Aluminij je najpogostejša kovina na svetu in je tretji najpogostejši element, ki obsega 8% zemeljske skorje. Vsestranskost aluminija je najpogosteje uporabljena kovina po jeklu.

Proizvodnja aluminija

Aluminij izhaja iz mineralnega boksita. Bauksit se pretvori v aluminijevi oksid (glinica) s postopkom Bayerja. Alumina se nato pretvori v aluminijasto kovino z uporabo elektrolitskih celic in postopka Hall-Heroult.

Letno povpraševanje po aluminiju

Po vsem svetu je povpraševanje po aluminiju približno 29 milijonov ton na leto. Približno 22 milijonov ton je nov aluminij, 7 milijonov ton pa je recikliran aluminijasti ostanki. Uporaba recikliranega aluminija je ekonomsko in okolju prepričljiva. Za izdelavo 1 tone novega aluminija je potrebnih 14.000 kWh. Nasprotno pa je potrebno le 5% tega, da recitirate in reciklirate eno tono aluminija. Ni razlike v kakovosti med deviškimi in recikliranimi aluminijastimi zlitinami.

Uporaba aluminija

ČistoAluminijje mehka, nodularna, odporna proti koroziji in ima visoko električno prevodnost. Široko se uporablja za folijske in prevodniške kable, vendar je legiranje z drugimi elementi potrebno za zagotavljanje višjih prednosti, potrebnih za druge aplikacije. Aluminij je ena najlažjih inženirskih kovin, ki ima razmerje med močjo in težo nadrejeno kot jeklo.

Z uporabo različnih kombinacij njegovih ugodnih lastnosti, kot so moč, lahkotnost, korozijska odpornost, recikliranje in oblikovanje, se aluminij uporablja v vedno večjem številu aplikacij. Ta niz izdelkov sega od strukturnih materialov do tankih embalažnih folij.

Oznake zlitine

Aluminij je najpogosteje legiran z bakrom, cinkom, magnezijem, silicijem, manganom in litijem. Izdelani so tudi majhni dodatki kroma, titana, cirkonija, svinca, bizmuta in niklja in železo je v majhnih količinah vedno prisoten.

Obstaja več kot 300 kovanih zlitin s 50 v skupni uporabi. Običajno jih prepoznamo po štirih figurnih sistemu, ki izvira iz ZDA in je zdaj splošno sprejet. Tabela 1 opisuje sistem za kovane zlitine. Zloge lita imajo podobne oznake in uporabljajo petmestni sistem.

Tabela 1.Oznake za kovane aluminijeve zlitine.

Za nelegirane kovane aluminijeve zlitine, imenovane 1xxx, zadnji dve števki predstavljata čistost kovine. So enakovredni zadnji dve števki po decimalni točki, ko je čistost aluminija izražena na najbližjih 0,01 odstotka. Druga številka označuje spremembe v omejitvah nečistoč. Če je druga številka enaka nič, to kaže na nelegirano aluminij z omejitvami naravne nečistoče in 1 do 9, označuje posamezne nečistoče ali legirajoče elemente.

Za skupine 2xxx do 8xxx zadnji dve števki v skupini identificirajo različne aluminijeve zlitine. Druga številka označuje spremembe zlitine. Druga številka nič kaže na prvotno zlitino, cela števila 1 do 9 pa kažejo zaporedne spremembe zlitine.

Fizikalne lastnosti aluminija

Gostota aluminija

Aluminij ima gostoto približno tretjino jekla ali bakra, zaradi česar je ena najlažjih komercialno dostopnih kovin. Posledično razmerje med visoko trdnostjo in težo je pomemben konstrukcijski material, ki omogoča povečane koristne obremenitve ali zlasti prihranke goriva za prometne panoge.

Moč aluminija

Čisti aluminij nima visoke natezne trdnosti. Vendar lahko dodajanje zlitinskih elementov, kot so mangan, silicij, baker in magnezij, poveča trdnosti lastnosti aluminija in ustvari zlitino z lastnostmi, prilagojenimi določenim aplikacijam.

Aluminijje zelo primeren za hladna okolja. Prednost je pred jeklom, saj se njegova natezna trdnost povečuje z zniževanjem temperature, hkrati pa ohrani njeno žilavost. Jeklo na drugi strani postane krhko pri nizkih temperaturah.

Korozijska odpornost aluminija

Ko je izpostavljen zraku, se plast aluminijevega oksida skoraj v trenutku tvori na površini aluminija. Ta plast ima odlično odpornost proti koroziji. Je dokaj odporen na večino kislin, vendar manj odporen na alkalije.

Toplotna prevodnost aluminija

Toplotna prevodnost aluminija je približno trikrat večja od jekla. Zaradi tega je aluminij pomemben material tako za hlajenje kot za ogrevanje, kot so izmenjavi toplote. V kombinaciji s tem, da je nestrupena, ta lastnost pomeni, da se aluminij veliko uporablja pri kuharskih pripomočkih in kuhinjski posoji.

Električna prevodnost aluminija

Skupaj z bakrom ima aluminij električno prevodnost, ki je dovolj visoka za uporabo kot električni prevodnik. Čeprav je prevodnost najpogosteje uporabljene prevodne zlitine (1350) le približno 62% žarjenega bakra, je le tretjina mase in lahko zato izvede dvakrat več električne energije v primerjavi z bakrom iste mase.

Odbojnost aluminija

Od UV do infrardečega je aluminij odličen reflektor sijoče energije. Vidna svetlobna razzornost okoli 80% pomeni, da se pogosto uporablja v svetlobnih napeljavah. Iste lastnosti odbojnosti naredijoAluminijIdealen kot izolacijski material za zaščito pred sončnimi žarki poleti, medtem ko pozimi izolira pred izgubo toplote.

Tabela 2.Lastnosti za aluminij.

Mehanske lastnosti aluminija

Aluminij se lahko brez odpovedi močno deformira. To omogoča oblikovanje aluminija z valjanjem, iztiskovanjem, risanjem, obdelavo in drugimi mehanskimi procesi. Lahko ga tudi vržemo v visoko toleranco.

Zliranje, hladno delo in toplotno zdravljenje se lahko uporabijo za prilagoditev lastnosti aluminija.

Natezna trdnost čistega aluminija je približno 90 MPa, vendar je to mogoče povečati na več kot 690 MPa za nekaj zlitin, ki jih je mogoče obdelati.

Aluminijasti standardi

Stari standard BS1470 je bilo nadomeščenih z devetimi standardi EN. Standardi EN so podani v tabeli 4.

Tabela 4.EN Standardi za aluminij

Standardi EN se razlikujejo od starega standarda, BS1470 na naslednjih območjih:

• Kemične sestave - nespremenjene.
• Sistem za oštevilčenje zlitine - nespremenjen.
• Oznake temperature za zlitine, ki jih je mogoče obdelati, zdaj pokrivajo širšo paleto posebnih temperjev. Do štiri številke po uvedbi T za ne-standardne aplikacije (npr. T6151).
• Oznake temperature za zlitine, ki jih ni mogoče obdelati, - obstoječe temperature so nespremenjene, vendar so tempers zdaj bolj celovito opredeljene glede na to, kako so ustvarjene. Mehka (o) temperatura je zdaj H111 in uvedena je vmesna temperament H112. Za zlitine 5251 so temperji zdaj prikazani kot H32/H34/H36/H38 (enakovredno H22/H24 itd.). H19/H22 in H24 sta zdaj prikazana ločeno.
• Mehanske lastnosti - ostanejo podobne prejšnjim številkam. Na preskusnih potrdilih je treba zdaj navesti 0,2% dokaznega stresa.
• Tolerance so bile zategnjene do različnih stopenj.
  

  Toplotno obdelavo aluminija

  Za aluminijeve zlitine se lahko uporabijo vrsto toplotnih obdelav:

  • Homogenizacija - odstranitev segregacije s segrevanjem po vlivanju.
  • ŽELINJE-Uporablja se po hladnem delu za mehčanje zlitin za utrganje delov (1xxx, 3xxx in 5xxx).
  • Padavine ali utrjevanje starosti (zlitine 2xxx, 6xxx in 7xxx).
  • Rešitev toplotne obdelave pred staranjem padavinskih zlitin.
  • Sloviranje za strjevanje premazov
  • Po toplotni obdelavi dodamo pripono v označbe številke.
  • Pripona F pomeni "kot izdelano".
  • O Pomeni "žarjeni kovani izdelki".
  • T pomeni, da je bil "toplotno obdelan".
  • W pomeni, da je bil material obdelan toplotno raztopino.
  • H se nanaša na zlitine, ki jih ni mogoče obdelati, ki so "hladno obdelane" ali "seva utrjena".
  • Zlitine, ki jih je mogoče zdraviti, so tiste v skupinah 3xxx, 4xxx in 5xxx.