На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Потребительские свойства алюминия

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 21.05.2012. Сдан: 2011. Страниц: 13. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


3 

   ВВЕДЕНИЕ 

  Металлургия – одна из важнейших базовых отраслей  мировой
промышленности. Особое место в ней занимает металлургия  легких  металлов  и сплавов (алюминий, магний, титан,  кремний и т.д.),  без которых сегодня
немыслим  научно-технический прогресс в освоении космоса, авиа-,  автомобиле-и судостроении, в различных отраслях машиностроения,  химии,  строительстве, в быту.
   Ключевую роль среди металлургии лёгких металлов занимает  алюминиевая
отрасль.
   По распространенности в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов и третье место среди всех элементов (после кислорода и кремния), на его долю приходится около 8,8% массы земной коры.
   По объемам производства алюминий занимает второе место (после железа), а по объемам экспорта первое место в мире, также алюминий  имеет невысокую стоимость  по отношению к другим металлам.
   Алюминий входит в состав огромного числа минералов, главным образом, алюмосиликатов, и горных пород. В качестве микроэлемента алюминий присутствует в тканях растений и животных. Существуют организмы-концентраторы, накапливающие алюминий в своих органах, — некоторые плауны, моллюски. В организм человека алюминий ежедневно поступает с пищей (около 2-3 мг), но его биологическая роль не установлена. В среднем в организме человека (70 кг) в костях, мышцах содержится около 60 мг алюминия.
   Название алюминий происходит от латинского alumen - так ещё за 500 лет до н.э. назывались алюминиевые квасцы, которые применялись как протрава при крашении тканей и для дубления кожи. Датский учёный Х. К. Эрстед в 1825, действуя амальгамой калия на безводный AlCl3 и затем отгоняя ртуть, получил относительно чистый алюминий. Первый промышленный способ производства алюминия предложил в 1854 французский химик А. Э. Сент-Клер Девиль. Похожий по цвету на серебро, алюминий на первых порах ценился очень дорого. Современный способ получения алюминия электролизом криолито-глинозёмного расплава разработан в 1886 одновременно и независимо друг от друга Ч. Холлом в США и П. Эру во Франции.
   С 1855 по 1890 было получено всего 200 т алюминия. Но в последующее десятилетие алюминия было произведено 28000 тонн и за один год, в 1930 году – 27000. Современный мировой объем производства алюминия  около 10 млн. т. в год.
 


1.Применение алюминия первичного в сфере производства и потребления.
По масштабам  применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа и его сплавов. Широкое применение алюминия в различных областях техники  и быта связано с совокупностью  его физических, механических и химических свойств: коррозионной стойкостью в  атмосферном воздухе, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью  и сравнительно высокой прочностью. Алюминий  имеет в три раза более низкую плотность, вследствие  чего алюминий  применяется там ,где малая плотность  и большая удельная прочность имеют важное значение.
Из технического алюминия  изготавливают  различные  трубопроводы, палубные надстройки морских  и речных судов, кабели, электропровода , шины, конденсаторы, корпуса часов , витражи, перегородки в комнатах, двери, рамы, цистерны для молока и  т. д.
Чистый алюминий применяют для изготовления проволоки (электропроводность алюминия составляет 65,5% от электропроводности меди, но алюминий более чем в три раза легче  меди, поэтому алюминий часто заменяет медь в электротехнике) и фольги, используемой как упаковочный материал. Из алюминиевой  ленты  толщиной 0,2 – 0,3 мм. изготавливают консервные банки.
При обращении  с алюминием в быту нужно иметь  в виду, что нагревать и хранить  в алюминиевой посуде можно только нейтральные (по кислотности) жидкости (например, кипятить воду). Если, например, в алюминиевой посуде варить кислые щи, то алюминий переходит в пищу и она приобретает неприятный «металлический» привкус. Поскольку  в быту оксидную пленку очень легко  повредить, то использование алюминиевой  посуды все-таки нежелательно.
Алюминий широко применяется в авиации, строительстве, металлургии (легирующая добавка), алюмотермии, в машиностроении (для изготовления различных  транспортных аппаратов). В технике очень важно, чтобы собственный вес транспортной машины  был  минимален, что дает возможность при той же мощности мотора повысить грузоподъемность аппарата. Использование алюминия в авиации всем известно. За границей алюминий широко применяется для изготовления многих деталей железнодорожных вагонов , автомобилей и подъемных кранов  различных конструкций.
 


3
2.Классификационные признаки алюминия первичного.
В зависимости  от химического состава первичный  алюминий подразделяется на:
а)алюминий особой чистоты                        
Марка  А 999(99,999% Al) 

б)алюминий высокой  чистоты
Марки A995(99,995%Al),A99(99,99%Al),A97(99,97%Al),A95(99,95) 

в)алюминий технической чистоты
 Марки  A85(99,85),A8(99,8),A7,A6,A5,A0(99,0%Al) 

Кодировка по ТНВЭД
Раздел  ХV– недрагоценные металлы и изделия них
Группа 76 – алюминий и изделия из него
Позиция 7601 – алюминий необработанный
Кодировка по ОКП
Секция  D – продукция перерабатываемой промышленности
Подсекция DJ – основные металлы и готовые металлические изделия
Раздел 27 – основные металлы
Группа 27.4
Класс 27.42. – алюминий и полуфабрикаты  из алюминия
Категория 27.42.1. – алюминий необработанный; глинозем
Подкатегория  27.42.11. – алюминий необработанный
 


3.Потребительские свойства алюминия первичного.
Преимущества  алюминия  перед  другими  конструкционными  материалами
выражается  в следующем:
1.сравнительно низкий для металлов удельный вес;
2.высокая коррозионная стойкость;
3.легкость формования и обработки;
4.способность к стопроцентной  вторичной  переработке  (при  этом  экономия энергии 95%);
5.огнестойкость;
6.высокая электропроводность;
7.стойкость к низким температурам (при низких температурах он обладает даже более высокой прочностью, пластичностью и вязкостью).
8.высокая отражательная способность;
9.бактерицидность;
10.немагнитность ;
11.отсутствие искрообразования при ударе;
 Эти  свойства немаловажны, а в некоторых случаях даже становятся решающими при выборе материала для той или иной конструкции.
Например, при строительстве в северных районах весьма важно такое качество алюминия, как надежность работы при  низких температурах - этот бич большинства  строительных материалов. Для некоторых  конструкций этот фактор имеет не меньшее значение, чем коррозионная стойкость или малая масса. Во взрывоопасных производствах используется другое преимущество алюминия - отсутствие искр при ударе, а в некоторых  производственных или лабораторных помещениях весьма важна  немагнитность  алюминия.
Конструкции из алюминия требуют более низких затрат  в  течение  срока
службы  и  практически  не  требуют  ремонта.  Обладая  хорошей   гибкостью, алюминиевые конструкции эффективно  несут  нагрузки  и  значительно  снижают затраты на сооружение фундаментов и  опор.  Это  позволяет  в  сжатые  сроки производить модернизацию строительных  сооружений,  мостов,  путепроводов  и т.п.
Во всех видах транспорта присутствие алюминия  обеспечивает  повышение
скорости  и безопасности движения, экономию энергии.
 
Коррозионная  стойкость
Алюминий обладает  высокой коррозионной  стойкостью  в атмосферных условиях: в аммиаке, сернистом и др.газах, в морской воде, в азотной кислоте. Это объясняется наличием  на его поверхности защитной пленки Al2O3. Чем чище алюминий и чем он более свободен от различных примесей , тем выше  его коррозионная устойчивость. Так, такая примесь как железо  заметно снижает коррозионную стойкость алюминия.
Коррозионная  стойкость алюминия настолько высока, что алюминиевые конструкции  можно применять без защитных покрытий. Например, срок службы алюминиевых  листов 0,7-0,8 мм в атмосфере индустриальных центров достигает 100 лет, а в сельской местности превышает 100 лет. В наиболее агрессивной атмосфере прибрежной полосы морей и океанов срок службы таких листов до настоящего времени  определяли равным пятидесяти годам, но последние исследования показали, что  он может быть значительно увеличен.
Стальные  листы, если их оцинковать горячим способом и нанести на цинк специальное  многослойное покрытие (например, типа версакор или гельбестос), будут  столь же долговечны, но вдвое дороже алюминиевых. Кроме того, любое местное  повреждение станет очагом интенсивной  коррозии.
Понятно, что чем больше поверхность конструкции, тем больше материалов и затрат труда  требует защита ее от коррозии. Поэтому  коррозионно-стойкий металл наиболее выгодно применять в конструкциях, состоящих из тонкостенных листов и  профилей.
 


4.Технология производства первичного алюминия и его технико – экономическая оценка. 

Алюминий  - наиболее распространенный металл  в природе, он входит в состав более 250 минералов. Наиболее важные алюминиевые руды : бокситы , нефелины , алуниты. Основная руда – бокситы , горные породы сложного состава, содержащие гидраты Al(OH)3 др. Качество бокситов  тем выше, чем меньше в них содержание обычной примеси – кремнезема  SiO2 (0,5 – 15 %). 
Современное  производство алюминия состоит из двух основных процессов : получения глинозема  Al2O3 из бокситов и получения металлического алюминия путем электролиза расплавленного глинозема.
Глинозем  получают щелочными ,электротермическими и другими способами. Наиболее распространенным  является   щелочной способ , разработанный  в конце  19 в. К.И.Байером.
Подготовка  боксита – дробление его крупных кусков и затем мокрый  размол , т.е. измельчение в шаровых мельницах ,куда доливают оборотный раствор с добавками щелочи (NaOH).
Выщелачивание ( или варку) полученной пульпы проводят в автоклавах (герметических стальных сосудах цилиндрической формы , диаметром 1,5- 2,5 м., высотой 8-14 м.).Процесс идет при температуре 105 – 2500С,давлении 2,5 – 3,5  мПа, концентрации щелочи (NaOH) 250 – 300 г/л. Для нагрева и перемешивания пульпы широко используется  пар ,подаваемый через сопла в днище. При выщелачивании (1-3 ч.) образуется алюминат натрия :
AlO(OH) + NaOH = NaAlO2 + H2O ; Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O.
Расбавление ,сгущение ,фильтрацию проводят  для получения из автоклавной пульпы чистого раствора алюмината натрия .Пульпу разбавляют промывочной водой для последующего более полного удаления твердых частиц красного шлама и направляют в чаны-сгустители для отфильтровывания.
Выкручивание ( или декомпозиция) – разложение раствора алюмината натрия  с  выделением  Al(OH)3, выпадающей в осадок по реакции
NaAlO2 +2H2O=Al(OH)3+NaOH.
Кальцинация , т.е. обезвоживание Al(OH)3,проводят его прокаливанием при 12000С в трубчатых вращающихся печах  или в установках с кипящим слоем : 2Al(OH)3 =Al2O3 + 3H2O.Выход глинозема составляет около 85 %, на одну тонну глинозема расходуется 2 -2,5 тонн боксита. Потери связаны  с образованием силикоалюмината натрия при выщелачивании боксита. Поэтому щелочным  способом перерабатывают бокситы с небольшим содержанием кремнезема.
Электролиз  глинозема для получения металлического  алюминия проводят в электролизерах – ваннах с различным устройством анодной части. Ванна, заключенная в стальной кожух, внутри футерована  углеродистыми блоками. В футеровку пода вмонтированы  катодные шины и , таким образом , сам корпус ванны служит катодным устройством установки. Анодное устройство состоит из  вертикально установленного самообжигающегося угольного электрода ,нижняя часть которого погружена в электролит – расплав , состоящий из глинозема Al2O3(8-10%)  и криолита – фторида алюминия и натрия Na3AlF6.
Электоролит нагревается до рабочей температуры 930-9500С теплом , выделяющимся при прохождении тока между анодом и катодом. При электролизе анод постепенно сгорает и его перемещают вниз. Для непрерывного наращивания электрода в его обечайку подается полужирная анодная маса , состоящая  из молотого кокса  и  каменноугольной смолы. По мере опускания вниз она спекается и коксуется  .При электролизе в расплавленном электролите происходит диссоциация молекул криолина и глинозема.Для получения  металлического алюминия практически используется глинозем. По мере обеднения электролита глиноземом его периодически догружают  в ванну.Признаком обеднения электролита служит так называемый анодный эффект ,выражающийся  в увеличении напряжения  до 20 -25 В. Отрицательно заряженные анионы направляются к аноду,в результате анодного процесса выделяется  газообразный кислород, вызывающий постепенное сгорание угольных анодов.
Расплавленный алюминий постепенно скапливается на дне ванны и периодически удаляется  при помощи сифонов и вакуумных  ковшей.
Для получения 1 тонны алюминия расходуется около 2 тонн глинозема, до 0,6 тонн угольных анодов ,около  0,1 тонны криолина и 16500 – 18500кВт*ч электроэнергии.
Полученный электролизом первичный алюминий содержит примеси (железо, кремний , частицы глинозема  и т.д.) ухудшающие его свойства,и  поэтому подвергаются рафинированию.
Для этого алюминий продувают  в течение 10…15 мин. хлором в ковшах  вместимостью 1,0…1,5 тонн.Образующиеся при этом пары алюминия барботируют ванну  и уносят из нее неметаллические частицы.Кроме того, присутствующие в алюминии газы частично переходят в пузыри  хлорида  алюминия и вместе с ними выносятся  из ванны. Полученный алюминий  (99,5…99,85 % Al) разливают в специальные формы для поставки  потребителям или в изложницы для последующей прокатки на лист или сорт.
Для  получения  алюминия более высокой  чистоты (99,999% Al) используют  электролитическое рафинирование.
Вообще щелочной способ применяется при относительно малом содержании
Кремнезема в  боксите, а кислородный метод  – при большем.
Технологические процессы представлены в блок-схеме
 


 


11
5. Стандарты на алюминий первичный. Нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями нормативно – технической документации.
   Для изучения данного вопроса были рассмотрены следующие нормативно-технические документы:
ГОСТ 3221–85 Алюминий первичный. Методы спектрального  анализа
ГОСТ 12697.1–77 Алюминий. Методы определения ванадия
ГОСТ 12697.2–77 Алюминий. Методы определения магния
ГОСТ 12697.3–77 Алюминий. Методы определения марганца
ГОСТ 12697.4–77 Алюминий. Метод определения натрия
ГОСТ 12697.5–77 Алюминий. Метод определения хрома
ГОСТ 12697.6–77 Алюминий. Метод определения кремния
ГОСТ 12697.7–77 Алюминий. Методы определения железа
ГОСТ 12697.8–77 Алюминий. Методы определения меди
ГОСТ 12697.9–77 Алюминий. Методы определения цинка
ГОСТ 12697.10–77 Алюминий. Метод определения титана
ГОСТ 12697.11–77 Алюминий. Метод определения свинца
ГОСТ 12697.12–77 Алюминий. Методы определения мышьяка
ГОСТ 12697.13–90 Алюминий. Методы определения галлия
ГОСТ 12697.14–90 Алюминий. Метод определения кальция
ГОСТ 13843–78 Катанка алюминиевая. Технические  условия
ГОСТ 23189–78 Алюминий первичный. Спектральный метод  определения мышьяка и свинца
ГОСТ 24231–80 Цветные металлы и сплавы. Общие  требования к отбору и подготовке проб для химического анализа
ГОСТ 25086–87 Цветные металлы и их сплавы. Общие  требования к методам анализа
ГОСТ 11069-2001 Алюминий первичный. Марки.
ГОСТ 11074-74 Чушки первичного алюминия. Технические  условия. 
EN 573-3-94* Алюминий и алюминиевые сплавы. Химический состав и форма  деформируемых полуфабрикатов.
   Химический состав разновидностей первичного алюминия должен
соответствовать ГОСТ 11069 - 2001
Химический  состав марок алюминия
приведен  в таблице 
  Примесь, не более
Мар- ка
Крем-ний Же-ле-зо Медь Марганец Магний Цинк Галлий Титан Прочие примеси
Алюминий ,не менее
Алюминий  высокой частоты
А995 0,0015 0,0015 0,001 0,001 0,001 0,001 0,0030 0,001 0,001 99,995
А99 0,003 0,003 0,0020 0,002 0,0010 0,003 0,0030 0,002 0,001 99,99
А98 0,006 0,006 0,0020 0,002 0,002 0,003 0,003 0,002 0,001 99,98
А97 0,015 0,015 0,005 0,002 0,005 0,003 0,003 0,002 0,002 99,97
А95 0,020 0,025 0,010 0,002 0,005 0,005 0,003 0,002 0,005 99,95
Алюминий  технической чистоты
А85 0,06 0,08 0,01 0,02 0,02 0,02 0,03 0,008 0,02 99,85
А8 0,10 0,12 0,01 0,02 0,02 0,04 0,03 0,01 0,02 99,80
А7 0,15 0,16 0,01 0,03 0,02 0,04 0,03 0,01 0,02 99,70
А7Е 0,08 0,20 0,01 - 0,02 0,04 0,03 0,01 0,02 99,70
А7Э 0,10 0,20 0,01 0,03 - 0,03 0,04 0,01 0,03 99,70
А6 0,18 0,25 0,01 0,03 0,03 0,05 0,03 0,02 0,03 99,60
А5Е 0,10 0,35 0,02 - 0,03 0,04 0,03 0,015 0,02 99,50
А5 0,25 0,30 0,02 0,05 0,03 0,06 0,03 0,02 0,03 99,50
А35 0,65 Si+Fe 0,05 0,05 0,05 0,10 - 0,02 0,03 99,35
А0 0,95 Si+Fe 0,05 0,05 0,05 0,10 - 0,02 0,03 99,00
 
В алюминии технической чистоты всех марок, используемом для изготовления пищевой  посуды, массовая доля мышьяка должна быть не более 0,015%.
В алюминии высокой чистоты массовая доля магния не учитывается в сумме примесей при расчете марки алюминия.
По согласованию с потребителем производитель определяет массовую долю натрия и лития и  указывает результат с точностью  до третьего знака после запятой  в документе о качестве на конкретный вид продукции. 

1) Для суммы титана, ванадия, хрома и марганца.
2) Массовая доля ванадия не более 0,03%.
3)Допускаемая массовая доля железа не менее 0,18%.
4)В документе о качестве указывается фактическое значение массовой доли железа и кремния отдельно.
Примечания:
1 В алюминии  марки А5Е, предназначенном для  изготовления катанки марки АКЛП-ПТ  по ГОСТ 13843, допускается массовая  доля кремния не более 0,12%.
2 В алюминии  марки А5Е при массовой доле  примесей титана, ванадия, марганца  и хрома не более 0,010% допускается  массовая доля кремния до 0,15% при  условии соответствия 3.3.
По согласованию потребителя с изготовителем  перечень определяемых примесей, их предельные массовые доли, порядок расчета марки  алюминия и содержание документа  о качестве устанавливают в заказе.
3.2 Массовую  долю алюминия в металле высокой  чистоты определяют по разности 100,00% и суммы массовых долей  определяемых примесей, массовая  доля каждой из которых равна  или более 0,0010% и рассчитывается  до третьего знака после запятой  перед определением суммы.
Поправка. ИУС 1–2003.
Массовую  долю алюминия в металле технической  чистоты определяют по разности 100,00% и суммы массовых долей определяемых примесей, массовая доля каждой из которых  равна или более 0,010% и рассчитывается до второго знака после запятой  перед определением суммы.
Правила записи и округления результатов  анализа установлены в 5.3.
Пример  расчета массовой доли алюминия в  алюминии технической чистоты приведен в приложении А.
Сведения  о соответствии марок алюминия по настоящему стандарту маркам, установленным  в Европейском стандарте EN 573–3 и  зарегистрированным Американской алюминиевой  ассоциацией, приведены в приложении Б.
3.3 Электрическое  сопротивление при 20°С проволоки,  изготовленной из алюминия марок  А5Е и А7Е и отожженной при  (350 ± 20) °С в течение 3 ч, должно  быть не более:
0,0277 Ом·мм2/м — для алюминия марки А7Е;
0,0280 Ом·мм2/м — для алюминия марки А5Е. 

Ценными технологическими свойствами алюминия является его хорошая деформируемость   и свариваемость - алюминий   легко подвергается горячей, а также холодной обработке давления и сваривается всеми видами сварки, ковкой, волочением, штамповкой, прокаткой и др.
Технологические свойства
Температура,0С  Литья Горячей обработки
Отжига
Отпуска
690 – 710
350 – 450
370 – 400
150
Линейная  усадка, % 1,7
Допускаемая деформация (холодная и горячая),% 75 - 90
Начало  рекристаллизации, 0С 150
Жидкотекучесть, мм. 317
 
 Механические свойства алюминия сравнительно невысоки. Сопротивление на разрыв находится в пределах от 90 до 180 мПа. Алюминий имеет высокую пластичность , что дает возможность прокатывать его в очень тонкие листы. Необходимо отметить , однако, трудность обработки чистого алюминия  резаньем .
Физические  и механические свойства
Температура плавления (99,5%Al) 658,7
Плотность ,г/см3,при температуре , 200С. При температуре 700 0 С
2,71
2,37
Скрытая теплота плавления , кал./г. 93
Увеличение  объема при плавлении, % 6,5
Удельная  теплоемкость при 200 С, кал./(г*0С) 0,222
Теплопроводность, кал./(см*с*0С), при температуре 200С При температуре 7000С
0,52
0,22
Коэффициент линейного расширения ?*106 при температуре ,20 - 1000С При температуре 200 – 3000С
При температуре 500 – 6000С
23,8
27,5
33,5
Электросопротивление (99,5 % Al) при 200С Ом*мм2 0,027 -  0,030
Температурный коэффициент электросопротивления 0,0042
Магнитная восприимчивость  *106 +0,6
Удельная  электропроводность по отношению к  меди, % 59 – 65
Модуль  нормальной упругости Е, кгс/мм2,при  температуре -1800 С При температуре 200С
При температуре 1000С
При температуре 2000С
При температуре  3000С
При температуре 4000С
7800
7100
7000
6600
6100
5600
 
Химические  свойства.
 Алюминий  — типичный металл, кристаллическая  решетка кубическая гранецентрированная,  параметр  а = 0,40403 нм, атомный радиус  0,143 нм. Алюминий не имеет аллотропических модификаций.
 Алюминий растворяется даже в разбавленных соляной и серной кислотах, особенно при нагревании. А вот в сильно разбавленной и концентрированной холодной азотной кислоте алюминий не растворяется. При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причем образуются алюминаты - соли, содержащие алюминий в составе аниона:
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4] .
Алюминий активно  взаимодействует и с галогенами. Гидроксид алюминия Al(OH)3 - белое, полупрозрачное, студенистое вещество.
 


Товарная  маркировка.
Алюминий маркируют  путем нанесения на чушки, слитки и др. несмываемой краской следующих  отметок:
для алюминия марки  А995 — четыре зеленые вертикальные полосы;
А99 — четыре черные вертикальные полосы;
А98 — четыре желтые вертикальные полосы;
А97 — три желтые вертикальные полосы;
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.