Aluminium er verdens mest tallrike metall og er det tredje vanligste grunnstoffet som utgjør 8 % av jordskorpen. Allsidigheten til aluminium gjør det til det mest brukte metallet etter stål.

Produksjon av aluminium

Aluminium er avledet fra mineralet bauxitt. Bauksitt omdannes til aluminiumoksid (aluminiumoksid) via Bayer-prosessen. Aluminaen omdannes deretter til aluminiummetall ved hjelp av elektrolyseceller og Hall-Heroult-prosessen.

Årlig etterspørsel av aluminium

Den globale etterspørselen etter aluminium er rundt 29 millioner tonn per år. Omtrent 22 millioner tonn er nytt aluminium og 7 millioner tonn er resirkulert aluminiumskrap. Bruken av resirkulert aluminium er økonomisk og miljømessig overbevisende. Det tar 14.000 kWh å produsere 1 tonn nytt aluminium. Motsatt tar det bare 5 % av dette for å omsmelte og resirkulere ett tonn aluminium. Det er ingen kvalitetsforskjell mellom jomfruelige og resirkulerte aluminiumslegeringer.

Bruk av aluminium

Renaluminiumer myk, duktil, korrosjonsbestandig og har høy elektrisk ledningsevne. Det er mye brukt for folie- og lederkabler, men legering med andre elementer er nødvendig for å gi de høyere styrkene som trengs for andre applikasjoner. Aluminium er et av de letteste ingeniørmetallene, med et styrke-til-vektforhold som er overlegent stål.

Ved å bruke ulike kombinasjoner av dets fordelaktige egenskaper som styrke, letthet, korrosjonsbestandighet, resirkulerbarhet og formbarhet, blir aluminium brukt i et stadig økende antall bruksområder. Dette utvalget av produkter spenner fra strukturelle materialer til tynne emballasjefolier.

Legeringsbetegnelser

Aluminium er oftest legert med kobber, sink, magnesium, silisium, mangan og litium. Små tilsetninger av krom, titan, zirkonium, bly, vismut og nikkel er også laget og jern er alltid tilstede i små mengder.

Det er over 300 smide legeringer med 50 i vanlig bruk. De identifiseres vanligvis av et firesifret system som har sin opprinnelse i USA og nå er universelt akseptert. Tabell 1 beskriver systemet for smidde legeringer. Støpte legeringer har lignende betegnelser og bruker et femsifret system.

Tabell 1.Betegnelser for smidde aluminiumslegeringer.

For ulegerte smide aluminiumslegeringer betegnet 1XXX, representerer de to siste sifrene renheten til metallet. De tilsvarer de to siste sifrene etter desimaltegnet når aluminiumsrenheten er uttrykt til nærmeste 0,01 prosent. Det andre sifferet indikerer endringer i urenhetsgrensene. Hvis det andre sifferet er null, indikerer det ulegert aluminium som har naturlige forurensningsgrenser, og 1 til 9 indikerer individuelle urenheter eller legeringselementer.

For gruppene 2XXX til 8XXX identifiserer de to siste sifrene forskjellige aluminiumslegeringer i gruppen. Det andre sifferet indikerer legeringsmodifikasjoner. Et andre siffer på null indikerer den opprinnelige legeringen og heltall 1 til 9 indikerer påfølgende legeringsmodifikasjoner.

Fysiske egenskaper av aluminium

Tetthet av aluminium

Aluminium har en tetthet rundt en tredjedel av stål eller kobber, noe som gjør det til et av de letteste kommersielt tilgjengelige metallene. Det resulterende høye styrke/vektforholdet gjør det til et viktig strukturelt materiale som tillater økt nyttelast eller drivstoffbesparelser, spesielt for transportindustrien.

Styrken til aluminium

Rent aluminium har ikke høy strekkfasthet. Imidlertid kan tilsetning av legeringselementer som mangan, silisium, kobber og magnesium øke styrkeegenskapene til aluminium og produsere en legering med egenskaper som er skreddersydd for spesielle bruksområder.

Aluminiumegner seg godt i kalde omgivelser. Den har fordelen fremfor stål ved at dens strekkstyrke øker med synkende temperatur samtidig som den beholder sin seighet. Stål på den annen side blir sprøtt ved lave temperaturer.

Korrosjonsbestandighet av aluminium

Når det utsettes for luft, dannes et lag med aluminiumoksyd nesten øyeblikkelig på overflaten av aluminium. Dette laget har utmerket motstand mot korrosjon. Det er ganske motstandsdyktig mot de fleste syrer, men mindre motstandsdyktig mot alkalier.

Termisk ledningsevne av aluminium

Den termiske ledningsevnen til aluminium er omtrent tre ganger høyere enn for stål. Dette gjør aluminium til et viktig materiale for både kjøling og oppvarming, som varmevekslere. Kombinert med at den er giftfri betyr denne egenskapen at aluminium brukes mye i kjøkkenutstyr og kjøkkenutstyr.

Elektrisk ledningsevne av aluminium

Sammen med kobber har aluminium en elektrisk ledningsevne høy nok for bruk som elektrisk leder. Selv om ledningsevnen til den vanlig brukte ledende legeringen (1350) bare er rundt 62 % av glødet kobber, er den bare en tredjedel av vekten og kan derfor lede dobbelt så mye elektrisitet sammenlignet med kobber med samme vekt.

Refleksjonsevne av aluminium

Fra UV til infrarødt, aluminium er en utmerket reflektor for strålingsenergi. Synlig lysreflektivitet på rundt 80 % betyr at den er mye brukt i lysarmaturer. De samme egenskapene til reflektivitet gjøraluminiumideelt som isolasjonsmateriale for å beskytte mot solens stråler om sommeren, mens det isolerer mot varmetap om vinteren.

Tabell 2.Egenskaper for aluminium.

Mekaniske egenskaper av aluminium

Aluminium kan bli alvorlig deformert uten feil. Dette gjør at aluminium kan dannes ved valsing, ekstrudering, trekking, maskinering og andre mekaniske prosesser. Den kan også støpes til høy toleranse.

Legering, kaldbearbeiding og varmebehandling kan alle brukes til å skreddersy egenskapene til aluminium.

Strekkfastheten til rent aluminium er rundt 90 MPa, men denne kan økes til over 690 MPa for noen varmebehandlebare legeringer.

Aluminiumsstandarder

Den gamle BS1470-standarden er erstattet av ni EN-standarder. EN-standardene er gitt i tabell 4.

Tabell 4.EN-standarder for aluminium

EN-standardene skiller seg fra den gamle standarden, BS1470 på følgende områder:

• Kjemiske sammensetninger – uendret.
• Legeringsnummereringssystem – uendret.
• Tempereringsbetegnelser for varmebehandlebare legeringer dekker nå et bredere spekter av spesialtempereringer. Opptil fire sifre etter at T har blitt introdusert for ikke-standardapplikasjoner (f.eks. T6151).
• Tempereringsbetegnelser for legeringer som ikke kan varmebehandles – eksisterende temperamenter er uendret, men temperamenter er nå mer omfattende definert når det gjelder hvordan de skapes. Myk (O) temperament er nå H111 og en mellomtemperering H112 er introdusert. For legering 5251 er temperamenter nå vist som H32/H34/H36/H38 (tilsvarer H22/H24, etc). H19/H22 & H24 er nå vist separat.
• Mekaniske egenskaper - forblir lik tidligere figurer. 0,2 % Proof Stress må nå noteres på testsertifikater.
• Toleransene er strammet inn i ulike grader.
  

  Varmebehandling av aluminium

  En rekke varmebehandlinger kan brukes på aluminiumslegeringer:

  • Homogenisering – fjerning av segregering ved oppvarming etter støping.
  • Gløding – brukes etter kaldbearbeiding for å myke opp arbeidsherdende legeringer (1XXX, 3XXX og 5XXX).
  • Nedbør eller aldersherding (legeringer 2XXX, 6XXX og 7XXX).
  • Løsningsvarmebehandling før aldring av utfellingsherdende legeringer.
  • Komfyr for herding av belegg
  • Etter varmebehandling legges et suffiks til betegnelsesnumrene.
  • Suffikset F betyr "som fabrikkert".
  • O betyr "glødde smidde produkter".
  • T betyr at den har blitt "varmebehandlet".
  • W betyr at materialet er oppløsningsvarmebehandlet.
  • H refererer til legeringer som ikke kan varmebehandles som er "kaldbearbeidede" eller "strekkherdede".
  • De ikke-varmebehandlebare legeringene er de i gruppene 3XXX, 4XXX og 5XXX.