Aluminium is die wêreld se volopste metaal en is die derde mees algemene element wat 8% van die aardkors uitmaak. Die veelsydigheid van aluminium maak dit die mees gebruikte metaal na staal.

Produksie van Aluminium

Aluminium word verkry van die mineraal bauxiet. Bauxiet word omgeskakel na aluminiumoksied (alumina) via die Bayer-proses. Die alumina word dan omgeskakel na aluminiummetaal deur gebruik te maak van elektrolitiese selle en die Hall-Heroult-proses.

Jaarlikse vraag na aluminium

Die wêreldwye vraag na aluminium is ongeveer 29 miljoen ton per jaar. Ongeveer 22 miljoen ton is nuwe aluminium en 7 miljoen ton is herwinde aluminiumskroot. Die gebruik van herwinde aluminium is ekonomies en omgewingsvriendelik. Dit neem 14 000 kWh om 1 ton nuwe aluminium te produseer. Omgekeerd neem dit slegs 5% hiervan om een ​​ton aluminium te hersmelt en te herwin. Daar is geen verskil in kwaliteit tussen suiwer en herwinde aluminiumlegerings nie.

Toepassings van aluminium

Suiweraluminiumis sag, rekbaar, korrosiebestand en het 'n hoë elektriese geleidingsvermoë. Dit word wyd gebruik vir foelie- en geleierkabels, maar legering met ander elemente is nodig om die hoër sterktes te verskaf wat vir ander toepassings benodig word. Aluminium is een van die ligste ingenieursmetale, met 'n sterkte-tot-gewig-verhouding wat beter is as staal.

Deur verskeie kombinasies van sy voordelige eienskappe soos sterkte, ligtheid, korrosiebestandheid, herwinbaarheid en vormbaarheid te benut, word aluminium in 'n toenemende aantal toepassings gebruik. Hierdie reeks produkte wissel van strukturele materiale tot dun verpakkingsfoelies.

Legeringsbenamings

Aluminium word meestal gelegeer met koper, sink, magnesium, silikon, mangaan en litium. Klein toevoegings van chroom, titanium, sirkonium, lood, bismut en nikkel word ook gemaak en yster is altyd in klein hoeveelhede teenwoordig.

Daar is meer as 300 smeedlegerings, met 50 in algemene gebruik. Hulle word normaalweg geïdentifiseer deur 'n viersyferstelsel wat in die VSA ontstaan ​​het en nou universeel aanvaar word. Tabel 1 beskryf die stelsel vir smeedlegerings. Gegoten legerings het soortgelyke benamings en gebruik 'n vyfsyferstelsel.

Tabel 1.Benamings vir gesmeedde aluminiumlegerings.

Vir ongelegeerde smee-aluminiumlegerings, aangedui as 1XXX, verteenwoordig die laaste twee syfers die suiwerheid van die metaal. Hulle is gelykstaande aan die laaste twee syfers na die desimale punt wanneer aluminiumsuiwerheid tot die naaste 0.01 persent uitgedruk word. Die tweede syfer dui veranderinge in onsuiwerheidslimiete aan. As die tweede syfer nul is, dui dit ongelegeerde aluminium met natuurlike onsuiwerheidslimiete aan, en 1 tot 9 dui individuele onsuiwerhede of legeringselemente aan.

Vir die 2XXX tot 8XXX groepe identifiseer die laaste twee syfers verskillende aluminiumlegerings in die groep. Die tweede syfer dui legeringsmodifikasies aan. 'n Tweede syfer van nul dui die oorspronklike legering aan en heelgetalle 1 tot 9 dui opeenvolgende legeringsmodifikasies aan.

Fisiese Eienskappe van Aluminium

Digtheid van aluminium

Aluminium het 'n digtheid van ongeveer een derde van dié van staal of koper, wat dit een van die ligste kommersieel beskikbare metale maak. Die gevolglike hoë sterkte-tot-gewig-verhouding maak dit 'n belangrike strukturele materiaal wat verhoogde vragte of brandstofbesparings vir veral die vervoernywerhede moontlik maak.

Sterkte van aluminium

Suiwer aluminium het nie 'n hoë treksterkte nie. Die byvoeging van legeringselemente soos mangaan, silikon, koper en magnesium kan egter die sterkte-eienskappe van aluminium verhoog en 'n legering met eienskappe produseer wat op spesifieke toepassings afgestem is.

Aluminiumis goed geskik vir koue omgewings. Dit het die voordeel bo staal dat die treksterkte toeneem met dalende temperatuur terwyl dit sy taaiheid behou. Staal, aan die ander kant, word bros by lae temperature.

Korrosiebestandheid van aluminium

Wanneer dit aan lug blootgestel word, vorm 'n laag aluminiumoksied amper onmiddellik op die oppervlak van aluminium. Hierdie laag het uitstekende weerstand teen korrosie. Dit is redelik bestand teen die meeste sure, maar minder bestand teen alkalieë.

Termiese geleidingsvermoë van aluminium

Die termiese geleidingsvermoë van aluminium is ongeveer drie keer groter as dié van staal. Dit maak aluminium 'n belangrike materiaal vir beide verkoelings- en verhittingstoepassings soos hitteruilers. Gekombineer met die feit dat dit nie-giftig is, beteken hierdie eienskap dat aluminium wyd gebruik word in kookgereedskap en kombuisware.

Elektriese Geleidingsvermoë van Aluminium

Saam met koper het aluminium 'n elektriese geleidingsvermoë wat hoog genoeg is vir gebruik as 'n elektriese geleier. Alhoewel die geleidingsvermoë van die algemeen gebruikte geleidende legering (1350) slegs ongeveer 62% van gegloeide koper is, is dit slegs een derde van die gewig en kan dus twee keer soveel elektrisiteit gelei in vergelyking met koper van dieselfde gewig.

Reflektieweheid van Aluminium

Van UV tot infrarooi, aluminium is 'n uitstekende reflektor van stralingsenergie. Sigbare ligreflektiwiteit van ongeveer 80% beteken dat dit wyd gebruik word in ligte. Dieselfde eienskappe van reflektiwiteit maakaluminiumideaal as 'n isolerende materiaal om teen die son se strale in die somer te beskerm, terwyl dit in die winter teen hitteverlies isoleer.

Tabel 2.Eienskappe vir aluminium.

Meganiese Eienskappe van Aluminium

Aluminium kan erg vervorm word sonder om te faal. Dit laat aluminium toe om gevorm te word deur rol, ekstrusie, trek, masjinering en ander meganiese prosesse. Dit kan ook tot 'n hoë toleransie gegiet word.

Legering, koue bewerking en hittebehandeling kan alles gebruik word om die eienskappe van aluminium aan te pas.

Die treksterkte van suiwer aluminium is ongeveer 90 MPa, maar dit kan verhoog word tot meer as 690 MPa vir sommige hittebehandelbare legerings.

Aluminiumstandaarde

Die ou BS1470-standaard is vervang deur nege EN-standaarde. Die EN-standaarde word in tabel 4 gegee.

Tabel 4.EN-standaarde vir aluminium

Die EN-standaarde verskil van die ou standaard, BS1470, op die volgende gebiede:

• Chemiese samestellings – onveranderd.
• Legeringsnommeringstelsel – onveranderd.
• Temperbenamings vir hittebehandelbare legerings dek nou 'n wyer reeks spesiale temperings. Tot vier syfers na die T is vir nie-standaard toepassings ingestel (bv. T6151).
• Temperbenamings vir nie-hittebehandelbare legerings – bestaande temperings is onveranderd, maar temperings word nou meer omvattend gedefinieer in terme van hoe hulle geskep word. Sagte (O) tempering is nou H111 en 'n intermediêre tempering H112 is bekendgestel. Vir legering 5251 word temperings nou getoon as H32/H34/H36/H38 (gelykstaande aan H22/H24, ens.). H19/H22 en H24 word nou afsonderlik getoon.
• Meganiese eienskappe – bly soortgelyk aan vorige syfers. 0.2% Bewysspanning moet nou op toetssertifikate aangehaal word.
• Toleransies is tot verskillende grade verskerp.
  

  Hittebehandeling van aluminium

  'n Reeks hittebehandelings kan op aluminiumlegerings toegepas word:

  • Homogenisering – die verwydering van segregasie deur verhitting na gieting.
  • Gloeiing – word na koue bewerking gebruik om werkverhardingslegerings (1XXX, 3XXX en 5XXX) te versag.
  • Neerslag of verouderingsverharding (legerings 2XXX, 6XXX en 7XXX).
  • Oplossingshittebehandeling voor veroudering van presipitasieverhardingslegerings.
  • Oofmaak vir die uitharding van bedekkings
  • Na hittebehandeling word 'n agtervoegsel by die benamingsnommers gevoeg.
  • Die agtervoegsel F beteken "soos vervaardig".
  • O beteken "gegloeide smeeprodukte".
  • T beteken dat dit "hittebehandeld" is.
  • W beteken dat die materiaal oplossingshittebehandel is.
  • H verwys na nie-hittebehandelbare legerings wat "koudbewerk" of "vervormingsverhard" is.
  • Die nie-hittebehandelbare legerings is dié in die 3XXX-, 4XXX- en 5XXX-groepe.