Алюминий (Al) — это лёгкий, серебристо-белый металл, занимающий третье место по распространённости в земной коре после кислорода и кремния. Однако из-за высокой химической активности он никогда не встречается в природе в чистом металлическом виде. Вместо этого он находится в соединениях, главным образом в бокситовой руде, представляющей собой смесь гидратированных оксидов алюминия, включая гиббсит (Al(OH)₃), бёмит (AlO(OH)) и диаспор.
Процесс очистки в два этапа
Путь от необработанного боксита довысокочистый алюминий включает в себядва различных промышленных процесса.
Первый этап — это процесс Байера, разработанный в 1888 году. Измельчённый боксит смешивают с горячим раствором гидроксида натрия под давлением, растворяя содержащие алюминий минералы и оставляя примеси, такие как оксиды железа и кремнезем. Полученный раствор алюмината натрия затем фильтруют для удаления остатка красного шлама, добавляют кристаллы гидроксида алюминия и прокаливают при температуре приблизительно 1100 °C для получения чистого белого оксида алюминия (Al₂O₃). В настоящее время более 90% мирового производства оксида алюминия осуществляется этим методом.
Второй этап — это процесс Холла-Эру. Температура плавления оксида алюминия превышает 2000 °C, что делает прямой электролиз нецелесообразным. Решение заключается в растворении Al₂O₃ в расплавленном криолите (Na₃AlF₆), что снижает рабочую температуру примерно до 950–1000 °C. Затем через смесь пропускается электрический ток. Расплавленный алюминий собирается внизу (на катоде), а кислород соединяется с углеродными анодами, образуя CO₂. Этот электролитический метод остается единственным промышленным процессом производства первичного алюминия, позволяющим получать металл чистотой 99,5–99,8%.
Какие элементы содержит алюминий?
Чистый алюминий состоит исключительно из элемента Al, имеющего атомный номер 13 и атомную массу приблизительно 26,98 г/моль. Алюминий коммерческой чистоты (98,8–99,7% Al) содержит незначительные следы железа и кремния в качестве природных примесей. Однако большинствоВ различных областях применения используются алюминиевые сплавы.где для изменения механических свойств целенаправленно добавляются определенные элементы.
Для конструкционных применений в серии 6000 (например, 6061) в качестве основных легирующих элементов используются магний и кремний, обычно 0,8–1,2% Mg и 0,400–0,8% Si. Этот сплав обеспечивает превосходный баланс умеренной прочности, хорошей свариваемости и отличной обрабатываемости.
Для обеспечения высокой прочности в серии 7000 (например, 7075) в качестве основных легирующих элементов используются цинк и медь, примерно 5,16–0,1% Zn и 1,2–2,0% Cu. Термообработка T6 сплава 7075 обеспечивает почти вдвое большую прочность на растяжение, чем 6061-T6, что делает его предпочтительным материалом для аэрокосмической отрасли и высокоэффективных конструкционных компонентов.
В коммерческих сплавах также часто присутствуют следовые количества хрома, марганца и титана, каждый из которых играет роль в измельчении зерна и повышении коррозионной стойкости. Понимание точного элементного состава каждого сплава имеет важное значение для выбора подходящего материала для конкретных задач механической обработки или изготовления.
Дата публикации: 13 мая 2026 г.