Aluminium är världens vanligaste metall och är det tredje vanligaste elementet som omfattar 8% av jordskorpan. Mångsidigheten hos aluminium gör den till den mest använda metallen efter stål.

Aluminiumproduktion

Aluminium härstammar från mineralbauxiten. Bauxit omvandlas till aluminiumoxid (aluminiumoxid) via Bayer -processen. Aluppinsen omvandlas sedan till aluminiummetall med användning av elektrolytiska celler och Hall-Heroult-processen.

Årlig efterfrågan på aluminium

Den globala efterfrågan på aluminium är cirka 29 miljoner ton per år. Cirka 22 miljoner ton är nytt aluminium och 7 miljoner ton återvinns aluminiumskrot. Användningen av återvunnet aluminium är ekonomiskt och miljömässigt övertygande. Det tar 14 000 kWh att producera 1 ton nytt aluminium. Omvänt tar det bara 5% av detta för att påminna och återvinna ett ton aluminium. Det finns ingen skillnad i kvalitet mellan jungfru och återvunna aluminiumlegeringar.

Aluminiumapplikationer

Renaluminiumär mjuk, duktil, korrosionsbeständig och har en hög elektrisk konduktivitet. Det används ofta för folie- och ledarkablar, men legering med andra element är nödvändig för att tillhandahålla de högre styrkorna som behövs för andra applikationer. Aluminium är en av de lättaste tekniska metallerna, med en styrka till viktförhållandet överlägsen stål.

Genom att använda olika kombinationer av dess fördelaktiga egenskaper såsom styrka, lätthet, korrosionsbeständighet, återvinningsbarhet och formbarhet används aluminium i ett ständigt ökande antal applikationer. Denna mängd produkter sträcker sig från strukturella material till tunna förpackningsfolier.

Legeringsbeteckningar

Aluminium är oftast legerat med koppar, zink, magnesium, kisel, mangan och litium. Små tillägg av krom, titan, zirkonium, bly, vismut och nickel tillverkas också och järn är alltid närvarande i små mängder.

Det finns över 300 smideslegeringar med 50 vanligt bruk. De identifieras normalt av ett fyra figursystem som har sitt ursprung i USA och nu accepteras allmänt. Tabell 1 beskriver systemet för smideslegeringar. Gjutlegeringar har liknande beteckningar och använder ett femsiffrigt system.

Tabell 1.Beteckningar för smides aluminiumlegeringar.

För obehagliga smides aluminiumlegeringar som är betecknade 1xxx, representerar de två sista siffrorna metallens renhet. De motsvarar de två sista siffrorna efter decimalpunkten när aluminiumrenhet uttrycks till närmaste 0,01 procent. Den andra siffran indikerar modifieringar i orenhetsgränser. Om den andra siffran är noll, indikerar den olegerad aluminium med naturliga föroreningsgränser och 1 till 9, indikerar individuella föroreningar eller legeringselement.

För 2xxx till 8xxx -grupper identifierar de två sista siffrorna olika aluminiumlegeringar i gruppen. Den andra siffran indikerar legeringsmodifieringar. En andra siffra med noll indikerar den ursprungliga legeringen och heltal 1 till 9 indikerar på varandra följande legeringsmodifieringar.

Aluminiums fysiska egenskaper

Aluminiumdensitet

Aluminium har en densitet runt en tredjedel av stål eller koppar som gör det till en av de lättaste kommersiellt tillgängliga metallerna. Det resulterande förhållandet med hög styrka till vikt gör det till ett viktigt strukturellt material som möjliggör ökade nyttolaster eller bränslebesparingar för transportindustrin i synnerhet.

Aluminiumstyrka

Rent aluminium har ingen hög draghållfasthet. Tillsatsen av legeringselement som mangan, kisel, koppar och magnesium kan emellertid öka styrkegenskaperna hos aluminium och producera en legering med egenskaper skräddarsydda till särskilda applikationer.

Aluminiumär väl lämpad för kalla miljöer. Den har fördelen jämfört med stål genom att dess "draghållfasthet ökar med minskande temperatur samtidigt som den behåller sin seghet. Stål blir å andra sidan sprött vid låga temperaturer.

Aluminiumkorrosion

När det utsätts för luft bildas ett skikt av aluminiumoxid nästan omedelbart på aluminiumytan. Detta skikt har utmärkt motstånd mot korrosion. Det är ganska resistent mot de flesta syror men mindre resistent mot alkalier.

Aluminiumkonduktivitet

Den värmeledningsförmågan hos aluminium är ungefär tre gånger större än stål. Detta gör aluminium till ett viktigt material för både kyl- och uppvärmningsapplikationer som värmeväxlare. I kombination med att det är giftigt används denna egenskap att aluminium används i stor utsträckning i matlagningsredskap och köksutrustning.

Aluminium elektrisk konduktivitet

Tillsammans med koppar har aluminium en elektrisk konduktivitet tillräckligt hög för användning som elektrisk ledare. Även om konduktiviteten hos den vanligt använda ledningslegeringen (1350) endast är cirka 62% av glödgad koppar, är det bara en tredjedel vikten och kan därför genomföra dubbelt så mycket elektricitet jämfört med koppar med samma vikt.

Aluminiumreflektion

Från UV till infra-röd är aluminium en utmärkt reflektor av strålningsenergi. Synlig ljusreflektion på cirka 80% betyder att den används i stor utsträckning i ljusarmaturer. Samma reflektionsegenskaper göraluminiumPerfekt som ett isolerande material för att skydda mot solens strålar på sommaren, medan de isolerar mot värmeförlust på vintern.

Tabell 2.Egenskaper för aluminium.

Aluminiummekaniska egenskaper

Aluminium kan deformeras allvarligt utan fel. Detta gör att aluminium kan bildas genom att rulla, extrudera, ritning, bearbetning och andra mekaniska processer. Det kan också gjutas till en hög tolerans.

Alloying, kallt arbete och värmebehandling kan alla användas för att skräddarsy egenskaperna hos aluminium.

Draghållfastheten hos rent aluminium är cirka 90 MPa men detta kan ökas till över 690 MPa för vissa värmebehandlingsbelysningar.

Aluminiumstandarder

Den gamla BS1470 -standarden har ersatts av nio EN -standarder. EN -standarderna anges i tabell 4.

Tabell 4.En standarder för aluminium

EN -standarderna skiljer sig från den gamla standarden, BS1470 i följande områden:

• Kemiska kompositioner - oförändrade.
• Numreringssystem - oförändrat.
• Temperkonstruktioner för värmebehandlingsbara legeringar täcker nu ett bredare utbud av speciella tempers. Upp till fyra siffror efter T har introducerats för icke-standardapplikationer (t.ex. T6151).
• Temperkonstruktioner för icke -värmebehandlingsbara legeringar - befintliga tempers är oförändrade men tempers är nu mer omfattande definierade i termer av hur de skapas. Mjuk (O) Temper är nu H111 och ett mellanliggande temperament H112 har införts. För legering 5251 visas tempers nu som H32/H34/H36/H38 (motsvarande H22/H24, etc). H19/H22 & H24 visas nu separat.
• Mekaniska egenskaper - förblir liknar tidigare siffror. 0,2% bevisstress måste nu citeras på testcertifikat.
• Toleranser har dragits åt olika grader.
  

  Värmebehandling av aluminium

  Ett antal värmebehandlingar kan tillämpas på aluminiumlegeringar:

  • Homogenisering - avlägsnande av segregering genom uppvärmning efter gjutning.
  • Annrealing-Används efter kallt arbete för att mjukgöra arbetshärdande legeringar (1xxx, 3xxx och 5xxx).
  • Utfällning eller åldershärdning (legeringar 2xxx, 6xxx och 7xxx).
  • Lösningsvärmebehandling före åldrande av nederbörd som härdar legeringar.
  • StoVing för härdning av beläggningar
  • Efter värmebehandling läggs ett suffix till beteckningsnumren.
  • Suffixet F betyder "som tillverkad".
  • O betyder "glödgade smidesprodukter".
  • T betyder att det har ”värmebehandlat”.
  • W betyder att materialet har varit lösningsvärmebehandlat.
  • H hänvisar till icke -värmebehandlingsbelysningar som är "kalla arbetade" eller "stamning härdade".
  • De icke-värda behandlingsliga legeringarna är de i 3xxx-, 4xxx- och 5xxx-grupperna.