Як алюміній змінив світ

Історія алюмінію, який перевернув наш світ.

Алюміній був вперше в світі отримано в 1825 році фізиком Гансом Ерстед. На жаль, процес отримання алюмінію був дуже важким і дорогим, що призвело до того, що метал став в ті роки найдорожчим в світі.

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

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

Перший в історії промисловий спосіб отримання алюмінію винайшов Альфред Вільм в 1855 році. Але за властивостями це був все ще не той алюміній, який ми знаємо сьогодні. Справа в тому, що перший алюміній був, не так міцний до тих пір, поки той же Німецький інженер Альфред Вільм не виявлено дисперсійне твердіння, яке перетворювало алюміній в дюралюміній.

Дюралюміній має більш сильну кристалічну решітку в своїй структурі на атомному рівні. У підсумку цей сплав, більш твердий і міцний ніж звичайний алюміній. При цьому добавки в алюміній не змінюють пластичності і легкості металу. Також Вильмом виявив, що старіння дюралюмінію призводить до захоплення міцності металів. В результаті міцність дюралюмінію, який пройшов процес штучного старіння більше алюмінію в 4,6-5 разів.

До речі Альфред спочатку проводив випробування з дюралюмінію, проводячи відомий досвід з загартовуванням (гарт стали за допомогою різкого зниження температури в маслі). Але якщо цей процес робив сталь набагато міцніше, то сплав з алюмінію не ставав міцніше від загартовування. В результаті інженер-металург, залишив після нагрівання дюралюмінію остигати його протягом кілька днів в природній температурі.

На його подив через кілька днів метал став значніше міцніше. Ось таким чином інженер знайшов спосіб зробити алюміній міцніше. Цей процес називається старінням.

Дюралюміній був використаний при створенні першого в світі суцільнометалевого літака. Завдяки його міцності, легкості і твердості в світі стали з'являтися нові конструкції авіатехніки, яка в підсумку змінила повітряні подорожі назавжди. Справа в тому, що завдяки новому міцному металу інженери та конструктори змогли змінити існуючу в ті роки конструкцію літака.

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

В результаті дюралюміній став найдивовижнішим в світі диво матеріалом. В подальшому Альфред Вільм обчислив ідеальну температуру старіння дюралюмінію і необхідний час для створення ідеально його міцної структури.

Примітно, що 13 відсотків світового алюмінію використовується в енергетичному секторі, незважаючи на те, що традиційно в цій області використовується мідь, яка є найкращим в світі провідником електрики.

Але, наприклад, в повітряних лініях електропередач використовується алюміній в якості провідного матеріалу. Правда, для того щоб проводити той же рівень електроенергії, як це робить мідні дроти, товщина алюмінієвих проводів повинна бути в 1,5 рази товще мідних.

Але навіть в цьому випадку завдяки легкості алюмінію провід товщі міді буде в два рази легше, що в свою чергу знижує навантаження на повітряні лінії ЛЕП і їх опори. Завдяки використанню алюмінію замість мідних проводів, дозволяє збільшити відстань між опорами повітряних ліній електропередач (ЛЕП), що в свою чергу знижує собівартість їх будівництва.

23 відсотків світового алюмінію використовується в будівництві. Наприклад, при будівництві 102-поверхового хмарочоса Емпайр-Стейт-Білдінг (Манхеттен, Нью-Йорк) будівельники вперше в світі використовували в конструкції велику кількість алюмінію. Завдяки використанню алюмінієвого каркаса хмарочоса, будівельники поліпшили його корозійну стійкість. Але головна перевага використання алюмінію в хмарочосі, це легкість конструкції, без шкоди міцності.

Також алюміній став ідеальним матеріалом для зовнішньої обробки будівель (особливо висотних), а також для використання в якості покрівлі.

Головний же споживач алюмінію в світі, це автопромисловість. Сьогодні величезна частка всього щорічно виробленого алюмінію споживає автомобільною промисловістю. Завдяки цьому матеріалу автовиробники змогли полегшити конструкцію транспортних 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, що замінюючи сталь на алюміній, автовиробники не погіршують жорсткість кузова і не знижують безпеку автомобілів. Це стало можливим завдяки новим технологіям проектування конструкції транспортних засобів.

Так що як бачите світ би без масового застосування алюмінію в багатьох сферах нашого життя, був би зовсім іншим. Алюміній вже довгі роки в порівнянні з іншими матеріалами має масу переваг. В результаті більше 100 років у алюмінію не було конкуренції для масового використання в нашому світі. Але недавно у алюмінію з'явилася конкуренція. Йдеться про композитні матеріали (вуглеволокно). Наприклад, армований вуглецевий пластик може легко суперничати з міцністю алюмінію, але бути в два рази легше і дешевше. Але ця тема іншої статті.

Не забудьте включити субтитри і їх переклад в меню плеєра YouTube