Инструмент, изготовленный с использованием природных или синтетических алмазов для рабочей (в основном режущей) части. А. и. предназначен для обработки твердых материалов.

Cплавы на основе системы железо (Fe) - никель (Ni) - алюминий (Al), обладающие высокими магнитными свойствами. Технические сплавы содержат 20 - 34% Ni и 11-18% Al. С увеличением содержания Ni и Al в указанных пределах остаточная индукция В, уменьшается, а коэрцитивная сила Н_с возрастает. Максимальными магнитными свойствами [B_r = 0,5 - 0,65 тл, Н_с = 36-48 ка/м, максимальная магнитная энергия (ВН)_мах = 4000-5200 дж/м³] обладают сплавы, содержащие 27-30% Ni и 11-14% Al. Наличие в А.с. примесей снижает магнитные свойства. Наиболее вредна примесь углерода, его содержание не должно превышать 0,03%. Магнитные свойства А.с. могут быть улучшены дополнительным легированием Си (до 6%), Со (до 12%), Si (сплавы алниси) и Ti. Дальнейшее увеличение магнитных свойств А.с. с содержанием Со свыше 12% возможно применением термомагнитной обработки (см. Магнико). Магниты из А.с. ввиду их высокой твёрдости и хрупкости изготовляют фасонным литьём или металлокерамическим способом, магниты сложного профиля - электроискровыми методами обработки. Магниты из А.с. распространены в радиоприёмных устройствах, акустических аппаратах, электроизмерительных приборах, регулирующих аппаратах, магнитных сепараторах и др.

Лит.: Лившиц Б. Г. и Львов В. С., Высококоэрцитивные сплавы на железоникельалюминиевой основе, М., 1960; Постоянные магниты. Справочник, пер. с англ., М. - Л., 1963.

Б. А. Самарин

От анг. аlclad, от al (uminium) - алюминий и clad - покрытый.

Полуфабрикат (лист, труба) из высокопрочного алюминиевого сплава, покрытый (плакированный) с двух сторон тонким слоем алюминия высокой чистоты; относительная толщина слоев 2-5% на сторону (в отдельных случаях до 10 %).

Cплав, применяемый в пирометрии в качестве отрицательного термоэлектрода термопары хромель-алюмель, а также в виде компенсационных проводов. Химический состав А. (в %): 1,8-2,5 алюминия; 0,85-2,0 кремния; 1,8-2,2 марганца; остальное - никель и кобальт, причём кобальт присутствует как примесь в никеле, и для обеспечения требуемого значения термоэдс его содержание должно быть в пределах 0,6-1,0%. Термопарами с А. пользуются для измерений температуры до 1000°С. Свыше 1000°С при длительных выдержках изменение термоэдс становится весьма заметным. Разработаны и применяются сплавы А., легированные 0,06-0,1% циркония или 0,06% циркония + 0,005-0,03% бора и др. Легирование А. существенно увеличивает пластичность (при 600-1100°С) и длительную прочность (при 700-900°С), а также повышает стабильность термоэдс при температурах до 1250-1300°С.

Лит.: Борковский И. Я. и Колоколова А. Г., Никелевые сплавы, М.-Л., 1941; Попов М. М., Термометрия и калориметрия, 2 изд., М., 1954; Смирягин А. П., Промышленные цветные металлы и сплавы, 2 изд., М., 1956; Исследование сплавов для термопар. Труды ин-та «Гипроцветметобработки», 1964, в. 22; 1967, в. 25.

А. Л. Шпицберг

Руды, из которых получают металлический Алюминий. Имеется большое количество минералов и горных пород, содержащих алюминий, однако лишь немногие из них могут быть использованы для получения металлического алюминия. Наиболее широкое распространение в качестве алюминиевого сырья получили бокситы, причём сначала из руд извлекают полупродукт - глинозём (Al₂0₃), а затем уже из глинозёма электролитическим путём получают металлический алюминий. В качестве А.р. применяются нефелин-сиенитовые, а также нефелин-апатитовые породы, служащие одновременно и источником получения фосфатов. В качестве минерального сырья для получения алюминия могут служить алунитовые породы, лейцитовые лавы (минерал лейцит), лабрадориты, анортозиты, высокоглинозёмистые глины и каолины, кианитовые, силлиманитовые и андалузитовые сланцы.

В капиталистических и развивающихся странах практически для получения алюминия пользуются лишь бокситами. В СССР, кроме бокситов, приобрели важное практическое значение нефелин-сиенитовые и нефелин-апатитовые породы.

Сплавы на основе алюминия. Первые А.с. получены в 50-х гг. 19 в.; они представляли собой сплав алюминия с кремнием и характеризовались невысокими прочностью и коррозионной стойкостью. Длительное время Si считали вредной примесью в А.с. К 1907 в США получили развитие сплавы Al-Cu (литейные с 8% Cu и деформируемые с 4% Cu). В 1910 в Англии были предложены тройные сплавы Al-Cu-Mn в виде отливок, а двумя годами позднее - А.с. с 10-14% Zn и 2-3% Cu. Поворотным моментом в развитии А.с. явились работы А. Вильма (Германия) (1903-11), который обнаружил т. н. старение А.с. (см. Старение металлов), приводящее к резкому улучшению их свойств (главным образом прочностных). Этот улучшенный А.с. был назван дуралюмином>. В СССР Ю. Г. Музалевским и С. М. Вороновым был разработан советский вариант дуралюмина - т. н. кольчугалюминий. В 1921 А. Пач (США) опубликовал метод модификации сплава Al-Si введением микроскопических доз Na, что привело к значительному улучшению свойств сплавов Al-Si и их широкому распространению. Исходя из механизма старения А.с., в последующие годы велись усиленные поиски химических соединений, способных упрочнить Al. Разрабатывались новые системы А.с.: коррозионностойкие, декоративные и электротехнические Al-Mg-Si; самые прочные Al-Mg-Si-Cu, Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Cu; наиболее жаропрочные Al-Cu-Mn и Al-Cu-Li; лёгкие и высокомодульные Al-Be-Mg и Al-Li-Mg (табл. 1).

Табл. 1

Развитие систем алюминиевых сплавов

Основные достоинства А.с.: малая плотность, высокая электро- и теплопроводность, коррозионная стойкость, высокая удельная прочность.

По способу производства изделий А.с.. можно разделить на 2 основные группы: деформируемые (в т. ч. спечённые А.с.) для изготовления полуфабрикатов (листов, плит, профилей, труб, поковок, проволоки) путём деформации прокат, ковка и т. д.) и литейные - для фасонных отливок.

Табл. 2

Химический состав и механические свойства некоторых деформируемых алюминиевых сплавов (1Мн/м²» 0,1 кгс/мм²; 1 кгс/мм²»10 Мн/м²)

Примечания: ¹Во всех сплавах в качестве примесей присутствуют Fe и Si; в ряд сплавов вводятся малые добавки Сг, Zr, Ti, Be. ²Полуфабрикаты: Л - лист; Пф - профиль; Пр - пруток; Пк - поковка; Ш - штамповка; Пв - проволока: Т - трубы; Пл - плиты; Пн - панели: Пс - полосы; Ф - фольга. ³Свойства получены по полуфабрикатам, показанным без скобок. ⁴С добавкой 1,8-1,3% Ni и 0,8-1,3% Fe. ⁵С добавкой 1,2-1,4% Li. ⁶С добавкой1,9-2,3% Li. ⁷С добавкой 0,2-0,4%Fe.

Двойные сплавы на основе системы Al-Mg (т. н. магналии) не упрочняются термической обработкой. Они имеют высокую коррозионную стойкость, хорошо свариваются; их широко используют при производстве морских и речных судов, ракет, гидросамолётов, сварных ёмкостей, трубопроводов, цистерн, ж.-д. вагонов, мостов, холодильников и т. д.

Сплавы Al-Mg-Si (т. н. авиали) сочетают хорошую коррозионную стойкость со сравнительно большим эффектом старения; анодная обработка позволяет получать красивые декоративные окраски этих сплавов.

Тройные Al-Zn-Mg сплавы имеют высокую прочность, хорошо свариваются, но при значительной концентрации Zn и Mg склонны к самопроизвольному коррозионному растрескиванию. Надёжны сплавы средней прочности и концентрации.

Четверные сплавы Al-Mg-Si-Cu сильно упрочняются в результате старения, но имеют пониженную (из-за Cu) коррозионную стойкость; из них изготовляют силовые узлы (детали), выдерживающие большие нагрузки. Четверные сплавы Al-Zn-Mg-Cu обладают самой высокой прочностью (до 750 Мн/м² или до 75 кгс/мм²) и удовлетворительно сопротивляются коррозионному растрескиванию; они значительно более чувствительны к концентрации напряжений и повторным нагрузкам, чем дуралюмины (сплавы Al-Cu-Mg), разупрочняются при нагреве свыше 100°С. Наиболее прочные из них охрупчиваются при температурах жидкого кислорода и водорода. Эти сплавы широко используют в самолётных и ракетных конструкциях. Сплавы Al-Cu-Mn имеют среднюю прочность, но хорошо выдерживают воздействие высоких и низких температур, вплоть до температуры жидкого водорода. Сплавы Al-Cu-Li по прочности близки сплавам Al-Zn-Mg-Cu, но имеют меньшую плотность и больший модуль упругости; жаропрочны. Сплавы Al-Li-Mg при той же прочности, что и дуралюмины, имеют пониженную (на 11%) плотность и больший модуль упругости. Открытие и разработка сплавов Al-Li-Mg осуществлены в СССР. Сплавы Al-Be-Mg имеют высокую ударную прочность, очень высокий модуль упругости, свариваются, обладают хорошей коррозионной стойкостью, но их применение в конструкциях связано с рядом ограничений.

В состав деформируемых А.с. входят т. н. спечённые (вместо слитка для дальнейшей деформации используют брикет, спечённый из порошков) А.с. (в 1967 в США объём производства составил около 0,5% ). Имеются 2 группы спечённых А.с. промышленного значения: САП (спечённая алюминиевая пудра) и САС-1 (спечённый алюминиевый сплав).

САП упрочняется дисперсными частицами окиси алюминия, нерастворимой в алюминии. На частицах чрезвычайно дисперсной алюминиевой пудры в процессе помола её в шаровых мельницах в атмосфере азота с регулируемым содержанием кислорода образуется тончайшая плёнка окислов Al. Помол осуществляется с добавкой стеарина, по мере его улетучивания наряду с дроблением первичных порошков происходит их сращивание в более крупные конгломераты, в результате чего образуется не воспламеняющаяся на воздухе т. н. тяжёлая пудра с плотностью св. 1000 кг/м². Пудру брикетируют (в холодном и горячем виде), спекают и подвергают дальнейшей деформации - прессованию, прокатке, ковке. Прочность САП возрастает при увеличении содержания первичной окиси алюминия (возникшей на первичных порошках) до 20-22%, при большем содержании снижается. Различают (по содержанию Al₂O₃) 4 марки САП (6-9% - САП1; 9,1-13% - САП2; 13,1-18% - САП3; 18,1-20% - САП4). Длительные выдержки САП ниже температуры плавления мало влияют на его прочность. Выше 200-250 °С, особенно при больших выдержках, САП превосходит все А.с., например при 500°С предел прочности s_b=50-80 Мн/м² (5-8 кгс/мм²). В виде листов, профилей, поковок, штамповок САП применяется в изделиях, где нужна высокая жаропрочность и коррозионная стойкость. САП содержит большое количество влаги, адсорбированной и прочно удерживаемой окисленной поверхностью порошков и холоднопрессованных брикетов. Для удаления влаги применяется нагрев в вакууме или нейтральной среде несколько ниже температуры плавления алюминиевых порошков или холоднопрессованных брикетов. Дегазация САП повышает его пластичность, и он удовлетворительно сваривается аргоно-дуговой сваркой.

САС-1, содержащий 25% Si и 5% Ni (или Fe), получают распылением жидкого сплава, брикетированием пульверизата, прессованием и ковкой прутков. Мельчайшие кристаллики Si и FeAl₃(NiAl₃), воздействуя на матрицу, упрочняют сплав, повышают модуль упругости и пластичность, снижают коэффициент линейного расширения; этот эффект тем больше, чем мельче твёрдые частицы и меньше просвет между ними. Этот А.с. характеризуется низким коэффициентом линейного расширения и повышается модулем упругости. По этим характеристикам порошковые сплавы заметно превосходят соответствующие литейные А.с.

Литейные А.с. по объёму производства составляют около 20% (США, 1967). Для них особенно важны литейные характеристики - высокая жидкотекучесть, малая склонность к образованию усадочных и газовых пустот, трещин, раковин. А. А. Бочвар установил, что эти свойства улучшаются при сравнительно высоком содержании в сплаве легирующих элементов, образующих эвтектику, что приводит, однако, к некоторому повышению хрупкости сплавов. Важнейшие литейные А.с. содержат свыше 4,5% Si (т. н. силумины). Введение гомеопатических (сотые доли процента) доз Na позволяет модифицировать структуру доэвтектических и эвтектических силуминов: вместо грубых хрупких кристаллов Si появляются кристаллы сфероидальной формы и пластичность сплава существенно возрастает. Силумины (табл. 3) охватывают двойные сплавы системы Al-Si (АЛ2) и сплавы на основе более сложных систем: Al-Si-Mg (АЛ9), Al-Si-Си (АЛЗ, АЛ6); Al-Si-Mg-Си (АЛ5, АЛ10). Сплавы этой группы характеризуются хорошими литейными свойствами, сравнительно высокой коррозионной стойкостью, высокой плотностью (герметичностью), средней прочностью и применяются для сложных отливок. Для борьбы с газовой пористостью силуминов Бочвар и А. Г. Спасский разработали оригинальный и эффективный способ кристаллизации отливок под давлением.

Табл. 3

Химический состав и механические свойства некоторых литейных алюминиевых сплавов (1Мн/м²» 0, 1 кгс /мм²; 1 кгс/мм²» 10 Мн/м²)

Примечания: ¹Виды литья: З - в землю; В - по выплавляемым моделям; О - в оболочковые формы; К -в кокиль; Д - под давлением. ²Zn 3,5 - 4,5%.

К сплавам с высоким содержанием Mg (свыше 5% ) относятся двойные Al-Mg (АЛ8), сплавы системы Al-Mg-Si с добавкой Mn (АЛ13 и АЛ28), Be и Ti (АЛ22). Сплавы этой группы коррозионностойки, высокопрочны и обладают пониженной плотностью. Наиболее высокопрочен сплав АЛ8, но технология его изготовления сложна. Для уменьшения окисляемости в жидком состоянии в него вводится 0,05 - 0,07% Be, а для измельчения зерна - такое же количество Ti, в формовочную смесь для подавления реакции металла с влагой добавляется борная кислота. Сплав АЛ8 отливается главным образом в земляные формы. Сплавы АЛ13 и АЛ28 имеют лучшие литейные свойства, но меньшую прочность и не способны упрочняться термической обработкой; они отливаются в кокиль под давлением и в землю. Длительные низкотемпературные нагревы могут привести к ухудшению коррозионной стойкости литейных А.с. с высоким содержанием Mg.

Сплавы с высоким содержанием Zn (свыше 3%) систем Al-Si-Zn (АЛ11) и Al-Zn-Mg-Cu (АЛ24) имеют повышенную плотность и пониженную коррозионную стойкость, но обладают хорошими литейными свойствами и могут применяться без термической обработки. Широкого распространения они не получили.

Сплавы с высоким содержанием Си (свыше 4% ) - двойные сплавы Al-Си (АЛ7) и сплавы тройной системы Al-Cu-Mn с добавкой Ti (АЛ19) по жаропрочности превосходят сплавы первых трёх групп, но имеют несколько пониженные коррозионную стойкость, литейные свойства и герметичность.

Сплавы системы Al-Cu-Mg-Ni и Al-Cu-Mg-Mn-Ni (АЛ1, АЛ21) отличаются высокой жаропрочностью, но плохо обрабатываются.

Свойства литейных сплавов существенно меняются в зависимости от способа литья; они тем выше, чем больше скорость кристаллизации и питание кристаллизующегося слоя. Как правило, наиболее высокие характеристики достигаются при кокильном литье. Свойства отдельно отлитых образцов могут на 25-40% превосходить свойства кристаллизовавшихся наиболее медленно или плохо питаемых частей отливки. Некоторые элементы, являющиеся легирующими для одних сплавов, оказывают вредное влияние на другие. Кремний снижает прочность сплавов систем Al-Mg и ухудшает механические свойства сплавов систем Al-Si и Al-Cu. Олово и свинец даже в десятых долях процента значительно понижают температуру начала плавления сплавов. Вредное влияние на силумины оказывает железо, вызывающее образование хрупкой эвтектики Al-Si-Fe, кристаллизующейся в виде пластин. Содержание железа регулируется в зависимости от способа литья: оно максимально при литье под давлением и в кокиль и сильно снижено при литье в землю. Уменьшением вредных металлических и неметаллических примесей в сплавах с применением чистой шихты и рафинирования, введением малых добавок Ti, Zr, Be, модифицированием сплавов и их термической обработкой можно существенно повысить свойства фасонных отливок из А.с. Рафинирование осуществляется: продувкой газом (хлором, азотом, аргоном); воздействием флюсов, содержащих хлористые и фтористые соли; выдерживанием в вакууме или сочетанием этих способов.

С каждым годом увеличивается объём потребления А.с. в различных отраслях техники (табл. 4). За 5 лет применение А.с. в США увеличилось примерно в 1,6 раза и превышает (1967) по объёму 10% от потребления стали (в СССР за 1966-70 намечено увеличение производства А.с. более чем в 2 раза). Наряду с транспортом (авиация, суда, вагоны, автомобили) А.с. находят огромное применение в строительстве - оконные рамы, стенные панели и подвесные потолки, обои; бурно расширяется использование А.с. для производства контейнеров и др. упаковки, в электропромышленности (провода, кабели, обмотки электродвигателей и генераторов).

Табл. 4

Распределение потребления алюминиевых сплавов по отраслям промышленности в США (тыс. т)

Большой интерес представляет распределение производства А. с. по различным видам полуфабрикатов (табл. 5).

Табл. 5

Объём производства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов в США (тыс. т)

Лат. Aluminium.

Al - химический элемент III группы периодической системы Менделеева; атомный номер 13, атомная масса 26,9815; серебристо-белый лёгкий металл. Состоит из одного стабильного изотопа ²⁷Al.

Историческая справка. Название А. 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 А. Первый промышленный способ производства А. предложил в 1854 французский химик А. Э. Сент-Клер Девиль: способ заключался в восстановлении двойного хлорида А. и натрия Na₃AICI₆ металлическим натрием. Похожий по цвету на серебро, А. на первых порах ценился очень дорого. С 1855 по 1890 было получено всего 200 т А. Современный способ получения А. электролизом криолито-глинозёмного расплава разработан в 1886 одновременно и независимо друг от друга Ч. Холлом в США и П. Эру во Франции.

Распространённость в природе. По распространённости в природе А. занимает 3-е место после кислорода и кремния и 1-е - среди металлов. Его содержание в земной коре составляет по массе 8,80%. В свободном виде А. в силу своей химической активности не встречается. Известно несколько сотен минералов А., преимущественно алюмосиликатов. Промышленное значение имеют боксит, алунит и нефелин. Нефелиновые породы беднее бокситов глинозёмом, но при их комплексном использовании получаются важные побочные продукты: сода, поташ, серная кислота. В СССР разработан метод комплексного использования нефелинов. Нефелиновые руды в СССР образуют, в отличие от бокситов, весьма крупные месторождения и создают практически неограниченные возможности для развития алюминиевой промышленности.

Физические и химические свойства. А. сочетает весьма ценный комплекс свойств: малую плотность, высокие теплопроводность и электрическую проводимость, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость. Он легко поддаётся ковке, штамповке, прокатке, волочению. А. хорошо сваривается газовой, контактной и др. видами сварки. Решётка А. кубическая гранецентрированная с параметром а = 4,0413 . Свойства А., как и всех металлов, в значительной степени зависят от его чистоты. Свойства А. особой чистоты (99,996% ): плотность (при 20°С) 2698,9 кг/м³, t_пл 660,24°С; t_кип около 2500°С: коэффициент термического расширения (от 20° до 100°С) 23,86×10^-6; теплопроводность (при 190°С) 343 Вт/м×К (0,82 кал/см×сек×°С), удельная теплоёмкость (при 100°С) 931,98 дж/кг К (0,2226×кал/г×°С); электропроводность по отношению к меди (при 20°С) 65,5%. А. обладает невысокой прочностью (предел прочности 50-60 Мн/м²), твёрдостью (170 Мн/м² по Бринеллю) и высокой пластичностью (до 50% ). При холодной прокатке предел прочности А. возрастает до 115 Мн/м², твёрдость - до 270 МН/м², относительное удлинение снижается до 5% (1 МН/м²» 0,1 кгс/мм²). А. хорошо полируется, анодируется и обладает высокой отражательной способностью, близкой к серебру (он отражает до 90% падающей световой энергии). Обладая большим сродством к кислороду, А. на воздухе покрывается тонкой, но очень прочной плёнкой окиси Al₂O₃, защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокие антикоррозионные свойства. Прочность окисной плёнки и защитное действие её сильно убывают в присутствии примесей ртути, натрия, магния, меди и др. А. стоек к действию атмосферной коррозии, морской и пресной воды, практически не взаимодействует с концентрированной или сильно разбавленной азотной кислотой,с органическими кислотами, пищевыми продуктами.

Внешняя электронная оболочка атома А. состоит из 3 электронов и имеет строение 3s²3р. В обычных условиях А. в соединениях 3-валентен, но при высоких температурах может быть одновалентным, образуя т. н. субсоединения. Субгалогениды А., AIF и AlCl, устойчивые лишь в газообразном состоянии, в вакууме или в инертной атмосфере, при понижении температуры распадаются (диспропорционируют) на чистый Al и AlF₃ или AlCl₃ и поэтому могут быть использованы для получения сверхчистого А. При накаливании мелкоизмельчённый или порошкообразный А. энергично сгорает на воздухе. Сжиганием А. в токе кислорода достигается температура выше 3000°С. Свойством А. активно взаимодействовать с кислородом пользуются для восстановления металлов из их окислов (см. Алюминотермия). При тёмно-красном калении фтор энергично взаимодействует с А., образуя AIF₃. Хлор и жидкий бром реагируют с А. при комнатной температуре, иод - при нагревании. При высокой температуре А. соединяется с азотом, углеродом и серой, образуя соответственно нитрид AIN, карбид Al₄C₃ и сульфид Al₂S₃. С водородом А. не взаимодействует; гидрид А. (AlH₃)x получен косвенным путём. Большой интерес представляют двойные гидриды А. и элементов l и II групп периодической системы состава MeH_n-nAlH₃, т.н. алюмогидриды. А. легко растворяется в щелочах, выделяя водород и образуя алюминаты. Большинство солей А. хорошо растворимо в воде. Растворы солей А. вследствие гидролиза показывают кислую реакцию.

Получение. В промышленности А. получают электролизом глинозёма Al₂O₃, растворённого в расплавленном криолите Na₃AlF₆ при температуре около 950°С. Используются электролизеры трёх основных конструкций: 1) электролизеры с непрерывными самообжигающимися анодами и боковым подводом тока, 2) то же, но с верхним подводом тока и 3) электролизеры с обожжёнными анодами. Электролитная ванна представляет собой железный кожух, футерованный внутри тепло- и электроизолирующим материалом - огнеупорным кирпичом, и выложенный угольными плитами и блоками. Рабочий объём заполняется расплавленным электролитом, состоящим из 6-8% глинозёма и 94-92% криолита (обычно с добавкой AlF₆ и около 5-6% смеси фторидов калия и магния). Катодом служит подина ванны, анодом - погруженные в электролит угольные обожжённые блоки или же набивные самообжигающиеся электроды. При прохождении тока на катоде выделяется расплавленный А., который накапливается на подине, а на аноде - кислород, образующий с угольным анодом CO и CO₂. К глинозёму, основному расходуемому материалу, предъявляются высокие требования по чистоте и размерам частиц. Присутствие в нём окислов более электроположительных элементов, чем А., ведёт к загрязнению А. При достаточном содержании глинозёма ванна работает нормально при электрическом напряжении порядка 4-4,5 в. Ванны присоединяют к источнику постоянного тока последовательно (сериями из 150-160 ванн). Современные электролизеры работают при силе тока до 150 ка. Из ванн А. извлекают обычно с помощью вакуум-ковша. Расплавленный А. чистотой 99,7% разливают в формы. А. высокой чистоты (99,9965%) получают электролитическим рафинированием первичного А. с помощью т. н. трёхслойного способа, снижающего содержание примесей Fe, Si и Cu. Исследования процесса электролитического рафинирования А. с применением органических электролитов показали принципиальную возможность получения А. чистотой 99,999% при относительно низком расходе энергии, но пока этот метод обладает низкой производительностью. Для глубокой очистки А. применяют зонную плавку или дистилляцию его через субфторид.

Рис.1. Цех алюминиевого завода в Братске.

При электролитическом производстве А. возможны поражения электрическим током, высокой температурой и вредными газами. Для избежания несчастных случаев ванны надёжно изолируют, рабочие пользуются сухими валенками, соответствующей спецодеждой. Здоровая атмосфера поддерживается эффективной вентиляцией. При постоянном вдыхании пыли металлического А. и его окиси может возникнуть алюминоз лёгких. У рабочих, занятых в производстве А., часты катары верхних дыхательных путей (риниты, фарингиты, ларингиты). Предельно допустимая концентрация в воздухе пыли металлического А., его окиси и сплавов 2 мг/м³.

Применение. Сочетание физических, механических и химических свойств А. определяет его широкое применение практически во всех областях техники, особенно в виде его сплавов с др. металлами (см. Алюминиевые сплавы). В электротехнике А. успешно заменяет медь, особенно в производстве массивных проводников, например в воздушных линиях, высоковольтных кабелях, шинах распределительных устройств, трансформаторах (электрическая проводимость А. достигает 65,5% электрической проводимости меди, и он более чем в три раза легче меди; при поперечном сечении, обеспечивающем одну и ту же проводимость, масса проводов из А. вдвое меньше медных). Сверхчистый А. употребляют в производстве электрических конденсаторов и выпрямителей, действие которых основано на способности окисной плёнки А. пропускать электрический ток только в одном направлении. Сверхчистый А., очищенный зонной плавкой, применяется для синтеза полупроводниковых соединений типа A_IIIB_V, применяемых для производства полупроводниковых приборов. Чистый А. используют в производстве разного рода зеркал отражателей. А. высокой чистоты применяют для предохранения металлических поверхностей от действия атмосферной коррозии (плакирование, алюминиевая краска). Обладая относительно низким сечением поглощения нейтронов, А. применяется как конструкционный материал в ядерных реакторах.

В алюминиевых резервуарах большой ёмкости хранят и транспортируют жидкие газы (метан, кислород, водород и т. д.), азотную и уксусную кислоты, чистую воду, перекись водорода и пищевые масла. А. широко применяют в оборудовании и аппаратах пищевой промышленности, для упаковки пищевых продуктов (в виде фольги), для производства разного рода бытовых изделий. Резко возросло потребление А. для отделки зданий, архитектурных, транспортных и спортивных сооружений.

В металлургии А. (помимо сплавов на его основе) - одна из самых распространённых легирующих добавок в сплавах на основе Cu, Mg, Ti, Ni, Zn и Fe. Применяют А. также для раскисления стали перед заливкой её в форму, а также в процессах получения некоторых металлов методом алюминотермии. На основе А. методом порошковой металлургии создан САП (спечённый алюминиевый порошок), обладающий при температурах выше 300°С большой жаропрочностью.

А. используют в производстве взрывчатых веществ (аммонал, алюмотол).

Производство и потребление А. непрерывно растет, значительно опережая по темпам роста производство стали, меди, свинца, цинка.

Лит.: Беляев А. И., Вольфсон Г. Е., Лазарев Г. И..Фирсанова Л. А., Получение чистого алюминия, [М.], 1967; Беляев А. И., Рапнопорт Н.. Б., Фирсанова Л. А., Электрометаллургия алюминия, М., 1953; Беляев А. И., История алюминия, в сборнике: Труды института истории естествознания и техники, т. 20, М., 1959; Фридляндер И. Н., Алюминий и его сплавы, М., 1965.

Ю. И. Романьков

Геохимия. Геохимические черты А. определяются его большим сродством к кислороду (в минералах А. входит в кислородные октаэдры и тетраэдры), постоянной валентностью (3), слабой растворимостью большинства природных соединений. В эндогенных процессах при застывании магмы и формировании изверженных пород А. входит в кристаллическую решётку полевых шпатов, слюд и др. минералов - алюмосиликатов. В биосфере А. - слабый миграт, его мало в организмах и гидросфере. Во влажном климате, где разлагающиеся остатки обильной растительности образуют много органических кислот, А. мигрирует в почвах и водах в виде органо-минеральных коллоидных соединений; А. адсорбируется коллоидами и осаждается в нижней части почв. Связь А. с кремнием частично нарушается и местами в тропиках образуются минералы - гидроокислы А. - бёмит, диаспор, гидраргиллит. Большая же часть А. входит в состав алюмосиликатов - каолинита, бейделлита и др. глинистых минералов. Слабая подвижность определяет остаточное накопление А. в коре выветривания влажных тропиков. В результате образуются элювиальные бокситы. В прошлые геологические эпохи бокситы накапливались также в озёрах и прибрежной зоне морей тропических областей (например, осадочные бокситы Казахстана). В степях и пустынях, где живого вещества мало, а воды нейтральные и щелочные, А. почти не мигрирует. Наиболее энергична миграция А. в вулканических областях, где наблюдаются сильнокислые речные и подземные воды, богатые А. В местах смешения кислых вод с щелочными - морскими (в устьях рек и др.), А. осаждается с образованием бокситовых месторождений.

А. И. Перельман

Алюминий в организме. А. входит в состав тканей животных и растений; в органах млекопитающих животных обнаружено от 10^-3 до 10^-5% А. (на сырое вещество). А. накапливается в печени, поджелудочной и щитовидной железах. В растительных продуктах содержание А. колеблется от 4 мг на 1 кг сухого вещества (картофель) до 46 мг (жёлтая репа), в продуктах животного происхождения - от 4 мг (мёд) до 72 мг на 1кг сухого вещества (говядина). В суточном рационе человека содержание А. достигает 35-40 мг. Известны организмы - концентраторы А., например плауны (Lycopodiaceae), содержащие в золе до 5,3% А., моллюски (Helix и Lithorina), в золе которых 0,2-0,8% А. Образуя нерастворимые соединения с фосфатами, А. нарушает питание растений (поглощение фосфатов корнями) и животных (всасывание фосфатов в кишечнике).

Лит.: Войнар А. О., Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека, 2 изд., М., 1960, с. 73-77.

В.В. Ковальский

Нанесение на поверхность металлических изделий алюминия или алюминиевых сплавов с целью защиты изделий от коррозии, улучшения внешнего вида и придания им специальных физико-химических свойств.

А. осуществляют диффузионным методом, газоплазменным и плазменным напылением, плакированием, испарением металла в вакууме, погружением в расплав. А. подвергают детали самолетов, ракет, автомобилей, с.-х. инвентарь и т.д.

От алюминий и греч. therme - теплота.

Алюминотермический процесс, получение металлов и сплавов восстановлением окислов металлов алюминием (см. Металлотермия). Шихта (из порошкообразных материалов) засыпается в плавильную шахту или тигель и поджигается с помощью запальной смеси. Если при восстановлении выделяется много теплоты, осуществляется внепечная А., без подвода тепла извне, развивается высокая температура (1900-2400°С), процесс протекает с большой скоростью, образующиеся металл и шлак хорошо разделяются. Если теплоты выделяется недостаточно, в шихту вводят подогревающую добавку или проводят плавку в дуговых печах (электропечная А.). В Советском Союзе электропечная А. широко распространена. А. применяют для получения низкоуглеродистых легирующих сплавов трудновосстановимых металлов - титана, ниобия, циркония, бора, хрома и др., для сварки рельсов и деталей стального литья; для получения огнеупора - термиткорунда.

А. открыта русским учёным Н. Н. Бекетовым (1859), в промышленности внепечной процесс освоен немецким химиком Г. Гольдшмидтом (1898).

Лит.: Плинер Ю. Л., Сучильников С. И., Рубинштейн Е. А., Алюминотермическое производство ферросплавов и лигатур, М., 1963.

В. А. Боголюбов