Aluminiul este cel mai abundent metal din lume și este al treilea element cel mai frecvent care cuprinde 8% din crusta Pământului. Versatilitatea aluminiului îl face cel mai utilizat metal după oțel.

Producția de aluminiu

Aluminiul este derivat din bauxitul mineral. Bauxitul este transformat în oxid de aluminiu (alumină) prin procesul Bayer. Alumina este apoi transformată în metal din aluminiu folosind celule electrolitice și procesul Hall-Heroult.

Cerere anuală de aluminiu

Cererea la nivel mondial de aluminiu este de aproximativ 29 de milioane de tone pe an. Aproximativ 22 de milioane de tone sunt aluminiu nou, iar 7 milioane de tone sunt resturi de aluminiu reciclate. Utilizarea aluminiului reciclat este convingătoare din punct de vedere economic și ecologic. Este nevoie de 14.000 kWh pentru a produce 1 tonă de aluminiu nou. În schimb, este nevoie de doar 5% din acest lucru pentru a remedia și recicla o tonă de aluminiu. Nu există nicio diferență de calitate între aliajele de aluminiu virgine și reciclate.

Aplicații de aluminiu

Puraluminiueste moale, ductil, rezistent la coroziune și are o conductivitate electrică ridicată. Este utilizat pe scară largă pentru cabluri de folie și conductor, dar aliajarea cu alte elemente este necesară pentru a oferi punctele forte mai mari necesare pentru alte aplicații. Aluminiul este unul dintre cele mai ușoare metale de inginerie, având un raport de rezistență la greutate superioară oțelului.

Prin utilizarea diferitelor combinații ale proprietăților sale avantajoase, cum ar fi puterea, lejeritatea, rezistența la coroziune, reciclabilitatea și formabilitatea, aluminiul este utilizat într-un număr din ce în ce mai mare de aplicații. Această serie de produse variază de la materiale structurale până la folii subțiri de ambalare.

Denumiri de aliaje

Aluminiul este cel mai frecvent aliat cu cupru, zinc, magneziu, siliciu, mangan și litiu. Sunt făcute mici adăugări de crom, titan, zirconiu, plumb, bismut și nichel, iar fierul este prezentat invariabil în cantități mici.

Există peste 300 de aliaje forjate cu 50 de uz comun. În mod normal, sunt identificate de un sistem de patru cifre care are originea în SUA și este acum acceptat universal. Tabelul 1 descrie sistemul pentru aliaje forjate. Aliajele turnate au denumiri similare și folosesc un sistem de cinci cifre.

Tabelul 1.Denumiri pentru aliaje din aluminiu forjat.

Pentru aliajele din aluminiu forjat nealiat, desemnate 1xxx, ultimele două cifre reprezintă puritatea metalului. Ele sunt echivalente cu ultimele două cifre după punctul zecimal, când puritatea aluminiului este exprimată la cea mai apropiată 0,01 la sută. A doua cifră indică modificări ale limitelor de impuritate. Dacă a doua cifră este zero, indică aluminiu nealiat cu limite de impuritate naturală și 1 până la 9, indică impurități individuale sau elemente de aliere.

Pentru grupurile 2xxx la 8xxx, ultimele două cifre identifică aliaje de aluminiu diferite din grup. A doua cifră indică modificări de aliaj. O a doua cifră de zero indică aliajul original și numerele întregi 1 până la 9 indică modificări consecutive ale aliajului.

Proprietăți fizice ale aluminiului

Densitatea aluminiului

Aluminiul are o densitate în jur de o treime cea a oțelului sau a cuprului, ceea ce îl face unul dintre cele mai ușoare metale disponibile comercial. Raportul de rezistență la mare rezistență / greutate rezultată îl face un material structural important care permite creșterea sarcinilor utile sau a economiilor de combustibil pentru industriile de transport, în special.

Forța aluminiului

Aluminiul pur nu are o rezistență ridicată la tracțiune. Cu toate acestea, adăugarea de elemente de aliere precum mangan, siliciu, cupru și magneziu poate crește proprietățile de rezistență ale aluminiului și poate produce un aliaj cu proprietăți adaptate la anumite aplicații.

Aluminiueste bine potrivit pentru mediile reci. Are avantajul față de oțel prin faptul că „rezistența la tracțiune crește odată cu scăderea temperaturii, păstrându -și duritatea. Pe de altă parte, oțelul devine fragil la temperaturi scăzute.

Rezistența la coroziune a aluminiului

Când este expus la aer, un strat de oxid de aluminiu se formează aproape instantaneu pe suprafața aluminiului. Acest strat are o rezistență excelentă la coroziune. Este destul de rezistent la majoritatea acizilor, dar mai puțin rezistent la alcalin.

Conductivitatea termică a aluminiului

Conductivitatea termică a aluminiului este de aproximativ trei ori mai mare decât cea a oțelului. Acest lucru face din aluminiu un material important atât pentru aplicații de răcire, cât și pentru încălzire, cum ar fi schimbările de căldură. Combinat cu faptul că este non-toxic Această proprietate înseamnă că aluminiul este utilizat pe scară largă în ustensile de gătit și articole de bucătărie.

Conductivitatea electrică a aluminiului

Alături de cupru, aluminiul are o conductivitate electrică suficient de mare pentru a fi utilizată ca conductor electric. Deși conductivitatea aliajului de conducere utilizat în mod obișnuit (1350) este doar în jur de 62% din cuprul anchetat, este doar o treime din greutatea și, prin urmare, poate efectua de două ori mai multă energie electrică în comparație cu cuprul cu aceeași greutate.

Reflectivitatea aluminiului

De la UV la infraroșu, aluminiul este un reflector excelent al energiei radiante. Reflectivitatea luminii vizibile de aproximativ 80% înseamnă că este utilizată pe scară largă în corpurile de lumină. Aceleași proprietăți ale reflectivității facaluminiuIdeal ca material izolant pentru a proteja împotriva razelor soarelui vara, în timp ce se izolează împotriva pierderilor de căldură în timpul iernii.

Tabelul 2.Proprietăți pentru aluminiu.

Proprietăți mecanice ale aluminiului

Aluminiul poate fi grav deformat fără eșec. Acest lucru permite formarea aluminiului prin rulare, extrudare, desen, prelucrare și alte procese mecanice. Poate fi, de asemenea, aruncat la o toleranță ridicată.

Alierea, munca la rece și tratarea căldurii pot fi utilizate pentru a adapta proprietățile aluminiului.

Rezistența la tracțiune a aluminiului pur este de aproximativ 90 MPa, dar acest lucru poate fi crescut la peste 690 MPa pentru unele aliaje tratabile termic.

Standarde de aluminiu

Vechiul standard BS1470 a fost înlocuit cu nouă standarde EN. Standardele EN sunt prezentate în tabelul 4.

Tabelul 4.Standarde pentru aluminiu

Standardele EN diferă de vechiul standard, BS1470 în următoarele zone:

• Compoziții chimice - neschimbate.
• Sistem de numerotare a aliajelor - neschimbat.
• Denumirile de temperament pentru aliaje tratabile termic acoperă acum o gamă mai largă de temperamente speciale. Până la patru cifre după ce T au fost introduse pentru aplicații non-standard (de exemplu, T6151).
• Denumiri de temperament pentru aliaje non -tratabile - temperamentele existente sunt neschimbate, dar temperamentele sunt acum mai bine definite în ceea ce privește modul în care sunt create. Temperatura moale (O) este acum H111 și a fost introdus un temperament intermediar H112. Pentru aliajul 5251, temperamentele sunt acum prezentate ca H32/H34/H36/H38 (echivalent cu H22/H24, etc.). H19/H22 și H24 sunt acum afișate separat.
• Proprietăți mecanice - rămân similare cu cifrele anterioare. Stresul de 0,2% dovadă trebuie să fie citat acum pe certificatele de testare.
• Toleranțele au fost strânse la diverse grade.
  

  Tratarea termică a aluminiului

  O serie de tratamente termice pot fi aplicate la aliaje de aluminiu:

  • Omogenizare - îndepărtarea segregării prin încălzire după turnare.
  • Recuperare-Folosit după frig pentru a înmuia aliajele de întărire a muncii (1xxx, 3xxx și 5xxx).
  • Precipitații sau întărirea vârstei (aliaje 2xxx, 6xxx și 7xxx).
  • Soluție Tratament termic înainte de îmbătrânirea aliajelor de întărire a precipitațiilor.
  • Stoving pentru întărirea acoperirilor
  • După tratarea termică, se adaugă un sufix la numerele de desemnare.
  • Sufixul F înseamnă „la fel de fabricat”.
  • O înseamnă „produse forjate anexate”.
  • T înseamnă că a fost „tratat termic”.
  • W înseamnă că materialul a fost tratat cu soluție termică.
  • H se referă la aliaje non -tratabile termice care sunt „lucrate la rece” sau „întărite încordate”.
  • Aliajele tratabile non-căldate sunt cele din grupele 3xxx, 4xxx și 5xxx.