Aluminium jest najliczniejszym metalem na świecie i jest trzecim najczęstszym elementem zawierającym 8% skorupy ziemskiej. Wszechstronność aluminium czyni go najczęściej używanym metalem po stali.

Produkcja aluminium

Aluminium pochodzi z mineralnego boksytu. Boksyt jest przekształcany w tlenek glinu (tlenek glinu) w procesie Bayera. Alumina jest następnie przekształcana w metal glinowy za pomocą ogniw elektrolitycznych i procesu hall-heroult.

Roczne zapotrzebowanie aluminium

Zapotrzebowanie na cały świat na aluminium wynosi około 29 milionów ton rocznie. Około 22 milionów ton to nowe aluminium, a 7 milionów ton to aluminiowe złom. Zastosowanie aluminium z recyklingu jest przekonujące ekonomicznie i środowisko. Wytworzenie 1 tony nowego aluminium wymaga 14 000 kWh. I odwrotnie, wymaga tylko 5% tego, aby wspomnieć i poddać recyklingowi tonę aluminium. Nie ma różnicy w jakości między dziewiczymi i recyklingowymi stopami aluminium.

Zastosowania aluminium

Czystyaluminiumjest miękki, plastyczny, odporny na korozję i ma wysoką przewodność elektryczną. Jest szeroko stosowany do kabli folii i przewodów, ale stopowanie z innymi elementami jest konieczne, aby zapewnić wyższe mocne strony potrzebne do innych zastosowań. Aluminium jest jednym z najlżejszych metali inżynierskich, mającego stosunek wytrzymałości do wagi lepszy od stali.

Korzystając z różnych kombinacji jego korzystnych właściwości, takich jak wytrzymałość, lekkość, odporność na korozję, recykling i formowalność, aluminium jest stosowane w coraz większej liczbie zastosowań. Ta gama produktów waha się od materiałów konstrukcyjnych po cienkie folii opakowaniowe.

Oznaczenia stopów

Aluminium jest najczęściej stopu z miedzi, cynku, magnezu, krzemem, manganu i litu. Małe dodatki chromu, tytanu, cyrkonu, ołowiu, bizmutowego i niklu są również wytwarzane, a żelazo jest niezmiennie obecne w małych ilościach.

Istnieje ponad 300 stopów kutego o 50 powszechnym użytkowaniu. Są one zwykle identyfikowane przez czteroosobowy system, który powstał w USA i jest obecnie powszechnie akceptowany. Tabela 1 opisuje system stopów kutego. Stopy odlewane mają podobne oznaczenia i używają pięciocyfrowego systemu.

Tabela 1.Oznaczenia kutego aluminium.

W przypadku niekwestionowanych stopów kutego aluminium oznaczonych 1xxx ostatnie dwie cyfry reprezentują czystość metalu. Są one równoważne z ostatnimi dwoma cyframi po punkcie dziesiętnym, gdy czystość aluminium wyraża się z najbliższym 0,01 procent. Druga cyfra wskazuje modyfikacje w granicach zanieczyszczenia. Jeśli druga cyfra wynosi zero, wskazuje, że niezadowolone aluminium o naturalnych ograniczeniach zanieczyszczeń i od 1 do 9 wskazują indywidualne zanieczyszczenia lub elementy stopowe.

Dla grup 2xxx do 8xxx ostatnie dwie cyfry identyfikują różne stopy aluminium w grupie. Druga cyfra wskazuje modyfikacje stopu. Druga cyfra zero wskazuje oryginalny stop i liczbę całkowitą od 1 do 9 wskazuje kolejne modyfikacje stopu.

Właściwości fizyczne aluminium

Gęstość aluminium

Aluminium ma gęstość około jednej trzeciej stali lub miedzi, co czyni go jednym z najlżejszych metali dostępnych w handlu. Wynikowy stosunek wysokiej wytrzymałości do masy sprawia, że ​​jest to ważny materiał strukturalny, umożliwiający zwiększone ładunki lub oszczędności paliwa w szczególności dla branż transportowych.

Siła aluminium

Czyste aluminium nie ma wysokiej wytrzymałości na rozciąganie. Jednak dodanie elementów stopowych, takich jak mangan, krzem, miedź i magnez, może zwiększyć właściwości wytrzymałości glinu i wytwarzać stop z właściwościami dostosowanymi do określonych zastosowań.

Aluminiumdobrze nadaje się do zimnych środowisk. Ma przewagę nad stalą, ponieważ „wytrzymałość na rozciąganie rośnie wraz ze spadkiem temperatury przy jednoczesnym zachowaniu jego wytrzymałości. Z drugiej strony stal staje się krucha w niskich temperaturach.

Odporność na korozję aluminium

Po wystawieniu na powietrze warstwa tlenku glinu tworzy się niemal natychmiast na powierzchni aluminium. Ta warstwa ma doskonałą odporność na korozję. Jest dość odporny na większość kwasów, ale mniej odporny na alkalis.

Przewodność cieplna aluminium

Przewodność cieplna aluminium jest około trzy razy większa niż stal. To sprawia, że ​​aluminium jest ważnym materiałem zarówno do aplikacji chłodzenia, jak i ogrzewania, takich jak wymiary ciepła. W połączeniu z nietoksycznym, ta właściwość oznacza, że ​​aluminium jest szeroko stosowane w przyborach gotowania i naczyniach kuchennych.

Przewodnictwo elektryczne aluminium

Wraz z miedzią glinie ma przewodność elektryczną wystarczająco wysoką do zastosowania jako przewodnik elektryczny. Chociaż przewodność powszechnie stosowanego stopu przewodzącego (1350) wynosi tylko około 62% wyżarzonej miedzi, jest to tylko jedna trzecia waga, a zatem może prowadzić dwa razy więcej energii elektrycznej w porównaniu z miedzią o tej samej masie.

Reflektory glinu

Od UV do podczerwieni, aluminium jest doskonałym reflektorem energii promiennej. Widoczne współczynniki współczynnika światła wynoszące około 80% oznacza, że ​​jest szeroko stosowany w oprawach oświetleniowych. Te same właściwości współczynnika współczynnika tworząaluminiumIdealny jako materiał izolacyjny do ochrony przed promieniami słonecznymi latem, jednocześnie izolując przed utratą ciepła zimą.

Tabela 2.Właściwości dla aluminium.

Właściwości mechaniczne aluminium

Aluminium można poważnie zdeformować bez niepowodzenia. Umożliwia to tworzenie aluminium poprzez toczenie, wytłaczanie, rysowanie, obróbkę i inne procesy mechaniczne. Można go również rzucić na wysoką tolerancję.

W celu dostosowania właściwości aluminium można wykorzystać stopnie, zimne obróbkę i obróbkę cieplną.

Wytrzymałość na rozciąganie czystego aluminium wynosi około 90 MPa, ale można to zwiększyć do ponad 690 MPa dla niektórych stopów obróbki cieplnej.

Standardy aluminium

Stary standard BS1470 został zastąpiony dziewięcioma standardami EN. Standardy EN podano w tabeli 4.

Tabela 4.EN standardy aluminium

Standardy EN różnią się od starego standardu, BS1470 w następujących obszarach:

• Kompozycje chemiczne - niezmienione.
• System numerowania stopu - niezmieniony.
• Oznaczenia temperamentu stopów oczyszczalnych cieplnych obejmują teraz szerszy zakres specjalnych temperatur. Do czterech cyfr po wprowadzeniu T do zastosowań nie standardowych (np. T6151).
• Oznaczenia temperamentu stopów bez ciepła - istniejące temperamenty są niezmienione, ale temperamenty są teraz bardziej kompleksowo zdefiniowane pod względem ich tworzenia. Miękki (O) TEMMER to teraz H111 i wprowadzono średnio zaawansowany temperament H112. Dla stopni 5251 temperatury są teraz pokazane jako H32/H34/H36/H38 (równoważne H22/H24 itp.). H19/H22 i H24 są teraz wyświetlane osobno.
• Właściwości mechaniczne - pozostają podobne do poprzednich liczb. 0,2% stresu dowodowego należy teraz cytować na certyfikatach testowych.
• Tolerancje zostały zaostrzone w różnych stopniach.
  

  Obróbka cieplna aluminium

  Na stopach aluminium można zastosować szereg obróbki cieplnej:

  • Homogenizacja - usunięcie segregacji przez ogrzewanie po odlewie.
  • Wykorzystanie-używane po przeziębieniu w celu zmiękczenia stopów hardacyjnych (1xxx, 3xxx i 5xxx).
  • Opady lub stwardnienie wieku (stopy 2xxx, 6xxx i 7xxx).
  • Roztwór obróbki cieplnej przed starzeniem się stopów stwardnienia opadów.
  • Kiepanie do utwardzania powłok
  • Po obróbce cieplnej do liczb oznaczeń dodaje się sufiks.
  • Sufiks F oznacza „jak sfabrykowane”.
  • O oznacza „wyżarzone produkty kutego”.
  • T oznacza, że ​​został „poddany obróbce cieplnej”.
  • W oznacza, że ​​materiał został poddany obróbce cieplnej roztworu.
  • H odnosi się do stopów bez ciepła, które są „objęte przeziębieniem” lub „utwardzone odkształcenie”.
  • Stopy nieogłaniowe są te w grupach 3xxx, 4xxx i 5xxx.