Aluminium is it meast foarkommende metaal yn 'e wrâld en is it tredde meast foarkommende elemint, dat 8% fan 'e ierdkoarste útmakket. De alsidichheid fan aluminium makket it it meast brûkte metaal nei stiel.
Produksje fan aluminium
Aluminium wurdt ôflaat fan it mineraal bauksyt. Bauksyt wurdt omset yn aluminiumokside (alumina) fia it Bayer-proses. De alumina wurdt dan omset yn aluminiummetaal mei help fan elektrolytyske sellen en it Hall-Heroult-proses.
Jierlikse fraach nei aluminium
De wrâldwide fraach nei aluminium is sawat 29 miljoen ton yn 't jier. Sawat 22 miljoen ton is nij aluminium en 7 miljoen ton is recycled aluminiumskroot. It brûken fan recycled aluminium is ekonomysk en miljeufreonlik. It kostet 14.000 kWh om 1 ton nij aluminium te produsearjen. Omkeard kostet it mar 5% hjirfan om ien ton aluminium opnij te smelten en te recyclearjen. Der is gjin ferskil yn kwaliteit tusken nije en recyclede aluminiumlegeringen.
Tapassingen fan aluminium
Suveraluminiumis sêft, duktyl, korrosjebestindich en hat in hege elektryske geliedingsfermogen. It wurdt in soad brûkt foar folie- en geleiderkabels, mar legearjen mei oare eleminten is needsaaklik om de hegere sterktes te leverjen dy't nedich binne foar oare tapassingen. Aluminium is ien fan 'e lichtste yngenieursmetalen, mei in sterkte-gewichtsferhâlding dy't superieur is oan stiel.
Troch gebrûk te meitsjen fan ferskate kombinaasjes fan syn foardielige eigenskippen lykas sterkte, lichtheid, korrosjebestriding, recycleberens en foarmberens, wurdt aluminium brûkt yn in hieltyd tanimmend oantal tapassingen. Dizze oanbod fan produkten farieart fan strukturele materialen oant tinne ferpakkingsfolies.
Legeringsoantsjuttings
Aluminium wurdt meast legearre mei koper, sink, magnesium, silisium, mangaan en lithium. Lytse tafoegings fan chromium, titanium, sirkonium, lead, bismut en nikkel wurde ek makke en izer is steefêst oanwêzich yn lytse hoemannichten.
Der binne mear as 300 smeide legeringen, wêrfan 50 yn gewoan gebrûk binne. Se wurde normaal identifisearre troch in systeem mei fjouwer sifers dat ûntstien is yn 'e Feriene Steaten en no universeel akseptearre wurdt. Tabel 1 beskriuwt it systeem foar smeide legeringen. Getten legeringen hawwe ferlykbere oantsjuttings en brûke in systeem mei fiif sifers.
Tabel 1.Oantsjuttings foar smeide aluminiumlegeringen.
| Legeringselemint | Smeid |
|---|---|
| Gjin (99%+ Aluminium) | 1XXX |
| Koper | 2XXX |
| Mangaan | 3XXX |
| Silisium | 4XXX |
| Magnesium | 5XXX |
| Magnesium + Silisium | 6XXX |
| Sink | 7XXX |
| Litium | 8XXX |
Foar net-legearre smeide aluminiumlegeringen oantsjutten as 1XXX, fertsjintwurdigje de lêste twa sifers de suverens fan it metaal. Se binne lykweardich oan de lêste twa sifers nei de desimale komma as de suverens fan aluminium útdrukt wurdt oant de tichtste 0,01 prosint. It twadde sifer jout oanpassingen yn ûnreinheidsgrinzen oan. As it twadde sifer nul is, jout it net-legearre aluminium oan mei natuerlike ûnreinheidsgrinzen en 1 oant en mei 9 jouwe yndividuele ûnreinheden of legeringseleminten oan.
Foar de groepen 2XXX oant en mei 8XXX identifisearje de lêste twa sifers ferskate aluminiumlegeringen yn 'e groep. It twadde sifer jout oanpassingen oan 'e legearing oan. In twadde sifer fan nul jout de orizjinele legearing oan en de hiele getallen 1 oant en mei 9 jouwe opienfolgjende oanpassingen oan 'e legearing oan.
Fysyske eigenskippen fan aluminium
Dichtheid fan aluminium
Aluminium hat in tichtheid fan sawat ien tredde dy fan stiel of koper, wêrtroch it ien fan 'e lichtste kommersjeel beskikbere metalen is. De resultearjende hege sterkte-gewichtsferhâlding makket it in wichtich struktureel materiaal, wêrtroch ferhege lading of brânstofbesparring mooglik is, benammen foar de ferfiersektor.
Sterkte fan aluminium
Suver aluminium hat gjin hege treksterkte. De tafoeging fan legearingseleminten lykas mangaan, silisium, koper en magnesium kin lykwols de sterkte-eigenskippen fan aluminium ferheegje en in legearing produsearje mei eigenskippen dy't oanpast binne oan bepaalde tapassingen.
Aluminiumis goed geskikt foar kâlde omjouwings. It hat it foardiel boppe stiel dat syn treksterkte tanimt mei ôfnimmende temperatuer, wylst it syn taaiheid behâldt. Stiel oan 'e oare kant wurdt bros by lege temperatueren.
Korrosjebestriding fan aluminium
As it oan loft bleatsteld wurdt, foarmet it hast daliks in laach aluminiumokside op it oerflak fan aluminium. Dizze laach hat poerbêste wjerstân tsjin korrosje. It is frij resistint tsjin de measte soeren, mar minder resistint tsjin alkaliën.
Termyske gelieding fan aluminium
De termyske geliedingsfermogen fan aluminium is sawat trije kear grutter as dy fan stiel. Dit makket aluminium in wichtich materiaal foar sawol koel- as ferwaarmingstapassingen lykas waarmtewikselers. Yn kombinaasje mei it net-giftige wêzen betsjut dizze eigenskip dat aluminium in soad brûkt wurdt yn kookgerei en keukengerei.
Elektryske gelieding fan aluminium
Tegearre mei koper hat aluminium in elektryske geliedingsfermogen dat heech genôch is foar gebrûk as elektryske geleider. Hoewol't de geliedingsfermogen fan 'e gewoan brûkte geleidende legearing (1350) mar sawat 62% is fan gegloeid koper, is it mar ien tredde fan it gewicht en kin it dêrom twa kear safolle elektrisiteit liede yn ferliking mei koper fan itselde gewicht.
Reflektiviteit fan aluminium
Fan UV oant ynfraread, aluminium is in poerbêste reflektor fan strieljende enerzjy. Sichtbere ljochtreflektiviteit fan sawat 80% betsjut dat it in soad brûkt wurdt yn ljochtarmaturen. Deselde eigenskippen fan reflektiviteit meitsjealuminiumideaal as isolearjend materiaal om te beskermjen tsjin sinnestrielen yn 'e simmer, wylst it yn 'e winter isolearret tsjin waarmteferlies.
Tabel 2.Eigenskippen foar aluminium.
| Besit | Wearde |
|---|---|
| Atoomnûmer | 13 |
| Atoomgewicht (g/mol) | 26.98 |
| Valensje | 3 |
| Kristalstruktuer | FCC |
| Smeltpunt (°C) | 660.2 |
| Siedpunt (°C) | 2480 |
| Gemiddelde spesifike waarmte (0-100 °C) (cal/g. °C) | 0.219 |
| Termyske geliedingsfermogen (0-100 °C) (cal/cms. °C) | 0.57 |
| Koëffisjint fan lineêre útwreiding (0-100 °C) (x10-6 / ° C) | 23.5 |
| Elektryske wjerstân by 20 °C (Ω.cm) | 2.69 |
| Dichtheid (g/cm3) | 2.6898 |
| Elastisiteitsmodulus (GPa) | 68.3 |
| Poisson-ferhâlding | 0.34 |
Mechanyske eigenskippen fan aluminium
Aluminium kin slim misfoarme wurde sûnder dat it mislearret. Dit makket it mooglik om aluminium te foarmjen troch rôljen, ekstrudearjen, tekenjen, masinearjen en oare meganyske prosessen. It kin ek mei in hege tolerânsje getten wurde.
Legearjen, kâldbewurkjen en waarmtebehanneling kinne allegear brûkt wurde om de eigenskippen fan aluminium oan te passen.
De treksterkte fan suver aluminium is om de 90 MPa hinne, mar dit kin ferhege wurde nei mear as 690 MPa foar guon waarmtebehannelbere legeringen.
Aluminiumnoarmen
De âlde BS1470-standert is ferfongen troch njoggen EN-standerts. De EN-standerts steane yn tabel 4.
Tabel 4.EN-noarmen foar aluminium
| Standert | Berik |
|---|---|
| EN485-1 | Technyske betingsten foar ynspeksje en levering |
| EN485-2 | Mechanyske eigenskippen |
| EN485-3 | Tolerânsjes foar hjit rôle materiaal |
| EN485-4 | Tolerânsjes foar kâld rôle materiaal |
| EN515 | Temper-oantsjuttings |
| EN573-1 | Numerike legearing oantsjuttingssysteem |
| EN573-2 | Systeem foar oantsjutting fan gemyske symboalen |
| EN573-3 | Gemyske gearstallingen |
| EN573-4 | Produktfoarmen yn ferskate legeringen |
De EN-noarmen ferskille fan 'e âlde standert, BS1470, op de folgjende gebieten:
- Gemyske gearstallingen - net feroare.
- Legeringsnûmeringssysteem - net feroare.
- Temperoantsjuttings foar waarmtebehannelbere legeringen dekke no in breder skala oan spesjale tempergraden. Oant fjouwer sifers nei de T binne ynfierd foar net-standert tapassingen (bygelyks T6151).
- Temper-oantsjuttings foar net-waarmtebehannelbere legeringen - besteande tempers binne net feroare, mar tempers binne no wiidweidiger definiearre yn termen fan hoe't se makke wurde. Sêfte (O) temper is no H111 en in tuskenlizzende temper H112 is yntrodusearre. Foar legearing 5251 wurde tempers no werjûn as H32/H34/H36/H38 (lykweardich oan H22/H24, ensfh.). H19/H22 & H24 wurde no apart werjûn.
- Mechanyske eigenskippen - bliuwe fergelykber mei foarige sifers. 0,2% Proof Stress moat no op testsertifikaten neamd wurde.
- Tolerânsjes binne yn ferskate graden oanskerpe.
Waarmtebehanneling fan aluminium
In ferskaat oan waarmtebehannelingen kin tapast wurde op aluminiumlegeringen:
- Homogenisaasje - it fuortheljen fan segregaasje troch ferwaarming nei it jitten.
- Gloeien - brûkt nei kâldbewurking om wurkferhurdingslegeringen (1XXX, 3XXX en 5XXX) te verzachten.
- Delslach of ferhurding troch ferâldering (legearingen 2XXX, 6XXX en 7XXX).
- Oplossingswaarmtebehanneling foar it ferâlderen fan delslachferhurdende legeringen.
- Stoven foar it útharden fan coatings
- Nei waarmtebehanneling wurdt in efterheaksel tafoege oan de oantsjuttingsnûmers.
- It efterheaksel F betsjut "sa't makke".
- O betsjut "gegloeide smeide produkten".
- T betsjut dat it "waarmtebehannele" is.
- W betsjut dat it materiaal in oplossingshjittebehanneling ûndergien is.
- H ferwiist nei net-waarmtebehannelbere legeringen dy't "kâldbewurke" of "spanningsferhurde" binne.
- De net-waarmtebehannelbere legeringen binne dy yn 'e 3XXX-, 4XXX- en 5XXX-groepen.
Pleatsingstiid: 16 juny 2021
