Як алюміній змінив світ

2

Історія алюмінію, який перевернув наш світ.

Вперше в світі алюміній був отриманий в 1825 році, фізиком Гансом Эрстедом. На превеликий жаль старий процес його отримання був досить трудомістким, тобто дуже важким і дорогим, що неодмінно призвело до того, що метал став в ті роки найдорожчим у світі.

Навіть дорожче того ж золота і платини. І це не дивлячись на те, що його запаси в ті роки становили 8 відсотків від усієї земної кори нашої планети. Тобто, в природі алюміній досить поширений. Але до тих самих пір, поки не був придуманий спосіб отримання цього металу в промислових масштабах, вартість алюмінію була величезною.

Але врешті-решт алюміній став одним з найбільш дешевих матеріалів у світі, і все після того, як у 1880-х роках був придуманий метод масового виробництва цього металу. У кінцевому підсумку, після отримання першого алюмінію протягом 50 років вартість 1 кілограма (алюмінію) впала з 1200 доларів США (в середині 19 століття) усього до 1 долара за 1 кілограм (ціна на початку 20 століття).

Технічні характеристики: Cadillac CT6, його секрети і його майбутнє

Перший в історії промисловий спосіб отримання алюмінію винайшов Альфред Вільм, зробив він це в 1855 році. Але по своїм властивостям це був ще не той самий алюміній, який ми використовуємо і застосовуємо сьогодні. Справа тут ось в чому. Перший алюміній був не такий міцний і тривало це до тих пір, поки той же Німецький інженер Альфред Вільм не виявив (не відкрив) дисперсійне затвердіння, яке якраз і перетворювало сам алюміній в дюралюміній.

Дюралюміній має на атомному рівні більш сильну кристалічну решітку. У підсумку цей сплав виходить більш твердим і міцним, ніж звичайний алюміній. При цьому добавки в сам алюміній не змінюють пластичності і легкості даного металу. Так само Вільм виявив, що старіння це призводить до збільшення міцності таких металів. В остаточному підсумку міцність дюралюмінію, який вже пройшов процес штучного старіння, більше алюмінію приблизно в 4,6 — 5 разів.(!)

Доречі, Альфред спочатку проводив випробування з самим дюралюминием, провівши відомий у світі досвід з загартовуванням (загартування сталі з допомогою різкого зниження температури в олії). Але якщо цей самий процес робив ту ж сталь набагато міцніше, то сплав з алюмінію міцніше від такого загартовування не ставав. У підсумку інженер-металург взяв і залишив після нагріву дюралюмінію його охолоджуватися на повітрі протягом декількох днів при природній температурі.

На подив вченого металурга через кілька днів метал став значніше міцніше. Ось таким нехитрим способом інженер знайшов спосіб зробити звичайний алюміній міцніше. Цей процес називається » старінням.

Дюралюміній був використаний при створенні першого у світі суцільнометалевого літака. Завдяки його міцності, легкості і твердості у світі почали з’являтися нові конструкції авіатехніки, яка в підсумку змінила всі подорожі по повітрю раз і назавжди. Справа в наступному, завдяки новому міцного металу багато інженери і конструктори змогли змінити існуючу в ті роки конструкцію літака.

І в першу чергу за рахунок зміни геометрії і обтічності самої конструкції. У підсумку наш світ побачив нові типи літаків. Завдяки створенню обтічних конструкцій літаків інженери змогли збільшити внутрішній простір цієї авіатехніки, що дозволило збільшити кількість пасажирських місць в салоні літака, а також і сам простір між пасажирськими кріслами в авіасалоні.

В кінцевому підсумку дюралюміній став самим дивним у світі чудо-матеріалом. В подальшому Альфред Вільм обчислив ідеальну температуру старіння дюралюмінію і необхідний час для створення ідеальної міцності його структури.

Примітно інше, що 13% всього світового алюмінію сьогодні використовується в енергетичному секторі, навіть не дивлячись на те, що в основному (тПорадиційно) в цій галузі використовується мідь, яка є найкращим у світі провідником електрики.

Але ось в повітряних лініях електропередач в якості провідного матеріалу наприклад, по сьогоднішній день, як і раніше використовується алюміній. Правда є причина, щоб проводити той же рівень електроенергії як роблять зто мідні дроти, то товщина алюмінієвих проводів повинна бути в 1,5 рази товще мідних проводів, але..,

навіть у цьому випадку і завдяки легкості алюмінію, провід, який буде товщі міді навіть в два рази, все одно буде легше, а це в свою чергу суттєво знижує ту навантаження на повітряні лінії ЛЕП і їх опори, якій вони піддаються. Завдяки використанню алюмінію замість мідних проводів, можна дозволити сьогодні збільшити ті відстані між самими опорами повітряних ліній електропередач (ЛЕП), а це в свою чергу знизить витрати собівартості по їх будівництву.

23% світового алюмінію використовується в будівництві. Наприклад, при будівництві 102-х поверхового хмарочоса Емпайр-Стейт-Білдінг (штат Манхеттен, Нью-Йорк) будівельники вперше у світі використовували в конструкції велику кількість алюмінію. Завдяки використанню алюмінієвого каркасу для хмарочоса, вони таким чином поліпшили його корозійну стійкість. Але головна перевага у використанні алюмінію в хмарочосі, це легкість самої конструкції, і все це без шкоди міцності будівлі.

Також, алюміній став ідеальним матеріалом не тільки для зовнішньої обробки будівель (особливо висотних), але і для використання його в якості покрівлі.

Головним споживачем алюмінію в світі як і раніше залишається автопромисловість. Сьогодні величезна частка всього щорічно виробленого алюмінію споживається самої автомобільною промисловістю. Завдяки цьому матеріалу автовиробники змогли полегшити конструкцію автотранспортних засобів, що в свою чергу призвело до зниження споживання палива автомобілями, а також до істотного зниження попадання в атмосферу шкідливих речовин від вихлопних газів.

Примітно наступне, що замінюючи таким чином сталь алюміній автовиробники ні як не погіршують жорсткість кузова автомобіля і не знижують їхню безпеку. Це стало можливим завдяки новим технологіям проектування конструкції автотранспортних засобів.

Дивіться також: Як автовиробники знижують вагу своїх автомобілів

Так що, як ви бачите, наш світ без масового застосування алюмінію в багатьох сферах діяльності був би сьогодні зовсім іншим. Алюміній вже довгі роки в порівнянні з іншими матеріалами має по справжньому масу переваг. В кінцевому підсумку кажучи, вже більш-ніж 100 років у алюмінію не було практично конкуренції для масового використання і застосування його в нашому світі. Але нещодавно в алюмінію все-таки з’явився конкурент. Мова йде про композитних матеріалах (углеволокно). Наприклад, армований вуглецевий пластик може легко суперничати з міцністю самого алюмінію, він може бути в два рази легше і до того ж дешевше. Але ця тема зовсім іншої статті.

Ось коротка історія самого дивного і цікавого матеріалу на планеті в форматі відео-ролика:

Не забудьте включити субтитри та їх переклад в меню плеєра YouTube.