История алюминия, который перевернул наш мир.
Алюминий был впервые в мире получен в 1825 году физиком Гансом Эрстедом. К сожалению, процесс получения алюминия был очень трудным и дорогостоящим, что привело к тому, что металл стал в те годы самым дорогим в мире.
Даже дороже золота и платины. И это, несмотря на то, что его запасы в те годы составляли 8 процентов от всей земной коры нашей планеты. То есть, в природе алюминий очень распространен. Но до тех пор, пока не был придуман способ получения металла в промышленных масштабах стоимость алюминия была запредельной.
Но, в конце концов, алюминий стал одним из самых дешевых материалов в мире, после того как в 1880-х годах был придуман метод массового производства этого металла. В итоге после первого в мире получения алюминия в течение 50 лет стоимость 1 килограмма алюминия упало с 1200 долларов (в середине 19 века) всего до 1 доллара за 1 килограмм (цена в начале 20 века).
Первый в истории промышленный способ получения алюминия изобрел Альфред Вильм в 1855 году. Но по свойствам это был все еще не тот алюминий, который мы знаем сегодня. Дело в том, что первый алюминий был, не так крепок до тех пор, пока тот же Немецкий инженер Альфред Вильм не обнаружил дисперсионное твердение, которое превращало алюминий в дюралюминий.
Дюралюминий имеет более сильную кристаллическую решетку в своей структуре на атомном уровне. В итоге этот сплав, более твердый и прочный чем обычный алюминий. При этом добавки в алюминий не меняют пластичности и легкости металла. Также Вильмом обнаружил, что старение дюралюминия приводит к увлечению прочности металлов. В итоге прочность дюралюминия, который прошел процесс искусственного старения больше алюминия в 4,6-5 раз.
Кстати Альфред сначала проводил испытания с дюралюминием, проводя известный опыт с закаливанием (закалка стали с помощью резкого понижения температуры в масле). Но если этот процесс делал сталь намного прочнее, то сплав из алюминия не становился крепче от закаливания. В итоге инженер-металлург, оставил после нагрева дюралюминия остывать его течение несколько дней в естественной температуре.
К его удивлению через несколько дней металл стал значительнее прочнее. Вот таким образом инженер нашел способ сделать алюминий крепче. Этот процесс называется старением.
Дюралюминий был использован при создании первого в мире цельнометаллического самолета. Благодаря его прочности, легкости и твердости в мире стали появляться новые конструкции авиатехники, которая в итоге изменила воздушные путешествия навсегда. Дело в том, что благодаря новому прочному металлу инженеры и конструкторы смогли изменить существующую в те годы конструкцию самолета.
В первую очередь за счет изменения геометрии и обтекаемости конструкции. В итоге наш мир увидел новые типы самолетов. Благодаря созданию обтекаемых конструкций самолетов, инженеры смогли увеличить внутреннее пространство авиатехники, что позволило увеличить количество пассажирских мест в салоне самолета, а также пространство между пассажирскими креслами в салоне.
В итоге дюралюминий стал самым удивительным в мире чудо материалом. В последующем Альфред Вильм вычислил идеальную температуру старения дюралюминия и необходимое время для создания идеально его прочной структуры.
Примечательно, что 13 процентов мирового алюминия используется в энергетическом секторе, несмотря на то, что традиционно в этой области используется медь, которая является лучшим в мире проводником электричества.
Но, например, в воздушных линиях электропередач используется алюминий в качестве проводящего материала. Правда, для того чтобы проводить тот же уровень электроэнергии, как это делает медные провода, толщина алюминиевых проводов должна быть в 1,5 раза толще медных.
Но даже в этом случае благодаря легкости алюминия провод толще меди будет в два раза легче, что в свою очередь снижает нагрузку на воздушные линии ЛЭП и их опоры. Благодаря использованию алюминия вместо медных проводов, позволяет увеличить расстояние между опорами воздушных линий электропередач (ЛЭП), что в свою очередь снижает себестоимость их строительства.
23 процентов мирового алюминия используется в строительстве. Например, при строительстве 102-этажного небоскреба Эмпайр-Стейт-Билдинг (Манхеттен, Нью-Йорк) строители впервые в мире использовали в конструкции большое количество алюминия. Благодаря использованию алюминиевого каркаса небоскрёба, строители улучшили его коррозионную стойкость. Но главное преимущество использования алюминия в небоскребе, это легкость конструкции, без ущерба прочности.
Также алюминий стал идеальным материалом для внешней отделки зданий (особенно высотных), а также для использования в качестве кровли.
Главный же потребитель алюминия в мире, это автопромышленность. Сегодня огромная доля всего ежегодно произведенного алюминия потребляет автомобильной промышленностью. Благодаря этому материалу автопроизводители смогли облегчить конструкцию транспортных средств, что в свою очередь привело к снижению потребления топлива автомобилями, а также к существенному снижению попадания в атмосферу вредных веществ от выхлопных газов.
Примечательно, что заменяя сталь на алюминий, автопроизводители не ухудшают жесткость кузова и не снижают безопасность автомобилей. Это стало возможным благодаря новым технологиям проектирования конструкции транспортных средств.
Так что как видите мир бы без массового применения алюминия во многих сферах нашей жизни, был бы совсем другим. Алюминий уже долгие годы по сравнению с другими материалами имеет массу преимуществ. В итоге более 100 лет у алюминия не было конкуренции для массового использования в нашем мире. Но недавно у алюминия появилась конкуренция. Речь идет о композитных материалах (углеволокно). Например, армированный углеродный пластик может легко соперничать с прочностью алюминия, но быть в два раза легче и дешевле. Но эта тема другой статьи.
Вот краткая история самого удивительного и интересного материала на планете в формате видео ролика:
Не забудьте включить субтитры и их перевод в меню плеера YouTube
Свежие комментарии