Электропроводность у алюминия: Физические свойства алюминия зависят от его чистоты

Физические свойства алюминия зависят от его чистоты

Основные свойства

Алюминий — химический элемент третей группы периодической
системы Д.И. Менделеева.

Плотность алюминия

Плотность твердого и расплавленного алюминия снижается по мере увеличения его чистоты:

Температура плавления и кипения.

В момент плавления алюминия возрастает объем металла: для алюминия чистотой 99,65 % — на 6,25%, для более чистого металла — на 6,60 %. По мере повышения степени чистоты алюминия температура его плавления возрастает:

Теплопроводность алюминия

Теплопроводность алюминия повышается с увеличением степени его чистоты. Для технического алюминия (99,49 и 99,70%) теплопроводность при 200°С равна соответственно 209 и 222 Вт/(м×К). Для электро­литически рафинированного алюминия чистотой 99,9% теплопроводность при 190°С возрастает до 343 Вт/(м×К). Примеси меди, магния и марганца в алюминии снижают его теплопроводность. Например, добавка 2 % Mn к алюминию снижает теплопроводность с 209 до 126 Вт/(м×К).

Электропроводность алюминия

Алюминий отличается высокой электропроводностью (четвертое место среди металлов — после серебра, меди и золота). Удельная электропроводность алюминия чистотой 99,99 % при 20°С равна 37,9 мкСм×м, что составляет 63,7% от электропроводности меди [59,5 мкСм×м]. Более чистый алюминий [99,999 %] обладает электропроводностью, равной 65,9% от электро­проводности меди.

На электропроводность алюминия влияет ряд факторов: степень деформации, режим термической обработки и т. д., решающую же роль играет природа примесей, присутствующих в алюминии. Примеси по их отрицательному влиянию на электропроводность алюминия можно расположить в следующий ряд: Cr, V, Mn, Ti, Mg, Ag, Сu, Zn, Si, Fe Ni.

Наиболее отрицательное влияние на электросопротивление алюминия оказывают примеси Сг, V, Мп и Ti . Поэтому в алюминии для электротехнической промышленности сумма Cr+V+Mn+Ti не должна превышать 0,015% (марка А5Е) и даже 0,01 % (А7Е) при содержании кремния соответственно 0,12 и 0,16 %.

Влияние примесей на электропроводность алюминия

Основными примесями в алюминии являются кремний, железо, медь, цинк и титан. При малых содержаниях кремния в алюминии (0,06%) величина Fe : Si (в пределах от 0,8 до 3,8) сравнительно мало влияет на его электросопротивление. При увеличении содержания кремния до 0,15—0,16% влияние Fe : Si возрастает. Ниже приведено влияние Fe : Si на электропроводность алюминия:

Удельное электрическое сопротивление отожженной алюминиевой проволоки (ρ, мкОм·м) при 20°С в зависимости от содержания примесей можно приблизительно определить по следующей формуле: ρ=0,0264+0,007×(% Si)+0,0007×(% Fe) + 0,04×[% (Cr+V + Mn + Ti)].

Отражательная способность

С повышением степени чистоты алюминия возрастает его способность отражать свет от поверхности. Так, степень отражения белого света от прокатанных алюминиевых листов (фольги) в зависимости от чистоты металла, возрастает следующим образом: для Аl 99,2%—75%, Аl 99,5%—84% и для Аl 99,8%—86%. Поверхность листа, изготовленного из электролитически рафинированного алюминия чистотой 99,996%, отражает 90% падающего на него белого света.

Свойства алюминия – aluminium-guide.com

Физические свойства алюминия

Основные физические свойства алюминия и алюминиевых сплавов, которые являются полезными для применения:

Эти свойства алюминия представлены ниже в таблицах [1]. Они могут рассматриваться только как основание для сравнения сплавов и их состояний и не должны применяться для инженерных расчетов. Они не являются гарантированными величинами, поскольку в большинстве случаев являются осредненными значениями для изделий с различными размерами, формами и методами изготовления. Поэтому они не могут быть в точности репрезентативными для изделий любых размеров и форм.

Номинальные величины плотности популярных алюминиевых сплавов представлены для отожженного состояния (О). Различия в плотности связаны с тем, что сплавы имеют различные легирующие элементы и в разных количествах: кремний и магний легче алюминия (2,33 и 1,74 г/см³), а железо, марганец, медь и цинк – тяжелее (7,87; 7,40; 8,96 и 7,13 г/см³).

О влиянии физических свойств алюминия и, в частности, его плотности, на конструкционные характеристики алюминиевых сплавов см. здесь.

Алюминий как химический элемент

• Алюминий является третьим по распространенности – после кислорода и кремния – среди около 90 химических элементов, который обнаружены в земной коре.
• Среди элементов-металлов – он первый.
• Этот металл обладает многими полезными свойствами, физическими, механическими, технологическими – благодаря которым он широко применяется во всех сферах человеческой деятельности.
• Алюминий – это ковкий металл, который имеет серебристо-белый цвет и легко обрабатывается большинством методов обработки металлов давлением: прокаткой, волочением, экструзией (прессованием), ковкой.
• Его плотность – удельный вес – составляет около 2,70 граммов на кубический сантиметр.
• Чистый алюминий плавится при температуре 660 градусов Цельсия.
• Алюминий имеет относительно высокие коэффициенты теплопроводности и электропроводности.
• В присутствии кислорода всегда покрыт тонкой, невидимой пленкой оксида. Эта пленка является в значительной степени непроницаемой и имеет довольно высокие защитные свойства. Поэтому алюминий обычно демонстрирует стабильность и длительный срок службы при нормальных атмосферных условиях.

Комбинация свойств алюминия и его сплавов

Алюминий и его сплавы обладают уникальными комбинациями физических и других свойств. Это сделало алюминий одним из наиболее разносторонних, экономически выгодных и привлекательных конструкционных и потребительских материалов. Алюминий находит применение в очень широком диапазоне – от мягкой, очень пластичной упаковочной фольги до самых ответственных космических проектов. Алюминий по праву является вторым после стали среди многочисленных конструкционных материалов.

Низкая плотность

Алюминий – это один из самых легких промышленных конструкционных. Плотность алюминия приблизительно в три раза ниже, чем у стали или меди. Это физическое свойство обеспечивает ему высокую удельную прочность – прочность на единицу массы.

Рисунок 1.1 – Объем единицы веса алюминия в сравнении с другими металлами [3]

Рисунок 1.2 – Влияние легирующих элементов на
прочностные свойства, твердость,
хрупкость и пластичность [3]

Рисунок 1 – Прочность на единицу плотности алюминия в сравнении с различными металлами и сплавами [3]

Рисунок 2 – Кривые растяжения алюминия в сравнении с различными металлами и сплавами [3]

Поэтому алюминиевые сплавы широко применяют в транспортном машиностроении для увеличения грузоподъемности транспортных средств и экономии топлива.

• Паромные катамараны,
• нефтяные танкеры и
• самолеты –

вот лучшие примеры применения алюминия в транспорте.

Рисунок 3 – Плотность алюминия в зависимости от его чистоты и температуры [2]

Коррозионная стойкость

Алюминий имеет высокую коррозионную стойкость благодаря тонкому слою оксида алюминия на его поверхности. Эта оксидная пленка мгновенно образуется, как только свежая поверхность алюминия входит в контакт с воздухом (рисунок 4). Во многих случаях это свойство позволяет применение алюминия без какой-либо специальной обработки поверхности. Если требуется дополнительное защитное или декоративное покрытие, то применяют анодирование или окраску его поверхности.

Рисунок 4
а – естественное оксидное покрытие на сверхчистом алюминии;
б – коррозия алюминия чистотой 99,5 % с естественным оксидным покрытием
в коорозионно агрессивной среде [2]

Рисунок 5.1 – Влияние легирующих элементов на коррозионную стойкость и усталостную прочность [3]

Рисунок 5.2 – Точечная коррозия (питтинговая коррозия) алюминиевых листов
из сплава 3103 в различных коррозионных условиях [3]

Прочность

Прочностные свойства чистого алюминия являются довольно низкими (рисунок 6). Однако эти механические свойства могут возрастать очень сильно, если в алюминий добавляют легирующие элементы и, кроме того, его подвергают термическому (рисунок 6) или деформационному (рисунок 7) упрочнению.

Типичными легирующими элементами являются:

• марганец,
• кремний,
• медь,
• магний
• и цинк.

Рисунок 6 – Влияние чистоты алюминия на его прочность и твердость [2]

Рисунок 7 – Прочностные свойства высокочистых деформируемых
алюминиево-медных сплавов в различных состояниях [2]
(О – отожженный, W – сразу после закалки, Т4 – естественно состаренный, Т6 – искусственно состаренный)

Рисунок 8 – Механические свойства алюминия 99,50 %
в зависимости от степени полученной холодной деформации [2]

Рисунок 2 – Влияние легирующих элементов на плотность и модуль Юнга [3]

Прочность при низких температурах

Известно, что сталь становится хрупкой при низких температурах. Алюминий же, напротив, при низких температурах повышает свою прочность и сохраняет высокую вязкость. Именно это физическое свойство дало возможность его применения в космических аппаратах, которые работают в условиях космического холода.

Рисунок 9 – Изменение механические свойства алюминиевого сплава 6061
с понижением температуры

Теплопроводность

Алюминий проводит тепло в три раза быстрее, чем сталь. Это физическое свойство является очень важным в теплообменных аппаратах для нагрева или охлаждения рабочей среды. Отсюда – широкое применение алюминия и его сплавов в кухонной посуде, кондиционерах воздуха, примышленных и автомобильных теплообменниках.

Рисунок 10 – Теплопроводность алюминия в сравнении с другими металлами [3]

Отражательная способность

Алюминий является отличным отражателем лучистой энергии во всем интервале длин волн. Это физическое свойство позволяет применять его в приборах, которые работают от ультрафиолетового спектра через видимый спектр до инфракрасного спектра и тепловых волн, а также таких электромагнитных волн, как радиоволны и радарные волны [1].

Алюминий имеет способность отражать более 80 % световых волн, что обеспечивает ему широкое применение в осветительных приборах (рисунок 11). Благодаря этому физическому свойству он находит применение в теплоизоляционных материалах. Например, алюминиевая кровля отражает большую долю солнечного излучения, что обеспечивает в помещениях прохладную атмосферу летом и, в то же время, сохраняет тепло помещения зимой.

Рисунок 11 – Отражательные свойства алюминия [2]

Рисунок 12 – Отражательные свойства и эмиссивность алюминия с различной обработкой поверхности [3]

Рисунок 13 – Сравнение отражательных свойств различных металлов [3]

Электрические свойства

• Алюминий является одним из двух доступных металлов, которые имеют достаточно высокую электрическую проводимость, чтобы применять их в качестве электрических проводников.
• Электрическая проводимость «электрической» марки алюминия 1350 составляет около 62 % от международного стандарта IACS – электрической проводимости отожженной меди.
• Однако удельный вес алюминия составляет только треть от удельного веса меди. Это означает, что он проводит в два раза больше электричества, чем медь того же веса. Это физическое свойство обеспечивает алюминию широкое применение в высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП), трансформаторах, электрических шинах и цоколях электрических лампочек.

Рисунок 14 – Электрические свойства алюминия [3]

Магнитные свойства

Алюминий обладает свойством не намагничиваться в электромагнитных полях. Это делает его полезным при защите оборудования от воздействия электромагнитных полей. Другим применением этого свойства является компьютерные диски и параболические антенны.

Рисунок 15 – Намагничиваемость алюминиевого сплава AlCu [3]

Токсические свойства

Это свойство алюминия – отсутствие токсичности – было обнаружено еще в начале его промышленного освоения. Именно это свойство алюминия дало возможность его применения для изготовления кухонной посуды и приборов без какого-либо вредного воздействия для тела человека. Алюминий со своей гладкой поверхностью легко поддается чистке, что важно для обеспечения высокой гигиены при приготовлении пищи. Алюминиевая фольга и контейнеры широко и безопасно применяются при упаковке с прямым контактом с продуктами.

Звукоизоляционные свойства

Это свойство алюминия дает ему применение при выполнении звукоизоляции потолков.

Способность поглощать энергию удара

Алюминий имеет модуль упругости в три раза меньший, чем у стали. Это физическое свойство дает большое преимущество для изготовления автомобильных бамперов и других средств безопасности автомобилей.

Рисунок 16 – Автомобильные алюминиевые профили
для поглощения энергии удара при аварии

Пожаробезопасные свойства

Алюминиевые детали не образует искр при ударе друг о друга, а также другие цветные металлы. Это физическое свойство находит применение при повышенных мерах пожарной безопасности конструкций, например, на морских нефтяных вышках.

Вместе с тем, с повышением температуры выше 100 градусов Цельсия прочность алюминиевых сплавов значительно снижается (рисунок 17).

Рисунок 17 – Прочность при растяжении алюминиевого сплава 2014-Т6
при различных температурах испытания [3]

Технологические свойства

Легкость, с которой алюминий может быть переработан в любую форму – технологичность, является одним из наиболее важных его достоинств. Очень часто он может успешно конкурировать с более дешевыми материалами, которые намного труднее обрабатывать:

• Этот металл может быть отлит любым методом, который известен металлургам-литейщикам.
• Он может прокатан до любой толщины вплоть до фольги, которая тоньше листа бумаги.
• Алюминиевые листы можно штамповать, вытягивать, высаживать и формовать всем известными методами обработки металлов давлением.
• Алюминий можно ковать всеми методами ковки
• Алюминиевая проволока, которую волочат из круглого прутка, может затем сплетаться в электрические кабели любого размера и типа.
• Почти не существует ограничений формы профилей, в которые получают из этого металла методом экструзии (прессования).

Рисунок 18.1 – Литье алюминия в песчаную форму

Рисунок 18.2 – Непрерывная разливка-прокатка алюминиевой полосы [5]

Рисунок 18.3 – Операция высадки при изготовлении алюминиевых банок [4]

Рисунок 18.4 – Операция ковки алюминия

Рисунок 18.5 – Холодное волочение алюминия

Рисунок 18.6 – Прессование (экструзия) алюминия

Источники:

1. Aluminium and Aluminium Alloys. – ASM International, 1993.
2. A. Sverdlin Properties of Pure Aluminum // Handbook of Aluminum, Vol. 1 /ed. G.E. Totten, D.S. MacKenzie, 2003
3. TALAT 1501
4. TALAT 3710

Проводимость меди и алюминия: удельная проводимость

Электрическая проводимость или электропроводность — это способность тела проводить электрический ток. Это понятие крайне важно в электротехнике: металлы, хорошо проводящие ток, используются в проводах, плохие проводники или диэлектрики — для защиты людей от электричества. Лучшим проводником является серебро, на втором месте стоит медь (она совсем немного уступает серебру), далее идут золото и алюминий.

Достоинства и недостатки медных проводов

Медь — это пластичный переходный металл. Имеет золотисто-розовый цвет, встречается в природе в виде самородков. Используется человеком с давних времен — в его честь была названа целая эпоха.

В таблице дано удельное электрическое сопротивление стали и других металлов

Сегодня медные провода часто используют в электронных устройствах. К их достоинствам относятся:

• Высокая электропроводность (металл занимает второе место по этому показателю, уступая только серебру). По сравнению с алюминием медь эффективнее в 1,7 раза: при равном сечении медный кабель пропускает больше тока.
• Сварку, пайку и лужение можно проводить без использования дополнительных материалов.
• Провода обладают хорошей эластичностью и гибкостью, их можно сворачивать и сгибать без особого вреда.

Медь лишь немного уступает серебру

Однако до недавнего времени медные провода проигрывали алюминиевым из-за нескольких недостатков:

• Высокая плотность: при разных размерах медный провод будет весить больше, чем алюминиевый;
• Цена: алюминий в несколько раз дешевле;
• Медь окисляется на открытом воздухе: впрочем, это не влияет на ее работу и легко устраняется.

Какое сопротивление меди и алюминия

Алюминий — это легкий металл, который легко поддается обработке и литью. Обладает высокой электропроводностью: он стоит на 4 месте после серебра, меди и золота.

Важно! Несмотря на ряд достоинств (невысокую стоимость, малый вес, простоту обработки и другие) в долгосрочной перспективе алюминиевые провода менее выгодны, чем медные.

В электротехнике значение имеют 2 термина:

• Электропроводность: отвечает за передачу тока от одной точки к другой. Чем выше проводимость металла, тем лучше он передает электричество. При +20 градусах проводимость меди составляет 59,5 миллионов сименс на метр (См/м), алюминия — 38 миллионов См/м. Проводимость медного кабеля практически не зависит от температуры.
• Электросопротивление: чем выше это понятие, тем хуже вещество будет пропускать ток. Удельное сопротивление меди составляет 0,01724-0,0180 мкОм/м, алюминия — 0,0262-0,0295.

Алюминиевые кабели востребованы не меньше медных

Иными словами, медь обладает более высокой проводимостью и меньшим сопротивлением, чем алюминий.

Какое удельное сопротивление стали

Сталь — это металлический сплав железа с углеродом и другими элементами. В ее состав входит не менее 45% железа, содержание углерода колеблется от 0,02% до 2,14%. В зависимости от точного состава сталь используется в строительстве, машиностроении и приборостроении, а также во многих областях, например, в транспорте, народном хозяйстве, при производстве бытовых приборов.

Стальные провода отличаются невысокой проводимостью

Проводимость стали составляет всего 7,7 миллионов См/м, удельное сопротивление — 0,13 мкОм/м, то есть оно довольно высоко. Сталь плохо проводит электричество и не применяется при производстве непосредственно кабелей. Однако нередко можно встретить внешнюю оцинкованную стальную оплетку, которая защищает провода от механического растяжения. Такая защита нужна, если кабель проходит под дорогой или на нестабильном грунте, если есть риск резко дернуть провод.

Также из стали делают ПНСВ — провод нагревательный со стальной жилой, имеющий изоляцию из винила. Его размещают внутри конструкции до заливания бетона и используют в дальнейшем для электрообогрева готового блока. Электричество кабель практически не проводит.

Из стали производят провод ПНСВ

Сравнение проводимости разных видов стали

Характеристики стали зависят от ее состава и температуры:

• Для углеродистых сплавов сопротивление довольно низкое: оно составляет 0,13-0,2 мкОм/м. Чем выше температура, тем больше значение;
• Низколегированные сплавы имеют более высокое сопротивление — 0,2-0,43 мкОм/м;
• Высоколегированные стали отличаются высоким сопротивлением — 0,3-0,86 мкОм/м;
• Благодаря высокому содержанию хрома сопротивление хромистых нержавеющих сплавов равняется 0,5-0,6 мкОм/м;
• Хромоникелевые аустенитные стали являются нержавеющими и благодаря никелю имеют высокую сопротивляемость — 0,7-0,9 мкОм/м.

Из стали часто делают оцинкованную оплетку

Медь стоит на втором месте по степени электропроводимости: она отлично пропускает электрический ток и повсеместно используется при изготовлении проводов. Не реже применяют и алюминий: он слабее меди, но дешевле и легче.

Свойства алюминия

Характерными свойствами чистого алюминия являются его малый удельный вес, низкая температура плавления, высокая тепловая и электрическая проводимость, высокая пластичность, очень большая скрытая теплота плавления и прочная, хотя и очень тонкая пленка окиси, покрывающая поверхности металла и защищающая его от проникновения кислорода внутрь.
Малая плотность делает алюминий основой легких конструкционных материалов; большая пластичность позволяет применять к алюминию все виды обработки давлением и получать из него листы, прутки, проволоку, трубы, тончайшую фольгу, штампованные детали с глубокой вытяжкой и др. Хорошая электрическая проводимость обеспечивает широкое применение алюминия в электротехнике. Так как плотность алюминия в 3,3 раза ниже, чем у меди, а удельное сопротивление лишь в 1,7 раза выше, чем у меди, то алюминий, на единицу массы имеет вдвое более высокую проводимость, чем медь. Прочная пленка окиси быстро покрывает свежий разрез металла уже при комнатной температуре, обеспечивая алюминию высокую устойчивость против коррозии в атмосферных условиях.
Сернистый газ, сероводород, аммиак и другие газы, находящиеся в воздухе промышленных районов, не оказывают заметного влияния на скорость коррозии алюминия. Действие пара на алюминий также не-значительно. Алюминий, не содержащий меди, достаточно стоек (в отсутствие электрического тока) в естественной морской воде. В концентрированных азотной и серной кислотах алюминий также практически устойчив. В разбавленных кислотах и растворах едких щелочей алюминий быстро разрушается. Однако в растворах аммиака он достаточно стоек. В контакте с большинством металлов и сплавов, являющихся благородными по электрохимическому ряду потенциалов, алюминий служит анодом и, следовательно, коррозия его в электролитах будет прогрессировать. Чтобы избежать образования гальванопар во влажной атмосфере, место соединения алюминия, с другими металлами герметизируется лакировкой или другим путем.
Длительные испытания проводов из алюминия показали, что они в отношении устойчивости против коррозии не уступают медным.
В табл. 8-16 приведены классификация и химический состав алюминия.
Влияние примесей на электрическую проводимость алюминия различно. Примеси, образующие с алюминием твердые растворы, сильно снижают электропроводность; примеси, не входящие в твердые растворы, почти не оказывают влияния на снижение проводимости. На рис. 8-4 показано изменение проводимости алюминия в зависимости от содержания примесей.
Физические свойства алюминия марок А5; А6 и АЕ, предназначенного для изготовления шин и проводов, приведены ниже:
Плотность при 20 °С, кг/м3 …………………….9700
Удельное электрическое сопротивление при 20 °С (не более), мкОм м:
проволока твердая и полутвердая …………. 0,0283
мягкая ……………………………………………….0,0280
шины …………………………………………………0,0290
Температурный коэффициент сопротивления в интервале 0-150 °С, …… 0,004
Температурный коэффициент линейного расширения (20-100 °С), ……….
Теплопроводность, Вт/(м °С)……………………………………………………………….2,05
Температура плавления, °С …………………………………………………………………..660-647
Теплота плавления, Дж/кг ………………………………………………………………..
Температура отжига, °С ………………………………………………………………………350-400
Средняя теплоемкость (0-100 °С), Дж/(кг °С)…………………………………………….240
В табл. 8-17 приведена ориентировочная зависимость механических свойств алюминия от температуры.

Алюминий электропроводность ионов — Справочник химика 21

    Доступность каждого металла и его стоимость зависят не только от его распространенности в природе. Они определяются также распространенностью богатых месторождений руд и легкостью извлечения из них металла. В тех случаях, когда какой-либо элемент обладает ценными свойствами, он может пользоваться большим спросом, несмотря на трудности, связанные с его получением. Повышенный спрос стимулирует поиски способов извлечения, делающих данный элемент более доступным. Как уже отмечалось выше (см. разд. 19.6), алюминий в первое время был очень дорогим металлом и демонстрировался как редкий элемент, хотя его соединения были всегда легкодоступными. К сожалению, большая часть алюминия связана в алюмосиликатах кроме того, ион АР трудно восстанавливается. Алюминий совершенно незаменим во многих областях благодаря таким его свойствам, как малая плотность и высокая электропроводность. В 1886 г. Чарлз М. Холл (США) и Поль Эру (Франция) независимо разработали новый метод электролитического получения алюминия из его оксида (см. разд. 19.6). С разработкой этого метода цены на алюминий упали настолько, что его стали широко применять во многих областях техники. [c.354]









    Как видно из табл. 1.8, в периодах с увеличением порядкового номера элемента температуры плавления и кипения их фторидов и хлоридов закономерно снижаются. Тугоплавкие и нелетучие галиды в жидком состоянии электропроводны и кристаллизуются в решетках ионного типа. Легкоплавкие и летучие галиды в жидком состоянии не проводят электричества, а кристаллизуются в решетках молекуляр-ного типа. Встречаются галиды с промежуточными свойствами, например трихлорид алюминия. Примерно аналогичная картина изменения свойств наблюдается у фторидов и хлоридов элементов больших периодов, а также у бромидов и иодидов. [c.56]

    Присутствие гидроксильных групп на внешней поверхности кристаллов цеолитов необходимо в тех положениях, где внутри кристалла обычно имеются нормальные связи с соседними тетраэдрическими координированными ионами алюминия или кремния. Число таких пограничных групп зависит от размера кристаллов и изменяется от 0,15-10″ па 1 г для частиц размером 1 мкм до 1,4-10 на 1 г для кристаллов размером 0,1 мкм [68, 69]. Измерения поверхностной электропроводности кристаллов шабазита (гл. 5, разд. Д) и изучение их ИК-спектров поглощения подтвердило, что на внешних гранях кристаллов присутствуют поверхностные гидроксильные группы. Содержание водорода в натриевых и кальциевых формах цеолитов X и У, определенное по обмену на дейтерий, очень хорошо согласуется с содержанием водорода, рассчитанным, исходя из теоретического числа поверхностных гидроксильных групп [69]. [c.472]

    По строению электронной оболочки атомов к металлам относят все s-элементы, кроме водорода и гелия, все d- и f-элементы и ряд р-элементов — алюминий, олово, свинец и др. Металлы в конденсированном (жидком или твердом) состоянии обладают способностью к отражению света, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и текучестью. Они имеют сравнительно высокие температуры плавления и кипения. Эти специфические свойства металлов объясняются наличием у них особого типа химической связи, получившей название металлической связи. Атомы металлов содержат на внешнем энергетическом уровне небольшое количество электронов, которые достаточно слабо связаны со своим ядром, В то же время атомы металлов имеют много свободных валентных орбиталей. Эти орбитали отдельных атомов перекрываются друг с другом, обеспечивая электронам способность свободно перемещаться между ядрами во всем объеме металла. Следовательно, в кристаллической решетке металлов электроны обобществлены. Они непрерывно перемещаются между положительно заряженными ионами, которые расположены в узлах кристаллической решетки. При этом сравнительно небольшое число обобществленных электронов ( электронного газа ) связывает большое число ионов, [c.116]

    В торфе механизм поляризации и электропроводности более сложный, чем в крахмале, из-за наличия поглощенных катионов натрия, кальция, алюминия и др. Ионы являются центрами сорбции молекул воды [22]. По мере сорбции молекул воды возрастает вероятность диссоциации функциональных групп. Связанные с ними катионы приобретают подвижность и мигрируют по направлению электрического поля. Но наиболее существенна роль катионов как пептизаторов или коагуляторов [44]. [c.73]

    К металлам относят вещества, которые обладают рядом характерных свойств хорошей электро- и теплопроводностью и отражательной способностью к световому излучению (блеск и непрозрачность), отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, повышенной пластичностью (ковкость). Данные свойства металлов обусловлены наличием подвижных электронов, которые постоянно перемещаются от одного атома к другому. Вследствие такого обмена в металлической структуре всегда имеется некоторое количество свободных электронов, т. е. не принадлежащих в данный момент каким-либо определенным атомам. Чрезвычайно малые размеры электронов позволяют им свободно перемещаться по всему металлическому кристаллу и придавать металлам характерные свойства. Слабой связью валентных электронов с ядром атома объясняются и многие свойства металлов, проявляющиеся при химических реакциях образование положительно заряженных ионов-катионов, образование основных окислов и др. Металлы с хорошей электропроводностью одновременно обладают высокой теплопроводностью (рис. 105). Наибольшей электропроводностью обладают металлы серебро, медь, золото, алюминий. Медь и алюминий широко используются для изготовления электрических проводов. По твердости металлы располагаются в ряд, приведенный на рис. 106. По плотности все металлы условно делят на две группы легкие, плотность которых не более 5 г см , и тяжелые. Плотность, температуры плавления и кипения некоторых металлов указаны в табл. 18. Наиболее тугоплавким металлом является осмий, наиболее легкоплавким — ртуть. [c.266]

    Специальные приемы анализа. При анализе большинства твердых объектов не требуется серьезная предварительная подготовка. Например, небольшую пластинку из полупроводника или металла непосредственно зажимают в держателе из тантала и проводят ионообразование. Но в ряде случаев необходимо выполнить специальные операции. Так, ддя анализа с помощью искрового зонда непроводящих порошков (какими являются измельченные пробы горных пород) необходимо найти способы введения порошка в источник ионов и создания электропроводности для замыкания цепи искрового разряда. Эти трудности можно преодолеть следующим образом. Небольшое количество порошка (около 10 мг) насыпают в тигель из чистого алюминия.и спрессовывают. Образуется алюминиевая таблетка, в которую запрессован тонкий слой непроводящей пробы. При наложении напряжения наступает пробой не только вакуума, но и слоя диэлектрика. Анализ проводится так же, как и анализ компактных проводящих объектов. [c.212]

    Очищенные в результате электродиализа гели кремневой кислоты и окиси алюминия (и их смеси) оказываются совершенно не электропроводными, не адсорбируют катионов в нейтральной и кислой области, и следовательно, отщепления ионов водорода практически не происходит. Также показано, что эти гели лишены катафоретического заряда, т, е. на их поверхности отсутствуют ионы, которые могли бы образоваться при диссоциации кремневой кислоты и окиси алюминия. [c.273]

    Для выяснения причины этого, а именно, уменьшения излучения натрия в присутствии серной кислоты и алюминия, представлялось целесообразным одновременно с измерением фототока, вызванного излучением нейтральных атомов, также измерять ток ионизации пламени (электропроводность), определяемый находящимися в нем ионами. [c.26]

    Как было отмечено, алюминий и его сплавы очень чувствительны к контактированию с другими металлами. Самыми опасными являются контакты с более положительными металлами — медью и медными сплавами. В ря.де условий вреден контакт с железом, сталью и коррозионно-стойкой сталью. Контакт с цинком и кадмием в условиях, когда алюминий находится в пассивном состоянии, безвреден и даже несколько защищает алюминий. Магний и магниевые сплавы, несмотря на то, что они имеют значительно более отрицательный потенциал, при контакте с алюминием оказываются также опасными, так как вследствие сильной катодной поляризации алюминия он может перейти в активное состояние под влиянием защелачивания среды (эффект катодной перезащиты алюминия). В результате опасных контактов происходит более существенное разрушение алюминия в электропроводных средах, содержащих ионы хлора. В атмосферных условиях при достаточной влажности отрицательное влияние контактов также может проявляться, хотя и будет распространяться только на поверхность алюминия, непосредственно прилегающую к контакту. [c.265]

    Углеродные слои в графите могут служить либо донорами электронов, либо их акцепторами. Следовательно, возникновение положительно заряженных ионов щелочных металлов между слоями вызывает переход электронов в зону проводимости графитовых слоев и резкое повышение электропроводности. С другой стороны, при внедрении галогенов (Егд, I2, I I) электроны притягиваются ими из заполненной я-зоны, и образуются положительно заряженные дырки. И в этом случае проводимость резко возрастает. Удельное сопротивление GgK в направлении оси я составляет величину, среднюю между удельным сопротивлением никеля и алюминия и гораздо меньшую удельного сопротивления графита. Сопротивление в направлении оси с выше, но до сравнению с сопротивлением самого графита — значительно ниже (см. рис. 42 в работе [256]). [c.328]

    Дилк и Эли 6- подробно изучили кинетику и термодинамику реакции образования бензальдегида из бензола и окиси углерода в присутствии различных катализаторов. На основании измерения электропроводности реакционной смеси они пришли к заключению о промежуточном образовании иона НСО+. Синтез бензойного альдегида в присутствии бромистого алюминия происходит с их точки зрения следующим образом. При взаимодействии хлористого водорода е окисью углерода и бромистым алюминием получается ион НСО+  [c.287]

    Типичные представители двух классов веществ, а именно, галоидные алкилы и ароматические углеводороды, которые считались неспособными в качестве среды к непосредственному участию в образовании ионов, стали хорошими проводниками (как это было показано) при добавлении хлористого алюминия. Электропроводность была прослежена до образования соединений благодаря участию потенциальных валентностей некоторых содержавшихся в них атомов. Образование этих соединений и их относительная стойкость в реакциях Фриделя- Крафтса до1 азывается тем фактом, что выделяется очонь немного кислоты, цока концентрация хлористого алюминия не превысит определенного значения. Таким образом, в некоторых случаях, повидимому, имеются убедительные доказательства, что химическая реакция является причиной, а ионизация—результатом того, что выбранные вещества подвергаются тем реакциям, котор1,]е, как показал опыт, представляют их специфическую особенность. [c.39]

    Раствор хлористого алюминия в хлористом бензоиле обладает электропроводностью, что типично для растворов слабых электролитов [306]. Эта проводимость предполагает измеримую, но незначительную диссоциацию комцлекса с хлористым бензоилом на ионы  [c.455]

    Компоненты электролита в условиях электролиза могут образовывать ряд соединений, которые способны влиять на свойства электролита, а также участвовать в самом процессе электролиза. Свойства расплавленного электролита, обусловленные свойствами этих соединений, — электропроводность, плотность, вязкость, поверхностное натяжение и фугитивность солей, входящих в состав электролита, —имеют первостепенное значение при электролитическом получении алюминия. В криолит-глиноземном расплаве могут образоваться ионы, в большей или меньшей степени участвующие в переносе тока (например, Ма+ и А1рз-). [c.496]

    В кристаллической решетке криолита (ЗЫаР-А1Рз) ионы алюминия и фтора связаны более короткими связями, чем ионы натрия и фтора среднее расстояние между ионами алюминия и фтора равно, 8 А, а между ионами натрия и фтора —2,4 А. При расплавлении в криолите в первую очередь будут нарушаться более длинные, менее прочные связи, поэтому электропроводность электролита будет снижаться при возрастании в нем содержания А1Рз. [c.496]

    Электропроводность растворов одинаковой молярной концентрации зависит от количества ионов, образу-юищхся при диссоциации. Учитывая это, вещества можно расположить в следующий ряд сернокислое окисное железо, азотнокислый алюминий, гидрат окиси бария, хлористый калий (если пренебречь гидролизом солей). [c.210]

    Многие практически важные электрохимические процессы (производство алюминия, магния, щелочных металлов, свободных галогенов, рафинирование металлов и др.) осуществляют в расплавах электролитов. Расплавы электролитов используют также в ядерной технике и в топливных элементах. Основными составными частями расплавленных электролитов являются ионы, на что указывает прежде всего высокая электропроводность расплавов. Поэтому расплавленные электролиты называют ионными жидкостями. Ионные жидкости можно разбить на два класса 1) расплавы солей и их смесей 2) расплавы окислов и их смесей. Этот класс ионных жидкостей приготавливают смещением окислов неметаллов (SiOj, [c.89]

    Донорными свойствами объясняются многие известные реакции углеводородов, сопровождающиеся замещением их атомов водорода атомами металлов. Акцепторными свойствами объясняется проявление электропроводности растворов углеводородов в жидких талогенводо-родах, СИЛЬНО увеличивающейся по мере добавления в раствор галогенидов бора, алюминия, бериллия, сурьмы и других соединений, склонных образовывать комплексные ионы типа [Вр4]-, [МСЦ]-, ЗЬСЦ]—, [Вер4]- и т. д. [c.403]

    Морская вода содержит большое количество солей, главным образом хлориды, и имеет довольно высокую электропроводность. Эгим обстоятельством объясняется электрохимический характер коррозионных процессов в морской воде и пленке морской воды, образующейся на металлических конструкциях в воздухе. При наличии значительной концентрации хлорид-ионов и растворенного кислорода больишнство технически важных металлов (магний, алюминий и их сплавы, цинк, кадмий, коррозионностойкие и конструкционные стали могут переходить в состояние пробоя и подвергаться питтинговой коррозии. [c.42]

    В отличие от обычных алюминиевых протекторов (см. табл. 7.3) аноды-протекторы с наложением тока от внешнего источника при электролизном способе защиты изготовляют из чистого алюминия, который в присутствии хлоридных и сульфатных ионов не подвергается анодной пассивации. В воде с очень малым содержанием солей и электропроводностью хплотность защитного тока уже не будет обеспечена. Другим фактором, ограничивающим применимость, являются значения pH менее 6,0 и более 6,5, поскольку при этом растворимость А1(0Н)з получается слишком большой и эффект образования защитного слоя не достигается [8]. [c.412]

    При переходе от воды к 10 —10 н. раствору соли поверхностная проводимость возрастает в 10 раз. Поскольку равновесные значения электропроводности были получены менее, чем через 2 мин после начала измерений, можно сделать вывод, что измеряемая проводимость характеризует действительно поверхностные, а не объемные свойства кристаллов. При удалении ато-> 0в алюминия из тетраэдрических положений на поверхности цеолита (схема а и б) образуется слой силикагеля . (Процесс деалюминирования, по-видимому, протекает легко см. гл. 6, разд. Г.) Предполагается, что поверхностная проводимость цеолитов связана с наличием групп 810Н, способных адсорбировать соль пз окружающего раствора или диссоциировать. Высказано предположение, что в кристаллах с выщелоченной поверхностью подвижность ионов больше. [c.417]

    Электровыделение алюминия из ароматических растворителей [186, 460, 626, 187, 254] в отношении механизма и кинетики электродных процессов изучалось недостаточно. Характер полученных данных в основном качественный. Электровыделение алюминия из сложных комплексов происходит (при устранении омической и концентрационной составляющих поляризации) без заметного перенапряжения. Образование диссоциированных комплексов, которые определяют электропроводность раствора (по-видимому, они же разряжаются на катоде), является замедленным процессом. Роль диффузионных ограничений в кинетике процесса электровыделения алюминия уменьшается в ряду бензол > мезитилен > толуол > ж-ксисол > этилбензол. Основное влияние на кинетику процесса оказывают диссоциирующие и адсорбционные свойства растворителя [254]. Катодное выделение алюминия из ароматических электролитов сопровождается разрядом карбониевых ионов, например, в случае этилбензолового электролита разрядом катиона С6Н5С2Н5Н+. В электролитах на основе четвертичных аммони- [c.88]

    При построении механизма действия алюмосиликатов обычно исходят из представлений о кислотном характере кремнезема и алюмосиликатов, рассматривая их как слабые кислоты, дающие ири диссоциации ионы водорода. Такие представления укрепились особенно после работ Матсона и других, изучивших обменную адсорбцию солей на силикагеле и полуторных окислах. Однако, как показано в последние годы Каргиным и его сотрудниками, очень тщательно очищенные от адсорбированных веществ гели окиси алюминия и кремния не обладают электропроводностью и не являются электролитами . [c.273]

    Это соединение образуется в результате перехода трех валентных электронов от атома алюминия (2p 3s p ) к атому углерода (252р2). Образовавшиеся ионы А1 + и С — имеют заполненные p -оболочки. Взаимодействие ионов приводит к возникновению шести валентных связей между ионами, имеющими валентную решетку. Избыток атомов металла в карбиде А14″ Сз обусловливает его металлическую проводимость. Это имеет важное значение, так как при образовании А Сз в печах, выплавляющих алюминиевые сплавы, электропроводность шихты возрастает, особенно электропроводность настыли на подине печи, что создает трудности в ведении непрерывного процесса плавки. [c.227]

    Тем не менее электропроводность растворов солей алюминия свидетельствует о том, что в таких растворах имеются трехзарядные ионы алюмв ния АР+. Объяснение такого явного противоречия заключается в том, что подобные растворы не содержат электрически заряженные атомы АР+, а содержат вместо них комплексы [А1(О,Н2)0]5+. Каждый комплекс состоит из атома алюминия, связанного с шестью атомами киспорода, и шести молекул воды, расположенных вокруг него по углам октаэдра. Структурная формула такого комплекса выглядит следующим образом  [c.194]

    Савченко исследовала взаимодействие нитрата алюминия со щавелевой кислотой и ее натриевыми солями в водном растворе методами электропроводности, электродвижущих сил, светопоглощения и термометрии. Составу образующейся в растворе средней соли оксалата алюминия соответствует на диаграмме не минимум, как обычно на изотермах проводимости соответствующих эквимольных разрезов через тройную систему, а максимум, потому что при этой реакции выделяется эквивалентное количество азотной кислоты, проводимость которой значительно больше аналогичной для эквивалетных растворов щавелевой кислоты. Поэтому концентрация водородных ионов при составе оксалата алюминия максимальна, что подтверждается также измерением э. д. с. При замене кислоты на ее кислую или среднюю натриевые соли учитывались экстремумы кривых отклонения проводимости от аддитивной прямой [56]. При изучении взаимодействия нитрата алюминия с винной кислотой и ее натриевыми солями в водном растворе было установлено, что кривые изменения концентрации водородных ионов имеют максимум для состава соединения, образующегося из кислоты и нитрата. Состав соединения обнаруживается также по минимуму отклонения проводимости от аддитивной величины [57]. [c.12]

    Рассмотрим, как влияет величина pH на скорость коррозии, протекающей с выделением водорода, и на коррозионное поведение некоторых металлов. Уменьшение pH (увеличение концентрации Н -ионов) обычно приводит к возрастанию скорости коррозии прежде всего потому, что в кислой среде продукты коррозии (окиси, соли) лу чше растворимы и не создают помех для контакта металла со средой. Если в коррозии принимают участие макропары, то тогда увеличение концентрации Н способствует коррозии еще и потому, что приводит к значительному увеличению электропроводности среды. Высокие значения pH (щелочная среда) оказываются опасными для металлов, окислы которых амфотерны, т. е. растворяются в кислотах и в щелочах. Примерами таких металлов могут служить алюминий, свинец, олово, цинк, хром и некоторые другие. [c.185]

    При смешении нормального хлорида галлия (эмпирическая формула Ga la) с хлористым натрием в расплавленном состоянии электропроводность заметно возрастает. Спектры комбинационного рассеяния таких смесей [34] содержат, кроме характеристических частот молекул Ga2 le, также частоты ионов ОаС1Г- Однако в этом случае галлий в отличие от хлористого алюминия не полностью переходит в анионный комплекс. [c.409]

Электропроводность — алюминий — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Электропроводность — алюминий

Cтраница 1

Электропроводность алюминия зависит от содержания в нем примесей.
 [1]

Электропроводность алюминия составляет 62 — 65 % от электропроводности меди. На воздухе алюминий покрывается тонкой, но прочной пленкой окиси, защищающей его от коррозии. Соли ртути, щелочи, соляная кислота и некоторые ее соли сильно разъедают его.
 [2]

Электропроводность алюминия при добавлении различных металлов ( особенно марганца и титана) понижается. Сплавы типа твердых расгворов обладают наименьшей электропроводностью в закаленном состоянии и наибольшей-в отожженном. Обрабатываемость резанием чистого алюминия плохая.
 [3]

Электропроводность алюминия зависит от степени чистоты металла и понижается с увеличением содержания в нем примесей.
 [5]

Электропроводность алюминия, применяемого вместо меди для проводов, составляет 65 % электропроводности меди.
 [6]

Электропроводность алюминия сильно зависит от примесей и мало от механической и тепловой обработки. Чем чище состав алюминия, тем выше его электропроводность и лучше противодействие химическим воздействиям. Обработка, прокатка и отжиг значительно влияют на механическую прочность алюминия. При холодной обработке увеличивается его твердость, упругость и прочность на растяжение.
 [7]

Электропроводность алюминия составляет 60 % электропроводности меди, а плотность в 3 2 раза меньше, чем у меди. Таким образом, масса алюминиевого провода при равной электропроводности приблизительно в 2 раза меньше. Однако механические свойства алюминия, такие, как прочность — и текучесть, значительно ниже, чем у меди.
 [8]

Электропроводность алюминия зависит от степени чистоты металла и понижается с увеличением содержания в нем примесей.
 [9]

Электропроводность алюминия составляет 60 % электропроводности меди.
 [10]

На электропроводность алюминия сильно влияет его чистота.
 [11]

Различные примеси влияют на электропроводность алюминия, но в неодинаковой степени. Наиболее сильно снижают электропроводность примеси хрома, ванадия и марганца. В небольшой степени электропроводность алюминия зависит от степени его деформации и режима термической обработки. Отрицательное влияние деформации на электропроводность устраняется отжигом.
 [12]

Примеси Si резко снижают электропроводность алюминия, так как они образуют с алюминием твердый раствор Al-Si. Железо с алюминием твердого раствора не образует, поэтому его влияние на электропроводность проволоки невелико.
 [14]

Так как примесь ванадия снижает электропроводность алюминия, то загрязнение гидроокиси алюминия ванадатом натрия недопустимо. Промывка гидроокиси алюминия горячей водой обычно обеспечивает достаточно полное удаление ванадата натрия. При относительно большом содержании V2O5 в боксите приходится принимать специальные меры для вывода ванадата натрия из цикла. Для этого часть оборотного раствора охлаждают до 25 — 30 С. При охлаждении из раствора выпадает ванадиевый шлам, представляющий собой смесь соды, фосфата и ванадата натрия. Ванадиевый шлам является источником получения ванадия.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

физические свойства, получение, применение, история :: ТОЧМЕХ

Физические свойства алюминия

Алюминий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью. Температура плавления 660°C.

По распространенности в земной коре алюминий занимает 3-е место после кислорода и кремния среди всех атомов и 1-е место — среди металлов.

К достоинствам алюминия и его сплавов следует отнести его малую плотность (2,7 г/см3), сравнительно высокие прочностные характеристики, хорошую тепло- и электропроводность, технологичность, высокую коррозионную стойкость. Совокупность этих свойств позволяет отнести алюминий к числу важнейших технических материалов.

Алюминий и его сплавы делятся по способу получения на деформируемые, подвергаемые обработке давлением и литейные, используемые в виде фасонного литья; по применению термической обработки — на термически не упрочняемые и термически упрочняемые, а также по системам легирования.

Получение

Впервые алюминий был получен Гансом Эрстедом в 1825 году. Современный метод получения разработали независимо друг от друга американец Чарльз Холл и француз Поль Эру. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием графитовых электродов. Такой метод получения требует больших затрат электроэнергии, и поэтому оказался востребован только в XX веке.

Применение

Алюминий широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — легкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной пленкой Al2O3, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки.

Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).

Электропроводность алюминия сравнима с медью, при этом алюминий дешевле. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Правда, у алюминия как электротехнического материала есть неприятное свойство — из-за прочной оксидной пленки его тяжело паять.

Благодаря комплексу свойств широко распространен в тепловом оборудовании.

Внедрение алюминиевых сплавов в строительстве уменьшает металлоемкость, повышает долговечность и надежность конструкций при эксплуатации их в экстремальных условиях (низкая температура, землетрясение и т.п.).

Алюминий находит широкое применение в различных видах транспорта. На современном этапе развития авиации алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами в самолетостроении. Алюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.

Идут исследования по разработке пенистого алюминия как особо прочного и легкого материала.

Драгоценный алюминий

В настоящее время алюминий является одним из самых популярных и нашедших широкое применение металлов. С самого момента открытия в середине XIX века его считали одним из ценнейших благодаря удивительным качествам: белый как серебро, легкий по весу и не подверженный воздействию окружающей среды. Стоимость его была выше цен на золото. Не удивительно, что в первую очередь алюминий нашел свое применение в создании ювелирных изделий и дорогих декоративных элементов.

В 1855 г. на Универсальной выставке в Париже алюминий был самой главной достопримечательностью. Изделия из алюминия располагались в витрине, соседствующей с бриллиантами французской короны. Постепенно зародилась определенная мода на алюминий. Его считали благородным малоизученным металлом, используемым исключительно для создания произведений искусства.

Наиболее часто алюминий использовали ювелиры. При помощи особой обработки поверхности ювелиры добивались наиболее светлого цвета металла, из-за чего его часто приравнивали к серебру. Но в сравнении с серебром, алюминий обладал более мягким блеском, чем обуславливалась еще большая любовь к нему ювелиров.

Так как химические и физические свойства алюминия сначала были слабо изучены, ювелиры сами изобретали новые техники его обработки. Алюминий технически легко обрабатывать, этот мягкий металл позволяет создавать отпечатки любых узоров, наносить рисунки и создавать желаемой формы изделия. Алюминий покрывался золотом, полировался и доводился до матовых оттенков.

Но со временем алюминий стал падать цене. Если в 1854-1856 годах стоимость одного килограмма алюминия составляла 3 тысячи старых франков, то в середине 1860-х годов за килограмм этого металла давали уже около ста старых франков. Впоследствии из-за низкой стоимости алюминий вышел из моды.

В настоящее время самые первые алюминиевые изделия представляют большую редкость. Большинство из них не пережило обесценивания металла и было заменено серебром, золотом и другими драгоценными металлами и сплавами. В последнее время вновь наблюдается повышенный интерес к алюминию у специалистов. Этот металл стал темой отдельной выставки , организованной в 2000 году Музеем Карнеги в Питсбурге. Во Франции расположен Институт истории алюминия, который в частности занимается исследованием первых ювелирных изделий из этого металла.

В Советском союзе из алюминия делали общепитовские приборы, чайники и т.д. И не только. Первый советский спутник был выполнен из алюминиевого сплава. Другой потребитель алюминия — электротехническая промышленность: из него делаются провода высоковольтных линий передач, обмотки моторов и трансформаторов, кабели, цоколи ламп, конденсаторы и многие другие изделия. Кроме того, порошок алюминия применяют во взрывчатых веществах и твердом топливе для ракет, используя его свойство быстро воспламеняться: если бы алюминий не покрывался тончайшей оксидной пленкой, то мог бы вспыхивать на воздухе.

Последнее изобретение — пеноалюминий, т.н. «металлический поролон», которому предсказывают большое будущее.

Алюминий Vs. Электропроводность стали | Sciencing

В физике термин «проводимость» имеет несколько значений. Для металлов, таких как алюминий и сталь, это обычно относится к передаче тепловой или электрической энергии, которая имеет тенденцию быть тесно коррелированной в металлах, поскольку слабосвязанные электроны, обнаруженные в металлах, проводят как тепло, так и электричество.

Теплопроводность

Теплопроводность, способность материала проводить тепло, обычно измеряется в ваттах на кельвин на метр.(«Ватт» — это единица мощности, обычно определяемая как вольты, умноженные на амперы, или джоули энергии в секунду. «Кельвин» — это абсолютная единица измерения температуры, где нулевой кельвин — это абсолютный ноль). Материалы с хорошей теплопроводностью быстро передают большое количество тепла, например, быстро нагревающееся медное дно кастрюли. Плохие теплопроводники медленно переносят тепло, например, прихватка для духовки.

Электропроводность

Электропроводность, способность материала проводить ток, обычно измеряется в сименсах на метр.(«Сименс» — это единица электропроводности, определяемая как 1, деленная на Ом, где Ом — это стандартная единица электрического сопротивления). Для электромонтажа и подключения предпочтительны хорошие электрические проводники. Плохие проводники, называемые изоляторами, создают безопасный барьер между током под напряжением и окружающей средой, например, виниловая изоляция удлинительного шнура.

Электропроводность алюминия

Чистый алюминий имеет теплопроводность около 235 Вт на кельвин на метр и электропроводность (при комнатной температуре) около 38 миллионов сименов на метр.Алюминиевые сплавы могут иметь гораздо более низкую проводимость, но редко такую ​​низкую, как у железа или стали. Радиаторы электронных компонентов изготавливаются из алюминия, так как металл обладает хорошей теплопроводностью.

Электропроводность в углеродистой стали

Углеродистая сталь имеет гораздо более низкую проводимость, чем алюминий: теплопроводность около 45 Вт на кельвин на метр и электропроводность (при комнатной температуре) около 6 миллионов сименс на метр.

Электропроводность в нержавеющей стали

Нержавеющая сталь имеет гораздо более низкую проводимость, чем углеродистая сталь: теплопроводность около 15 Вт на кельвин на метр и электропроводность (при комнатной температуре) около 1.4 миллиона сименов на метр.

Электропроводность, теплопроводность, плотность, температура плавления

Таблица свойств проводящих материалов, металлов и нержавеющей стали:

Электропроводность и удельное сопротивление, теплопроводность, величина теплового расширения, плотность и температура плавления.

SMART и токопроводящие ткани, пряжа или ткани

Следующий JEC world пройдет с 8 по 10 марта 2022 года! … Сделайте перчатки тактильными! используйте нашу кондукторную швейную нить SILVERPAM

Металлическая нагревательная или токопроводящая пряжа и гибкие конструкции для технического текстиля или композитов функционализация:

Мы проектируем и производим гибкую, металлическую, токопроводящую или нагревательную пряжу для передачи энергии или функциональности материалов.
Вы можете разместить их в тканях или встроить в гибкие конструкции или композиты.

Что мы подразумеваем под

Передача энергии :

• Электроэнергия
• Оптическая энергия
• Тепловая энергия (передача, контролируемая материалами или жидкостями)

Что мы подразумеваем под

проводящими или резистивными волокнами :

• ультратонкие волокна или мультифиламенты из сплавов металлов или нержавеющей стали;
• Волокна металлические, привитые или с покрытием
• Многокомпонентная пряжа с добавками термопластов или смол
• Оптические волокна
• Капилляры или микротрубки для теплоносителей

Что мы подразумеваем под

гибкими конструкциями :

• Металл или нержавеющая сталь Устойчивые к высоким температурам микроволокна, ленты или пряжа:
• В виде токопроводящих жил:
• На основе гибких функциональных тканей:

Металлические нагревательные или токопроводящие волокна, пряжа и гибкие конструкции

для функционализации тканей или композитов SMART

Сосредоточьтесь на нескольких проводящих сырьевых материалах

Мы работаем с рядом ультратонких металлических или проводящих волокон, выбранных с учетом их особых свойств.

Трансверсальность: мы используем много технологий преобразования текстиля

Благодаря собственным производственным мощностям или известным партнерам мы оптимизируем свойства наших функциональных материалов для удовлетворения потребностей наших клиентов.

Работаем на трех основных рынках

Нагревательные нити или ткани для функциональности многослойных или композитных деталей

Гибкие элементы для электроники: смарт-текстиль, антенны RFID, связанная одежда, подключение

Высокотемпературная фильтрация и катализ горячих газов

Во что мы верим:

«Самый большой инновационный потенциал лежит на перекрестке материалов, технологий и человека»

«Прошлые или будущие инновации очень часто вдохновляются тем, что уже существует в Природе!»

Таблица удельного электрического сопротивления и проводимости

В этой таблице представлены удельное электрическое сопротивление и электропроводность некоторых материалов.

Удельное электрическое сопротивление, обозначаемое греческой буквой ρ (ро), является мерой того, насколько сильно материал противостоит прохождению электрического тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем легче материал пропускает электрический заряд.

Электропроводность — это величина, обратная удельному сопротивлению. Электропроводность — это мера того, насколько хорошо материал проводит электрический ток. Электропроводность может быть представлена ​​греческой буквой σ (сигма), κ (каппа) или γ (гамма).

Таблица удельного сопротивления и проводимости при 20 ° C

Факторы, влияющие на электропроводность

На проводимость или удельное сопротивление материала влияют три основных фактора:

1. Площадь поперечного сечения: Если поперечное сечение материала велико, через него может проходить больший ток.Точно так же тонкое поперечное сечение ограничивает ток.
2. Длина проводника: Короткий проводник позволяет току течь с большей скоростью, чем длинный провод. Это немного похоже на попытку переместить множество людей через коридор.
3. Температура: Повышение температуры заставляет частицы вибрировать или больше двигаться. Увеличение этого движения (повышение температуры) снижает проводимость, потому что молекулы с большей вероятностью будут мешать прохождению тока.При экстремально низких температурах некоторые материалы становятся сверхпроводниками.

Ресурсы и дополнительная информация

Электропроводность элементов и других материалов

• Проводники — это материалы со слабо прикрепленными валентными электронами — электроны могут свободно дрейфовать между атомами
• Изоляторы имеют структуры, в которых электроны связаны с атомами ионными или ковалентными связями — ток практически отсутствует. flow
• Полупроводники — это изолирующие материалы, в которых связи могут быть разорваны под действием приложенного напряжения — электроны могут высвобождаться и перемещаться с одного освобожденного валентного узла на другой.

Электропроводность

Электропроводность или удельная проводимость — это мера способности материала проводить электрический ток. Электропроводность обратно пропорциональна удельному электрическому сопротивлению.

Электропроводность определяется как отношение плотности тока к напряженности электрического поля и может быть выражена как

σ = J / E (1)

, где

σ = электрическая проводимость (1 / Ом м, 1/ Ом м, сименс / м, См / м, мхо / м)

J = плотность тока (ампер / м ² )

E = электрическая напряженность поля (вольт / м)

One siemens — S — равна обратной величине 1 Ом и также обозначается как one mho.

Электропроводность некоторых распространенных материалов

инк

Электропроводность элементов относительно серебра

14553

Марганец

Электропроводность высокоочищенной воды

Удельное электрическое сопротивление

Электропроводность обратно пропорциональна удельному электрическому сопротивлению.Удельное электрическое сопротивление может быть выражено как

ρ = 1/ σ (2)

где

ρ = удельное электрическое сопротивление (Ом · м ² / м, Ом · м)

Сопротивление проводника

Сопротивление проводника можно выразить как

R = ρ l / A (3)

, где

R = сопротивление (Ом, Ом)

l = длина проводника (м)

A = площадь поперечного сечения проводника (м ² )

Пример — сопротивление провода

Сопротивление 1000 м калибр медного провода # 10 с площадью поперечного сечения 5.26 мм ² можно рассчитать как

R = (1,724 x 10 ^-8 Ом м ² / м) (1000 м) / (( 5,26 мм ² ) (10 ^{— 6} м ² / мм ² ))

= 3,2 Ом

Преобразование удельного сопротивления и проводимости

0,08

• зерен / галлон = 17,1 промилле CaCO

  3 ^{Электропроводность Растворы}

  Электропроводность водных растворов, таких как

  • NaOH ₄ — Каустическая сода
  • NH ₄ Cl — Хлорид аммония, соляной аммиак
  • NaCl ₂ — Поваренная соль
  • NaNO ₃ , Чилийская селитра
  • CaCl ₂ — Хлорид кальция
  • ZnCl ₂ — Хлорид цинка
  • NaHCO ₃ — Бикарконат натрия, пищевая сода
  • Na ₂ CO _{3 9 карбонат натрия}
  • CuSO ₄ — Медный купорос, медный купорос

  Какой металл лучший дирижер?

  Давайте вернемся к периодической таблице, чтобы объяснить, какие металлы лучше всего проводят электричество.Количество валентных электронов в атоме — это то, что делает материал способным проводить электричество. Внешняя оболочка атома — валентность. В большинстве случаев проводники имеют один или два (иногда три) валентных электрона.

  Металлы с ОДНИМ валентным электроном — это медь, золото, платина и серебро. Железо имеет два валентных электрона. Хотя алюминий имеет три валентных электрона, он также является отличным проводником. Полупроводник — это материал, который имеет четыре валентных электрона.

  Электропроводность

  Металлические связи заставляют металлы проводить электричество.В металлической связи атомы металла окружены постоянно движущимся «морем электронов». Это движущееся море электронов позволяет металлу проводить электричество и свободно перемещаться между ионами.

  Большинство металлов в определенной степени проводят электричество. Некоторые металлы обладают большей проводимостью, чем другие. Медь, серебро, алюминий, золото, сталь и латунь являются обычными проводниками электричества. Металлы с самой высокой проводимостью — это серебро, медь и золото.

  Электропроводность металлов

  Этот список электропроводности включает сплавы, а также чистые элементы.Поскольку размер и форма вещества влияют на его проводимость, в списке предполагается, что все образцы имеют одинаковый размер. Вот основные типы металлов и некоторые распространенные сплавы в порядке убывания проводимости, как это принято в Metal Detecting World.

  От лучшего к худшему — какой металл является лучшим проводником электричества

  (одинакового размера)

  1	Серебро (чистое)
  2	Медь (чистая)
  3	Золото (чистое)
  4	Алюминий
  5	Цинк
  6	Никель
  7	Латунь
  8	Бронза
  	Железо (чистое)
  10	Платина
  11	Сталь (карбонизированная)
  12	Свинец (чистый)
  13	Нержавеющая сталь

  Серебро Электропроводность

  «Серебро — лучший проводник электричества, потому что оно содержит большее количество подвижных атомов (свободных электронов).Чтобы материал был хорошим проводником, пропускаемое через него электричество должно перемещать электроны; чем больше в металле свободных электронов, тем выше его проводимость. Однако серебро дороже других материалов и обычно не используется, если только оно не требуется для специального оборудования, такого как спутники или печатные платы », — поясняет Sciencing.com.

  Проводимость меди

  «Медь менее проводящая, чем серебро, но дешевле и обычно используется в качестве эффективного проводника в бытовых приборах.Большинство проводов имеют медное покрытие, а сердечники электромагнитов обычно оборачиваются медной проволокой. Медь также легко паять и наматывать на провода, поэтому ее часто используют, когда требуется большое количество проводящего материала », — сообщает Sciencing.com

  Проводимость золота

  В то время как золото является хорошим проводником электричества и не тускнеет, когда на воздухе это слишком дорого для обычного использования. Индивидуальные свойства делают его идеальным для конкретных целей.

  Алюминий Проводимость

  Алюминий может проводить электричество, но он не проводит электричество так же хорошо, как медь.Алюминий образует электрически стойкую оксидную поверхность в электрических соединениях, что может вызвать их перегрев. В высоковольтных линиях электропередачи, заключенных в стальной корпус для дополнительной защиты, используется алюминий.

  Цинк Проводимость

  ScienceViews.com объясняет, что «Цинк — это сине-серый металлический элемент с атомным номером 30. При комнатной температуре цинк становится хрупким, но становится пластичным при 100 C. Податливость означает, что его можно гнуть. и формируется без разрушения. Цинк — умеренно хороший проводник электричества ».

  Никель Проводимость

  Большинство металлов проводят электричество. Никель — это элемент с высокой электропроводностью.

  Латунь Проводимость

  Латунь — это металл, работающий на растяжение, используемый для небольших машин, потому что его легко сгибать и формовать в различные детали. Его преимущества перед сталью заключаются в том, что он немного более проводящий, дешевле в приобретении, менее коррозионный, чем сталь, и при этом сохраняет ценность после использования. Латунь — это сплав.

  Бронза Проводимость

  Бронза — это электропроводящий сплав, а не элемент.

  Электропроводность железа

  Железо имеет металлические связи, в которых электроны могут свободно перемещаться вокруг более чем одного атома. Это называется делокализацией. Из-за этого железо — хороший проводник.

  Платина Проводимость

  Платина — это элемент с высокой электропроводностью, который более пластичен, чем золото, серебро или медь. Он менее податлив, чем золото. Металл обладает отличной устойчивостью к коррозии, устойчив при высоких температурах и имеет стабильные электрические свойства.

  Сталь Проводимость

  Сталь — это проводник и сплав железа. Сталь обычно используется для оболочки других проводников, потому что это негибкий и очень коррозионный металл при контакте с воздухом.

  Проводимость свинца

  «Хотя соединения свинца могут быть хорошими изоляторами, чистый свинец — это металл, который проводит электричество, что делает его плохим изолятором. Удельное сопротивление свинца составляет 22 миллиардных метра. Он находит применение в электрических контактах, потому что, будучи относительно мягким металлом, он легко деформируется при затягивании и обеспечивает прочное соединение.Например, разъемы для автомобильных аккумуляторов обычно делают из свинца. Стартер автомобиля на короткое время потребляет ток более 100 ампер, что требует надежного подключения к аккумулятору », — поясняет сайт Sciencing.com.

  Нержавеющая сталь Электропроводность

  Нержавеющая сталь, как и все металлы, является относительно хорошим проводником электричества.

  Факторы, влияющие на электрическую проводимость

  Определенные факторы могут повлиять на то, насколько хорошо материал проводит электричество. ThoughtCo объясняет эти факторы здесь:

  • Температура: Изменение температуры серебра или любого другого проводника приводит к изменению его проводимости.Как правило, повышение температуры вызывает тепловое возбуждение атомов и снижает проводимость при одновременном увеличении удельного сопротивления. Взаимосвязь линейная, но при низких температурах она нарушается.
  • Примеси: Добавление примесей в проводник снижает его проводимость. Например, чистое серебро не так хорошо проводит дирижирование, как чистое серебро. Окисленное серебро — не такой хороший проводник, как чистое серебро. Примеси препятствуют потоку электронов.
  • Кристаллическая структура и фазы: Если в материале есть разные фазы, проводимость на границе раздела немного замедлится и может отличаться от одной структуры от другой.Способ обработки материала может повлиять на то, насколько хорошо он проводит электричество.
  • Электромагнитные поля: Проводники генерируют собственные электромагнитные поля, когда через них проходит электричество, причем магнитное поле перпендикулярно электрическому полю. Внешние электромагнитные поля могут создавать магнитосопротивление, которое может замедлять ток.
  • Частота: Количество циклов колебаний, которые переменный электрический ток совершает в секунду, — это его частота в герцах.Выше определенного уровня высокая частота может вызвать протекание тока вокруг проводника, а не через него (скин-эффект). Поскольку нет колебаний и, следовательно, частоты, скин-эффект не возникает при постоянном токе.

  Посетите Tampa Steel & Supply для качественной стали и алюминия

  Вам нужны поставки стали? Не ищите ничего, кроме профессионалов Tampa Steel and Supply. У нас есть обширный список стальной продукции для любого проекта, который вам нужен.Мы гордимся тем, что обслуживаем наших клиентов почти четыре десятилетия, и готовы помочь вам с вашими потребностями в стали. Есть вопросы? Позвоните нам сегодня, чтобы узнать больше, или загляните в наш красивый выставочный зал Тампа.

  Запросите ценовое предложение онлайн
  или позвоните в Tampa Steel & Supply по телефону (813) 241-2801

  Медные и алюминиевые проводники | Anixter

  Проводники состоят из материалов, которые проводят электрический ток или поток электронов. Немагнитные металлы обычно считаются идеальными проводниками электричества.В производстве проводов и кабелей используются различные металлические проводники, но наиболее распространены два из них — медь и алюминий. У проводников разные свойства, такие как проводимость, прочность на разрыв, вес и воздействие окружающей среды.

  Медные проводники

  Медь — один из старейших известных материалов. Его пластичность и электропроводность использовались ранними экспериментаторами с электричеством, такими как Бен Франклин и Майкл Фарадей. Медь использовалась в таких изобретениях, как телеграф, телефон и электродвигатель.

  За исключением серебра, медь является наиболее распространенным проводящим металлом и стала международным стандартом. Международный стандарт отожженной меди (IACS) был принят в 1913 году для сравнения проводимости других металлов с медью. Согласно этому стандарту технически чистая отожженная медь имеет 100-процентную проводимость IACS. Промышленно чистая медь, производимая сегодня, может иметь более высокие значения проводимости IACS, поскольку технология обработки со временем совершенствовалась.

  В дополнение к превосходной проводимости меди этот металл обладает отличными характеристиками прочности на разрыв, теплопроводности и теплового расширения.Отожженная медная проволока, используемая для электрических целей, соответствует требованиям ASTM B3, Спецификации для мягкой или отожженной медной проволоки.

  Алюминиевые проводники

  Несмотря на то, что медь долгое время использовалась в качестве материала для электропроводки, алюминий имеет определенные преимущества, которые делают его привлекательным для конкретных применений.

  Алюминий имеет 61 процент проводимости меди, но только 30 процентов от веса меди. Это означает, что неизолированный алюминиевый провод весит вдвое меньше, чем неизолированный медный провод с таким же электрическим сопротивлением.Алюминий, как правило, дешевле по сравнению с медными проводниками.

  Алюминиевые проводники состоят из различных сплавов, известных как серия AA-1350 и серия AA-8000. AA-1350 имеет минимальное содержание алюминия 99,5%. В 1960-х и 1970-х годах из-за высокой цены на медь по сравнению с алюминием этот сорт алюминия стал широко использоваться для бытовой электропроводки. Из-за некачественной сборки соединений и физических различий между алюминием и медью образовывались соединения с высоким сопротивлением, которые становились опасными для возгорания.

  В ответ на это были разработаны алюминиевые сплавы, которые обладают свойствами ползучести и удлинения, более похожими на медь. Эти сплавы серии AA-8000 являются единственными одножильными или многопроволочными алюминиевыми проводниками, разрешенными к использованию в соответствии со статьей 310 Национального электротехнического кодекса 2014 г. *. Сплавы серии AA-8000 соответствуют требованиям ASTM B800, Стандартные технические условия на проволоку из алюминиевого сплава серии 8000 для электрических целей — отожженные и промежуточные.

  Сравнение

  Если алюминий используется там, где раньше использовалась медь, обычно достаточно использовать алюминиевый проводник на два размера AWG больше, чем у меди.Ниже приводится сравнение алюминия и меди для одного и того же применения.

  Сравнение свойств XHHW-2	AA-8000 Series Алюминий	Медь
  Размер AWG для 60 А при 75 ° C	6	8
  Масса на 1000 футов	39 фунтов	65 фунтов
  Номинальный диаметр	0,26 дюйма	0.23 в
  Максимальное тяговое усилие	157 фунтов	132 фунтов

  Приложения

  Медь гораздо чаще используется для изготовления проволоки, чем алюминий. Почти все электронные кабели сделаны из меди, как и другие изделия, в которых используется высокая проводимость меди. Медные проводники также широко используются в системах распределения электроэнергии, производства электроэнергии и в автомобилестроении.

  Для снижения веса и снижения затрат электроэнергетические компании используют алюминий для воздушных линий электропередачи.Алюминий также находит применение там, где важны его легкие свойства, например, в самолетах и ​​в будущем в автомобилях. Для больших коаксиальных кабелей можно использовать алюминиевый провод с медным покрытием, чтобы воспользоваться преимуществами проводимости меди при одновременном снижении веса по сравнению с алюминием.

  Разъемы

  Разъемы

  должны быть рассчитаны на использование с алюминием. Соединения, предназначенные для использования с алюминием, часто также могут использоваться с медью и имеют соответствующую маркировку, например, AL7CU, соединитель, подходящий для использования с медными или алюминиевыми проводниками при температуре 75 ° C.В приложениях, где требуется пайка соединений, предпочтительнее медь или луженая медь, так как алюминий трудно паять.