| 13 | Alyuminiy |
26,9816 | |
| 3s23p1 | |
Alyuminiy (kimyoviy belgisi — Al, lot. Aluminium), ilgari shuningdek gliniy ( rus. gil, eskirgan; qiyoslang: chex. hliník, polyak. glin, shuningdek, qarang: gil tuproq (alyuminiy oksidi)) — kimyoviy element bo‘lib, 13-guruhga ( eski tasnifga ko‘ra — uchinchi guruhning asosiy guruhchasiga, IIIA), uchinchi davrga mansub. U D. I. Mendeleyev tuzgan kimyoviy elementlar davriy jadvalida joylashgan; elementning atom raqami 13.
Oddiy modda alyuminiy — yengil paramagnit metall kumushsimon-oq rangli, oson shakl beriladigan, quyiladigan va mexanik ishlov beriladigan metalldir. Alyuminiy yuqori issiqlik va elektr o‘tkazuvchanlikka, atmosfera ta’siridagi korroziyaga chidamliligi bilan ajralib turadi. Bunga sirtida tezda mustahkam oksid pardalarhosil bo‘lib, uni keyingi kimyoviy ta’sirlardan himoya qilishi sabab bo‘ladi.
U yengil metallarguruhiga kiradi. Yer po‘stida eng ko‘p tarqalgan metall va tarqalishi bo‘yicha uchinchi element ( kislorod va kremniy).
Tarixi
Element nomi lotincha alumen — achchiqtosh.
XIX asrgacha alyuminiy olingani haqida ishonchli ma’lumotlar yo‘q. Ba’zan «Tabiiy tarix» asari muallifi Pliniyga tayanib, alyuminiy imperator Tiberiydavridayoq ma’lum bo‘lgan degan fikr bildiriladi, ammo bu manbaning noto‘g‘ri talqiniga asoslanadi.
Alyuminiy ilk bor daniyalik fizik Hans Ersted tomonidan 1825-yildaolingan. U shu elementning xloridini qizdirib, kaliy amalgamasi bilan qaytargan va metallni ajratib olgan. Keyinchalik Ersted usulini Fridrix Vyolertakomillashtirdi: alyuminiy xloridini metallgacha qaytarish uchun sof metall kaliydan foydalandi va alyuminiyning kimyoviy xossalarini ham tavsifladi.
Yarim sanoat miqyosida alyuminiy birinchi marta 1854-yilda Sent-Kler Devil tomonidan Vyoler usuli asosida, kaliyni xavfsizroq natriygaalmashtirib olindi. Bir yil o‘tib, 1855-yilgi Parij ko‘rgazmasida u metall quymasini namoyish etdi, 1856-yilda esa alyuminiyni elektroliz orqali alyuminiy va natriy xloridlarining qo‘sh tuzi suyuqlanmasidan oldi.
Alyuminiyni gil tuproqdan elektroliz bilan keng sanoat miqyosida ishlab chiqarish usuli rivojlanmaguncha, bu metall oltindanham qimmat bo‘lgan. Masalan, 1889-yilda britaniyaliklarrus kimyogari D. I. Mendeleyevniqimmatbaho sovg‘a bilan sharaflash uchun unga analitik tarozi[ingl.]sovg‘a qilishgan; tarozining pallalari oltin va alyuminiydan tayyorlangan edi.
O‘sha davrda Rossiyada alyuminiyni «gildan olingankumush » yoki qisqacha gliniydeb atashgan, chunki gilning asosiy tarkibiy qismi alyuminiy oksidi Al2O3. Metallni suyuqlangan Al2O3 ni kriolitdaelektroliz qilish orqali sanoat miqyosida olish usulini 1886-yilda Ch. Xoll va P. Eru bir-biridan mustaqil ishlab chiqqan.
Alyuminiy birikmalari, masalan, alyuminiy va kaliyning qo‘sh tuzi — achchiqtosh KAl(SO4)2 • 12H2— qadim zamonlardan ma’lum bo‘lib, ishlatib kelingan.
Tabiatda uchrashi
Tarqalishi
Yer po‘stida tarqalishi bo‘yicha metallar orasida 1-o‘rinni, barcha elementlar orasida 3-o‘rinni egallaydi; undan faqat kislorod va kremniyko‘proq tarqalgan. Alyuminiyning Yer po‘stidagimassa ulushi, turli tadqiqotchilar ma’lumotlariga ko‘ra, 7,45 dan 8,14 % gacha baholanadi.
Alyuminiyning tabiiy birikmalari
Kimyoviy faolligi yuqori bo‘lgani uchun alyuminiy tabiatda deyarli faqat birikmalar ko‘rinishida uchraydi. Alyuminiy saqlovchi tabiiy minerallarning ayrimlari:
- Boksitlar — Al2O3 · H2O (quyidagi aralashmalar bilan: SiO2, Fe2O3, CaCO3)
- Nefelinlar — KNa3[AlSiO4]4
- Alunitlar — (Na,K)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3
- Gil tuproqlar (aralashma: kaolin va qum SiO2, ohaktosh CaCO3, magnezit MgCO3)
- Korund (sapfir, yoqut, jilvirtosh) — Al2O3
- Dala shpatlari — (K,Na)2O·Al2O3·6SiO2, Ca[Al2Si2O8]
- Kaolinit — Al2O3·2SiO2 · 2H2О
- Montmorillonit — (Na,Ca)0,33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2·nH2O
- Berill (zumrad, akvamarin) — 3ВеО · Al2О3 · 6SiO2
- Xrizoberill (aleksandrit) — BeAl2O4.
Shunga qaramay, ayrim o‘ziga xos qaytaruvchi sharoitlarda (vulqon og‘izlarida) juda oz miqdorda sof holdagi metall alyuminiy topilgan.
Tabiiy suvlarda alyuminiy kam zaharli kimyoviy birikmalar, masalan, alyuminiy ftoridiko‘rinishida bo‘ladi. Kation yoki anion turi, avvalo, suv muhitining kislotaliligiga bog‘liq. Rossiyadagi suv havzalarida alyuminiy konsentratsiyasi 0,001 dan 10 mg/l gacha o‘zgaradi. Dengiz suvida uning konsentratsiyasi 0,01 mg/l ni tashkil etadi.
Alyuminiy izotoplari
Tabiiy alyuminiy deyarli butunlay yagona barqaror izotop 27Al dan iborat bo‘lib, unda juda oz miqdorda 26Al— eng uzoq yashovchi radioaktiv izotop ham uchraydi. Uning yarim yemirilish davri 720 ming yil. U atmosferada argon 40Ar yadrolariga kosmik nurlarning yuqori energiyali protonlari ta’sir qilganda hosil bo‘ladi.
Olinishi
Alyuminiy mustahkam kimyoviy bog‘ ni kislorod bilan hosil qiladi. Boshqa metallar bilan taqqoslaganda, alyuminiyni tabiiy oksidlar va alyumosilikatlardan metall holatiga qaytarish uning yuqori kimyoviy faolligi va barcha rudalarining yuqori erish harorati tufayli ancha qiyin. Bunday rudalarga, masalan, boksitlar, korundlar ham kiradi.
Oksidni uglerod bilan kuydirib, oddiy usulda metallgacha qaytarib bo‘lmaydi (masalan, temirni metallurgik qaytarish jarayonlaridagi kabi), chunki alyuminiyning kislorodga moyilligi uglerodnikidan yuqori.
Alyuminiyni to‘liq qaytarmasdan, oraliq mahsulot — alyuminiy karbidi Al4C3hosil qilish orqali ham olish mumkin. Keyin bu birikma 1900—2000 °C da parchalanib, metall alyuminiy hosil qiladi. Alyuminiy olishning bu usuli o‘rganilmoqda. Taxminlarga ko‘ra, u klassik elektrolitik ishlab chiqarish usuliga (Xoll — Eru jarayoni[ingl.]) ga nisbatan tejamliroq bo‘lib, energiya kamroq sarflanadi va atmosferaga kamroq miqdorda gaz ajraladi — CO2.
Alyuminiy olishning zamonaviy usuli — Xoll — Eru jarayoni amerikalik Charlz Xoll va fransiyalik Pol Eru tomonidan 1886-yilda bir-biridan mustaqil ishlab chiqilgan. U alyuminiy oksidi Al2O3 ni suyuqlangan kriolit Na3AlF6 da eritib, so‘ng elektroliz qilishdan iborat; bunda sarflanib boradigan koksli yoki grafitli anod elektrodlardan foydalaniladi. Bu olish usuli juda ko‘p elektr energiyasi talab qilgani sababli faqat XX asrda sanoatda qo‘llanila boshlagan.
Kriolit suyuqlanmasida elektroliz:
1000 kg xom alyuminiy ishlab chiqarish uchun 1920 kg gil tuproq (alyuminiy oksidi), 65 kg kriolit, 35 kg alyuminiy ftoridi, 600 kg anod grafit elektrodlari va taxminan 17 MVt·soat elektr energiyasi (~61 GJ) kerak bo‘ladi.
Alyuminiy olishning laboratoriya usulini Fridrix Vyoler 1827-yilda suvsiz kaliy orqali alyuminiy xloridini qaytarish asosida taklif etgan (reaksiya havosiz muhitda qizdirilganda boradi):
Fizik xossalari
- Kumushsimon-oq rangli, yengil metall
- zichligi — 2712 kg/m³
- texnik alyuminiyning erish harorati — 658 °C, yuqori tozalikdagi alyuminiyniki — 660 °C
- solishtirma erish issiqligi — 390 kJ/kg
- qaynash harorati — 2518,8 °C
- solishtirma bug‘lanish issiqligi — 10,53 MJ/kg
- solishtirma issiqlik sig‘imi — 897 J/(kg·K) (molyar issiqlik sig‘imi 24,2 J·mol−1·K−1 yoki 24,35 J·mol−1·K−1)
- quyma alyuminiyning vaqtinchalik mustahkamlik chegarasi — 10—12 kg/mm², deformatsiyalanadigan alyuminiyniki — 18—25 kg/mm², qotishmalarniki — 38—42 kg/mm²
- Qattiqligi Brinell bo‘yicha — 24—32 kgk/mm²
- yuqori plastikligi: texnik alyuminiyda — 35 %, sof alyuminiyda — 50 %; u yupqa list va hatto folgagacha prokatlanadi
- Yung moduli — 70 GPa
- Puasson koeffitsiyenti — 0,34
- Alyuminiy yuqori elektr o‘tkazuvchanlikka (37·106 Sm/m — 65 % misnikini tashkil etadi) va issiqlik o‘tkazuvchanlikka (203,5 Vt/(m·K)) ega bo‘lib, yorug‘likni ham juda yaxshi qaytaradi.
- Kuchsiz paramagnit.
- Chiziqli issiqlik kengayish koeffitsiyenti 24,58⋅10−6 K−1 (20—200 °C).
- Solishtirma elektr qarshiligi 0,0262—0,0295 Om·mm²/m
- Elektr qarshiligining harorat koeffitsiyenti 4,3⋅10−3 K−1. Alyuminiy 1,2 K haroratda o‘ta o‘tkazuvchan holatga o‘tadi.
- Moos shkalasi bo‘yicha qattiqligi — 2,75
Oddiy sharoitda kubik singoniya kristallarini (yoqlari markazlashgan panjara) hosil qiladi, fazoviy guruhi Fm3m, elementar yacheyka parametrlari a = 0,40403 nm, Z = 4.
Alyuminiy deyarli barcha metallar bilan qotishmalar hosil qiladi. Eng mashhurlari mis, magniy (dyuralyuminiy) va kremniy (silumin).
Alyuminiyning issiqlik o‘tkazuvchanligi temirnikidan ikki baravar yuqori, misnikining esa yarmiga teng.
Kimyoviy xossalari
Oddiy sharoitda alyuminiy sirti yupqa, mustahkam oksid pardasi bilan qoplanganligi sababli odatdagi oksidlovchilarbilan: O2, HNO3 (qizdirmasdan), H2SO4(konsentrlangan) bilan reaksiyaga kirishmaydi, ammo HCl va H2SO4(suyultirilgan) bilan oson reaksiyaga kirishadi. Shu tufayli alyuminiy deyarli korroziyaga uchramaydi va zamonaviy sanoatda keng qo‘llaniladi. Biroq oksid pardasi yemirilganda (masalan, ammoniy tuzlari eritmalari, issiq 4+, issiq ishqorlar bilan ta’sirlashganda yoki amalgamalashnatijasida) alyuminiy faol qaytaruvchi metall sifatida namoyon bo‘ladi. Oksid pardasi hosil bo‘lishiga yo‘l qo‘ymaslik uchun alyuminiyga galliy, indiy yoki qalaykabi metallar qo‘shish mumkin. Bunda alyuminiy sirtini shu metallar asosidagi oson eruvchi evtektik aralashmalar namlaydi.
Oddiy moddalar bilan oson reaksiyaga kirishadi:
- kislorod bilan reaksiyaga kirishib, alyuminiy oksidi hosil bo‘ladi:
- galogenlar bilan xona haroratida ( ftordan tashqari) reaksiyaga kirishib, xlorid, bromid yoki alyuminiy yodidi hosil bo‘ladi:
- boshqa metallmaslar bilan qizdirilganda reaksiyaga kirishadi:
- ftorbilan birikib, alyuminiy ftoridi hosil bo‘ladi:
- oltingugurtbilan birikib, alyuminiy sulfidi hosil bo‘ladi:
- azotbilan birikib, alyuminiy nitridi hosil bo‘ladi:
- uglerodbilan birikib, alyuminiy karbidi hosil bo‘ladi:
- fosforbilan birikib, alyuminiy fosfidi hosil bo‘ladi:
Alyuminiy sulfidi va karbidi to‘liq gidrolizlanadi:
Murakkab moddalar bilan reaksiyalari:
- suv bilan (himoya oksid pardasi, masalan, amalgamalash yoki issiq ishqor eritmalari bilan olib tashlangach):
- suv bug‘i bilan (yuqori haroratda):
- ishqorlar bilan (tetrahidroksoalyuminatlar va boshqa alyuminatlar):
- Xlorid va suyultirilgan sulfat kislotalarda oson eriydi:
- Qizdirilganda alyuminiyning eruvchan tuzlarini hosil qiladigan oksidlovchi kislotalarda eriydi:
- metallarni ularning oksidlaridan qaytaradi (alyuminotermiya):
Qo‘llanilishi
U konstruksion materialsifatida keng qo‘llaniladi. Alyuminiyning bu boradagi asosiy afzalliklari — yengilligi, shtamplashga mosligi, korroziyaga chidamliligi (havoda alyuminiy darhol mustahkam Al2O3pardasi bilan qoplanadi va bu uning keyingi oksidlanishiga to‘sqinlik qiladi), yuqori issiqlik o‘tkazuvchanligiva birikmalarining zaharli emasligidir. Aynan shu xossalar alyuminiyni oshxona idishlari, oziq-ovqat sanoatida alyuminiy folgasi va qadoqlar ishlab chiqarishda juda mashhur qilgan. Dastlabki uch xossa esa alyuminiyni aviatsiya va aerokosmik sanoatning asosiy xomashyosiga aylantirdi (so‘nggi vaqtlarda uning o‘rnini kompozit materiallar, avvalo, uglerod tolali plastiklaregallamoqda). Qurilish va qadoqlar, jumladan, alyuminiy bankalar va folga ishlab chiqarishdan keyin bu metallning eng yirik iste’molchi tarmog‘i energetika.
Alyuminiyning konstruksion material sifatidagi asosiy kamchiligi — mustahkamligining pastligidir. Shu bois uni mustahkamlash uchun odatda oz miqdorda mis va magniy bilan qotishtiriladi (bu qotishma dyuralyuminiy).
Alyuminiy elektr o‘tkazuvchanligi bo‘yicha 1,7 marta misdan past, shu bilan birga uning bir kilogrammi taxminan 4 marta arzon. Alyuminiyning zichligi 3,3 marta past bo‘lgani uchun bir xil elektr qarshilikka erishishda og‘irlik bo‘yicha taxminan 2 marta kam alyuminiy kerak bo‘ladi. Shu sababli u elektrotexnikada simlar ishlab chiqarish, ularni ekranlash va hatto mikroelektronikada mikrosxemalarkristallari sirtiga o‘tkazgichlarni purkash uchun keng ishlatiladi. Alyuminiyning elektr o‘tkazuvchanligi (3,7·107 Sm/m) misnikiga (5,84·107 Sm/m) nisbatan past. Bir xil elektr qarshilikni saqlash uchun alyuminiy o‘tkazgichlarning ko‘ndalang kesim yuzasi kattalashtirilib, uning past elektr o‘tkazuvchanligi kompensatsiya qilinadi. Elektrotexnika materiali sifatida alyuminiyning kamchiligi — sirtida mustahkam dielektrik oksid pardasi hosil bo‘lishidir. Bu parda kavsharlashni qiyinlashtiradi, kontakt qarshiligini oshiradi va elektr birikmalar joyida ko‘proq qizishga sabab bo‘ladi. Natijada elektr kontaktining ishonchliligi va izolyatsiya holati yomonlashadi. Shu sababli, xususan, 7-nashrda belgilangan Elektr qurilmalarini o‘rnatish qoidalari2002-yilda qabul qilingan qoidalar kesim yuzasi 16 mm² dan kichik alyuminiy o‘tkazgichlardan foydalanishni taqiqlaydi. Bu esa ulardan foydalanishni amalda mutaxassislar xizmat ko‘rsatadigan kuch va magistral sim tarmoqlari bilan cheklaydi; montajda yuqorida aytilgan kamchilikni bartaraf etuvchi maxsus vositalar qo‘llaniladi.
- Xossalarining uyg‘unligi tufayli alyuminiy issiqlik uskunalarida keng qo‘llaniladi.
- Alyuminiy va uning qotishmalari o‘ta past haroratlarda mo‘rtlashmaydi. Shu sababli u kriogen texnikada keng ishlatiladi. Biroq alyuminiy qotishmasidan tayyorlangan kriogen quvurlar mis o‘zaklarda bukilgani sababli mo‘rtlashgani qayd etilgan; bu holat «Energiya» raketa-tashuvchisini ishlab chiqishda aniqlangan[manba 3294 kundan beri ko‘rsatilmagan].
- Yuqori aks ettirish koeffitsiyenti arzonligi va vakuumda purkash osonligi bilan birga alyuminiyni ko‘zgularni tayyorlash uchun eng maqbul materialga aylantiradi.
- Ishlab chiqarishda qurilish materiallari uchun gaz hosil qiluvchi qo‘shimcha sifatida ishlatiladi.
- Alyuminlash po‘lat va boshqa qotishmalarga korroziya va kuyindilanishga chidamlilik beradi: xususan, porshenli ichki yonuv dvigatellarining klapanlari, turbina kuraklari, neft platformalari, issiqlik almashinish uskunalari, shuningdek, rux bilan qoplash o‘rnini ham bosadi.
- Alyuminiy sulfididan vodorod sulfid olishda foydalaniladi.
- O‘ta mustahkam va yengil material sifatida ko‘pikli alyuminiy ishlab chiqish bo‘yicha tadqiqotlar olib borilmoqda.
- Tovushni yomon o‘tkazishi alyuminiydan audio tizimlar, shift panellari va deraza romlarida shovqinni kamaytirish uchun foydalanish imkonini beradi.
Qaytaruvchi sifatida
- termitva alyuminotermiya aralashmalari tarkibida ishlatiladi.
- pirotexnikada ishlatiladi.
- Alyuminiy nodir yer metallarini ularning oksidlari yoki galogenidlaridan qaytarish uchun ishlatiladi.
- U cheklangan darajada protektor sifatida anod himoyasida cheklangan miqyosda qo‘llaniladi
Qora metallurgiyada
- Alyuminiy juda kuchli kislorodsizlantiruvchidir, shuning uchun u po‘lat ishlab chiqarishda ishlatiladi. Bu ayniqsa qayta ishlanadigan cho‘yan ni metallolom bilan birga konverterda puflab ishlov berishda muhim. Nisbatan arzon bo‘lgan ushbu kislorodsizlantiruvchi qo‘shimchani suyuq metallga kiritish erigan kislorodni to‘liq bog‘lash — po‘latni «tinchlantirish» imkonini beradi. Shu bilan uglerod oksidlanishi va uglerod oksidi pufakchalari ajralishi tufayli quymalar va quyma buyumlarda g‘ovaklik paydo bo‘lishining oldi olinadi.
Alyuminiy asosidagi qotishmalar
Konstruksion material sifatida odatda sof alyuminiy emas, balki uning turli qotishmalari ishlatiladi. Ushbu maqolada qotishma turkumlari uchun AQSHdagi H35.1 standarti ( ANSI) hamda Rossiyadagi GOST bo‘yicha belgilashlar keltirilgan. Rossiyada asosiy standartlar — GOST 1583 «Quyma alyuminiy qotishmalari. Texnik shartlar» va GOST 4784 «Deformatsiyalanuvchi alyuminiy va alyuminiy qotishmalari. Markalar». Shuningdek, UNS[ingl.] belgilash tizimi, shuningdek alyuminiy qotishmalari va ularning belgilanishi bo‘yicha xalqaro standart ham mavjud: ISO 209:2024.
- Alyuminiy-magniyli Al-Mg (ANSI: deformatsiyalanuvchi qotishmalarda 5xxx turkumi va shakldor quyma buyumlar uchun 5xx.x turkumi; GOST: AMg). Al-Mg tizimi qotishmalari yetarli mustahkamlik, yaxshi plastiklik, juda yaxshi payvandlanuvchanlik va korroziyaga chidamlilikni birlashtiradi. Bundan tashqari, bu qotishmalar tebranishlarga yuqori chidamliligi bilan ajralib turadi.
Tarkibida 6 % gacha Mg bo‘lgan bu tizim qotishmalarida evtektik tizim ko‘rinishidagi Al3Mg2 va alyuminiy asosidagi qattiq eritma o‘rtasida muvozanat hosil bo‘ladi. Sanoatda magniy miqdori 1 dan 5 % gacha bo‘lgan qotishmalar eng keng tarqalgan.
Qotishmadagi Mg miqdorining ortishi uning mustahkamligini sezilarli oshiradi. Magniyning har bir foizi qotishmaning mustahkamlik chegarasini 30 MPa ga, oquvchanlik chegarasini esa 20 MPa ga oshiradi. Bunda nisbiy uzayish ozgina kamayib, 30—35 % oralig‘ida bo‘ladi.
Magniy miqdori massa bo‘yicha 3 % gacha bo‘lgan qotishmalar xona haroratida ham, yuqori haroratda ham, hatto kuchli sovuqlayin deformatsiya bilan mustahkamlangan holatdaham tuzilish jihatidan barqarordir. Sovuqlayin deformatsiya bilan mustahkamlangan qotishmada magniy konsentratsiyasi oshgan sari tuzilma beqarorlashadi. Bundan tashqari, magniy miqdorini 6 % dan oshirish qotishmaning korroziyaga chidamliligini kamaytiradi.
Al-Mg tizimi qotishmalarining mustahkamlik xossalarini yaxshilash uchun ularga xrom, marganes, titan, kremniy yoki vanadiy qo‘shiladi. Bu tizim qotishmalariga mis va temir tushishidan qochiladi, chunki ular korroziyaga chidamlilik va payvandlanuvchanlikni pasaytiradi.
- Alyuminiy-marganesli Al-Mn (ANSI: 3xxx turkumi; GOST: AMts). Bu tizim qotishmalari yaxshi mustahkamlik, plastiklik va texnologik ishlov berishga yaroqlilik, yuqori korroziyabardoshlik va yaxshi payvandlanuvchanlikka ega.
Al-Mn tizimi qotishmalaridagi asosiy aralashmalar temir va kremniydir. Ikkalasi ham marganesning alyuminiyda eruvchanligini kamaytiradi. Mayda donali tuzilma olish uchun bu qotishmalarga titan qo‘shiladi.
Yetarli miqdordagi marganes mavjudligi sovuqlayin deformatsiya bilan mustahkamlangan metall tuzilmasining xona va yuqori haroratlarda barqarorligini ta’minlaydi.
- Alyuminiy-misli Al-Cu (Al-Cu-Mg) (ANSI: 2xxx, 2xx.x turkumlari; GOST: AM). Termik mustahkamlangan holatda bu tizim qotishmalarining mexanik xossalari kam uglerodli po‘latlarning mexanik xossalariga yetadi, ba’zan ulardan ham yuqori bo‘ladi. Bu qotishmalar texnologik jihatdan qulay. Biroq ularning muhim kamchiligi — korroziyaga chidamliligining pastligi bo‘lib, himoya qoplamalarini qo‘llashni talab qiladi.
Legirlovchi qo‘shimchalar sifatida marganes, kremniy, temir va magniydan foydalanish mumkin. Ayniqsa oxirgisi qotishma xossalariga kuchli ta’sir ko‘rsatadi: legirlash magniy bilan mustahkamlik va oquvchanlikchegaralarini sezilarli oshiradi. Kremniy qo‘shish qotishmaning sun’iy eskirish qobiliyatini kuchaytiradi. Temir va nikel bilan legirlash ikkinchi turkum qotishmalarning issiqqa chidamliligini oshiradi.
Toblashdan so‘ng bu qotishmalarni sovuqlayin deformatsiya bilan mustahkamlash sun’iy eskirishni tezlashtiradi, mustahkamlik va kuchlanish ta’siridagi korroziyaga chidamlilikni oshiradi.
- Al-Zn-Mg (Al-Zn-Mg-Cu) tizimi qotishmalari (ANSI: 7xxx, 7xx.x turkumlari). Bu tizim qotishmalari juda yuqori mustahkamligi va yaxshi texnologik xossalari bilan qadrlanadi. Tizim vakili bo‘lgan 7075 qotishmasi barcha alyuminiy qotishmalari orasida eng mustahkamidir. Bunday yuqori mustahkamlanish yuqori haroratlarda rux (70 %) va magniyning (17,4 %) yuqori eruvchanligi hamda sovitilganda eruvchanlikning keskin pasayishi hisobiga yuz beradi.
Biroq bu qotishmalarning jiddiy kamchiligi — kuchlanish ostida korroziyaga nihoyatda chidamsizligidir. Mis bilan legirlash orqali kuchlanish ta’siridagi korroziyaga chidamlilikni oshirish mumkin.
1960-yillarda kashf etilgan qonuniyat ham muhim: qotishmalarda litiy mavjudligi tabiiy eskirishni sekinlashtirib, sun’iy eskirishni tezlashtiradi. Bundan tashqari, litiy qotishmaning solishtirma og‘irligini kamaytiradi va elastiklik modulini sezilarli oshiradi. Shu kashfiyot natijasida Al-Mg-Li, Al-Cu-Li va Al-Mg-Cu-Li yangi qotishma tizimlari ishlab chiqilgan.
- Alyuminiy-kremniyli qotishmalar (siluminlar) quyish uchun eng mosdir. Ulardan turli mexanizmlarning korpuslari ko‘p quyiladi.
- Alyuminiy asosidagi murakkab qotishmalar: avial.
Alyuminiy boshqa qotishmalarga qo‘shimcha sifatida
Alyuminiy ko‘plab qotishmalarning muhim tarkibiy qismidir. Masalan, alyuminiy bronzalarning asosiy tarkibiy qismlari — mis va alyuminiy. Magniy qotishmalarida qo‘shimcha sifatida ko‘pincha alyuminiy ishlatiladi. Elektr isitish asboblarining spirallarini tayyorlashda (boshqa qotishmalar qatori) fexral (Fe, Cr, Al) qo‘llaniladi. «Avtomat po‘latlar» deb ataladigan po‘latlarga alyuminiy qo‘shilishi ularga ishlov berishni osonlashtirib, jarayon oxirida tayyor detalning chiviqdan aniq sinib ajralishini ta’minlaydi.
Kriogen texnika
Alyuminiy asosidagi turli qotishmalar kriogen texnikada faol qo‘llaniladi: suyuq gazlar bilan ishlashga mo‘ljallangan metall konstruksiyalarning 30 % gacha qismi ulardan tayyorlanadi. Magniyli va misli alyuminiy qotishmalari (qo‘shimcha ravishda marganes, vanadiy va boshqa elementlar bilan legirlangan) kriogen texnikada keng ishlatiladi. Korroziyaga chidamli, payvandlanuvchi alyuminiy-litiy-mis kriogen qotishmalari zichligi past bo‘lib, tayyor buyumlarning massasini 15—25 % ga kamaytirishi mumkin.
Zargarlik buyumlari
Alyuminiy juda qimmat bo‘lgan davrda undan turli zargarlik buyumlari yasalgan. Masalan, Napoleon III alyuminiydan tugmalar buyurtma qilgan. Alyuminiy olishning yangi texnologiyalari paydo bo‘lib, uning tannarxi bir necha baravar pasaygach, alyuminiy taqinchoqlar modasi tezda yo‘qolgan. Hozir alyuminiy ba’zan bijuteriya ishlab chiqarishda ishlatiladi.
Yaponiyada alyuminiy an’anaviy taqinchoqlarishlab chiqarishda kumush o‘rnida ishlatiladi.
Napoleon III buyrug‘i bilan alyuminiy oshxona anjomlari tayyorlangan. Ular tantanali ziyofatlarda imperatorning o‘ziga va eng hurmatli mehmonlariga tortilgan; boshqa mehmonlar esa oltin va kumush anjomlardan foydalangan.
Keyinchalik alyuminiy oshxona anjomlari keng tarqaldi. Vaqt o‘tishi bilan alyuminiy idish-tovoqlardan foydalanish sezilarli kamaygan bo‘lsa-da, ularni hozir ham ayrim umumiy ovqatlanish muassasalarida uchratish mumkin. Bunday anjomlar vaqt o‘tishi bilan tirnalib jozibador ko‘rinishini yo‘qotadi, alyuminiy yumshoq bo‘lgani uchun shakli ham buziladi.
Alyuminiydan armiya va jazoni ijro etish muassasalari uchun idish-anjomlar tayyorlanadi: qoshiqlar, qozonchalar, suvdonlar.
Shisha ishlab chiqarish
Shisha pishirishda alyuminiy ftoridi, fosfati va oksidi ishlatiladi.
Oziq-ovqat sanoati
Alyuminiy oziq-ovqat qo‘shimchasi sifatida E173 kodi bilan ro‘yxatga olingan..
Alyumogel — tuz eritmalaridan alyuminiy gidroksidi ni tez cho‘ktirish natijasida hosil bo‘ladigan, kristall tuzilishga ega bo‘lmagan va ko‘p miqdorda suv saqlovchi jelega o‘xshash cho‘kma. U me’da-ichak yo‘li kasalliklarida antatsid, og‘riq qoldiruvchi va qoplovchi vositalar (algeldrat; magniy gidroksidi bilan aralashmada — almagel, maaloks, gastratsid va boshqalar) asosida ishlatiladi.
Harbiy sanoat
Metallning arzonligi va yengilligi uning qo‘l o‘qotar qurollari, xususan, avtomatlar va to‘pponchalar ishlab chiqarishda keng qo‘llanishiga sabab bo‘lgan.
Alyuminiy va uning birikmalari raketa texnikasida
Alyuminiy va uning birikmalari ikki komponentli raketa yoqilg‘ilarida yuqori samarali yonilg‘i, qattiq raketa yoqilg‘ilarida esa yonuvchi tarkibiy qism sifatida ishlatiladi. Quyidagi alyuminiy birikmalari raketa yonilg‘isi sifatida eng katta amaliy ahamiyatga ega:
- Kukunli alyuminiy qattiq raketa yoqilg‘ilaridayonilg‘i sifatida. Shuningdek, kukun va uglevodorodlardagi suspenziya ko‘rinishida qo‘llaniladi.
- Alyuminiy gidridi.
- Alyuminiy boranati.
- Trimetilalyuminiy.
- Trietilalyuminiy.
- Tripropilalyuminiy.
Trietilalyuminiy (odatda trietilborbilan aralashmada) raketa dvigatellarida kimyoviy o‘t oldirish uchun ham (ishga tushirish yonilg‘isi sifatida) ishlatiladi, chunki u gaz holatidagi kislorodda o‘z-o‘zidan alangalanadi. Alyuminiy gidridiasosidagi raketa yoqilg‘ilari oksidlovchiga bog‘liq ravishda quyidagi ko‘rsatkichlarga ega:
| Oksidlovchi | Solishtirma impuls (P1, s) |
Yonish harorati, °C |
Zichlik yoqilg‘ining, g/sm³ |
Tezlik ortishi, ΔVid, 25, m/s |
Yoqilg‘ining massa bo‘yicha ulushi, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Ftor | 348,4 | 5009 | 1,504 | 5328 | 25 |
| Tetraflorogidrazin | 327,4 | 4758 | 1,193 | 4434 | 19 |
| ClF3 | 287,7 | 4402 | 1,764 | 4762 | 20 |
| ClF5 | 303,7 | 4604 | 1,691 | 4922 | 20 |
| Perxloril ftoridi | 293,7 | 3788 | 1,589 | 4617 | 47 |
| Kislorod ftoridi | 326,5 | 4067 | 1,511 | 5004 | 38,5 |
| Kislorod | 310,8 | 4028 | 1,312 | 4428 | 56 |
| Vodorod peroksidi | 318,4 | 3561 | 1,466 | 4806 | 52 |
| N2O4 | 300,5 | 3906 | 1,467 | 4537 | 47 |
| Nitrat kislotasi | 301,3 | 3720 | 1,496 | 4595 | 49 |
Alyuminiy energetikasi
Alyuminiy energetikasi alyuminiydan universal ikkilamchi energiya tashuvchisisifatida foydalanadi. Uning bu sifatdagi qo‘llanilishi:
- Vodorod va issiqlik energiyasi ishlab chiqarish uchun alyuminiyni suvda oksidlash.
- Havo-alyuminiy elektrokimyoviy generatorlarida elektr energiyasi olish uchun alyuminiyni havodagi kislorod bilan oksidlash.
Alyuminiy sanoati
Tarixi
XIX asr oxirigacha alyuminiy katta miqyosda ishlab chiqarilmagan.
1854-yilda Anri Sent-Kler Devil (uning tadqiqotlarini Napoleon IIImoliyalashtirgan, alyuminiy armiyasiga foydali bo‘ladi deb hisoblagan) alyuminiyni sanoatda ishlab chiqarishning ilk usulini ixtiro qildi. Bu usulda alyuminiy metall natriy yordamida natriy va alyuminiyning qo‘sh xloridi NaCl·AlCl3dan ajratib olinadi. 1855-yilda massasi 6—8 kg bo‘lgan birinchi metall quyma olindi. Ushbu usul 36 yil davomida, 1855-yildan 1890-yilgacha qo‘llanilib, Sent-Kler Devil tomonidan jami 200 tonna metall alyuminiy olindi. 1856-yilda u alyuminiyni elektroliz orqali natriy-alyuminiy xloridi suyuqlanmasidan oldi.
1885-yilda Germaniyaning Gmelingem shahrida zavod qurildi. U Nikolay Beketovtaklif qilgan texnologiya asosida ishlardi. Beketov texnologiyasi Devil usulidan ko‘p farq qilmasdi, ammo soddaroq bo‘lib, kriolit (Na3AlF6) va magniyning o‘zaro ta’siriga asoslangan edi. Besh yil ichida bu zavodda taxminan 58 t alyuminiy olindi — bu 1854—1890-yillarda kimyoviy usulda ishlab chiqarilgan jahon alyuminiyining choragidan ko‘prog‘i edi.[manba 3170 kundan beri ko‘rsatilmagan]
1885-yilda Sergiyev Posad , Moskva guberniyasida tadbirkor A. A. Novoveyskiy Rossiyadagi ilk alyuminiy zavodiga asos soldi. Metall Sent-Kler Devil usuli bilan ishlab chiqarilgan. Zavod xorijiy alyuminiy ishlab chiqaruvchilari raqobatiga bardosh berolmay, 1889-yilda yopildi.
Alyuminiy ishlab chiqarishning zamonaviy usuli 1886-yilda deyarli bir vaqtda Charlz Xoll tomonidan AQSHda va Pol Eru tomonidan Fransiyada ixtiro qilingan usulga asoslanadi. Usul suyuqlangan kriolitda eritilgan alyuminiy oksidini elektroliz qilishdan iborat. O‘shandan beri elektrotexnikarivojlanishi bilan alyuminiy ishlab chiqarish takomillashib bordi.
Gil tuproq ishlab chiqarishini rivojlantirishga rus olimlari K. I. Bayer, D. A. Penyakov, A. N. Kuznetsov, E. I. Jukovskiy, A. A. Yakovkin va boshqalar sezilarli hissa qo‘shgan.[manba 3170 kundan beri ko‘rsatilmagan]
Birinchi alyuminiy zavodi SSSRda 1932-yilda Volxovshahrida qurilgan. 1939-yilda SSSR metallurgiya sanoati 47,7 ming tonna alyuminiy ishlab chiqargan, yana 2,2 ming tonnasi import qilingan.[manba 3170 kundan beri ko‘rsatilmagan]
Ikkinchi jahon urushi alyuminiy ishlab chiqarishga katta turtki berdi. Masalan, 1939-yilda SSSRni hisobga olmaganda jahonda alyuminiy ishlab chiqarish 620 ming tonnani tashkil etgan bo‘lsa, 1943-yilga kelib 1,9 mln tonnaga yetdi.[manba 3170 kundan beri ko‘rsatilmagan]
1956-yilga kelib jahonda 3,4 mln tonna birlamchi alyuminiy, 1965-yilda 5,4 mln tonna, 1980-yilda 16,1 mln tonna, 1990-yilda esa 18 mln tonna ishlab chiqarilgan.
Hozirgi holati
2006-yilda dunyoda 34 mln tonna birlamchi alyuminiy ishlab chiqarilgan, yana 11,8 mln tonna ikkilamchi xomashyodan olingan. Asosiy ishlab chiqaruvchilar: Xitoy — 9,36 mln t, Rossiya — 3,72 mln t, Kanada — 3,05 mln t, AQSH — 2,28 mln t, Avstraliya — 1,93 mln t, Braziliya — 1,61 mln t, Norvegiya — 1,42 mln t va Hindiston — 1,10 mln t.
2010-yilda 40,8 mln t, 2015-yilda 57,5 mln t alyuminiy ishlab chiqarilgan. 2010-yillarning o‘rtalaridan boshlab Yer yuzida eritiladigan alyuminiyning yarmidan ko‘prog‘ini Xitoy ishlab chiqaradi..
2020-yilda dunyoda 65,1 mln t alyuminiy ishlab chiqarilgan. Asosiy ishlab chiqaruvchilar: Xitoy — 37,1 mln t, Rossiya — 3,64 mln t, Hindiston — 3,56 mln t, Kanada — 3,12 mln t, BAA — 2,52 mln t, Avstraliya — 1,58 mln t, Bahrayn — 1,55 mln t, Norvegiya — 1,33 mln t va AQSH — 1,01 mln t.
Jahondagi boksit zaxiralari juda katta. Qazib olish hajmi eksponensial o‘sishiga qaramay, «zaxiralarning foydalanish muddati indeksi» (RLI) 50 yildan beri taxminan 180 yil darajasida barqaror saqlanib kelmoqda. Kelajakda alyuminiy ishlatiladigan ayrim sohalarda, masalan, kompozit materiallardan foydalanishga o‘tilishi ham mumkin.
Narxi
Alyuminiy narxlari xalqaro xomashyo birjalaridagi savdolarda 2007—2015-yillarda bir tonna uchun 1253—3291 AQSH dollari oralig‘ida o‘zgargan.
2019-yilda alyuminiyga jahon talabi 67,5 mln tonnani tashkil qilgan. Yil oxiridagi narx — bir tonna uchun 1951 dollar. 2021-yildagi narx o‘sishidan so‘ng, 2022-yilning birinchi yarmida narxlar bir tonna uchun 3500 dollardan oshgan, 2023—2024-yillarda esa 2000—2600 dollar oralig‘ida tebrangan.
Biologik roli va zaharliligi
Tabiatda keng tarqalishiga qaramay, hozirgacha alyuminiydan modda almashinuvida foydalanadigan birorta tirik organizm ma’lum emas — u «o‘lik» metall hisoblanadi. Uning zaharli ta’siri kuchsiz («og‘ir» metallarnikidan ancha past), ammo alyuminiyning suvda eriydigan ko‘plab noorganik birikmalari eritmada uzoq vaqt saqlanib, ichimlik suvi orqali inson va issiqqonli hayvonlarga zarar yetkazishi mumkin. Xloridlar, nitratlar, atsetatlar, sulfatlar, fosfidlar va boshqalar eng zaharlilaridir. Hayvonlarda ichga tushgan alyuminiy birikmalarining quyidagi dozalari zaharli ta’sir ko‘rsatadi (LD50, tana massasiga nisbatan mg/kg):
- alyuminiy nitrati — 204—280 (kalamushlar, oshqozonga), 370 (sichqonlar, oshqozonga);
- alyuminiy sulfat oktagidrati — 370 (kalamushlar, oshqozonga), 980 (sichqonlar, oshqozonga);
- alyuminiy xloridi — 1130 (sichqonlar, oshqozonga), 333 (kalamushlar, qorin bo‘shlig‘iga).
Birinchi navbatda asab tizimiga ta’sir etadi (asab to‘qimasida to‘planib, markaziy asab tizimifaoliyatining og‘ir buzilishlariga olib keladi). Biroq alyuminiyning neyrotoksikligi 1960-yillarning o‘rtalaridan boshlab o‘rganila boshlandi, chunki organizmdan chiqarib yuborish mexanizmi uning inson tanasida to‘planishiga to‘sqinlik qiladi. Oddiy sharoitda siydik orqali kuniga 15 mg gacha element chiqarilishi mumkin. Shu sababli eng katta salbiy ta’sir buyraklarning ajratish faoliyati buzilgan kishilarda kuzatiladi. Organizmdan chiqarilishiga qaramay, tadqiqotlarga ko‘ra alyuminiy suyak, miya, jigar va buyrak to‘qimalarida to‘planishi mumkin.
Rossiyada xo‘jalik va ichimlik suvida alyuminiy miqdori uchun belgilangan me’yor 0,2 mg/l ni tashkil etadi. Bunda ushbu ruxsat etilgan eng yuqori konsentratsiya (REYK) tegishli hududning bosh davlat sanitariya shifokori tomonidan muayyan suv ta’minoti tizimi uchun 0,5 mg/l gacha oshirilishi mumkin.
Ayrim biologik tadqiqotlarda alyuminiyning inson organizmiga kirishi Altsgeymer kasalligirivojlanishining omili deb hisoblangan. Keyinchalik bu tadqiqotlar tanqidga uchragan va ular orasida bog‘liqlik borligi haqidagi xulosa rad etilgan.
Alyuminiy birikmalari, ehtimol, ko‘krak bezi saratoni rivojlanishiga ham ta’sir qilishi mumkin, agar antiperspirantlar alyuminiy xloridiasosida ishlatilsa. Ammo bu da’voni tasdiqlovchi ilmiy ma’lumotlar uni rad etuvchi ma’lumotlarga qaraganda kamroq.
Alyuminiy jahon madaniyatida
- N. G. Chernishevskiyning «Nima qilish kerak?» (1862—1863) romanida bosh qahramonlardan biri maktubida o‘z tushini tasvirlaydi: u kelajakda odamlar shisha va alyuminiydan qurilgan ko‘p qavatli binolarda yashashi, dam olishi va ishlashini ko‘radi; pol, shift va mebellar alyuminiydan yasalgan bo‘ladi (N. G. Chernishevskiy davrida alyuminiy endigina kashf etila boshlangan edi).
- Alyuminiy bodringlar — Viktor Tsoy ning 1982-yilgi qo‘shig‘i nomi va obrazidir.
Havolalar
- Alyuminiy // Brokgauz va Yefron ensiklopedik lug‘ati : 86 jildda (82 jild va 4 qo‘shimcha). — Sankt-Peterburg, 1890—1907.
- Alyuminiy Webelements saytida
- Alyuminiy Kimyoviy elementlarning ommabop kutubxonasida
- Alyuminiy konlarda
- Alyuminiyning tarixi, ishlab chiqarilishi va foydalanish usullari
- Alekseyev A. I., Valov M. Yu., Yuzvyak Z. Suv tizimlari sifati mezonlari: o‘quv qo‘llanma. — Sankt-Peterburg: XIMIZDAT, 2002. ISBN 5-93808-043-6
- GN 2.1.5.1315-03 Xo‘jalik-ichimlik va madaniy-maishiy suvdan foydalanish obyektlari suvlarida kimyoviy moddalarning ruxsat etilgan eng yuqori konsentratsiyalari (REYK).
- GOST R 55375-2012. Birlamchi alyuminiy va uning asosidagi qotishmalar. Markalar
- Hujjatli filmlar
- hujjatli film «O‘n uchinchi element» «Ajoyib g‘oyalar hayoti» turkumidan / «Tsivilizatsiya Mir» MChJ buyurtma asosida «Kultura» davlat teleradiokompaniyasi. 2010-yil
- hujjatli film «Alyuminiy»
