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

Produksjon av aluminium

Aluminium er avledet fra mineralbauxitten. Bauxitt omdannes til aluminiumoksyd (aluminiumoksyd) via Bayer -prosessen. Alumina blir deretter omdannet til aluminiummetall ved bruk av elektrolytiske celler og Hall-Heroult-prosessen.

Årlig etterspørsel etter aluminium

Verdensomspennende etterspørsel etter aluminium er rundt 29 millioner tonn per år. Omtrent 22 millioner tonn er nytt aluminium og 7 millioner tonn er resirkulert aluminiumskrok. 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 å gjenkjenne og resirkulere ett tonn aluminium. Det er ingen forskjell i kvalitet mellom jomfru og resirkulerte aluminiumslegeringer.

Bruksområder av aluminium

Renaluminiumer myk, duktil, korrosjonsbestandig og har høy elektrisk konduktivitet. Det er mye brukt til folie- og dirigentkabler, men legering med andre elementer er nødvendig for å gi de høyere styrkene som trengs for andre applikasjoner. Aluminium er en av de letteste ingeniørmetaller, og har en styrke til vektforhold overlegen stål.

Ved å bruke forskjellige kombinasjoner av de fordelaktige egenskapene som styrke, letthet, korrosjonsmotstand, resirkulerbarhet og formbarhet, brukes aluminium i et stadig økende antall applikasjoner. Denne rekke produkter spenner fra strukturelle materialer til tynne emballasjefolier.

Legeringsbetegnelser

Aluminium er ofte 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 til stede i små mengder.

Det er over 300 smidde legeringer med 50 til vanlig bruk. De identifiseres normalt av et firefigursystem som har sin opprinnelse i USA og nå er universelt akseptert. Tabell 1 beskriver systemet for smidde legeringer. Cast -legeringer har lignende betegnelser og bruker et femsifret system.

Tabell 1.Betegnelser for smidde aluminiumslegeringer.

For ulegerte smidde aluminiumslegeringer utpekt 1xxx representerer de to siste sifrene renhet av metallet. De tilsvarer de to siste sifrene etter desimalet når aluminiums renhet uttrykkes til nærmeste 0,01 prosent. Det andre sifferet indikerer modifikasjoner i urenhetsgrenser. Hvis det andre sifferet er null, indikerer det ulegert aluminium som har naturlige urenhetsgrenser og 1 til 9, indikerer individuelle urenheter eller legeringselementer.

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

Fysiske egenskaper ved aluminium

Tetthet av aluminium

Aluminium har en tetthet rundt en tredjedel av stål eller kobber, noe som gjør det til en av de letteste kommersielt tilgjengelige metaller. Det resulterende forholdet mellom høy styrke og vekt gjør det til et viktig strukturelt materiale som tillater økt nyttelast eller drivstoffbesparelser for transportindustrier spesielt.

Styrke av 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 skreddersydd til bestemte applikasjoner.

Aluminiumer godt egnet til kalde miljøer. Det har fordelen i forhold til stål ved at dens strekkfasthet øker med synkende temperatur mens den beholder sin seighet. Stål derimot blir sprøtt ved lave temperaturer.

Korrosjonsmotstand av aluminium

Når det blir utsatt 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 konduktivitet av aluminium

Den termiske konduktiviteten til aluminium er omtrent tre ganger større enn stål. Dette gjør aluminium til et viktig materiale for både kjøle- og oppvarmingsapplikasjoner som varmeutvekslere. Kombinert med at det er ikke-giftig denne egenskapen betyr at aluminium brukes mye i matlagingsutstyr og kjøkkenutstyr.

Elektrisk konduktivitet av aluminium

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

Refleksjonsevne av aluminium

Fra UV til infrarød er aluminium en utmerket reflektor av strålende energi. Synlig lysrefleksjon på rundt 80% betyr at den er mye brukt i lysarmaturer. De samme egenskapene til refleksjonsevne gjøraluminiumIdeell som et isolerende materiale for å beskytte mot solstrålene om sommeren, mens de isolerer mot varmetap om vinteren.

Tabell 2.Egenskaper for aluminium.

Mekaniske egenskaper til aluminium

Aluminium kan deformeres alvorlig uten svikt. Dette gjør at aluminium kan dannes ved rulling, ekstrudering, tegning, maskinering og andre mekaniske prosesser. Det kan også kastes til en høy toleranse.

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

Strekkfastheten til rent aluminium er rundt 90 MPa, men dette kan økes til over 690 MPa for noen varmebehandlede 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.
• Temperbetegnelser for varmebehandlingslegeringer dekker nå et bredere spekter av spesielle frister. Opptil fire sifre etter at T er blitt introdusert for ikke-standardapplikasjoner (f.eks. T6151).
• Temperbetegnelser for ikke -varmebehandlingslegeringer - eksisterende frister er uendret, men frister er nå mer omfattende definert med tanke på hvordan de skapes. Myk (O) temperament er nå H111 og et mellomtemperatur H112 er introdusert. For legering 5251 er frister 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% bevisstress må nå siteres på testsertifikater.
• Toleranser er blitt strammet til forskjellige grader.
  

  Varmebehandling av aluminium

  En rekke varmebehandlinger kan påføres aluminiumslegeringer:

  • Homogenisering - Fjerning av segregering ved oppvarming etter støping.
  • Annealing-Brukes etter kaldt arbeid for å myke opp legeringer av arbeidsherret (1xxx, 3xxx og 5xxx).
  • Nedbør eller aldersherding (legeringer 2xxx, 6xxx og 7xxx).
  • Løsningsvarmebehandling før aldring av nedbørherdingslegeringer.
  • Overføring for herding av belegg
  • Etter varmebehandling legges et suffiks til betegnelsesnumrene.
  • Suffikset F betyr "som fabrikkert".
  • O betyr "glødet smiddeprodukter".
  • T betyr at det har blitt "varmebehandlet".
  • W betyr at materialet har blitt løsningsvarmebehandlet.
  • H refererer til ikke -varmebehandlingslegeringer som er "kaldt bearbeidet" eller "belastning herdet".
  • De ikke-varmebehandlede legeringene er de i 3xxx-, 4xxx- og 5xxx-gruppene.