0.3 से 1 मिमी तक है।
साँचे बनाने के लिए विभिन्न सामग्रियों का उपयोग किया जाता है। तरल धातु के संपर्क में आने वाले सांचों के हिस्से स्टील ZKh2V8, 4Kh8V2, 4KhV2S से बने होते हैं; स्टील्स 35, 45, 50, पिन, बुशिंग और गाइड कॉलम - यू8ए स्टील से।
सांचों की गुहा में धातु की आपूर्ति बाहरी और आंतरिक गेटिंग सिस्टम का उपयोग करके की जाती है। फीडरों को कास्टिंग के उन हिस्सों में लाया जाता है जो मशीनिंग के अधीन होते हैं। उनकी मोटाई आपूर्ति के बिंदु पर कास्टिंग की दीवार की मोटाई और मोल्ड के भरने की दी गई प्रकृति के आधार पर निर्धारित की जाती है। यह निर्भरता फीडर की मोटाई और कास्टिंग की दीवार की मोटाई के अनुपात से निर्धारित होती है। चिकना, अशांति और हवा के फंसने के बिना, यदि अनुपात एक के करीब है तो सांचों को भरना होता है। 2 मिमी तक की दीवार मोटाई वाली कास्टिंग के लिए। फीडरों की मोटाई 0.8 मिमी है; 3 मिमी की दीवार मोटाई के साथ। फीडरों की मोटाई 1.2 मिमी है; 4-6 मिमी-2 मिमी की दीवार मोटाई के साथ।
वायु समावेशन से समृद्ध पिघल के पहले हिस्से को प्राप्त करने के लिए, विशेष वॉश टैंक मोल्ड गुहा के पास स्थित होते हैं, जिनकी मात्रा कास्टिंग मात्रा के 20-40% तक पहुंच सकती है। वॉशर चैनलों द्वारा मोल्ड की गुहा से जुड़े होते हैं, जिनकी मोटाई फीडर की मोटाई के बराबर होती है। सांचों की गुहा से हवा और गैस को हटाने का कार्य विशेष वेंटिलेशन चैनलों और छड़ों (पुशर) और मोल्ड मैट्रिक्स के बीच अंतराल के माध्यम से किया जाता है। वेंटिलेशन चैनल सांचे के निश्चित हिस्से पर विभाजित विमान में, साथ ही चल छड़ों और इजेक्टरों के साथ बनाए जाते हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ढलाई करते समय वेंटिलेशन नलिकाओं की गहराई 0.05-0.15 मिमी और चौड़ाई 10-30 मिमी मानी जाती है, वेंटिलेशन में सुधार के लिए, वॉशर की गुहा पतले चैनलों (0.2-) के साथ वायुमंडल से जुड़ी होती है। 0.5 मिमी)
इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा प्राप्त कास्टिंग के मुख्य दोष मोल्ड गुहा में धातु के प्रवेश की उच्च गति पर हवा के फंसने के कारण वायु (गैस) उपक्रस्टल सरंध्रता और थर्मल नोड्स में सिकुड़न सरंध्रता (या गोले) हैं। इन दोषों का गठन कास्टिंग तकनीक के मापदंडों, दबाने की गति, दबाने के दबाव और मोल्ड के थर्मल शासन से काफी प्रभावित होता है।
दबाने की गति मोल्ड भरने के मोड को निर्धारित करती है। दबाने की गति जितनी अधिक होगी, गेटिंग चैनलों के माध्यम से पिघलने की गति उतनी ही तेज होगी, मोल्ड गुहा में पिघलने की प्रवेश गति उतनी ही अधिक होगी। उच्च दबाव गति पतली और लम्बी गुहाओं को बेहतर ढंग से भरने में योगदान करती है। साथ ही, वे धातु द्वारा हवा को पकड़ने और उपक्रस्टल सरंध्रता के निर्माण का कारण भी हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ढलाई करते समय, उच्च दबाव गति का उपयोग केवल जटिल पतली दीवार वाली कास्टिंग के निर्माण में किया जाता है। कास्टिंग की गुणवत्ता पर दबाव के दबाव का बहुत प्रभाव पड़ता है। जैसे-जैसे यह बढ़ता है, कास्टिंग का घनत्व बढ़ता है।
दबाव के दबाव का मान आमतौर पर मशीन के लॉकिंग बल के मूल्य से सीमित होता है, जो चल मैट्रिक्स (पीएफ) पर धातु द्वारा लगाए गए दबाव से अधिक होना चाहिए। इसलिए, मोटी दीवार वाली कास्टिंग की स्थानीय प्री-प्रेसिंग, जिसे एशिगाई प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है, बहुत रुचि प्राप्त कर रही है। बड़े क्रॉस-सेक्शन फीडरों के माध्यम से मोल्ड गुहा में धातु के प्रवेश की कम दर और डबल प्लंजर की मदद से क्रिस्टलीकरण पिघल के प्रभावी पूर्व-दबाव से घने कास्टिंग प्राप्त करना संभव हो जाता है।
कास्टिंग की गुणवत्ता मिश्र धातु और मोल्ड के तापमान से भी काफी प्रभावित होती है। एक साधारण विन्यास की मोटी दीवार वाली कास्टिंग के निर्माण में, पिघल को लिक्विडस तापमान से 20-30 डिग्री सेल्सियस नीचे के तापमान पर डाला जाता है। पतली दीवार वाली कास्टिंग के लिए लिक्विडस तापमान से 10-15 डिग्री सेल्सियस ऊपर सुपरहीट किए गए पिघल के उपयोग की आवश्यकता होती है। सिकुड़न तनाव के परिमाण को कम करने और कास्टिंग में दरारें बनने से रोकने के लिए, डालने से पहले सांचों को गर्म किया जाता है। निम्नलिखित ताप तापमान की अनुशंसा की जाती है:
ढलाई दीवार की मोटाई, मिमी 1-2 2-3 3-5 5-8
तापन तापमान
सांचे, °С 250—280 200—250 160—200 120—160
थर्मल शासन की स्थिरता हीटिंग (इलेक्ट्रिक) या कूलिंग (पानी) मोल्ड्स द्वारा प्रदान की जाती है।
सांचों की कामकाजी सतह को चिपकने और पिघलने के क्षरणकारी प्रभावों से बचाने के लिए, कोर के निष्कर्षण के दौरान घर्षण को कम करने और कास्टिंग के निष्कर्षण को सुविधाजनक बनाने के लिए, सांचों को चिकनाई दी जाती है। इस प्रयोजन के लिए, वसायुक्त (ग्रेफाइट या एल्यूमीनियम पाउडर के साथ तेल) या जलीय (नमक समाधान, कोलाइडल ग्रेफाइट पर आधारित जलीय तैयारी) स्नेहक का उपयोग किया जाता है।
वैक्यूम मोल्ड के साथ कास्टिंग करने पर एल्यूमीनियम मिश्र धातु से कास्टिंग का घनत्व काफी बढ़ जाता है। ऐसा करने के लिए, मोल्ड को एक सीलबंद आवरण में रखा जाता है, जिसमें आवश्यक वैक्यूम बनाया जाता है। "ऑक्सीजन प्रक्रिया" का उपयोग करके अच्छे परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं। ऐसा करने के लिए, सांचे की गुहा में हवा को ऑक्सीजन से बदल दिया जाता है। मोल्ड गुहा में धातु के प्रवेश की उच्च दर पर, जो पिघल द्वारा ऑक्सीजन के कब्जे का कारण बनता है, कास्टिंग में उपक्रस्टल सरंध्रता नहीं बनती है, क्योंकि सभी फंसे हुए ऑक्सीजन को ठीक एल्यूमीनियम ऑक्साइड के गठन पर खर्च किया जाता है, जो ध्यान देने योग्य प्रभाव नहीं डालता है कास्टिंग के यांत्रिक गुण। ऐसी कास्टिंग को ताप उपचार के अधीन किया जा सकता है।
तकनीकी विशिष्टताओं की आवश्यकताओं के आधार पर, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से कास्टिंग को विभिन्न प्रकार के नियंत्रण के अधीन किया जा सकता है: आंतरिक दोषों का पता लगाने के लिए एक्स-रे, गामा-रे दोष का पता लगाना या अल्ट्रासोनिक; आयामी विचलन निर्धारित करने के लिए चिह्न; सतह की दरारों का पता लगाने के लिए ल्यूमिनसेंट; जकड़न का आकलन करने के लिए हाइड्रो- या न्यूमोकंट्रोल। सूचीबद्ध प्रकार के नियंत्रण की आवृत्ति तकनीकी स्थितियों में निर्दिष्ट की जाती है या संयंत्र के मुख्य धातुकर्मी के विभाग द्वारा निर्धारित की जाती है। पहचाने गए दोष, यदि तकनीकी विशिष्टताओं द्वारा अनुमति दी जाती है, तो वेल्डिंग या संसेचन द्वारा समाप्त कर दिए जाते हैं। आर्गन-आर्क वेल्डिंग का उपयोग अंडरफिल, शैल, दरारों के ढीलेपन की वेल्डिंग के लिए किया जाता है। वेल्डिंग से पहले, दोषपूर्ण जगह को इस तरह से काटा जाता है कि खांचे की दीवारों का ढलान 30 - 42 ° हो। कास्टिंग को 300-350C तक स्थानीय या सामान्य हीटिंग के अधीन किया जाता है। स्थानीय तापन ऑक्सी-एसिटिलीन ज्वाला द्वारा किया जाता है, सामान्य तापन चैम्बर भट्टियों में किया जाता है। वेल्डिंग उन्हीं मिश्र धातुओं से की जाती है जिनसे कास्टिंग की जाती है, जिसमें 2-6 मिमी के व्यास के साथ गैर-उपभोज्य टंगस्टन इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। व्ययआर्गन 5-12 एल/मिनट। वेल्डिंग करंट की ताकत आमतौर पर इलेक्ट्रोड व्यास के प्रति 1 मिमी 25-40 ए होती है।
कास्टिंग में सरंध्रता को बैक्लाइट वार्निश, डामर वार्निश, सुखाने वाले तेल या तरल ग्लास के साथ संसेचन द्वारा समाप्त किया जाता है। दुर्लभ वातावरण (1.3-6.5 केपीए) में कास्टिंग की प्रारंभिक होल्डिंग के साथ 490-590 केपीए के दबाव में विशेष बॉयलरों में संसेचन किया जाता है। संसेचन द्रव का तापमान 100°C पर बनाए रखा जाता है। संसेचन के बाद, कास्टिंग को 65-200 डिग्री सेल्सियस पर सुखाया जाता है, जिसके दौरान संसेचन तरल कठोर हो जाता है, और बार-बार नियंत्रण किया जाता है।
एल्युमिनियम (एल्यूमीनियम) है
एल्यूमीनियम का अनुप्रयोग
संरचनात्मक सामग्री के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस क्षमता में एल्यूमीनियम के मुख्य लाभ हैं हल्कापन, मुद्रांकन के लिए लचीलापन, संक्षारण प्रतिरोध (हवा में, एल्यूमीनियम तुरंत एक मजबूत Al2O3 फिल्म से ढका होता है, जो इसके आगे ऑक्सीकरण को रोकता है), उच्च तापीय चालकता, और इसके यौगिकों की गैर-विषाक्तता। विशेष रूप से, इन गुणों ने एल्यूमीनियम को कुकवेयर, खाद्य उद्योग में एल्यूमीनियम पन्नी और पैकेजिंग के निर्माण में बेहद लोकप्रिय बना दिया है।
एक संरचनात्मक सामग्री के रूप में एल्यूमीनियम का मुख्य नुकसान इसकी कम ताकत है, इसलिए, इसे मजबूत करने के लिए, इसे आमतौर पर क्यूप्रम और मैग्नीशियम की थोड़ी मात्रा के साथ मिश्रित किया जाता है (मिश्र धातु को ड्यूरालुमिन कहा जाता है)।
एल्यूमीनियम की विद्युत चालकता क्यूप्रम की तुलना में केवल 1.7 गुना कम है, जबकि एल्यूमीनियम प्रति किलोग्राम लगभग 4 गुना सस्ता है, लेकिन, 3.3 गुना कम घनत्व के कारण, समान प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए इसे लगभग 2 गुना कम वजन की आवश्यकता होती है। इसलिए, इसका व्यापक रूप से विद्युत इंजीनियरिंग में तारों के निर्माण, उनके परिरक्षण और यहां तक कि माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में चिप्स में कंडक्टर के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है। क्यूप्रम (63 1/ओम) की तुलना में एल्यूमीनियम की कम विद्युत चालकता (37 1/ओम) की भरपाई एल्यूमीनियम कंडक्टरों के क्रॉस सेक्शन में वृद्धि से होती है। विद्युत सामग्री के रूप में एल्युमीनियम का नुकसान एक मजबूत ऑक्साइड फिल्म की उपस्थिति है जो सोल्डरिंग को कठिन बना देती है।
गुणों की जटिलता के कारण, इसका उपयोग थर्मल उपकरणों में व्यापक रूप से किया जाता है।
एल्युमीनियम और इसके मिश्र धातु अत्यंत निम्न तापमान पर भी मजबूती बनाए रखते हैं। इस कारण क्रायोजेनिक तकनीक में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
कम लागत और जमाव में आसानी के साथ संयुक्त उच्च परावर्तनशीलता एल्यूमीनियम को दर्पण बनाने के लिए एक आदर्श सामग्री बनाती है।
गैस बनाने वाले एजेंट के रूप में निर्माण सामग्री के उत्पादन में।
एल्युमिनाइजिंग स्टील और अन्य मिश्र धातुओं को संक्षारण और स्केल प्रतिरोध देता है, उदाहरण के लिए, पिस्टन आंतरिक दहन इंजन वाल्व, टरबाइन ब्लेड, तेल रिग, हीट एक्सचेंज उपकरण, और गैल्वनाइजिंग की जगह भी लेता है।
एल्यूमीनियम सल्फाइड का उपयोग हाइड्रोजन सल्फाइड के उत्पादन के लिए किया जाता है।
फोमयुक्त एल्यूमीनियम को विशेष रूप से मजबूत और हल्के पदार्थ के रूप में विकसित करने के लिए अनुसंधान चल रहा है।
थर्माइट के एक घटक के रूप में, एलुमिनोथर्मी के लिए मिश्रण
एल्युमीनियम का उपयोग दुर्लभ धातुओं को उनके ऑक्साइड या हैलाइड से पुनर्प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
एल्युमीनियम कई मिश्र धातुओं का एक महत्वपूर्ण घटक है। उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम कांस्य में, मुख्य घटक तांबा और एल्यूमीनियम हैं। मैग्नीशियम मिश्रधातुओं में, एल्यूमीनियम का उपयोग अक्सर एक योज्य के रूप में किया जाता है। विद्युत हीटरों में स्पाइरल के निर्माण के लिए फेक्रल (Fe, Cr, Al) का उपयोग किया जाता है (अन्य मिश्र धातुओं के साथ)।
एल्युमिनियम कॉफ़ी" ऊँचाई = "449" src = "/चित्र/निवेश/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" शीर्षक = "21। क्लासिक इतालवी एल्यूमीनियम कॉफी निर्माता" width="376" />!}
जब एल्युमीनियम बहुत महंगा था, तो इससे विभिन्न प्रकार के आभूषण व्यापार की वस्तुएँ बनाई जाती थीं। इसलिए, नेपोलियन III ने एल्यूमीनियम बटन का आदेश दिया, और 1889 में दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव को सोने और एल्यूमीनियम से बने कटोरे के साथ तराजू भेंट किया गया। उनके लिए फैशन तुरंत पारित हो गया जब इसके उत्पादन के लिए नई प्रौद्योगिकियां (विकास) सामने आईं, जिससे लागत कई गुना कम हो गई। अब आभूषणों के निर्माण में कभी-कभी एल्युमीनियम का उपयोग किया जाता है।
जापान में, पारंपरिक गहनों के निर्माण में एल्युमीनियम का उपयोग किया जाता है।
एल्यूमीनियम और इसके यौगिकों का उपयोग द्विप्रणोदक प्रणोदक में उच्च प्रदर्शन प्रणोदक के रूप में और ठोस प्रणोदक में प्रणोदक के रूप में किया जाता है। रॉकेट ईंधन के रूप में निम्नलिखित एल्यूमीनियम यौगिक सबसे अधिक व्यावहारिक रुचि के हैं:
ठोस रॉकेट प्रणोदक में ईंधन के रूप में पाउडर एल्यूमीनियम। इसका उपयोग हाइड्रोकार्बन में पाउडर और सस्पेंशन के रूप में भी किया जाता है।
एल्यूमीनियम हाइड्राइड.
एल्यूमीनियम बोरेन.
ट्राइमिथाइलएल्युमिनियम।
ट्राइएथिलएल्युमिनियम।
ट्राइप्रोपाइल एल्यूमीनियम।
ट्राइएथिलएल्युमिनियम (आमतौर पर, ट्राइएथिलबोरोन के साथ) का उपयोग रॉकेट इंजनों में रासायनिक प्रज्वलन (यानी, शुरुआती ईंधन के रूप में) के लिए भी किया जाता है, क्योंकि यह ऑक्सीजन गैस में स्वचालित रूप से प्रज्वलित होता है।
इसका थोड़ा विषैला प्रभाव होता है, लेकिन कई पानी में घुलनशील अकार्बनिक एल्यूमीनियम यौगिक लंबे समय तक घुली हुई अवस्था में रहते हैं और पीने के पानी के माध्यम से मनुष्यों और गर्म रक्त वाले जानवरों पर हानिकारक प्रभाव डाल सकते हैं। सबसे जहरीले क्लोराइड, नाइट्रेट, एसीटेट, सल्फेट्स आदि हैं। मनुष्यों के लिए, एल्यूमीनियम यौगिकों की निम्नलिखित खुराक (शरीर के वजन का मिलीग्राम/किग्रा) निगलने पर विषाक्त प्रभाव डालती है:
एल्यूमीनियम एसीटेट - 0.2-0.4;
एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड - 3.7-7.3;
एल्युमीनियम फिटकरी - 2.9.
सबसे पहले, यह तंत्रिका तंत्र पर कार्य करता है (तंत्रिका ऊतक में जमा हो जाता है, जिससे केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के कार्य में गंभीर विकार हो जाते हैं)। हालाँकि, एल्यूमीनियम की न्यूरोटॉक्सिक संपत्ति का अध्ययन 1960 के दशक के मध्य से किया गया है, क्योंकि मानव शरीर में धातु का संचय इसके उत्सर्जन के तंत्र से बाधित होता है। सामान्य परिस्थितियों में, प्रति दिन 15 मिलीग्राम तक तत्व मूत्र में उत्सर्जित हो सकता है। तदनुसार, सबसे बड़ा नकारात्मक प्रभाव बिगड़ा हुआ गुर्दे उत्सर्जन समारोह वाले लोगों में देखा जाता है।
कुछ जैविक अध्ययनों के अनुसार, मानव शरीर में एल्युमीनियम के सेवन को अल्जाइमर रोग के विकास का एक कारक माना गया था, लेकिन बाद में इन अध्ययनों की आलोचना की गई और एक के दूसरे के साथ संबंध के निष्कर्ष का खंडन किया गया।
एल्यूमीनियम की रासायनिक विशेषताएं ऑक्सीजन के लिए इसकी उच्च आत्मीयता से निर्धारित होती हैं खनिजएल्यूमीनियम ऑक्सीजन ऑक्टाहेड्रा और टेट्राहेड्रा में शामिल है), निरंतर वैलेंस (3), अधिकांश प्राकृतिक यौगिकों की खराब घुलनशीलता। मैग्मा के जमने और आग्नेय चट्टानों के निर्माण के दौरान अंतर्जात प्रक्रियाओं में, एल्यूमीनियम फेल्डस्पार, अभ्रक और अन्य खनिजों - एलुमिनोसिलिकेट्स के क्रिस्टल जाली में प्रवेश करता है। जीवमंडल में, एल्यूमीनियम एक कमजोर प्रवासी है; यह जीवों और जलमंडल में दुर्लभ है। आर्द्र जलवायु में, जहां प्रचुर वनस्पति के सड़ने वाले अवशेष बहुत सारे कार्बनिक अम्ल बनाते हैं, एल्यूमीनियम मिट्टी और पानी में ऑर्गेनोमिनल कोलाइडल यौगिकों के रूप में स्थानांतरित हो जाता है; एल्युमीनियम कोलाइड्स द्वारा सोख लिया जाता है और मिट्टी के निचले हिस्से में अवक्षेपित हो जाता है। एल्युमीनियम और सिलिकॉन के बीच का बंधन आंशिक रूप से टूट जाता है और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में कुछ स्थानों पर खनिज बनते हैं - एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड्स - बोहेमाइट, डायस्पोर, हाइड्रार्जिलाइट। अधिकांश एल्युमीनियम एल्युमिनोसिलिकेट्स - काओलिनाइट, बीडेलाइट और अन्य मिट्टी के खनिजों का हिस्सा है। कमजोर गतिशीलता आर्द्र उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों की अपक्षय परत में एल्यूमीनियम के अवशिष्ट संचय को निर्धारित करती है। परिणामस्वरूप जलोढ़ बॉक्साइट बनते हैं। पिछले भूवैज्ञानिक युगों में, बॉक्साइट झीलों और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों के समुद्र के तटीय क्षेत्र (उदाहरण के लिए, कजाकिस्तान के तलछटी बॉक्साइट) में भी जमा हुए थे। मैदानों और रेगिस्तानों में, जहां बहुत कम जीवित पदार्थ हैं, और पानी तटस्थ और क्षारीय हैं, एल्यूमीनियम लगभग पलायन नहीं करता है। एल्युमीनियम का प्रवासन ज्वालामुखीय क्षेत्रों में सबसे अधिक तीव्र होता है, जहाँ अत्यधिक अम्लीय नदी और एल्युमीनियम से भरपूर भूमिगत जल देखा जाता है। क्षारीय - समुद्री (नदियों और अन्य के मुहाने पर) के साथ अम्लीय पानी के विस्थापन के स्थानों में, बॉक्साइट जमा के निर्माण के साथ एल्यूमीनियम जमा हो जाता है।
एल्युमीनियम जानवरों और पौधों के ऊतकों का हिस्सा है; स्तनधारियों के अंगों में 10-3 से 10-5% एल्युमीनियम (प्रति कच्चे पदार्थ) पाया गया। एल्युमीनियम लीवर, अग्न्याशय और थायरॉयड ग्रंथियों में जमा हो जाता है। पादप उत्पादों में, एल्युमीनियम की मात्रा 4 मिलीग्राम प्रति 1 किलोग्राम शुष्क पदार्थ (आलू) से लेकर 46 मिलीग्राम (पीला शलजम) तक होती है, पशु उत्पादों में - 4 मिलीग्राम (शहद) से 72 मिलीग्राम प्रति 1 किलोग्राम शुष्क पदार्थ () तक होती है। दैनिक मानव आहार में एल्युमीनियम की मात्रा 35-40 मिलीग्राम तक पहुँच जाती है। ज्ञात जीव एल्यूमीनियम सांद्रक हैं, उदाहरण के लिए, क्लब मॉस (लाइकोपोडियासी), जिसमें राख में 5.3% तक एल्यूमीनियम होता है, मोलस्क (हेलिक्स और लिथोरिना), जिनकी राख में 0.2-0.8% एल्यूमीनियम होता है। फॉस्फेट के साथ अघुलनशील यौगिक बनाकर, एल्यूमीनियम पौधों (जड़ों द्वारा फॉस्फेट अवशोषण) और जानवरों (आंतों में फॉस्फेट अवशोषण) के पोषण को बाधित करता है।
मुख्य क्रेता विमानन है। विमान के सबसे भारी भार वाले तत्व (त्वचा, शक्ति सुदृढ़ीकरण सेट) ड्यूरालुमिन से बने होते हैं। और वे इस मिश्रधातु को अंतरिक्ष में ले गये। वह चंद्रमा पर भी उतरा और पृथ्वी पर लौट आया। और ब्यूरो के डिजाइनरों द्वारा बनाए गए स्टेशन "लूना", "वीनस", "मार्स", जिसका नेतृत्व कई वर्षों तक जॉर्जी निकोलाइविच बाबाकिन (1914-1971) ने किया था, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के बिना नहीं चल सकते थे।
एल्यूमीनियम-मैंगनीज और एल्यूमीनियम-मैग्नीशियम प्रणाली (एएमटी और एएमजी) की मिश्र धातु उच्च गति वाले "रॉकेट" और "उल्का" - हाइड्रोफॉइल के पतवार के लिए मुख्य सामग्री हैं।
लेकिन एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग न केवल अंतरिक्ष, विमानन, समुद्री और नदी परिवहन में किया जाता है। भूमि परिवहन में एल्युमीनियम का मजबूत स्थान है। निम्नलिखित डेटा ऑटोमोटिव उद्योग में एल्यूमीनियम के व्यापक उपयोग की बात करता है। 1948 में, प्रति एक 3.2 किलोग्राम एल्यूमीनियम का उपयोग किया गया था, 1958 में - 23.6, 1968 में - 71.4, और आज यह आंकड़ा 100 किलोग्राम से अधिक है। एल्युमीनियम रेलवे परिवहन में भी दिखाई दिया। और रस्कया ट्रोइका सुपरएक्सप्रेस 50% से अधिक एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बना है।
निर्माण में एल्युमीनियम का प्रयोग अधिकाधिक किया जा रहा है। नई इमारतों में, मजबूत और हल्के बीम, छत, कॉलम, रेलिंग, बाड़, एल्यूमीनियम आधारित मिश्र धातुओं से बने वेंटिलेशन सिस्टम के तत्व अक्सर उपयोग किए जाते हैं। हाल के वर्षों में, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं ने कई सार्वजनिक भवनों और खेल परिसरों के निर्माण में प्रवेश किया है। एल्यूमीनियम को छत सामग्री के रूप में उपयोग करने का प्रयास किया जा रहा है। ऐसी छत कार्बन डाइऑक्साइड, सल्फर यौगिकों, नाइट्रोजन यौगिकों और अन्य हानिकारक अशुद्धियों की अशुद्धियों से डरती नहीं है, जो छत के लोहे के वायुमंडलीय क्षरण को काफी बढ़ा देती है।
मिश्रधातुओं की ढलाई के रूप में, सिलुमिन का उपयोग किया जाता है - एल्यूमीनियम-सिलिकॉन प्रणाली की मिश्रधातुएँ। ऐसे मिश्र धातुओं में अच्छी तरलता होती है, कास्टिंग में कम संकोचन और पृथक्करण (विषमता) देते हैं, जो सबसे जटिल कॉन्फ़िगरेशन भागों को कास्टिंग करके प्राप्त करना संभव बनाता है, उदाहरण के लिए, इंजन केस, पंप इम्पेलर, उपकरण केस, आंतरिक दहन इंजन ब्लॉक, पिस्टन, सिलेंडर हेड और जैकेट पिस्टन इंजन।
पतन के लिए लड़ो लागतएल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को भी सफलता मिली। उदाहरण के लिए, सिलुमिन एल्युमीनियम से 2 गुना सस्ता है। आमतौर पर, इसके विपरीत, मिश्र धातु अधिक महंगी होती है (मिश्र धातु प्राप्त करने के लिए, एक शुद्ध आधार प्राप्त करना आवश्यक है, और फिर मिश्रधातु द्वारा - एक मिश्र धातु)। 1976 में निप्रॉपेट्रोस एल्युमीनियम प्लांट में सोवियत धातुकर्मियों ने एलुमिनोसिलिकेट्स से सीधे सिलुमिन को गलाने में महारत हासिल की।
इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में एल्युमीनियम लंबे समय से जाना जाता है। हालाँकि, हाल तक, एल्युमीनियम का दायरा बिजली लाइनों और, दुर्लभ मामलों में, बिजली केबलों तक ही सीमित था। केबल उद्योग पर तांबे का प्रभुत्व था नेतृत्व करना. केबल संरचना के प्रवाहकीय तत्व क्यूप्रम से बने होते थे, और धातु आवरण से बना होता था नेतृत्व करनाया सीसा आधारित मिश्र धातु। कई दशकों तक (पहली बार, केबल कोर की सुरक्षा के लिए लेड शीथ 1851 में प्रस्तावित किया गया था) केबल शीथ के लिए एकमात्र धातु सामग्री थी। वह इस भूमिका में उत्कृष्ट हैं, लेकिन खामियों से रहित नहीं - उच्च घनत्व, कम ताकत और कमी; ये केवल मुख्य हैं जिन्होंने एक व्यक्ति को अन्य धातुओं की तलाश करने के लिए प्रेरित किया जो पर्याप्त रूप से सीसे की जगह ले सकती हैं।
वे एल्युमीनियम के निकले। इस भूमिका में उनकी सेवा की शुरुआत 1939 मानी जा सकती है, और काम 1928 में शुरू हुआ। हालाँकि, केबल प्रौद्योगिकी में एल्यूमीनियम के उपयोग में एक गंभीर बदलाव 1948 में हुआ, जब एल्यूमीनियम शीथ के निर्माण की तकनीक विकसित और महारत हासिल की गई।
तांबा भी कई दशकों तक विद्युत धारा प्रवाहित करने वाले कंडक्टरों के निर्माण के लिए एकमात्र धातु रहा है। तांबे की जगह लेने वाली सामग्रियों के अध्ययन से पता चला है कि एल्यूमीनियम ऐसी धातु होनी चाहिए और हो सकती है। इसलिए, दो धातुओं के बजाय, अनिवार्य रूप से अलग-अलग उद्देश्यों के लिए, एल्यूमीनियम ने केबल प्रौद्योगिकी में प्रवेश किया।
इस प्रतिस्थापन के कई फायदे हैं। सबसे पहले, एक तटस्थ कंडक्टर के रूप में एल्यूमीनियम खोल का उपयोग करने की संभावना धातु और वजन में कमी में एक महत्वपूर्ण बचत है। दूसरे, उच्च शक्ति. तीसरा, स्थापना को सुविधाजनक बनाना, परिवहन लागत को कम करना, केबल की लागत को कम करना आदि।
एल्युमीनियम तारों का उपयोग ओवरहेड विद्युत लाइनों के लिए भी किया जाता है। लेकिन समतुल्य प्रतिस्थापन करने में बहुत प्रयास और समय लगा। कई विकल्प विकसित किए गए हैं, और उनका उपयोग विशिष्ट स्थिति के आधार पर किया जाता है। [बढ़ी हुई ताकत और बढ़े हुए रेंगने वाले प्रतिरोध के एल्यूमीनियम तारों का उत्पादन किया जाता है, जो 0.5% तक मैग्नीशियम, 0.5% तक सिलिकॉन, 0.45% तक लोहे के साथ मिश्रधातु, सख्त और उम्र बढ़ने से प्राप्त होता है। स्टील-एल्यूमीनियम तारों का उपयोग विशेष रूप से बिजली लाइनों के साथ विभिन्न बाधाओं के चौराहे पर आवश्यक बड़े स्पैन के प्रदर्शन के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, नदियों को पार करते समय 1500 मीटर से अधिक के विस्तार होते हैं।
स्थानांतरण प्रौद्योगिकी में एल्यूमिनियम बिजलीलंबी दूरी पर इनका उपयोग न केवल कंडक्टर सामग्री के रूप में किया जाता है। डेढ़ दशक पहले, बिजली पारेषण टावरों के निर्माण के लिए एल्यूमीनियम आधारित मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाने लगा। वे सबसे पहले हमारे यहां बनाए गए थे देशकाकेशस में. वे स्टील की तुलना में लगभग 2.5 गुना हल्के होते हैं और उन्हें संक्षारण संरक्षण की आवश्यकता नहीं होती है। इस प्रकार, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और बिजली पारेषण प्रौद्योगिकी में उसी धातु ने लोहे, तांबे और सीसे की जगह ले ली।
और ऐसा या लगभग ऐसा ही प्रौद्योगिकी के अन्य क्षेत्रों में भी था। एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने टैंक, पाइपलाइन और अन्य असेंबली इकाइयों ने तेल, गैस और रासायनिक उद्योगों में खुद को अच्छी तरह साबित किया है। उन्होंने कई संक्षारण-प्रतिरोधी धातुओं और सामग्रियों, जैसे कि लौह-कार्बन मिश्र धातु के कंटेनर, को आक्रामक तरल पदार्थों को संग्रहीत करने के लिए अंदर से इनेमल से बदल दिया है (इस महंगी डिजाइन की इनेमल परत में दरार से नुकसान या दुर्घटना भी हो सकती है)।
पन्नी के उत्पादन के लिए दुनिया में सालाना 1 मिलियन टन से अधिक एल्यूमीनियम खर्च किया जाता है। पन्नी की मोटाई, उसके उद्देश्य के आधार पर, 0.004-0.15 मिमी की सीमा में है। इसका अनुप्रयोग अत्यंत विविध है। इसका उपयोग विभिन्न खाद्य और औद्योगिक उत्पादों - चॉकलेट, मिठाई, दवाएं, सौंदर्य प्रसाधन, फोटोग्राफिक उत्पाद आदि की पैकेजिंग के लिए किया जाता है।
पन्नी का उपयोग संरचनात्मक सामग्री के रूप में भी किया जाता है। गैस से भरे प्लास्टिक का एक समूह है - मधुकोश प्लास्टिक - नियमित ज्यामितीय आकार की नियमित रूप से दोहराई जाने वाली कोशिकाओं की एक प्रणाली के साथ सेलुलर सामग्री, जिनकी दीवारें एल्यूमीनियम पन्नी से बनी होती हैं।
ब्रॉकहॉस और एफ्रॉन का विश्वकोश
अल्युमीनियम- (मिट्टी) रसायन। zn. एएल; पर। वी = 27.12; धड़कता है वी = 2.6; एमपी। लगभग 700°. चांदी जैसी सफेद, मुलायम, सुरीली धातु; सिलिकिक एसिड के साथ संयोजन में मिट्टी, फेल्डस्पार, अभ्रक का मुख्य घटक है; सभी मिट्टियों में पाया जाता है। जाता है…… रूसी भाषा के विदेशी शब्दों का शब्दकोश
अल्युमीनियम- (प्रतीक अल), एक चांदी-सफेद धातु, आवर्त सारणी के तीसरे समूह का एक तत्व। इसे पहली बार 1827 में शुद्ध रूप में प्राप्त किया गया था। विश्व की परत में सबसे आम धातु; इसका मुख्य स्रोत बॉक्साइट अयस्क है। प्रक्रिया… … वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश
अल्युमीनियम- एल्युमीनियम, एल्युमीनियम (रासायनिक चिह्न A1, परमाणु भार 27.1), पृथ्वी की सतह पर सबसे आम धातु और, O और सिलिकॉन के बाद, पृथ्वी की पपड़ी का सबसे महत्वपूर्ण घटक। A. प्रकृति में मुख्य रूप से सिलिकिक एसिड लवण (सिलिकेट्स) के रूप में होता है; ... ... बिग मेडिकल इनसाइक्लोपीडिया
अल्युमीनियम- एक नीली-सफ़ेद धातु है, जिसकी विशेषता विशेष हल्कापन है। यह बहुत लचीला है और इसे आसानी से लुढ़काया जा सकता है, खींचा जा सकता है, जाली बनाई जा सकती है, मोहर लगाई जा सकती है और ढाला जा सकता है, आदि। अन्य नरम धातुओं की तरह, एल्युमीनियम भी खुद को बहुत अच्छी तरह से उधार देता है ... ... आधिकारिक शब्दावली
अल्युमीनियम- (एल्यूमीनियम), अल, आवर्त प्रणाली के समूह III का एक रासायनिक तत्व, परमाणु संख्या 13, परमाणु द्रव्यमान 26.98154; हल्की धातु, mp660 °С. पृथ्वी की पपड़ी में सामग्री वजन के हिसाब से 8.8% है। एल्यूमीनियम और उसके मिश्र धातुओं का उपयोग संरचनात्मक सामग्री के रूप में किया जाता है ... ... सचित्र विश्वकोश शब्दकोश
अल्युमीनियम- एल्युमीनियम, एल्युमीनियम नर., रसायन. क्षार धातु मिट्टी, एल्यूमिना आधार, मिट्टी; साथ ही जंग, लोहा का आधार; और यारी तांबा. एलुमिनाईट नर. फिटकरी जैसा जीवाश्म, जलयुक्त एल्युमिना सल्फेट। अलुनित पति. जीवाश्म, बहुत करीब... डाहल का व्याख्यात्मक शब्दकोश
अल्युमीनियम- (रजत, प्रकाश, पंखों वाला) रूसी पर्यायवाची का धातु शब्दकोश। एल्युमिनियम एन., पर्यायवाची शब्दों की संख्या: 8 मिट्टी (2) ... पर्यायवाची शब्दकोष
अल्युमीनियम- (अव्य. एलुमेन एलम से एल्युमिनियम), अल, आवर्त प्रणाली के समूह III का एक रासायनिक तत्व, परमाणु क्रमांक 13, परमाणु द्रव्यमान 26.98154। चांदी जैसी सफेद धातु, हल्की (2.7 ग्राम/सेमी³), नमनीय, उच्च विद्युत चालकता के साथ, एमपी 660 .C... ... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश
अल्युमीनियम- अल (अक्षांश से। एल्युमेन फिटकरी का नाम, प्राचीन काल में रंगाई और टैनिंग में एक मार्डेंट के रूप में उपयोग किया जाता है * ए। एल्युमीनियम; एन। एल्युमीनियम; एफ। एल्युमीनियम; और। एल्युमिनियो), रसायन। समूह III तत्व आवधिक। मेंडेलीव सिस्टम, पर। एन। 13, पर. एम. 26.9815 ... भूवैज्ञानिक विश्वकोश
अल्युमीनियम- एल्युमीनियम, एल्युमीनियम, पी.एल. कोई पति नहीं। (अक्षांश से। एलुमेन एलम)। चांदी जैसी सफेद निंदनीय हल्की धातु। उषाकोव का व्याख्यात्मक शब्दकोश। डी.एन. उषाकोव। 1935 1940... उषाकोव का व्याख्यात्मक शब्दकोश
परिचय।
लगभग 100 साल पहले, निकोलाई गैवरिलोविच चेर्नशेव्स्की ने एल्युमीनियम के बारे में कहा था कि इस धातु के लिए एक महान भविष्य तय है, एल्युमीनियम समाजवाद की धातु है। वह एक दूरदर्शी व्यक्ति निकले: 20वीं सदी में। तत्व संख्या 13 एल्यूमीनियम कई संरचनात्मक सामग्रियों का आधार बन गया। तीसरी अवधि का तत्व और आवधिक प्रणाली का IIIA-समूह। ऑक्सीकरण अवस्था के परमाणु 3S23p1 का इलेक्ट्रॉनिक सूत्र + III और 0 है।
इलेक्ट्रोनगेटिविटी (1.47) द्वारा यह बेरिलियम के समान है, यह उभयचर (अम्लीय और क्षारीय) गुण प्रदर्शित करता है। यौगिकों में, यह धनायनों और ऋणायनों की संरचना में हो सकता है। प्रकृति में, चौथा सबसे आम तत्व (धातुओं में पहला) रासायनिक रूप से बाध्य अवस्था में है। यह कई एलुमिनोसिलिकेट खनिजों, चट्टानों (ग्रेनाइट, पोर्फिरी, बेसाल्ट, नीस, शेल्स), विभिन्न मिट्टी (सफेद मिट्टी कहा जाता है) का एक हिस्सा है काओलिन),बॉक्साइट और एल्यूमिना Al2O3।
किसी व्यक्ति द्वारा पहली बार हल्की चांदी जैसी धातु का एक टुकड़ा उठाए जाने के बाद से डेढ़ शताब्दी से अधिक समय से एल्युमीनियम उत्पादन की गतिशीलता का पता लगाना उत्सुक है।
पहले 30 वर्षों के लिए, 1825 से 1855 तक, कोई सटीक आंकड़े नहीं हैं। एल्युमीनियम के उत्पादन के लिए कोई औद्योगिक तरीके नहीं थे; प्रयोगशालाओं में, इसे अधिकतम किलोग्राम में, बल्कि ग्राम में प्राप्त किया जाता था। जब 1855 में पेरिस में विश्व प्रदर्शनी में पहली बार एल्यूमीनियम पिंड का प्रदर्शन किया गया था, तो इसे एक दुर्लभ रत्न माना गया था। और वह प्रदर्शनी में दिखाई दिए क्योंकि 1855 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी एटियेन सेंट-क्लेयर डेविल ने डबल सोडियम क्लोराइड और एल्यूमीनियम NaCl · AlCl3 से सोडियम धातु द्वारा तत्व संख्या 13 के विस्थापन के आधार पर एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए पहली औद्योगिक विधि विकसित की थी। .
1855 से 1890 तक 36 वर्षों तक सेंट-क्लेयर डेविल विधि द्वारा 200 टन एल्युमीनियम धातु प्राप्त की गई।
19वीं सदी के आखिरी दशक में (पहले से ही एक नई विधि से) दुनिया में 28 हजार टन एल्युमीनियम प्राप्त किया गया था।
1930 में, इस धातु की विश्व गलाने की मात्रा 300 हजार टन थी।
1975 में, अकेले पूंजीवादी देशों ने लगभग 10 मिलियन टन एल्युमीनियम का उत्पादन किया, और ये आंकड़े सबसे अधिक नहीं हैं। अमेरिकन इंजीनियरिंग एंड माइनिंग जर्नल के अनुसार, 1975 में पूंजीवादी देशों में एल्युमीनियम उत्पादन 1974 की तुलना में 11% या 14 लाख टन कम हो गया।
एल्युमीनियम की कीमत में बदलाव भी उतना ही चौंकाने वाला है। 1825 में इसकी कीमत लोहे से 1,500 गुना अधिक थी, आज इसकी कीमत केवल तीन गुना है। आज, एल्युमीनियम सादे कार्बन स्टील से अधिक महंगा है, लेकिन स्टेनलेस स्टील से सस्ता है। यदि हम एल्यूमीनियम और स्टील उत्पादों की लागत की गणना करते हैं, तो उनके वजन और संक्षारण के सापेक्ष प्रतिरोध को ध्यान में रखते हुए, यह पता चलता है कि आज कई मामलों में स्टील की तुलना में एल्यूमीनियम का उपयोग करना अधिक लाभदायक है।
अल के भौतिक गुण
चाँदी-सफ़ेद, चमकदार, लचीली धातु। हवा में, यह Al2O3 की एक मैट सुरक्षात्मक फिल्म से ढका हुआ है, जो बहुत स्थिर है और धातु को जंग से बचाता है; सांद्रित HNO3 में निष्क्रिय।
भौतिक स्थिरांक:
एम, = 26.982 » 27, पी = 2.70 ग्राम/सेमी3
एमपी 660.37 डिग्री सेल्सियस, टीबीपी=2500 डिग्री सेल्सियस
रासायनिक गुण ए एल
रासायनिक रूप से सक्रिय, उभयधर्मी गुण प्रदर्शित करता है - एसिड और क्षार के साथ प्रतिक्रिया करता है:
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + ZH2
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na] + 3H2
2Al + 6NaOH(t) = 2NaAlO2+ + 3H2 + 2Na2O
मिश्रित एल्यूमीनियम पानी के साथ तीव्रता से प्रतिक्रिया करता है:
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 ¯ + 3H2 + 836 kJ
एक मजबूत कम करने वाला एजेंट, गर्म होने पर, ऑक्सीजन, सल्फर, नाइट्रोजन और कार्बन के साथ परस्पर क्रिया करता है:
4Al+3O2=2Al2O3, 2Al+3S=Al2S3
2Al+N2=2AlN, 4Al+3C=Al4Cz
क्लोरीन, ब्रोमीन और आयोडीन के साथ, प्रतिक्रिया कमरे के तापमान पर होती है (आयोडीन के लिए उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है - H2O की एक बूंद), हैलाइड्स AlCl3, AlBr3 और AlI3 बनते हैं।
औद्योगिक दृष्टि से महत्वपूर्ण विधि एलुमिनोथर्मी:
2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr
10Al + ZV2O5 = 5Al2O3 + 6V
एल्युमीनियम Nv को घटाकर N-III कर देता है:
8Al + 30HNO3 (अत्यधिक पतला) = 8Al (NO3) 3 + 3NH4NO3 + 9H2O
8Al + 18H2O + 5KOH + 3KNO3 = 8K + 3NH3
(इन प्रतिक्रियाओं के पीछे प्रेरक शक्ति परमाणु हाइड्रोजन H° का मध्यवर्ती विमोचन है, और दूसरी प्रतिक्रिया में, एक स्थिर हाइड्रॉक्सो कॉम्प्लेक्स [Al (OH) 4] 3- का निर्माण होता है)।
अल प्राप्त करना और उसका उपयोग करना
उद्योग में Al प्राप्त करना - पिघल में Al2O3 का इलेक्ट्रोलिसिस क्रायोलाइट Na3[AlF6] 950 °С पर:
इसका उपयोग दुर्लभ धातुओं को प्राप्त करने और इस्पात संरचनाओं की वेल्डिंग के लिए एलुमिनोथर्मी में एक अभिकर्मक के रूप में किया जाता है।
एल्यूमीनियम सबसे महत्वपूर्ण संरचनात्मक सामग्री है, हल्के संक्षारण प्रतिरोधी मिश्र धातुओं का आधार (मैग्नीशियम के साथ - ड्यूरालुमिन,या ड्यूरालुमिन, के साथताँबा -- एल्यूमीनियम कांस्य,जिसमें से एक छोटा सा परिवर्तन किया जाता है)। बड़ी मात्रा में शुद्ध एल्यूमीनियम का उपयोग बर्तन और बिजली के तारों के निर्माण में किया जाता है।
अल्यूमिनियम ऑक्साइड अल 2 हे 3
सफेद अनाकार पाउडर या बहुत कठोर सफेद क्रिस्टल। भौतिक स्थिरांक:
श्री = 101.96»102, पी = 3.97 ग्राम/सेमी3 tmelt=2053°С, tboil=3000°С
क्रिस्टलीय Al2O3 रासायनिक रूप से निष्क्रिय है, अनाकार अधिक सक्रिय है। घोल में अम्ल और क्षार के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है, उभयधर्मी गुण प्रदर्शित करता है:
Al2O3 + 6HCl(सांद्र) = 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH(सांद्र) + 3H2O = 2Na
(NaAlO2 क्षार पिघल में बनता है)। दूसरी प्रतिक्रिया का उपयोग बॉक्साइट को "खोलने" के लिए किया जाता है।
एल्यूमीनियम उत्पादन के लिए कच्चे माल के अलावा, पाउडर के रूप में Al2O3 दुर्दम्य, रासायनिक रूप से प्रतिरोधी और अपघर्षक सामग्री के एक घटक के रूप में कार्य करता है। क्रिस्टल के रूप में, इसका उपयोग लेजर और सिंथेटिक रत्नों (माणिक, नीलम, आदि) के निर्माण के लिए किया जाता है, जो अन्य धातु ऑक्साइड - Cr2O3 (लाल), Ti2O3 और Fe2O3 (नीला) की अशुद्धियों से रंगे होते हैं।
एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड Al(OH)3
सफेद अनाकार (जेल जैसा) या क्रिस्टलीय। पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील। भौतिक स्थिरांक:
श्री=78.00, पी=3.97 ग्राम/सेमी3,
टी डीकॉम > 170 डिग्री सेल्सियस
गर्म करने पर यह चरणबद्ध तरीके से विघटित होकर एक मध्यवर्ती उत्पाद बनाता है - मेटाहाइड्रॉक्साइडअलO(OH):
उभयधर्मी, समान रूप से स्पष्ट अम्लीय और मूल गुण दिखाता है:
NaOH के साथ संलयन करने पर NaAlO बनता है।
के लिए प्राप्तअवक्षेप अल (OH) 3 क्षार का आमतौर पर उपयोग नहीं किया जाता है (अवक्षेप के समाधान में संक्रमण की आसानी के कारण), लेकिन अमोनिया हाइड्रेट के साथ एल्यूमीनियम लवण पर कार्रवाई की जाती है;
कमरे के तापमान पर Al (OH) 3 बनता है, और उबलने पर कम सक्रिय AlO (OH) बनता है:
Al(OH)3 प्राप्त करने का एक सुविधाजनक तरीका CO2 को हाइड्रॉक्सो कॉम्प्लेक्स समाधान के माध्यम से पारित करना है:
[Al(OH)4]- + CO2 = Al(OH)3¯+ HCO3-
इसका उपयोग एल्यूमीनियम लवण, कार्बनिक रंगों के संश्लेषण के लिए किया जाता है; गैस्ट्रिक जूस की अतिअम्लता की दवा के रूप में।
एल्यूमीनियम लवण
एल्यूमीनियम और मजबूत एसिड के लवण पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं और काफी हद तक धनायन हाइड्रोलिसिस से गुजरते हैं, जिससे एक अत्यधिक अम्लीय वातावरण बनता है जिसमें मैग्नीशियम और जस्ता जैसी धातुएं घुल जाती हैं:
ए) AlCl3 = Alz++ ZCl-
Al3++H2OÛAlOH2++H+
बी) Zn+2H+=Zn2++H2
AlF3 फ्लोराइड और AlPO4 ऑर्थोफॉस्फेट पानी में अघुलनशील हैं, और बहुत कमजोर एसिड के लवण, उदाहरण के लिए H2CO3, जलीय घोल से वर्षा द्वारा बिल्कुल भी नहीं बनते हैं।
एल्युमिनियम डबल लवण ज्ञात हैं - फिटकिरीरचना MIAl(SO4)2 12H2O (MI=Na+, K+, Rb+, Cs+, TI+, NH4+), उनमें से सबसे आम पोटैशियम फिटकिरी KAl(SO4)2 12H2O.
एल्यूमीनियम के द्विआधारी यौगिक
मुख्य रूप से सहसंयोजक बंध वाले यौगिक, जैसे AlS3 सल्फाइड और AlC3 कार्बाइड।
पानी से पूरी तरह विघटित:
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 ¯ + 3H2S
Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 ¯+ CH4
इन यौगिकों का उपयोग शुद्ध गैसों के स्रोत के रूप में किया जाता है - H2S और CH4।
रुचि, रुचि...
पृथ्वी की पपड़ी का 8.80% द्रव्यमान एल्यूमीनियम से बना है - जो हमारे ग्रह पर तीसरा सबसे आम तत्व है। विश्व एल्युमीनियम उत्पादन लगातार बढ़ रहा है। यदि वजन के हिसाब से गिना जाए तो अब यह इस्पात उत्पादन का लगभग 2% है। और यदि मात्रा के हिसाब से, तो 5...6%, क्योंकि एल्युमीनियम स्टील की तुलना में लगभग तीन गुना हल्का है। एल्यूमीनियम ने आत्मविश्वास से तांबे और अन्य सभी अलौह धातुओं को तीसरे और उसके बाद के स्थानों पर धकेल दिया, जो चल रहे लौह युग की दूसरी सबसे महत्वपूर्ण धातु बन गई। पूर्वानुमानों के अनुसार, इस सदी के अंत तक, धातुओं के कुल उत्पादन में एल्युमीनियम की हिस्सेदारी वजन के हिसाब से 4...5% तक पहुंच जानी चाहिए।
इसके कई कारण हैं, मुख्य हैं एक ओर एल्युमीनियम का प्रचलन, और दूसरी ओर गुणों का एक उत्कृष्ट सेट - हल्कापन, लचीलापन, संक्षारण प्रतिरोध, विद्युत चालकता, शब्द के पूर्ण अर्थ में बहुमुखी प्रतिभा - .
एल्युमीनियम तकनीक में देर से आया क्योंकि प्राकृतिक यौगिकों में यह अन्य तत्वों के साथ दृढ़ता से जुड़ा हुआ है, मुख्य रूप से ऑक्सीजन के साथ और सिलिकॉन के साथ ऑक्सीजन के माध्यम से, और इन यौगिकों को नष्ट करने और उनमें से हल्की चांदी जैसी धातु को मुक्त करने के लिए बहुत प्रयास और ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
1825 में पहला धात्विक एल्यूमीनियम प्रसिद्ध डेनिश भौतिक विज्ञानी हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड द्वारा प्राप्त किया गया था, जो मुख्य रूप से विद्युत चुंबकत्व पर अपने काम के लिए जाने जाते थे। ओर्स्टेड ने कोयले के साथ एल्यूमिना (एल्यूमिना Al2O3) के गर्म मिश्रण के माध्यम से क्लोरीन पारित किया, और परिणामी निर्जल एल्यूमीनियम क्लोराइड को पोटेशियम मिश्रण के साथ गर्म किया गया। फिर, जैसा कि डेवी ने किया, जो, वैसे, एल्यूमिना के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा एल्यूमीनियम प्राप्त करने में विफल रहा, गर्म करने से मिश्रण विघटित हो गया, पारा वाष्पित हो गया, और एल्यूमीनियम का जन्म हुआ।
1827 में, फ्रेडरिक वॉहलर ने एल्यूमीनियम को एक अलग तरीके से प्राप्त किया, इसे पोटेशियम धातु के साथ उसी क्लोराइड से विस्थापित किया। एल्युमीनियम के उत्पादन की पहली औद्योगिक विधि, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, केवल 1855 में विकसित की गई थी, और एल्युमीनियम केवल 19वीं... 20वीं शताब्दी के अंत में तकनीकी रूप से महत्वपूर्ण धातु बन गया। क्यों?
यह स्वतः स्पष्ट है कि प्रत्येक प्राकृतिक एल्युमीनियम यौगिक को एल्युमीनियम अयस्क नहीं माना जा सकता है। मध्य में और XIX सदी के अंत में भी। रूसी रासायनिक साहित्य में, एल्यूमीनियम को अक्सर मिट्टी कहा जाता था, इसके ऑक्साइड को अभी भी एल्यूमिना कहा जाता है। इन शब्दों में - सर्वव्यापी मिट्टी में तत्व संख्या 13 की उपस्थिति का प्रत्यक्ष संकेत। लेकिन मिट्टी तीन ऑक्साइडों का एक जटिल समूह है - एल्यूमिना, सिलिका और पानी (साथ ही विभिन्न योजक); इससे एल्यूमिना को अलग करना संभव है, लेकिन ऐसा करना काफी सामान्य, आमतौर पर लाल-भूरे रंग की चट्टान से समान एल्यूमिना प्राप्त करने की तुलना में कहीं अधिक कठिन है, जिसे इसका नाम दक्षिणी फ्रांस के लेस बाक्स क्षेत्र से मिला है।
इस चट्टान-बॉक्साइट में 28 से 60% तक Al2O3 होता है। इसका मुख्य लाभ यह है कि इसमें सिलिका की तुलना में कम से कम दोगुना एल्यूमिना होता है। और इस मामले में सिलिका सबसे हानिकारक अशुद्धता है, इससे छुटकारा पाना सबसे कठिन है। इन ऑक्साइडों के अलावा, बॉक्साइट में हमेशा आयरन ऑक्साइड Fe2O3 होता है, इसमें टाइटेनियम, फॉस्फोरस, मैंगनीज, कैल्शियम और मैग्नीशियम के ऑक्साइड भी होते हैं।
द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, जब कई युद्धरत देशों के पास बॉक्साइट से प्राप्त पर्याप्त एल्युमीनियम नहीं था, तो यदि आवश्यक हो तो अन्य प्रकार के कच्चे माल का उपयोग किया गया: इटली को वेसुवियस के लावा से, संयुक्त राज्य अमेरिका और जर्मनी को - काओलिन मिट्टी, जापान से एल्युमीनियम प्राप्त हुआ। - शेल एवं एलुनाइट से। लेकिन इस एल्युमीनियम की कीमत बॉक्साइट एल्युमीनियम से औसतन पाँच गुना अधिक है, और युद्ध के बाद, जब अफ्रीका, दक्षिण अमेरिका और बाद में ऑस्ट्रेलिया में इस चट्टान के विशाल भंडार की खोज की गई, तो दुनिया भर का एल्युमीनियम उद्योग पारंपरिक बॉक्साइट कच्चे माल की ओर लौट आया।
सोवियत संघ में, नेफ़ेलिनोसायनाइट और नेफ़ेलिनिएपेटाइट चट्टानों पर आधारित एल्युमीनियम के उत्पादन के लिए फ़ैक्टरी-परीक्षणित तरीके मौजूद हैं। अज़रबैजान एसएसआर में, एल्युमीनियम सहित एक जटिल कच्चे माल के रूप में एलुनाइट का औद्योगिक विकास बहुत पहले शुरू हुआ था। लेकिन प्रकृति ने हमें सर्वोत्तम एल्यूमीनियम कच्चे माल - बॉक्साइट से वंचित नहीं किया। हमारे पास उत्तरी यूराल और तुर्गई (कजाकिस्तान में स्थित) बॉक्साइट-असर वाले क्षेत्र हैं: देश के यूरोपीय भाग के उत्तर-पश्चिम में पश्चिमी और पूर्वी साइबेरिया में बॉक्साइट हैं। तिख्विन बॉक्साइट जमा और वोल्खोव्स्काया पनबिजली स्टेशन की ऊर्जा के आधार पर, घरेलू एल्यूमीनियम उद्योग के पहले जन्मे, वोल्खोव एल्यूमीनियम संयंत्र ने 1932 में अपना काम शुरू किया। विशाल साइबेरियाई पनबिजली संयंत्रों और राज्य जिला बिजली संयंत्रों से सस्ती बिजली साइबेरिया में तेजी से विकसित हो रहे एल्यूमीनियम उद्योग का एक महत्वपूर्ण "घटक" बन गई है।
हमने ऊर्जा के बारे में बात यूं ही शुरू नहीं की। एल्युमीनियम का उत्पादन ऊर्जा गहन है। शुद्ध एल्यूमीनियम ऑक्साइड 2050°C के तापमान पर पिघलता है और पानी में नहीं घुलता है, और एल्यूमीनियम प्राप्त करने के लिए, इसे इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन किया जाना चाहिए। किसी तरह एल्युमिना के गलनांक को कम से कम 1000 डिग्री सेल्सियस तक कम करने का कोई तरीका खोजना आवश्यक था; केवल इस स्थिति में ही एल्युमीनियम तकनीकी रूप से महत्वपूर्ण धातु बन सकता है। इस समस्या को युवा अमेरिकी वैज्ञानिक चार्ल्स मार्टिन हॉल और लगभग उनके साथ ही फ्रांसीसी पॉल हेरॉक्स ने शानदार ढंग से हल किया था। उन्होंने पाया कि एल्युमिना क्रायोलाइट 3NaF · AlF3 में अच्छी तरह घुल जाता है। इस घोल को वर्तमान एल्यूमीनियम संयंत्रों में 950°C के तापमान पर इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन किया जाता है।
इलेक्ट्रोलिसिस उपकरण कोयला ब्लॉकों के साथ दुर्दम्य ईंटों से बना एक लोहे का स्नानघर है जो कैथोड के रूप में कार्य करता है। उन पर पिघला हुआ एल्यूमीनियम छोड़ा जाता है, और एनोड पर ऑक्सीजन छोड़ा जाता है, जो एनोड सामग्री (आमतौर पर कोयला) के साथ प्रतिक्रिया करता है। स्नान कम वोल्टेज के तहत संचालित होते हैं - 4.0 ... 4.5 वी, लेकिन उच्च वर्तमान पर - 150 हजार ए तक।
अमेरिकी आंकड़ों के अनुसार, पिछले तीन दशकों में एल्युमीनियम गलाने में ऊर्जा की खपत में एक तिहाई की कमी आई है, लेकिन फिर भी यह उत्पादन काफी ऊर्जा गहन बना हुआ है।
वह किस तरह का है
इलेक्ट्रोलाइटिक स्नान से, एल्यूमीनियम को आमतौर पर एक वैक्यूम करछुल का उपयोग करके हटा दिया जाता है, और क्लोरीन के साथ शुद्ध करने के बाद (मुख्य रूप से गैर-धातु अशुद्धियों को हटाने के लिए), इसे सांचों में डाला जाता है। हाल के वर्षों में, निरंतर विधि द्वारा एल्यूमीनियम सिल्लियां तेजी से डाली जा रही हैं। यह तकनीकी रूप से शुद्ध एल्यूमीनियम निकलता है, जिसमें आधार धातु 99.7% है (मुख्य अशुद्धियाँ: सोडियम, लोहा, सिलिकॉन, हाइड्रोजन)। यह एल्युमीनियम ही है जो अधिकांश उद्योगों में जाता है। यदि शुद्ध धातु की आवश्यकता होती है, तो एल्युमीनियम को किसी न किसी तरीके से परिष्कृत किया जाता है। कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन से 99.999% की शुद्धता के साथ एल्यूमीनियम प्राप्त करना संभव हो जाता है। सेमीकंडक्टर उद्योग की जरूरतों के लिए भी शुद्ध एल्युमीनियम सबफ्लोराइड के माध्यम से ज़ोन पिघलने या आसवन द्वारा प्राप्त किया जाता है।
ऐसा लगता है कि उत्तरार्द्ध को स्पष्टीकरण की आवश्यकता है। शुद्ध किए जाने वाले एल्यूमीनियम को AlF3 की उपस्थिति में वैक्यूम के तहत 1000°C तक गर्म किया जाता है। यह नमक बिना पिघले उर्ध्वपातित हो जाता है। एल्युमीनियम फ्लोराइड के साथ एल्युमीनियम की परस्पर क्रिया से सबफ्लोराइड एएलएफ का निर्माण होता है, जो एक अस्थिर पदार्थ है जिसमें एल्युमीनियम औपचारिक रूप से मोनोवैलेंट होता है। 800 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर, सबफ्लोराइड फिर से फ्लोराइड और शुद्ध एल्यूमीनियम में विघटित हो जाता है, हम जोर देते हैं, शुद्ध, क्योंकि इस गड़बड़ी के परिणामस्वरूप अशुद्धियाँ फ्लोराइड की संरचना में चली जाती हैं।
धातु की शुद्धता बढ़ने से उसके गुणों पर असर पड़ता है। एल्युमीनियम जितना शुद्ध होगा, यह उतना ही हल्का होगा, हालाँकि बहुत अधिक नहीं, इसकी तापीय और विद्युत चालकता, परावर्तनशीलता और लचीलापन उतना ही अधिक होगा। रासायनिक प्रतिरोध में वृद्धि विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है। उत्तरार्द्ध को सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म की अधिक निरंतरता द्वारा समझाया गया है, जो हवा में अल्ट्राप्योर और साधारण तकनीकी एल्यूमीनियम दोनों को कवर करता है।
हालाँकि, अल्ट्रा-प्योर एल्युमीनियम के सभी सूचीबद्ध फायदे कुछ हद तक साधारण एल्युमीनियम की भी विशेषता हैं। एल्युमीनियम हल्का है - हर कोई जानता है, इसका घनत्व 2.7 ग्राम / सेमी 3 है - स्टील की तुलना में लगभग 3 गुना कम, और तांबे की तुलना में 3.3 गुना कम। और एल्यूमीनियम की विद्युत चालकता तांबे की विद्युत चालकता से केवल एक तिहाई कम है। इन परिस्थितियों और तथ्य यह है कि एल्युमीनियम तांबे की तुलना में बहुत सस्ता हो गया है (आज - लगभग 2.5 गुना) जिसके कारण तारों और सामान्य रूप से इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में एल्युमीनियम का बड़े पैमाने पर उपयोग हुआ।
उच्च तापीय चालकता, संतोषजनक से अधिक रासायनिक प्रतिरोध के साथ मिलकर, एल्यूमीनियम को रासायनिक उद्योग, घरेलू रेफ्रिजरेटर, कार और ट्रैक्टर रेडिएटर्स में हीट एक्सचेंजर्स और अन्य उपकरणों के लिए एक आशाजनक सामग्री बनाती है। एल्यूमीनियम की उच्च परावर्तनशीलता इसके आधार पर शक्तिशाली रिफ्लेक्टर, बड़ी टेलीविजन स्क्रीन और दर्पण के निर्माण में बहुत उपयोगी साबित हुई। न्यूट्रॉन की छोटी सी पकड़ ने एल्युमीनियम को परमाणु प्रौद्योगिकी में सबसे महत्वपूर्ण धातुओं में से एक बना दिया।
एल्युमीनियम के ये सभी अनगिनत फायदे और भी महत्वपूर्ण हो जाते हैं क्योंकि यह धातु अत्यधिक तकनीकी है। यह दबाव द्वारा पूरी तरह से संसाधित होता है - रोलिंग, प्रेसिंग, स्टैम्पिंग, फोर्जिंग। यह उपयोगी गुण एल्यूमीनियम की क्रिस्टल संरचना पर आधारित है। इसकी क्रिस्टल जाली केन्द्रित फलकों वाले घनों से बनी होती है; समांतर तलों के बीच की दूरी 4.04 . इस तरह से निर्मित धातुएँ आमतौर पर प्लास्टिक विरूपण को अच्छी तरह से स्वीकार करती हैं। एल्युमीनियम कोई अपवाद नहीं है.
हालांकि, एल्युमीनियम कमजोर है। शुद्ध एल्युमीनियम की तन्यता ताकत केवल 6...8 किग्रा/मिमी3 है, और यदि इसमें अधिक मजबूत मिश्र धातु बनाने की क्षमता नहीं होती, तो एल्युमीनियम शायद ही 20वीं सदी की सबसे महत्वपूर्ण धातुओं में से एक बन पाता।
उम्र बढ़ने और मजबूती के चरणों के लाभों पर
“एल्युमीनियम बहुत आसानी से विभिन्न धातुओं के साथ मिश्रधातु बनाता है। इनमें से केवल तांबे के साथ मिश्रधातु का ही तकनीकी अनुप्रयोग होता है। इसे एल्यूमीनियम कांस्य कहा जाता है..."
मेंडेलीव के रसायन विज्ञान के बुनियादी सिद्धांत के ये शब्द हमारी सदी के पहले वर्षों में मौजूद मामलों की वास्तविक स्थिति को दर्शाते हैं। यह तब था जब प्रसिद्ध पुस्तक का अंतिम जीवनकाल संस्करण लेखक द्वारा नवीनतम सुधारों के साथ प्रकाशित किया गया था। वास्तव में, पहले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में से (उनमें से सबसे पहला सिलिकॉन के साथ एक मिश्र धातु था, जिसे पिछली शताब्दी के 50 के दशक में प्राप्त किया गया था), केवल मेंडेलीव द्वारा उल्लिखित मिश्र धातु को व्यावहारिक अनुप्रयोग मिला। हालाँकि, इसमें एल्यूमीनियम केवल 11% था, और मुख्य रूप से चम्मच और कांटे इसी मिश्र धातु से बनाए जाते थे। घड़ी उद्योग में बहुत कम एल्युमीनियम कांस्य का उपयोग हुआ।
इस बीच, XX सदी की शुरुआत में। ड्यूरालुमिन परिवार की पहली मिश्रधातुएँ प्राप्त की गईं। तांबे और मैग्नीशियम के अतिरिक्त एल्यूमीनियम-आधारित मिश्र धातु को 1903-1911 में प्राप्त और अध्ययन किया गया था। प्रसिद्ध जर्मन वैज्ञानिक ए. विल्म। उन्होंने इन मिश्र धातुओं की प्राकृतिक उम्र बढ़ने की विशेषता की खोज की, जिससे उनकी ताकत गुणों में तेज सुधार होता है।
ड्यूरालुमिन में, सख्त होने के बाद - 500 डिग्री सेल्सियस से कमरे के तापमान तक अचानक ठंडा होने और 4 ... 5 दिनों तक इस तापमान पर रखने से - ताकत और कठोरता कई गुना बढ़ जाती है। साथ ही, विकृत करने की क्षमता कम नहीं होती है, और तन्य शक्ति 6...8 से बढ़कर 36...38 किग्रा/मिमी2 हो जाती है। यह खोज एल्युमीनियम उद्योग के विकास के लिए सबसे महत्वपूर्ण थी।
और तुरंत ही मिश्रधातुओं की प्राकृतिक उम्र बढ़ने के तंत्र के बारे में, सख्त होने के कारणों के बारे में चर्चा शुरू हो गई। यह सुझाव दिया गया था कि मैट्रिक्स से कठोर ड्यूरालुमिन की उम्र बढ़ने के दौरान - एल्यूमीनियम में तांबे का एक सुपरसैचुरेटेड समाधान - CuAl2 संरचना के सबसे छोटे क्रिस्टल अवक्षेपित होते हैं और इस मजबूत चरण के कारण मिश्र धातु की ताकत और कठोरता में वृद्धि होती है साबुत।
यह स्पष्टीकरण काफी संतोषजनक लग रहा था, लेकिन इसके प्रकट होने के बाद, जुनून और भी अधिक भड़क गया, क्योंकि कोई भी ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के साथ पॉलिश ड्यूरालुमिन प्लेटों पर रचना CuAl2 के कणों की जांच करने में कामयाब नहीं हुआ। और प्राकृतिक रूप से वृद्ध मिश्र धातु में उनके अस्तित्व की वास्तविकता पर सवाल उठाया जाने लगा। यह और भी अधिक उचित था क्योंकि मैट्रिक्स से तांबे की रिहाई से इसका विद्युत प्रतिरोध कम हो जाना चाहिए था, लेकिन इस बीच, ड्यूरालुमिन की प्राकृतिक उम्र बढ़ने के साथ, यह बढ़ गया, और इसने सीधे तौर पर संकेत दिया कि तांबा ठोस समाधान में बना रहा।
एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण से ही स्थिति स्पष्ट हो सकी। हाल ही में, शक्तिशाली इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के लिए धन्यवाद, जो पतली धातु की फिल्मों के माध्यम से देखना संभव बनाता है, तस्वीर स्पष्ट हो गई है। सच्चाई बीच में कहीं निकली। तांबा ठोस घोल से अलग नहीं होता है और उसके अंदर एक ही अवस्था में नहीं रहता है। उम्र बढ़ने की प्रक्रिया में, यह डिस्क के आकार के क्षेत्रों में 1-3 परमाणु परतें मोटी और लगभग 90 Å व्यास में जमा हो जाता है, जिससे तथाकथित गिनीयर-प्रेस्टन क्षेत्र बनते हैं। उनके पास एक विकृत ठोस समाधान क्रिस्टल संरचना है; क्षेत्र से सटे ठोस समाधान का क्षेत्र भी विकृत है।
ऐसी संरचनाओं की संख्या बहुत बड़ी है - इसे मिश्र धातु के 1 सेमी के लिए 16 ... 18 शून्य के साथ एक इकाई के रूप में व्यक्त किया जाता है। गिनीयर-प्रेस्टन ज़ोन (ज़ोन उम्र बढ़ने) के निर्माण के दौरान क्रिस्टल जाली में परिवर्तन और विकृतियाँ प्राकृतिक उम्र बढ़ने के दौरान ड्यूरालुमिन की ताकत में वृद्धि का कारण हैं। वही परिवर्तन मिश्र धातु के विद्युत प्रतिरोध को बढ़ाते हैं। उम्र बढ़ने के तापमान में वृद्धि के साथ, एल्यूमीनियम के करीब संरचना वाले क्षेत्रों के बजाय, अपने स्वयं के क्रिस्टल जाली (कृत्रिम, या, अधिक सटीक, चरण उम्र बढ़ने) के साथ मेटास्टेबल चरणों के सबसे छोटे कण दिखाई देते हैं। संरचना में इस और बदलाव से छोटे प्लास्टिक विकृतियों के प्रतिरोध में तेज वृद्धि होती है।
अतिशयोक्ति के बिना यह कहा जा सकता है कि विमान के पंख हवा में ज़ोन या मेटास्टेबल कणों द्वारा रखे जाते हैं, और यदि हीटिंग के परिणामस्वरूप ज़ोन और कणों के बजाय स्थिर अवक्षेप दिखाई देते हैं, तो पंख अपनी ताकत खो देंगे और बस झुक जाएंगे।
1920 के दशक में सोवियत संघ में मेटलर्जिकल इंजीनियर वी.ए. बुटालोव ने ड्यूरालुमिन का एक घरेलू संस्करण विकसित किया, जिसे चेन एल्युमीनियम कहा जाता है। शब्द "ड्यूरालुमिन" जर्मन शहर ड्यूरेन के नाम से आया है, जिसमें इस मिश्र धातु का औद्योगिक उत्पादन शुरू किया गया था। और चेन-एल्यूमीनियम व्लादिमीर क्षेत्र के कोल्चुगिनो गांव (अब शहर) में बनाया गया था। ए.एन. द्वारा डिज़ाइन किया गया पहला सोवियत धातु विमान ANT-2 चेन-एल्यूमीनियम से बना था। टुपोलेव।
ऐसी मिश्रधातुएँ अभी भी प्रौद्योगिकी के लिए महत्वपूर्ण हैं। मिश्र धातु डी1 से, विशेष रूप से, विमान प्रोपेलर के ब्लेड बनाए जाते हैं। युद्ध के दौरान, जब पायलटों को अक्सर यादृच्छिक प्लेटफार्मों पर या, लैंडिंग गियर को छोड़े बिना, "पेट" पर उतरना पड़ता था, तो कई बार ऐसा होता था कि जमीन से टकराने पर प्रोपेलर ब्लेड मुड़ जाते थे। मुड़ा लेकिन टूटा नहीं! वहीं मैदान में उन्हें सीधा किया गया और उसी प्रोपेलर के साथ फिर से उड़ान भरी ... उसी ड्यूरालुमिन परिवार का एक और मिश्र धातु - डी 16 का उपयोग विमान उद्योग में अलग तरह से किया जाता है - निचले विंग पैनल इससे बनाए जाते हैं।
जब नए सुदृढ़ीकरण चरणों की खोज की जाती है तो मौलिक रूप से नए मिश्र धातु प्रकट होते हैं। उन्हें शोधकर्ताओं द्वारा खोजा गया, खोजा गया और खोजा जाएगा। चरण, संक्षेप में, रासायनिक यौगिक-इंटरमेटेलिक यौगिक हैं जो एक मिश्र धातु में बनते हैं और इसके गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। विभिन्न चरण अलग-अलग तरीकों से ताकत, संक्षारण प्रतिरोध और मिश्र धातु की अन्य व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण विशेषताओं को बढ़ाते हैं। हालाँकि, विल्म की खोज के बाद से, बहुत कम पाए गए हैं - एक दर्जन से भी कम। उनका गठन केवल एल्यूमीनियम में संबंधित तत्वों की घुलनशीलता की स्थिति के तहत संभव है। जाहिर है, सुदृढ़ीकरण के प्रत्येक चरण के लिए काफी विस्तृत कहानी की जरूरत है।
यह पहले ही उल्लेख किया जा चुका है कि पहली एल्यूमीनियम मिश्र धातु सिलिकॉन के साथ इसकी मिश्र धातु थी, जो आवर्त सारणी में पड़ोसी है। लेकिन इस मिश्र धातु के गुण असंतोषजनक थे, और इसलिए लंबे समय तक यह माना जाता था कि एल्यूमीनियम में सिलिकॉन मिलाना हानिकारक था। लेकिन हमारी सदी के शुरुआती 20 के दशक में ही यह दृढ़ता से स्थापित हो गया था कि अल-एमजी-सी प्रणाली (एमजी2एसआई चरण) की मिश्रधातुओं में, ड्यूरालुमिन की तरह, उम्र बढ़ने के दौरान सख्त होने का प्रभाव होता है। ऐसे मिश्र धातुओं की तन्य शक्ति 12 से 36 किग्रा/मिमी2 तक होती है, जो सिलिकॉन और मैग्नीशियम की सामग्री और तांबे और मैंगनीज के योग पर निर्भर करती है।
इन मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से जहाज निर्माण के साथ-साथ आधुनिक निर्माण में भी उपयोग किया जाता है। एक दिलचस्प विवरण: आज कुछ देशों में (उदाहरण के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका में) परिवहन के सभी साधनों की तुलना में निर्माण पर अधिक एल्यूमीनियम खर्च किया जाता है: हवाई जहाज, जहाज, रेलरोड कारें, कारें। हमारे देश में, लेनिन हिल्स पर पायनियर्स के महल और मॉस्को में लेनिनस्की प्रॉस्पेक्ट पर यूएसएसआर मानक समिति की इमारत, कीव में स्पोर्ट्स पैलेस और कई अन्य आधुनिक इमारतों के निर्माण में एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से उपयोग किया गया था। हजारों पूर्वनिर्मित एल्यूमीनियम घर आर्कटिक और पहाड़ी क्षेत्रों में सफलतापूर्वक "काम" करते हैं, जहां आस-पास कोई स्थानीय निर्माण सामग्री नहीं होती है या निर्माण भारी कठिनाइयों से भरा होता है। ऐसे स्थानों पर एल्युमीनियम (ज्यादातर) मकानों को एल्युमीनियम (ज्यादातर) विमानों और हेलीकॉप्टरों द्वारा पहुंचाया जाता है।
वैसे, हेलीकॉप्टरों के बारे में। उनके प्रोपेलर के ब्लेड दुनिया भर में अल-एमजी-सी प्रणाली के मिश्र धातुओं से बने होते हैं, क्योंकि इन मिश्र धातुओं में बहुत अधिक संक्षारण प्रतिरोध होता है और कंपन भार का अच्छी तरह से प्रतिरोध होता है। यह वह संपत्ति है जो हेलीकॉप्टर पायलटों और उनके यात्रियों के लिए सबसे महत्वपूर्ण है। मामूली संक्षारण दोष थकान दरारों के विकास को नाटकीय रूप से तेज कर सकते हैं। यात्रियों की मानसिक शांति के लिए, हम ध्यान दें कि वास्तव में थकान दरारें काफी धीरे-धीरे विकसित होती हैं, और सभी हेलीकॉप्टर ऐसे उपकरणों से लैस होते हैं जो पायलट को पहली छोटी दरार की उपस्थिति के बारे में संकेत देते हैं। और फिर ब्लेड बदल दिए जाते हैं, इस तथ्य के बावजूद कि वे सैकड़ों घंटे तक काम कर सकते थे।
उम्र बढ़ने का प्रभाव अल-जेडएन-एमजी प्रणाली के मिश्रधातुओं में भी अंतर्निहित है। यह प्रणाली तुरंत दो बार रिकॉर्ड धारक साबित हुई: ताकत में एक रिकॉर्ड धारक - 20 के दशक में, 55 की ताकत के साथ एल्यूमीनियम-जस्ता-मैग्नीशियम मिश्र धातु ... वायुमंडलीय जंग के प्रभाव में टर्नरी मिश्र धातु टूट गई, या यहां तक कि टूट गई, यहां तक कि उम्र बढ़ने की प्रक्रिया में भी, कारखाने के प्रांगण में ही।
दशकों से, विभिन्न देशों के शोधकर्ता ऐसे मिश्र धातुओं के संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करने के अवसर की तलाश में हैं। अंत में, पहले से ही 50 के दशक में, जस्ता और मैग्नीशियम के साथ उच्च शक्ति वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातु दिखाई दिए, जिनमें संतोषजनक संक्षारण प्रतिरोध था। इनमें घरेलू मिश्र धातु B95 और B96 शामिल हैं। इन मिश्रधातुओं में तीन मुख्य घटकों के अतिरिक्त तांबा, क्रोमियम, मैंगनीज, जिरकोनियम भी होते हैं। रासायनिक तत्वों के ऐसे संयोजन से, सुपरसैचुरेटेड ठोस समाधान के अपघटन की प्रकृति में महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है, जिसके कारण मिश्र धातु का संक्षारण प्रतिरोध बढ़ जाता है।
हालाँकि, जब विमान डिजाइनर ओ.के. एंटोनोव ने एक विशाल विमान "एंटी" बनाना शुरू किया और पावर फ्रेम "एंटी" के लिए बड़े फोर्जिंग और स्टांपिंग की आवश्यकता थी, सभी दिशाओं में समान ताकत, मिश्र धातु बी95 और बी96 फिट नहीं थे। एंटेई के लिए मिश्रधातु में, मैंगनीज, ज़िरकोनियम और क्रोमियम की छोटी मात्रा को लोहे से बदलना पड़ा। इस प्रकार प्रसिद्ध B93 मिश्र धातु प्रकट हुई।
पिछले दशक में नई आवश्यकताएँ उत्पन्न हुई हैं। निकट भविष्य के तथाकथित चौड़े शरीर वाले विमानों के लिए, 300 ... 500 यात्रियों और 30 ... 50 हजार उड़ान घंटों के लिए डिज़ाइन किया गया, मुख्य मानदंड बढ़ रहे हैं - विश्वसनीयता और स्थायित्व। वाइड-बॉडी विमान और एयरबस में 70...80% एल्यूमीनियम मिश्र धातु शामिल होगी, जिसके लिए बहुत उच्च शक्ति और बहुत उच्च संक्षारण प्रतिरोध दोनों की आवश्यकता होती है। ताकत क्यों समझ में आती है, रासायनिक प्रतिरोध कुछ हद तक क्यों है, हालांकि हेलीकॉप्टर ब्लेड के साथ उपरोक्त उदाहरण स्पष्ट रूप से काफी स्पष्ट है ...
सुरक्षित रूप से क्षतिग्रस्त संरचनाओं की अवधारणा उत्पन्न हुई, जो कहती है: यदि किसी संरचना में दरार दिखाई देती है, तो इसे धीरे-धीरे विकसित होना चाहिए, और यहां तक कि एक महत्वपूर्ण आकार तक पहुंचना, आसानी से पता लगाया जा सकता है, यह, यह दरार, किसी भी स्थिति में संरचना के विनाश का कारण नहीं बननी चाहिए। पूरा। इसका मतलब यह है कि ऐसे विमानों के लिए उच्च शक्ति वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में उच्च फ्रैक्चर क्रूरता, दरार की उपस्थिति में उच्च अवशिष्ट ताकत होनी चाहिए, और यह केवल उच्च संक्षारण प्रतिरोध के साथ ही संभव है।
ये सभी गुण उच्च शुद्धता वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में पूरी तरह से संयुक्त हैं: लोहे की अशुद्धियाँ - एक प्रतिशत का दसवां हिस्सा, सिलिकॉन - सौवां हिस्सा, और सोडियम, जिनके माइक्रोएडिटिव्स एल्यूमीनियम-सिलिकॉन मिश्र धातुओं के गुणों में काफी सुधार करते हैं, कुछ दस हजारवें से अधिक नहीं होना चाहिए एक प्रतिशत. और ऐसी मिश्रधातुओं का आधार Al-Zn-Mg-Cu प्रणाली है। इन मिश्र धातुओं की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया इस तरह से की जाती है कि सख्त होने वाले कण सामान्य से थोड़े बड़े हो जाते हैं (जमावट उम्र बढ़ने)। सच है, इस मामले में ताकत कुछ हद तक खो जाती है, और कुछ हिस्सों को मोटी दीवार वाली बनानी पड़ती है, लेकिन संसाधन और विश्वसनीयता के लिए यह अभी भी एक अपरिहार्य कीमत है। विडंबना यह है कि जस्ता और मैग्नीशियम के साथ एल्यूमीनियम मिश्र धातु, एक बार सबसे अधिक संक्षारण प्रतिरोधी, विज्ञान संक्षारण प्रतिरोध के एक प्रकार के मानक में बदल गया है। इस चमत्कारी परिवर्तन का कारण तांबे और तर्कसंगत उम्र बढ़ने के शासन को जोड़ना है।
लंबे समय से ज्ञात प्रणालियों और मिश्र धातुओं के सुधार का एक और उदाहरण। यदि शास्त्रीय ड्यूरालुमिन में मैग्नीशियम की मात्रा तेजी से सीमित (एक प्रतिशत के सौवें हिस्से तक) है, लेकिन मैंगनीज को संरक्षित किया जाता है और तांबे की एकाग्रता में वृद्धि की जाती है, तो मिश्र धातु पिघलकर अच्छी तरह से वेल्डेड होने की क्षमता प्राप्त कर लेती है। ऐसी मिश्रधातुओं से बनी संरचनाएं पूर्ण शून्य से +150...200°C तक के तापमान में अच्छी तरह से काम करती हैं।
आजकल, कुछ तकनीकी उत्पादों को बारी-बारी से या तो मध्यम गर्मी या अत्यधिक ठंड का अनुभव करना पड़ता है। यह कोई संयोग नहीं है कि अमेरिकी सैटर्न रॉकेटों पर ऐसे मिश्र धातुओं से तरल हाइड्रोजन और तरल ऑक्सीजन के टैंक बनाए गए थे, जिन्होंने अपोलो अंतरिक्ष यान के चालक दल को चंद्रमा तक पहुंचाया था।
तीन-घटक मिश्र धातु अल-सीयू-एमएन के साथ तरलीकृत गैस के परिवहन और भंडारण की सांसारिक समस्याओं को हल करते समय, मैग्नीशियम-मैग्नालियम के साथ एल्यूमीनियम के बहुत हल्के दो-घटक मिश्र धातु काफी सफलतापूर्वक प्रतिस्पर्धा करते हैं। गर्मी उपचार से मैग्नालिया कठोर नहीं होते हैं। विनिर्माण प्रौद्योगिकी और मैग्नीशियम सामग्री के आधार पर, उनकी ताकत 8 से 38 किग्रा/मिमी2 तक भिन्न होती है। तरल हाइड्रोजन के तापमान पर, वे नाजुक होते हैं, लेकिन वे तरल ऑक्सीजन और तरलीकृत दहनशील गैसों में काफी सफलतापूर्वक काम करते हैं। उनके आवेदन के क्षेत्र बहुत व्यापक हैं। विशेष रूप से, उन्होंने जहाज निर्माण में खुद को साबित किया है: हाइड्रोफॉइल जहाजों - रॉकेट और उल्का - के पतवार मैग्नालियम से बने होते हैं। इनका उपयोग कुछ मिसाइलों के डिज़ाइन में भी किया जाता है।
खाद्य पैकेजिंग के लिए कम-मिश्र धातु मैग्नाल्स का उपयोग करने की संभावना विशेष ध्यान देने योग्य है। टिन के डिब्बे, पनीर रैपर, मांस स्टू करने वाली पन्नी, बीयर के डिब्बे, डेयरी उत्पादों के लिए बोतल के ढक्कन - यह इन मिश्र धातुओं के भोजन-संबंधी अनुप्रयोगों की पूरी सूची नहीं है। जल्द ही हमारे देश में अरबों टुकड़ों में एल्यूमीनियम के डिब्बे का उत्पादन किया जाएगा, और फिर अलेक्जेंडर एवगेनिविच फर्समैन की परिभाषा - "टिन कैन धातु" - टिन से एल्यूमीनियम की ओर बढ़ जाएगी। लेकिन सुदृढ़ीकरण के चरणों पर वापस।
1965 में, सोवियत वैज्ञानिकों के एक समूह ने अल-ली-एमजी प्रणाली के मिश्र धातुओं में उम्र बढ़ने के दौरान सख्त होने के प्रभाव की खोज की। इन मिश्र धातुओं में, विशेष रूप से मिश्र धातु 01420 में, ड्यूरालुमिन के समान ताकत होती है, लेकिन वे 12% हल्के होते हैं और लोच का मापांक अधिक होता है। विमान डिज़ाइन में, इससे वजन में 12-14% की वृद्धि प्राप्त करना संभव हो जाता है। इसके अलावा, मिश्र धातु 01420 अच्छी तरह से वेल्डेड है और इसमें उच्च संक्षारण प्रतिरोध है। इस प्रणाली की मिश्रधातुओं में आज दुनिया भर में रुचि बढ़ी है।
तेजी से ठंडा होने से क्रिस्टल बनते हैं
एल्यूमीनियम मिश्र धातु से सिल्लियां या आकार की कास्टिंग प्राप्त करने से पहले, धातु को गैसों और ठोस गैर-धातु समावेशन से साफ किया जाना चाहिए। तरल एल्युमीनियम में गैसों में से मुख्य रूप से हाइड्रोजन घुली होती है। पिघलने का तापमान जितना अधिक होगा, वह उतना ही अधिक होगा। शीतलन और क्रिस्टलीकरण के दौरान, इसे बाहर निकलने का समय नहीं मिलता है और यह धातु में छोटे और कभी-कभी काफी बड़े छिद्रों के रूप में रहता है। हाइड्रोजन बहुत परेशानी लाता है: आकार की कास्टिंग में रिक्तियां, शीट और प्रोफाइल में बुलबुले, फ्यूजन वेल्डिंग में छिद्र। और केवल एक मामले में, हाइड्रोजन बहुत उपयोगी साबित हुआ - हम तथाकथित एल्यूमीनियम फोम के बारे में बात कर रहे हैं, जो एक अच्छे डच पनीर की याद दिलाता है (केवल ऐसी धातु में बहुत अधिक छिद्र होते हैं, और यह " आंसू")। एल्यूमीनियम फोम का विशिष्ट वजन 0.3...0.5 ग्राम/सेमी3 तक बढ़ाया जा सकता है। इसमें छिद्र बंद हो जाते हैं और धातु पानी में स्वतंत्र रूप से तैरती रहती है। इसमें असाधारण रूप से कम ताप और ध्वनि चालकता है, इसे काटा और मिलाया जाता है। प्रोफेसर एम.बी. के "नुस्खा" के अनुसार, रिक्तियों की रिकॉर्ड संख्या, तरल एल्यूमीनियम प्राप्त करने के लिए। ऑल्टमैन, ज़्यादा गरम करें और फिर इसमें ज़िरकोनियम या टाइटेनियम हाइड्राइड डालें, जो तुरंत विघटित हो जाता है, जिससे हाइड्रोजन निकलता है। तुरंत, धातु, बड़ी संख्या में बुलबुले के साथ उबलती हुई, जल्दी से सांचों में डाल दी जाती है।
लेकिन अन्य सभी मामलों में, वे हाइड्रोजन से छुटकारा पाने की कोशिश करते हैं। ऐसा करने का सबसे अच्छा तरीका पिघले हुए पदार्थ को क्लोरीन से उड़ा देना है। क्लोरीन बुलबुले, तरल एल्यूमीनियम के माध्यम से चलते हुए, परमाणुओं और छोटे हाइड्रोजन बुलबुले को अवशोषित करते हैं, स्लैग और ऑक्साइड फिल्मों के निलंबित कणों को पकड़ते हैं। तरल एल्यूमीनियम की निकासी एक महान प्रभाव देती है, जिसे सोवियत वैज्ञानिक के.एन. ने स्पष्ट रूप से दिखाया था। मिखाइलोव।
सभी गैर-धातु समावेशन विशेष रूप से हानिकारक होते हैं जब धातु धीरे-धीरे क्रिस्टलीकृत होती है, इसलिए, ढलाई करते समय, वे हमेशा क्रिस्टलीकरण दर को बढ़ाने का प्रयास करते हैं। आकार के हिस्से मिट्टी के साँचे में नहीं, बल्कि धातु के साँचे में ढाले जाते हैं; सिल्लियां ढालते समय, कच्चे लोहे के सांचों को पानी से ठंडा किए गए तांबे के सांचों से बदल दिया जाता है। लेकिन साँचे या साँचे की दीवार से सबसे तेज़ गर्मी हटाने पर भी, पहली पतली परत के क्रिस्टलीकरण के बाद, दीवार और इस परत के बीच एक हवा का अंतर दिखाई देता है। हवा अच्छी तरह से गर्मी का संचालन नहीं करती है... धातु से गर्मी हटाने की दर तेजी से गिरती है।
लंबे समय तक, इस वायु अंतराल के कारण दीवारों की शीतलन में तेजी लाने के सभी प्रयास विफल रहे। अंत में, सही समाधान ढूंढ लिया गया, जैसा कि प्रौद्योगिकी में अक्सर होता है, इसे "दूसरी ओर" करने के लिए: हवा के अंतराल में गर्मी के नुकसान से निपटने के बजाय, अंतर को ही समाप्त कर दिया गया। ठंडा पानी सीधे क्रिस्टलीकृत धातु को सींचने लगा। इस प्रकार एल्यूमीनियम सिल्लियों की निरंतर ढलाई की विधि का जन्म हुआ।
तरल धातु को छोटी ऊंचाई के तांबे या एल्यूमीनियम के सांचे में डाला जाता है। निश्चित तली की जगह, सांचे में एक फूस डाला जाता है। जैसे ही एल्यूमीनियम का जमना शुरू होता है, ट्रे को धीरे-धीरे नीचे उतारा जाता है - धीरे-धीरे और क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया के समान गति से। और ऊपर से लगातार तरल धातु डाली जाती है.
प्रक्रिया को नियंत्रित किया जाता है ताकि पिघले हुए एल्यूमीनियम का छेद मुख्य रूप से मोल्ड के किनारे के नीचे हो, जहां पानी सीधे जमने वाले पिंड को आपूर्ति की जाती है।
युद्ध के कठिन वर्षों के दौरान एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से सिल्लियों की निरंतर ढलाई का विकास हुआ। लेकिन 1945 तक, हमारे धातुकर्म संयंत्रों में एल्यूमीनियम सिल्लियों के लिए एक भी साँचा नहीं बचा था। ढली हुई धातु की गुणवत्ता में मौलिक सुधार किया गया है। निरंतर एल्यूमीनियम कास्टिंग के विकास में एक बड़ी भूमिका ए.एफ. की है। बेलोव, वी.ए. लिवानोव, एस.एम. वोरोनोव और वी.आई. डोबाटकिन। वैसे, लौह धातु विज्ञान में स्टील की निरंतर ढलाई की विधि, जिसका विकास बाद के वर्षों में शुरू हुआ, एल्यूमीनियम की निरंतर ढलाई के सफल विकास के कारण है।
बाद में एफ.आई. क्वासोव, 3.एन. गेटसेलेव और जी.ए. बालाखोन्त्सेव ने एक मूल विचार सामने रखा जिससे बिना किसी सांचे के बहु-टन एल्यूमीनियम सिल्लियों को क्रिस्टलीकृत करना संभव हो गया। क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया के दौरान, तरल धातु को विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा निलंबन में रखा जाता है।
वी.जी. भी कम बुद्धिमान नहीं थे। गोलोवकिन, 9 मिमी तक के व्यास के साथ कास्ट एल्यूमीनियम तार के उत्पादन के लिए एक सतत विधि। भट्ठी में एक क्षैतिज छेद से लगातार तरल धातु की एक धारा निकलती रहती है। आउटलेट पर ही, धातु को ठंडा पानी की आपूर्ति की गई, और जल्द ही आंशिक रूप से अस्वीकृत धारा को रोलर्स द्वारा उठाया गया और आगे खींच लिया गया। ऐसे तार की सतह चिकनी और चमकदार निकली, यह ठंड से खींचे गए तार की ताकत से कमतर नहीं थी। और इसकी आवश्यकता बहुत अधिक थी. जिसने भी हवाई जहाज उड़ाया है उसने पंखों और धड़ पर कीलों की अंतहीन पंक्तियाँ देखी हैं। लेकिन, जाहिरा तौर पर, हर कोई नहीं जानता कि एक युद्धकालीन लड़ाकू विमान पर इन रिवेट्स की संख्या 100 ... 200 हजार टुकड़ों तक पहुंच गई, और एक बमवर्षक पर - यहां तक कि एक मिलियन तक ...
सख्त चरणों के बारे में बात करते हुए, हमने इस बात पर जोर दिया कि वे एल्यूमीनियम में संबंधित धातुओं के विघटन और इसके साथ रासायनिक बातचीत का परिणाम हैं। ये अत्यंत उपयोगी समावेशन हैं। ऑक्साइड समावेशन के साथ, उत्पादन के सभी चरणों में कड़ा संघर्ष किया जा रहा है। लेकिन किसी पदार्थ के गुणों की द्वंद्वात्मकता ऐसी है: एल्यूमीनियम में अघुलनशील और इसके लिए हानिकारक ऑक्साइड समावेशन ने जैसे ही उन्हें सबसे पतली फिल्मों में बदल दिया, उनकी गुणवत्ता पूरी तरह से बदल गई।
एसएपी और एसएएस
यदि तरल एल्यूमीनियम का छिड़काव किया जाता है, तो अधिक या कम गोल कण प्राप्त होते हैं, जो पूरी तरह से ऑक्साइड की पतली फिल्मों से ढके होते हैं। इन कणों (इन्हें पल्वराइज़ेट कहा जाता है) को बॉल मिलों में पीसा जाता है। 0.1 माइक्रोन की मोटाई वाले सबसे पतले "केक" प्राप्त होते हैं। यदि ऐसा पाउडर पहले से ऑक्सीकरण नहीं हुआ है, तो हवा के संपर्क में आने पर यह तुरंत फट जाएगा - हिंसक ऑक्सीकरण होगा। इसलिए, मिलों में नियंत्रित ऑक्सीजन सामग्री वाला एक निष्क्रिय वातावरण बनाया जाता है, और पाउडर ऑक्सीकरण की प्रक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है।
पीसने के पहले चरण में, पाउडर का थोक घनत्व घटकर 0.2 ग्राम/सेमी3 हो जाता है, एल्यूमीनियम ऑक्साइड की सामग्री धीरे-धीरे बढ़कर 4...8% हो जाती है। पीसना जारी रहता है, छोटे कण अधिक कसकर फिट होते हैं, एक साथ चिपकते नहीं हैं, क्योंकि वसा को विशेष रूप से पाउडर में जोड़ा जाता है, और सामग्री का थोक घनत्व 0.8 ग्राम / सेमी 3 तक बढ़ जाता है। ऑक्सीकरण काफी तीव्रता से होता है, और एल्यूमीनियम ऑक्साइड की सामग्री 9...14% तक पहुंच जाती है। धीरे-धीरे, वसा लगभग पूरी तरह से गायब हो जाती है, और सबसे छोटे ऑक्सीकृत कण "कीलक" बन जाते हैं, बड़े समूह में मिल जाते हैं।
ऐसा "भारी" पाउडर (इसमें 20 ... 25% तक ऑक्साइड होता है) अब फुलाना की तरह उड़ता नहीं है, इसे सुरक्षित रूप से चश्मे में डाला जा सकता है। फिर पाउडर को 30...60 किग्रा/मिमी2 के दबाव में और 550...650ºС के तापमान पर प्रेस में ब्रिकेट किया जाता है। उसके बाद, सामग्री एक धात्विक चमक प्राप्त कर लेती है, इसमें अपेक्षाकृत उच्च शक्ति, विद्युत और तापीय चालकता होती है। ब्रिकेट को दबाया जा सकता है, रोल किया जा सकता है, जाली पाइप, चादरें, छड़ें और अन्य उत्पाद बनाए जा सकते हैं। इन सभी अर्ध-तैयार उत्पादों को एसएपी कहा जाता है - शब्द "सिन्डर्ड एल्युमीनियम पाउडर" के पहले अक्षर के बाद।
कणों के बीच की दूरी जितनी कम होगी, एसएपी उतना ही मजबूत होगा। इस तथ्य के कारण कि पारंपरिक उम्र बढ़ने वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातु और एसएपी में बिखरी हुई संरचनाओं की प्रकृति अलग है, ये सामग्रियां अपने गुणों में भी काफी भिन्न हैं। एसएपी 500...600 डिग्री सेल्सियस तक उच्च शक्ति बनाए रखता है, और इस तापमान पर सभी एल्यूमीनियम मिश्र धातु अर्ध-तरल या चिपचिपी अवस्था में चले जाते हैं। 500 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर हजारों घंटों का आमतौर पर एसएपी की ताकत पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, क्योंकि गर्म करने के बाद ऑक्साइड कणों और एल्यूमीनियम मैट्रिक्स की परस्पर क्रिया में थोड़ा बदलाव होता है। दूसरी ओर, एल्यूमीनियम मिश्र धातु ऐसे परीक्षण के दौरान पूरी तरह से अपनी ताकत खो देते हैं।
एसएपी को कठोर करने की आवश्यकता नहीं है; संक्षारण प्रतिरोध के मामले में, यह शुद्ध एल्यूमीनियम के करीब है। विद्युत और तापीय चालकता के संदर्भ में, यह सामग्री समान ताकत वाले पुराने मिश्र धातुओं की तुलना में शुद्ध एल्यूमीनियम के करीब है। एसएपी की एक विशिष्ट विशेषता ऑक्सीकृत कणों की शाखित सतह द्वारा भारी मात्रा में नमी का सोखना है।
इसलिए, एसएपी को एल्यूमीनियम के पिघलने बिंदु तक सामग्री को गर्म करके वैक्यूम में अच्छी तरह से विघटित किया जाना चाहिए। 400 और यहां तक कि 450 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर चलने वाले इंजनों के पिस्टन एसएपी से बनाए जाते हैं; यह सामग्री जहाज निर्माण और रासायनिक इंजीनियरिंग के लिए आशाजनक है।
एक संरचनात्मक सामग्री के रूप में एल्यूमीनियम के उपयोग के बारे में कहानी को समाप्त करते हुए, सिलिकॉन, निकल, लोहा, क्रोमियम, ज़िरकोनियम के साथ इसके पापयुक्त मिश्र धातुओं का उल्लेख करना आवश्यक है। उन्हें सीएसी कहा जाता है - शब्द "सिन्डर्ड एल्यूमीनियम मिश्र धातु" के पहले अक्षर के बाद। मिश्र धातुओं में रैखिक विस्तार का गुणांक कम होता है, और यह उन्हें तंत्र और उपकरणों में स्टील के साथ संयोजन में उपयोग करने की अनुमति देता है। दूसरी ओर, साधारण एल्युमीनियम में रैखिक विस्तार का गुणांक स्टील की तुलना में लगभग दोगुना होता है, और यह बड़े तनाव, आयामी विकृतियों और शक्ति विफलताओं का कारण बनता है।
निःसंदेह, तत्व संख्या 13 के बारे में एल्यूमीनियम धातु की तुलना में बहुत कुछ कहा जा सकता है। तत्व संख्या 13 की "जीवनी" कई वैज्ञानिक समस्याओं और खोजों, विभिन्न प्रक्रियाओं और उत्पादों - पेंट, पॉलिमरिक सामग्री, उत्प्रेरक और कई अन्य के भाग्य से जुड़ी हुई है। और फिर भी इसमें कोई गलती नहीं होगी अगर हम इस बात पर जोर दें कि आधुनिक तकनीक में, आधुनिक जीवन में सभी एल्यूमीनियम यौगिकों की तुलना में एल्यूमीनियम धातु अधिक महत्वपूर्ण है।
केवल एक किंवदंती नहीं
रसायन विज्ञान और धातु विज्ञान पर कई लोकप्रिय पुस्तकों में, एक कहानी है कि एल्युमीनियम कथित तौर पर प्राचीन काल में जाना जाता था। एक निश्चित आविष्कारक (उसका नाम अज्ञात है) शासकों में से एक के लिए धातु से बना एक कटोरा लाया - बहुत हल्का, लेकिन बाहरी रूप से चांदी के समान। कहानी आंसुओं के साथ समाप्त हुई: आविष्कारक को मार डाला गया क्योंकि स्वामी को डर था कि नई धातु उसकी चांदी का अवमूल्यन कर देगी।
सबसे अधिक संभावना है, यह कहानी एक खूबसूरत परी कथा से ज्यादा कुछ नहीं है। लेकिन कुछ एल्यूमीनियम यौगिकों का उपयोग प्राचीन काल में लोगों द्वारा किया जाता था। और केवल मिट्टी ही नहीं, जो Al2O3 पर आधारित है। प्लिनी द एल्डर्स नेचुरल हिस्ट्री में उल्लेख है कि फिटकरी (उनका सूत्र KAl(SO4)2 · 12H2O है) का उपयोग पुराने और नए युग के मोड़ पर कपड़ों की रंगाई के लिए एक मार्डेंट के रूप में किया जाता था। हमारे युग की शुरुआत में, फारसियों के साथ युद्ध के दौरान रोमन कमांडर आर्केलौस ने लकड़ी के टावरों को फिटकरी से ढकने का आदेश दिया था। परिणामस्वरूप, पेड़ ने आग प्रतिरोध हासिल कर लिया और फारस के लोग रोमन किलेबंदी में आग लगाने में असमर्थ हो गए।
एलुमिनोथर्मी
1865 में प्रसिद्ध रूसी रसायनशास्त्री एन.एन. बेकेटोव ने एल्यूमीनियम का उपयोग करके धातुओं को पुनर्प्राप्त करने की एक विधि की खोज की, जिसे एलुमिनोथर्मी कहा जाता है। विधि का सार यह है कि जब मौलिक एल्यूमीनियम के साथ कई धातुओं के ऑक्साइड का मिश्रण प्रज्वलित होता है, तो ये धातुएं कम हो जाती हैं। यदि ऑक्साइड अधिक मात्रा में लिया जाता है, तो परिणामी धातु तत्व संख्या 13 के मिश्रण से लगभग मुक्त हो जाएगी। यह विधि अब क्रोमियम, वैनेडियम और मैंगनीज के उत्पादन में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।
सिंथेटिक क्रायोलाइट
इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा एल्यूमीनियम प्राप्त करने के लिए क्रायोलाइट की आवश्यकता होती है। यह खनिज, जो बर्फ जैसा दिखता है, एल्यूमीनियम उत्पादन के लिए कच्चे माल एल्यूमिना के पिघलने बिंदु को काफी कम कर सकता है। क्रायोलाइट की संरचना 3NaF AlF3 है। इस खनिज का एकमात्र बड़ा भंडार लगभग समाप्त हो चुका है, और यह कहा जा सकता है कि दुनिया का एल्यूमीनियम उद्योग अब सिंथेटिक क्रायोलाइट पर काम कर रहा है। हमारे देश में, कृत्रिम क्रायोलाइट प्राप्त करने का पहला प्रयास 1924 की शुरुआत में किया गया था। 1933 में, पहला क्रायोलाइट संयंत्र स्वेर्दलोव्स्क के पास चालू किया गया था। इस खनिज के उत्पादन के दो मुख्य तरीके हैं - अम्लीय और क्षारीय, पहला अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस मामले में, CaF2 फ्लोरस्पार कच्चे माल के रूप में कार्य करता है, जिसे सल्फ्यूरिक एसिड से उपचारित किया जाता है और हाइड्रोजन फ्लोराइड प्राप्त होता है। पानी में घुलने पर यह हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है, जो एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है। प्राप्त फ्लोरोएल्यूमिनियम एसिड H3AlF6 को सोडा के साथ केंद्रीकृत किया जाता है। क्रायोलाइट, जो पानी में थोड़ा घुलनशील है, अवक्षेपित होता है।
प्रथम उत्प्रेरक
अब कई वर्षों से, के. ज़िग्लर और डी. नट्टा के उत्प्रेरक, ऑर्गेनोलेमेंट यौगिकों के बारे में चर्चा बंद नहीं हुई है, जिन्होंने कई पॉलिमरिक सामग्रियों, विशेष रूप से सिंथेटिक रबर के उत्पादन में क्रांति ला दी है। ऐसे उत्प्रेरकों की सहायता से प्राप्त पॉलिमर एक विशेष रूप से स्पष्ट संरचना द्वारा और इसलिए, सर्वोत्तम भौतिक रासायनिक गुणों द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं। ऑर्गेनोएल्यूमिनियम यौगिक स्टीरियोस्पेसिफिक पोलीमराइजेशन के लिए पहले उत्प्रेरक थे।
और यह सब एल्यूमीनियम ऑक्साइड है!
एल्युमीनियम बहुत पहले ही एक कीमती धातु नहीं रह गया है, लेकिन इसके कुछ यौगिक अभी भी कीमती पत्थर बने हुए हैं। रंगीन ऑक्साइड के छोटे परिवर्धन के साथ एल्यूमीनियम ऑक्साइड के एकल क्रिस्टल - यह एक चमकदार लाल रूबी और चमकदार नीला नीलमणि दोनों है - पहले - उच्चतम क्रम के कीमती पत्थर। उन्हें रंग दिया गया है: नीलम - लोहे और टाइटेनियम के आयन, माणिक - क्रोमियम। शुद्ध क्रिस्टलीय एल्यूमिना रंगहीन होता है और इसे कोरन्डम कहा जाता है। एल्युमीनियम टूमलाइन, रंगहीन ल्यूकोसैफायर, पीले "ओरिएंटल पुखराज" और कई अन्य मूल्यवान पत्थरों में भी पाया जाता है। कृत्रिम कोरन्डम, नीलम और माणिक का उत्पादन कारखाने के पैमाने पर किया जाता है, इन पत्थरों की न केवल जौहरियों को, बल्कि आधुनिक तकनीक की कई शाखाओं को भी आवश्यकता होती है। रूबी लेजर, "पंद्रह पत्थरों पर घड़ियाँ", एमरी, जो मुख्य रूप से विद्युत भट्टियों में प्राप्त कोरंडम से बनाई जाती है, और टोकामक की नीलम खिड़कियां, थर्मोन्यूक्लियर प्रक्रियाओं के अध्ययन के लिए पहली स्थापनाओं में से एक को याद करने के लिए पर्याप्त है।
केवल एक आइसोटोप
प्राकृतिक एल्यूमीनियम में केवल एक "प्रकार" के परमाणु होते हैं - 27 की द्रव्यमान संख्या वाला एक आइसोटोप। तत्व संख्या 13 के कई कृत्रिम रेडियोधर्मी आइसोटोप ज्ञात हैं, उनमें से अधिकांश अल्पकालिक हैं और केवल एक - एल्यूमीनियम -26 में आधा है -जीवन लगभग दस लाख वर्ष का।
एलुमिनेट करता है
एल्युमिनेट्स ऑर्थोएल्युमिनियम H3AlO3 और मेटाएल्युमिनियम HAlO2 एसिड के लवण हैं। प्राकृतिक एलुमिनेट्स में नोबल स्पिनल और कीमती क्राइसोबेरील शामिल हैं। एल्युमिना के उत्पादन के दौरान बनने वाले सोडियम एल्युमिनेट NaAlO2 का उपयोग कपड़ा उद्योग में मोर्डेंट के रूप में किया जाता है। हाल ही में, दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के एल्युमिनेट्स, जो उच्च अपवर्तकता और एक विशेषता, कई मामलों में सुंदर, रंग द्वारा प्रतिष्ठित हैं, ने भी व्यावहारिक महत्व प्राप्त कर लिया है। लैंथेनम और समैरियम एल्युमिनेट्स क्रीम हैं, युरोपियम, गैडोलीनियम और डिस्प्रोसियम गुलाबी हैं, नियोडिमियम बकाइन है, और प्रेसियोडिमियम पीला है। इन सामग्रियों को विशेष सिरेमिक और ऑप्टिकल ग्लास के उत्पादन के साथ-साथ परमाणु ऊर्जा इंजीनियरिंग में आशाजनक माना जाता है: कुछ दुर्लभ पृथ्वी तत्व थर्मल न्यूट्रॉन को पकड़ने की असाधारण उच्च क्षमता से प्रतिष्ठित होते हैं। लैंथेनाइड्स के बारे में कहानियों में इसके बारे में अधिक जानकारी दी गई है।
छात्र के बारे में शिक्षक
“...मुझे विश्वास है कि मैंने एक खोज की है: मैंने एक व्यक्ति की खोज की है। 1880 में, जापान से लौटने के तुरंत बाद, जहाँ मैंने चार साल तक रसायन विज्ञान पढ़ाया था, मेरी नज़र सोलह साल के एक लड़के पर पड़ी। यह युवक प्रयोगशाला में कुछ सेंट में ग्लास ट्यूब, टेस्ट ट्यूब या ऐसी ही कोई चीज़ खरीदने आया था। मैं इस लड़के के बारे में कुछ नहीं जानता था, लेकिन मैं अक्सर सोचता था कि शायद वह वैज्ञानिक बनेगा, क्योंकि वह उन वर्षों में शोध कर रहा था जब अन्य किशोर अपना समय केवल खेल और मनोरंजन में बिताते थे। यह किशोर चार्ल्स एम. हॉल था, वह व्यक्ति जिसने 23 साल की उम्र में अयस्कों से एल्यूमीनियम को अलग करने की एक विधि की खोज की थी।
चार्ल्स ने कॉलेज में प्रवेश किया, और आवश्यक पाठ्यक्रम का हिस्सा उत्तीर्ण करने के बाद, मैं उसे अपनी प्रयोगशाला में ले गया। एक बार, छात्रों के साथ बात करते हुए, मैंने कहा: "जो आविष्कारक एल्युमीनियम प्राप्त करने की एक सस्ती विधि विकसित करने और एल्युमीनियम को बड़े पैमाने पर उपभोग की धातु बनाने में कामयाब होता है, वह मानव जाति के लिए एक महान सेवा करेगा और एक उत्कृष्ट वैज्ञानिक की प्रसिद्धि का हकदार होगा।"
मैंने चार्ल्स को अपने एक सहपाठी की ओर मुड़ते और कहते सुना, "मैं इस धातु की देखभाल करूंगा।" और वह काम पर लग गया. उसने कई तरीके आज़माए, लेकिन सभी में सफलता नहीं मिली। अंत में, हॉल ने इलेक्ट्रोलिसिस पर निर्णय लिया। मैंने उसे पुराने, अनावश्यक उपकरण और बैटरियाँ दीं। आपमें से जिन लोगों ने बिजली की बैटरियां देखी हैं, वे इस बात पर हंसेंगे कि हॉल कोयले की गांठों से विभिन्न कपों से क्या बनाने में सक्षम था। लेकिन हमें वह करंट मिल गया जिसकी हमें ज़रूरत थी।
इसके तुरंत बाद, हॉल ने कॉलेज से स्नातक की उपाधि प्राप्त की और सुविधा संभाली। उन्होंने अपने घर से बहुत दूर जंगल में अपनी प्रयोगशाला स्थापित की, अपने प्रयोगों में लगे रहे और अक्सर मुझे परिणामों के बारे में बताया।
एल्युमीनियम के मुख्य कच्चे माल एल्यूमिना के लिए एक विलायक खोजना आवश्यक था। और छह महीने के बाद, हॉल ने पाया कि ऑक्साइड सोडियम फ्लोराइड एल्युमिनेट 3NaF · AlF3 के पिघल में अत्यधिक घुलनशील है।
एक सुबह हॉल ख़ुशी से चिल्लाते हुए मेरे पास आया: "प्रोफेसर, मैं समझ गया!" एक फैलाए हुए हाथ पर एल्युमीनियम की बारह छोटी गेंदें रखीं, जो इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा निर्मित पहली एल्युमीनियम थी। यह 23 फरवरी, 1886 को हुआ था।"
यह प्रोफेसर यवेटे की कहानी है, जिसे अमेरिकी वैज्ञानिक ए. गैरेट द्वारा प्राथमिक स्रोतों से संकलित संग्रह "फ्लैश ऑफ जीनियस" से हमारे द्वारा पुनर्मुद्रित किया गया है।
रॉकेट ईंधन में एल्युमीनियम
जब एल्युमीनियम ऑक्सीजन और फ्लोरीन में जलता है, तो बहुत अधिक गर्मी निकलती है। इसलिए, इसका उपयोग रॉकेट ईंधन में एक योज्य के रूप में किया जाता है। सैटर्न रॉकेट अपनी उड़ान के दौरान 36 टन एल्यूमीनियम पाउडर जलाता है। रॉकेट ईंधन के एक घटक के रूप में धातुओं का उपयोग करने का विचार सबसे पहले एफ.ए. द्वारा व्यक्त किया गया था। ज़ैंडर।
निष्कर्ष
यह ज्ञात है कि पी-तत्वों में, बाहरी इलेक्ट्रॉनिक स्तर का पी-उपस्तर इलेक्ट्रॉनों से भरा होता है, जिसमें एक से छह इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं।
आवर्त प्रणाली में 30 पी-तत्व हैं। ये पी-तत्व, या उनके पी-इलेक्ट्रॉनिक समकक्ष, उपसमूह IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA और VI IIA बनाते हैं। इन उपसमूहों के तत्वों के परमाणुओं के बाहरी इलेक्ट्रॉनिक स्तर की संरचना इस प्रकार विकसित होती है: ns2p1, ns2p2, ns2p3, ns2p4, ns2p5 और ns2p6।
कुल मिलाकर, एल्युमीनियम को छोड़कर, पी-तत्वों में, कम करने वाली गतिविधि अपेक्षाकृत कमजोर रूप से व्यक्त की जाती है। इसके विपरीत, IIIA- से VIIA-उपसमूह में जाने पर, तटस्थ परमाणुओं की ऑक्सीडेटिव गतिविधि में वृद्धि देखी जाती है, इलेक्ट्रॉन आत्मीयता और आयनीकरण ऊर्जा के मूल्यों में वृद्धि होती है, और पी-तत्वों की इलेक्ट्रोनगेटिविटी बढ़ जाती है।
पी-तत्व परमाणुओं में, न केवल पी-इलेक्ट्रॉन वैलेंस होते हैं, बल्कि बाहरी स्तर के एस-इलेक्ट्रॉन भी होते हैं। पी-इलेक्ट्रॉनिक एनालॉग्स की उच्चतम सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था उस समूह की संख्या के बराबर है जिसमें वे स्थित हैं।
प्रयुक्त पुस्तकें
1. अख्मेतोव एन.एस., सामान्य और अकार्बनिक रसायन विज्ञान। - एम.: हायर स्कूल, 1989
2. कॉटन एफ., विल्किंसन जे., अकार्बनिक रसायन विज्ञान के बुनियादी सिद्धांत। - एम.: मीर, 1979
3. नेक्रासोव बी.वी., सामान्य रसायन विज्ञान की पाठ्यपुस्तक। - एम.: रसायन विज्ञान, 1981
4. एस. आई. वेनेत्स्की "धातुओं के बारे में कहानियाँ", मॉस्को, एड। धातुकर्म 1986
5. यू. वी. खोदाकोव, वी. एल. वासिलिव्स्की "मेटल्स", मॉस्को, एड। आत्मज्ञान 1966
6. ए. वी. सुवोरोव, ए. बी. निकोल्स्की "जनरल केमिस्ट्री", सेंट पीटर्सबर्ग एड। रसायन शास्त्र 1995
योजना:
परिचय
अल के भौतिक गुण
अल के रासायनिक गुण
अल प्राप्त करना और उसका उपयोग करना
एल्युमिनियम ऑक्साइड अल 2 हे 3
एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड Al(OH)3
एल्यूमीनियम लवण
एल्यूमीनियम के द्विआधारी यौगिक
रुचि, रुचि...
वह क्या है - अल
उम्र बढ़ने और मजबूती के चरणों के लाभों पर
तेजी से ठंडा होने से क्रिस्टल बनते हैं
एसएपी और एसएएस
केवल एक किंवदंती नहीं
एलुमिनोथर्मी
सिंथेटिक क्रायोलाइट
प्रथम उत्प्रेरक
और यह सब एल्यूमीनियम ऑक्साइड है!
केवल एक आइसोटोप
एलुमिनेट करता है
छात्र के बारे में शिक्षक
रॉकेट ईंधन में एल्युमीनियम
निष्कर्ष
साहित्य
उल्यानोस्क राज्य कृषि अकादमी
रसायनिकी विभाग
जाँच की गई: नुरेटदीनोवा आर.ए.
अमूर्त
"एल्यूमीनियम"
एक छात्र द्वारा किया गया हैमैंअवधि
2बी संकाय समूह
पशु चिकित्सा