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 naas staal.

Vervaardiging van aluminium

Aluminium is afkomstig van die mineraal bauxiet. Bauxiet word omgeskakel na aluminiumoksied (aluminiumoksied) via die Bayer-proses. Die alumina word dan omgeskakel na aluminiummetaal met behulp van elektrolitiese selle en die Hall-Heroult-proses.

Jaarlikse aanvraag na aluminium

Die wêreldwye vraag na aluminium is ongeveer 29 miljoen ton per jaar. Sowat 22 miljoen ton is nuwe aluminium en 7 miljoen ton is herwonne aluminiumskroot. Die gebruik van herwonne aluminium is ekonomies en omgewingsdwingend. Dit neem 14 000 kWh om 1 ton nuwe aluminium te vervaardig. Omgekeerd neem dit slegs 5% hiervan om een ​​ton aluminium te hersmelt en te herwin. Daar is geen verskil in kwaliteit tussen ongerepte en herwonne 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 wat nodig is vir ander toepassings te verskaf. Aluminium is een van die ligste ingenieursmetale, met 'n sterkte tot gewig verhouding beter as staal.

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

Allooi-benamings

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

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

Tabel 1.Benamings vir bewerkte aluminiumlegerings.

Vir ongelegeerde bewerkte aluminiumlegerings gemerk 1XXX, verteenwoordig die laaste twee syfers die suiwerheid van die metaal. Hulle is die ekwivalent aan die laaste twee syfers na die desimale punt wanneer die suiwerheid van aluminium tot die naaste 0,01 persent uitgedruk word. Die tweede syfer dui wysigings in onsuiwerheidsgrense aan. As die tweede syfer nul is, dui dit op ongelegeerde aluminium met natuurlike onsuiwerheidsgrense 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 allooimodifikasies aan. 'n Tweede syfer van nul dui die oorspronklike legering aan en heelgetalle 1 tot 9 dui opeenvolgende legeringswysigings 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 loonvragte of brandstofbesparings vir veral vervoerbedrywe 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 produseer met eienskappe wat aangepas is vir spesifieke toepassings.

Aluminiumis goed geskik vir koue omgewings. Dit het die voordeel bo staal deurdat die treksterkte daarvan 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 byna oombliklik op die oppervlak van aluminium. Hierdie laag het uitstekende weerstand teen korrosie. Dit is redelik bestand teen die meeste sure, maar minder bestand teen alkalië.

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 verkoeling en verhitting toepassings soos hitte-ruilers. Gekombineer met die feit dat dit nie-giftig is, beteken hierdie eienskap dat aluminium wyd gebruik word in kookgerei 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 sowat 62% van uitgegloeide koper is, is dit slegs een derde van die gewig en kan dus twee keer soveel elektrisiteit gelei in vergelyking met koper met dieselfde gewig.

Reflektiwiteit van aluminium

Van UV tot infrarooi, aluminium is 'n uitstekende weerkaatser van stralingsenergie. Sigbare ligreflektiwiteit van ongeveer 80% beteken dat dit wyd in ligte gebruik word. 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 ernstig vervorm word sonder om te misluk. Dit laat aluminium toe om gevorm te word deur rol, ekstrudering, trek, bewerking 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 hitte-behandelbare legerings.

Aluminium Standaarde

Die ou BS1470-standaard is deur nege EN-standaarde vervang. 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.
• Allooi nommerstelsel – onveranderd.
• Temperatuurbenamings vir hittebehandelbare legerings dek nou 'n wyer reeks spesiale humeure. Tot vier syfers nadat die T ingestel is vir nie-standaardtoepassings (bv. T6151).
• Temperatuurbenamings vir nie-hittebehandelbare legerings – bestaande humeure is onveranderd, maar humeure word nou meer omvattend gedefinieer in terme van hoe hulle geskep word. Sagte (O) humeur is nou H111 en 'n intermediêre humeur H112 is bekendgestel. Vir allooi 5251 word humeure nou getoon as H32/H34/H36/H38 (gelykstaande aan H22/H24, ens.). H19/H22 & H24 word nou afsonderlik getoon.
• Meganiese eienskappe – bly soortgelyk aan vorige figure. 0.2% Bewysstres moet nou op toetssertifikate aangehaal word.
• Toleransies is tot verskeie grade verskerp.
  

  Hittebehandeling van aluminium

  'n Reeks hittebehandelings kan op aluminiumlegerings toegepas word:

  • Homogenisering – die verwydering van segregasie deur verhitting na giet.
  • Uitgloeiing – gebruik na koue bewerking om werkverhardende legerings te versag (1XXX, 3XXX en 5XXX).
  • Neerslag of veroudering (legerings 2XXX, 6XXX en 7XXX).
  • Oplossing hitte behandeling voor veroudering van neerslag verharding legerings.
  • Stoof vir die uitharding van bedekkings
  • Na hittebehandeling word 'n agtervoegsel by die benamingsnommers gevoeg.
  • Die agtervoegsel F beteken "soos vervaardig".
  • O beteken "uitgegloeide smeeprodukte".
  • T beteken dat dit “hittebehandel” is.
  • W beteken die materiaal is met oplossing hitte behandel.
  • H verwys na nie-hittebehandelbare legerings wat "koud gewerk" of "rekverhard" is.
  • Die nie-hittebehandelbare legerings is dié in die 3XXX-, 4XXX- en 5XXX-groepe.