Каква е плътността на алуминия?

Алуминият (алуминиев оксид, Al2O3) е една от най-широко използваните технически керамики. Притежава много полезни и уникални свойства, които я правят подходяща за редица индустриални приложения.

Алуминиевата сплав е известна с високата си устойчивост на корозия и температура. Освен това отличната ѝ устойчивост на износване спомага за удължаване на полезния живот на компонентите и частите, изработени от този материал.

Маса

Алуминият е мек, но може да бъде подсилен чрез легиране с малки количества мед, магнезий, силиций или манган, за да се образуват по-здрави сплави, които правят метала още по-гъвкав по отношение на електро- и топлопроводимостта, здравината, пластичността и устойчивостта на корозия. Освен това той е лек - предимство за много приложения! Универсалността на алуминия също така позволява лесното му оформяне в различни продукти, които могат да отговарят на всяка възможна цел.

Алуминият може да бъде открит както като чист метал, така и като оксид в земната кора в находищата на бокситна руда, където образува нетоксични залежи с меки свойства и атомен номер 13. Със своя сребристобял цвят и метален блясък алуминият може лесно да се огъва, бие или пресова на тънки листове за производство и дори може да се покрие с оксидна защитна бариера, за да устои на корозията, като създава собствено самозащитно оксидно покритие.

Алуминият е най-известен като абразивен или огнеупорен материал. Освен това той може да се използва в керамиката, електрическите изолатори, катализаторите и приложенията за катализ. Съществуват различни марки, които могат да бъдат произведени на прах или гранули с различни размери на зърната за производствени цели.

Химическата стабилност на този материал е висока, което го прави подходящ за излагане на соли, киселини и пари, без да се нанасят повреди на повърхността или структурата от абразия, корозия, замръзване или износване. Освен това неговата издръжливост му позволява да издържа на високи температури, без да се поддава на счупване или деградация.

Алуминият принадлежи към групата на алкалните земни елементи в периодичната таблица и има атомна маса 2698 g/mol и три валентни електрона. Реакциите между кислорода и алуминия протичат бавно, докато реакциите между алуминия и горещите киселини и основи протичат бързо.

Алуминият (Al2O3) се съдържа в изобилие в земната кора и се използва за различни приложения. Отличава се с висока температура на топене и отлични механични и физични свойства, като твърдост, якост и нисък коефициент на разширение - качества, които го правят подходящ като огнеупорна материя, електрически изолатор и химически носител - което го прави подходящ за тухли, тигли, лабораторни изделия, хартиени запалителни свещи, бои за покрития на стъкло за ултрафилтрационен хроматографски анализ, както и за производство на алуминиев метал и неговите съединения.

Обем

Алуминият е инженерна керамика, която се използва в широк спектър от приложения благодарение на изключителните си характеристики. Алуминият се характеризира с високи нива на механична якост, якост на натиск, твърдост и устойчивост на корозия и износване, както и с ниски стойности на термично разширение и химическа инертност. Освен това алуминиевият оксид действа едновременно киселинно и алкално при смесване с нагрята разредена солна киселина, като същевременно действа алкално при смесване със сярна киселина.

Обемът на алуминия може да се изрази като масата му се раздели на плътността в кубични сантиметри (g/cm3), което го прави съществена характеристика, която трябва да се вземе предвид, тъй като измерва колко празнини има в материала - колкото по-ниско е съдържанието на празнини, толкова по-голям е обемът му. Температурата също играе важна роля, тъй като по-високите температури водят до увеличаване на плътността.

Бокситът е естествено срещащ се хетерогенен материал, съставен от един или повече минерали на алуминиевия хидроксид, съдържащи други елементи и съединения като силициев диоксид, железен оксид, титаний и алумосиликат в различни концентрации. При около 85% от световното производство се използва мокър химически метод на излугване, известен като процес на Байер, за превръщане на боксита в алуминий.

G-алуминият е изключително мезопореста форма на алуминиев оксид с големи пори, която се отличава с висока порьозност и повърхност, което я прави отличен носещ материал за Fe-базирани катализатори за реакцията на хидроксилиране на фенол с водороден пероксид, при която се получават ценни органични съединения като хидрохинон и катехол. G-алуминият може да се похвали с изключителна конверсия от 53,4% за този процес, като същевременно има селективност към d-хидроксибензените от 96,2 %, което допълнително подчертава стойността му като промишлен катализатор.

Гама-фазовият алуминиев оксид може да се формира в микропорести структури от пчелна пита с висока каталитична активност, което го прави привлекателен материал за поддържане на много промишлени катализатори в приложенията за рафиниране на нефт. Освен това изследванията на потенциала му като субстрат за получаване на нанофилтрационни мембрани са дали обещаващи първоначални резултати; освен това този вид алуминиев оксид се използва за създаване на синтетични сапфири, необходими за някои полупроводникови устройства.

Плътност

Алуминият е поликристална керамика с ниска специфична тежест и висока твърдост, която предлага ниска специфична тежест и отлични свойства на твърдост. Наличен в различни чистоти, Алуминият може да бъде формован под налягане, пресован под налягане, изостатично пресован, леян или екструдиран, за да се оформят желаните форми, преди да бъде изпечен и спечен - подобно на металите и сплавите може да се обработва по-лесно със стандартни техники; умерената му якост на опън, но крехката му природа правят производството много по-малко ефективно; свойствата на топлопроводимост правят Алуминия идеален, тъй като е устойчив на атаки от алкали, както и на атаки от силни киселини, когато производствените процеси протичат с материали от Алуминий.

Алуминият се използва като важна суровина в производството на алуминиев метал, както и в множество промишлени приложения, включително електрически, химически, космически и износоустойчиви компоненти. Алуминият може да бъде открит и в медицински изделия като импланти за тазобедрена става и зъбни коронки; неговата устойчивост на абразия го прави подходящ и за различни абразивни приложения като текстилни водачи, бутала на помпи, облицовки на улеи и изпускателни отвори.

Корундът е една от няколкото форми на алуминиев оксид, с кислородни йони, подредени в хексагонални затворени структури, и алуминиеви йони, разпределени върху две трети от октаедричните междини в хексагоналните затворени структури, както и алуминиеви йони, намиращи се между шестте кислородни йона във всеки октаедър и техните шест кислородни аналози, образуващи неправилна кристална структура с една страна, споделена между три страни на октаедрите на горния слой.

Алуминият може да изпълнява няколко функции. Освен че се използва като абразив, той действа и като електрически изолатор и се използва широко в силициево-сапфировата литография за интегрални схеми, служи като тунелна бариера в свръхпроводящи устройства, като например единични електронни транзистори и свръхпроводящи квантови интерферентни устройства, действа като междинен материал при производството на износоустойчиви субстрати от волфрамов карбид. За съжаление поради по-ниската си ударна сила алуминиевият оксид все още не се е превърнал в износоустойчив твърд материал, който да се използва в минното дело поради този фактор.

Вдишването на алуминиев прах представлява потенциална професионална опасност, като проучванията, при които е използван радиомаркиран 26Al, показват, че той може да проникне дълбоко в белите дробове и да остане там за продължителен период от време, като потенциално може да наруши нормалното функциониране на белите дробове, както и да бъде канцерогенен.

Порестост

Порьозността на материалите се отнася до количеството въздух в твърдите материали, което обикновено се изразява в проценти. Порьозността може да помогне за определяне на тяхната плътност; повече празнини означават по-малко плътни материали.

Сканиращият електронен микроскоп (SEM) е инструментът, с който може да се направи точна оценка на порьозността. SEM показва ясно и точно пространствата на порите, като измерва тяхната пропускливост - или способността на водата да преминава през материалите - чрез методи като потапяне на пробите с течност като хелий или вода или чрез методи на потапяне; по-свързаните пори увеличават пропускливостта.

Алуминиевият оксид е изключително твърд материал, което означава, че може да издържа на механично износване и абразия - една от причините да се превърне в една от най-популярните технически керамики, използвани в приложенията за леене под налягане.

Алуминият обаче има някои недостатъци. По-специално, електрическите му свойства не се запазват добре при по-високи температури, като проводимостта му е ниска поради това, че не е много кристален и притежава много дефекти в атомите, които го изграждат.

Ефективен начин за повишаване на електрическите свойства на алуминиевия оксид е той да стане по-кристален чрез добавяне на примеси или нагряване при по-високи температури. Такива промени обаче могат да имат значителни последици за здравината и твърдостта на материала от алуминий, използван в определени приложения, като могат да създадат проблеми при неправилно прилагане.

Подобряването на електрическите свойства на алуминиевия оксид чрез създаване на по-голямо пространство за порите може също да подобри свойствата му, като се увеличи концентрацията на алуминиев оксид в състава му. По-меките и по-еластични материали с по-голям брой пори също са от полза.

Мезопорестият алуминиев оксид е друг вид материал от алуминиев оксид с много равномерни канали и големи повърхностни площи, които създават мезопори с повишено електрическо съпротивление при стайни температури (два порядъка при ниски температури; четири порядъка при високи температури), което може да се окаже неблагоприятно, когато се прилага за производство на батерии.