Alumiinium on maailma kõige rikkalikum metall ja on kolmas kõige levinum element, mis moodustab 8% Maa koorist. Alumiiniumi mitmekülgsus muudab selle terase järel kõige laialdasemalt kasutatavaks.

Alumiiniumi tootmine

Alumiinium on saadud mineraalbauksiidist. Bauksiit teisendatakse Bayeri protsessi kaudu alumiiniumoksiidiks (alumiiniumoksiidiks). Seejärel teisendatakse alumiiniumoksiid elektrolüütiliste rakkude ja Hall-kangelase protsessi abil alumiiniummetalliks.

Alumiiniumi aastane nõudlus

Ülemaailmne nõudlus alumiiniumi järele on umbes 29 miljonit tonni aastas. Ligikaudu 22 miljonit tonni on uus alumiinium ja 7 miljonit tonni taaskasutatud alumiiniumist. Taaskasutatud alumiiniumi kasutamine on majanduslikult ja keskkonnaalaselt köitev. 1 tonni uut alumiiniumi toota kulub 14 000 kWh. Vastupidiselt võtab ühe tonni alumiiniumi ümberjätmiseks ja taaskasutamiseks vaid 5%. Neitsi ja ringlussevõetud alumiiniumsulamite vahel pole kvaliteeti erinevusi.

Alumiiniumi rakendused

Puhasalumiiniumon pehme, kõrgtugev, korrosioonikindel ja sellel on kõrge elektriline juhtivusega. Seda kasutatakse laialdaselt fooliumi- ja juhikaablite jaoks, kuid muude elementidega legeerimine on vajalik, et pakkuda muude rakenduste jaoks vajalikke tugevusi. Alumiinium on üks kergemaid insenerimetalle, mille tugevus ja kaalu suhe on parem terasest.

Kasutades mitmesuguseid selle soodsate omaduste kombinatsioone, nagu tugevus, kergsus, korrosioonikindlus, ringlussevõetavus ja vormitavus, kasutatakse alumiiniumi üha suurenevas arvu rakendustes. See tootevalik ulatub konstruktsioonimaterjalidest kuni õhukeste pakendfooliumideni.

Sulami määramine

Alumiiniumi legeeritakse kõige sagedamini vase, tsingi, magneesiumi, räni, mangaani ja liitiumiga. Kroomi, titaani, tsirkooniumi, plii, vismi ja nikli väikeseid lisandusi tehakse ning rauda on alati väikestes kogustes.

Seal on üle 300 sepistatud sulami, kus on 50 tavalist kasu. Neid identifitseerib tavaliselt nelja joonise süsteem, mis pärineb USA -st ja mida nüüd üldiselt aktsepteeritakse. Tabelis 1 kirjeldatakse sepistatud sulamite süsteemi. Valatud sulamitel on sarnased tähistused ja nad kasutavad viiekohalist süsteemi.

Tabel 1.Määratud sepistatud alumiiniumisulamitele.

1xxx määratud sepistatud alumiiniumsulamite puhul tähistavad kaks viimast numbrit metalli puhtust. Need on samaväärsed kahe viimase numbriga pärast komapunkti, kui alumiiniumist puhtust ekspresseeritakse lähima 0,01 protsendini. Teine number tähistab lisandite piiride modifikatsioone. Kui teine ​​number on null, näitab see, et see on eraldatud alumiiniumist, millel on looduslikud lisandite piirid ja 1 kuni 9, näitab individuaalseid lisandeid või legeerivaid elemente.

2xxx kuni 8xxx rühmade puhul tuvastavad kaks viimast numbrit rühmas erinevad alumiiniumsulamid. Teine number näitab sulami modifikatsioone. Nullnumber näitab, et algsed sulamid ja täisarvud 1 kuni 9 tähistavad järjestikuseid sulami modifikatsioone.

Alumiiniumi füüsilised omadused

Alumiiniumi tihedus

Alumiiniumi tihedus on umbes üks kolmandik terasest või vasest, mis teeb sellest ühe kõige kergemini müügil olevad metallid. Sellest tulenev kõrge tugevuse ja kaalu suhe muudab selle oluliseks konstruktsioonimaterjaliks, mis võimaldab suurenenud koormusi või eriti transporditööstustele kütuse kokkuhoidu.

Alumiiniumi tugevus

Puhas alumiiniumil pole kõrge tõmbetugevust. Kuid legeerivate elementide nagu mangaan, räni, vask ja magneesium võib suurendada alumiiniumi tugevuse omadusi ja tekitada kindlatele rakendustele kohandatud omadustega sulami.

Alumiiniumsobib hästi külma keskkonnaga. Selle eeliseks on terase ees, kuna selle tõmbetugevus suureneb temperatuuri vähenemisega, säilitades samal ajal oma sitkuse. Teras seevastu muutub madalatel temperatuuridel hapraks.

Alumiiniumi korrosioonikindlus

Õhuga kokkupuutel moodustub alumiiniumi pinnale peaaegu hetkega alumiiniumoksiidi kiht. Sellel kihil on suurepärane vastupidavus korrosioonile. See on enamiku hapete suhtes üsna vastupidav, kuid leelisele vähem vastupidav.

Alumiiniumi soojusjuhtivus

Alumiiniumi soojusjuhtivus on umbes kolm korda suurem kui terase oma. See teeb alumiiniumist oluliseks materjaliks nii jahutamis- kui ka kuumutamisrakenduste, näiteks soojusvahetite jaoks. Koos sellega, et see on mittetoksiline, tähendab see omadus, mida alumiiniumi kasutatakse laialdaselt keetmisnõudes ja köögitarvete jaoks.

Alumiiniumi elektrijuhtivus

Koos vasega on alumiiniumil elektrijuhtivusega, mis on piisavalt kõrge, et seda kasutada elektrijuhtina. Ehkki tavaliselt kasutatava sulami (1350) juhtivus on vaid umbes 62% lõõmutatud vasest, on see ainult üks kolmandik kaal ja seetõttu võib see sama raskusega vaskega võrreldes viia kaks korda rohkem elektrit.

Alumiiniumi peegeldus

Alates UV-st infrapunani on alumiinium suurepärane kiirgava energia reflektor. Nähtav valguse peegeldusvõime on umbes 80% tähendab, et seda kasutatakse laialdaselt valgustusseadmetes. Samad peegeldusvõime omadusedalumiiniumIdeaalne kui isoleeriv materjal, et kaitsta suvel päikesekiiri eest, isoleerides samal ajal talvel soojuskao eest.

Tabel 2.Alumiiniumi omadused.

Alumiiniumi mehaanilised omadused

Alumiiniumi saab tõsiselt deformeeruda ilma rikketa. See võimaldab alumiiniumi moodustada veeremise, väljapressimise, joonistamise, töötlemise ja muude mehaaniliste protsesside abil. Seda saab ka kõrgele sallivusele valada.

Alumiiniumi omaduste kohandamiseks saab kõik kasutada legeerimist, külma töötavat ja kuumtöötlemist.

Puhta alumiiniumi tõmbetugevus on umbes 90 MPa, kuid seda saab suurendada üle 690 MPa mõne kuumaraviga sulamite korral.

Alumiiniumstandardid

Vana BS1470 standard on asendatud üheksa EN -i standardiga. EN -i standardid on esitatud tabelis 4.

Tabel 4.Alumiiniumi standardid

EN -i standardid erinevad vanast standardist, järgmistes piirkondades BS1470:

• Keemilised kompositsioonid - muutumatu.
• Allüüside nummerdamissüsteem - muutumatu.
• Kuumutatavate sulamite tujude määramine hõlmab nüüd laiemat valikut spetsiaalseid tujusid. Kuni neli numbrit pärast T-standardrakenduste jaoks on kasutusele võetud T-i (nt T6151).
• Mitteoskuste ravitavate sulamite tujude määramine - olemasolevad tujud on muutumatud, kuid tujud on nüüd nende loomise osas põhjalikumalt määratletud. Pehme (O) karastus on nüüd H111 ja on kasutusele võetud keskmine temperatuur H112. Allae 5251 temperite jaoks on nüüd näidatud H32/H34/H36/H38 (samaväärne H22/H24 jne). H19/H22 ja H24 näidatakse nüüd eraldi.
• Mehaanilised omadused - jäävad sarnaseks varasemate arvudega. 0,2% -line tõendusstress tuleb nüüd tsiteerida katsesertifikaatidel.
• Tolerantse on pingutatud erineval määral.
  

  Alumiiniumi kuumravi

  Alumiiniumisulamitele saab kasutada mitmesuguseid kuumravi:

  • Homogeniseerimine - segregatsiooni eemaldamine kuumutamisel pärast valamist.
  • Lõõmutamine-kasutatud pärast külma töötamist tööde karastavate sulamite pehmendamiseks (1xxx, 3xxx ja 5xxx).
  • Sademed või vanuse kõvenemine (sulamid 2xxx, 6xxx ja 7xxx).
  • Lahendus kuumtöötlus enne sademete kõvenevate sulamite vananemist.
  • Katte kõvenemiseks
  • Pärast kuumtöötlust lisatakse määramisnumbritele järelliide.
  • Sufiks F tähendab “kui valmistatud”.
  • O tähendab “lõõmutatud sepistatud tooteid”.
  • T tähendab, et seda on "kuumtöödeldud".
  • W tähendab, et materjali on kuumtöödeldud.
  • H viitab mitte kuumtöötletavatele sulamitele, mis on “külmad töötavad” või “pinged karastatud”.
  • Kuuluvad ravitavad sulamid on 3xxx, 4xxx ja 5xxx rühmas.