Az alumínium a világ leggyakoribb féme, és a harmadik leggyakoribb elem, a földkéreg 8%-át teszi ki. Az alumínium sokoldalúsága teszi az acél után a legszélesebb körben használt fémmé.

Alumínium gyártása

Az alumíniumot a bauxit ásványból nyerik. A bauxitot a Bayer-eljárással alumínium-oxiddá (alumínium-oxiddá) alakítják. Az alumínium-oxidot ezután elektrolitikus cellák és a Hall-Heroult-eljárás segítségével alumíniumfémmé alakítják.

Az alumínium éves kereslete

Az alumínium iránti világméretű kereslet körülbelül 29 millió tonna évente. Körülbelül 22 millió tonna az új alumínium és 7 millió tonna az újrahasznosított alumíniumhulladék. Az újrahasznosított alumínium felhasználása gazdaságilag és környezetileg is vonzó. 1 tonna új alumínium előállításához 14 000 kWh energia szükséges. Ezzel szemben egy tonna alumínium újraolvasztásához és újrahasznosításához ennek mindössze 5%-a szükséges. Nincs minőségbeli különbség a szűz és az újrahasznosított alumíniumötvözetek között.

Az alumínium alkalmazásai

TisztaalumíniumPuha, képlékeny, korrózióálló és magas elektromos vezetőképességű. Széles körben használják fólia- és vezetőkábelekhez, de más elemekkel való ötvözése szükséges a más alkalmazásokhoz szükséges nagyobb szilárdság eléréséhez. Az alumínium az egyik legkönnyebb mérnöki fém, szilárdság-tömeg aránya jobb, mint az acélé.

Az alumínium előnyös tulajdonságainak – mint például a szilárdság, a könnyűség, a korrózióállóság, az újrahasznosíthatóság és az alakíthatóság – különféle kombinációinak kihasználásával egyre több alkalmazási területen alkalmazzák. Ez a termékpaletta a szerkezeti anyagoktól a vékony csomagolófóliákig terjed.

Ötvözet megnevezések

Az alumíniumot leggyakrabban rézzel, cinkkel, magnéziummal, szilíciummal, mangánnal és lítiummal ötvözik. Kis mennyiségű krómot, titánt, cirkóniumot, ólmot, bizmutot és nikkelt is ötvöznek, és a vas is mindig jelen van kis mennyiségben.

Több mint 300 alakítható ötvözet létezik, amelyek közül 50-et általánosan használnak. Ezeket általában egy négyjegyű számrendszerrel azonosítják, amely az Egyesült Államokból származik, és ma már egyetemesen elfogadott. Az 1. táblázat a alakítható ötvözetek rendszerét ismerteti. Az öntött ötvözetek hasonló megnevezéssel rendelkeznek, és ötjegyű rendszert használnak.

1. táblázat.Kovácsolt alumíniumötvözetek jelölése.

Az 1XXX jelölésű ötvözetlen alakítható alumíniumötvözetek esetében az utolsó két számjegy a fém tisztaságát jelöli. Ezek a tizedesvessző utáni utolsó két számjegynek felelnek meg, amikor az alumínium tisztaságát 0,01 százalékra kerekítve fejezik ki. A második számjegy a szennyeződési határértékek változását jelzi. Ha a második számjegy nulla, az a természetes szennyeződési határértékekkel rendelkező ötvözetlen alumíniumot jelzi, az 1-től 9-ig terjedő számok pedig az egyes szennyeződéseket vagy ötvözőelemeket jelölik.

A 2XXX-től 8XXX-ig terjedő csoportok esetében az utolsó két számjegy a csoporton belüli különböző alumíniumötvözeteket azonosítja. A második számjegy az ötvözetmódosításokat jelöli. A nulla második számjegy az eredeti ötvözetet, az 1-től 9-ig terjedő egész számok pedig az egymást követő ötvözetmódosításokat jelölik.

Az alumínium fizikai tulajdonságai

Az alumínium sűrűsége

Az alumínium sűrűsége körülbelül egyharmada az acél vagy a réz sűrűségének, így a kereskedelmi forgalomban kapható legkönnyebb fémek közé tartozik. Az ebből eredő magas szilárdság-tömeg arány fontos szerkezeti anyaggá teszi, amely lehetővé teszi a hasznos teher növelését vagy az üzemanyag-megtakarítást, különösen a szállítmányozási ágazatokban.

Az alumínium szilárdsága

A tiszta alumínium szakítószilárdsága nem magas. Azonban ötvözőelemek, például mangán, szilícium, réz és magnézium hozzáadása növelheti az alumínium szilárdsági tulajdonságait, és olyan ötvözetet hozhat létre, amelynek tulajdonságai az adott alkalmazásokhoz igazodnak.

Alumíniumjól alkalmazkodik a hideg környezethez. Az acéllal szembeni előnye, hogy szakítószilárdsága a hőmérséklet csökkenésével növekszik, miközben szívóssága megmarad. Az acél ezzel szemben alacsony hőmérsékleten rideggé válik.

Az alumínium korrózióállósága

Levegővel érintkezve az alumínium felületén szinte azonnal alumínium-oxid réteg alakul ki. Ez a réteg kiválóan ellenáll a korróziónak. A legtöbb savval szemben meglehetősen ellenálló, de a lúgokkal szemben kevésbé.

Az alumínium hővezető képessége

Az alumínium hővezető képessége körülbelül háromszor nagyobb, mint az acélé. Ez teszi az alumíniumot fontos anyaggá mind hűtési, mind fűtési alkalmazásokban, például hőcserélőkben. Amellett, hogy nem mérgező, ez a tulajdonság azt jelenti, hogy az alumíniumot széles körben használják főzőedényekben és konyhai eszközökben.

Az alumínium elektromos vezetőképessége

A rézhez hasonlóan az alumínium elektromos vezetőképessége is elég magas ahhoz, hogy elektromos vezetőként használják. Bár az általánosan használt vezető ötvözet (1350) vezetőképessége a lágyított réznek csak körülbelül 62%-a, súlya csak egyharmada, és ezért kétszer annyi elektromosságot tud vezetni, mint az azonos súlyú réz.

Az alumínium fényvisszaverő képessége

Az UV-től az infravörösig az alumínium kiválóan visszaveri a sugárzó energiát. A látható fény körülbelül 80%-os visszaverőképessége azt jelenti, hogy széles körben használják világítótestekben. Ugyanezek a visszaverőképességi tulajdonságok teszik lehetővé, hogy...alumíniumIdeális szigetelőanyagként nyáron a napsugarak elleni védelemre, míg télen a hőveszteség ellen szigetel.

2. táblázat.Az alumínium tulajdonságai.

Az alumínium mechanikai tulajdonságai

Az alumínium jelentős deformációt szenvedhet meghibásodás nélkül. Ez lehetővé teszi az alumínium formázását hengerléssel, extrudálással, húzással, megmunkálással és más mechanikai eljárásokkal. Emellett nagy tűréshatárokkal önthető.

Az ötvözés, a hidegalakítás és a hőkezelés mind felhasználható az alumínium tulajdonságainak testreszabására.

A tiszta alumínium szakítószilárdsága körülbelül 90 MPa, de ez egyes hőkezelhető ötvözetek esetében 690 MPa fölé is növelhető.

Alumínium szabványok

A régi BS1470 szabványt kilenc EN szabvány váltotta fel. Az EN szabványokat a 4. táblázat tartalmazza.

4. táblázat.EN szabványok alumíniumra vonatkozóan

Az EN szabványok a következő területeken térnek el a régi BS1470 szabványtól:

• Kémiai összetétel – változatlan.
• Az ötvözetek számozási rendszere változatlan.
• A hőkezelhető ötvözetek hőmérsékleti megjelölései mostantól a speciális hőmérsékletek szélesebb skáláját fedik le. A nem szabványos alkalmazásokhoz (pl. T6151) akár négy számjegyet is bevezettek a T után.
• A nem hőkezelhető ötvözetek hőmérsékleti megnevezései – a meglévő hőmérsékletek változatlanok, de a hőmérsékletek mostantól átfogóbban vannak definiálva a létrehozásuk módja szempontjából. A lágy (O) hőmérséklet mostantól H111, és bevezetésre került egy közbenső hőmérséklet, a H112. Az 5251 ötvözet esetében a hőmérsékletek mostantól H32/H34/H36/H38-ként vannak feltüntetve (egyenértékű a H22/H24-gyel stb.). A H19/H22 és H24 mostantól külön szerepelnek.
• Mechanikai tulajdonságok – hasonlóak maradnak a korábbi adatokhoz. A 0,2%-os próbafeszültséget mostantól fel kell tüntetni a vizsgálati bizonylatokon.
• A tűréshatárokat különböző mértékben szigorították.
  

  Alumínium hőkezelése

  Az alumíniumötvözetekre számos hőkezelési módszer alkalmazható:

  • Homogenizálás – az öntés utáni hevítéssel történő szegregáció eltávolítása.
  • Lágyítás – hidegalakítás után használják az alakkeményedő ötvözetek (1XXX, 3XXX és 5XXX) lágyítására.
  • Kicsapódásos vagy öregedéses edzés (2XXX, 6XXX és 7XXX ötvözetek).
  • Kiválásos keményedésű ötvözetek oldóhőkezelése öregítés előtt.
  • Bevonatok kikeményítéséhez szükséges beégetés
  • Hőkezelés után egy utótagot adnak a jelölési számokhoz.
  • Az F utótag jelentése „előállított”.
  • Az O jelentése „lágyított kovácsolt termékek”.
  • A T azt jelenti, hogy „hőkezelt”.
  • A W azt jelenti, hogy az anyagot oldat hőkezelésnek vetették alá.
  • A H a nem hőkezelhető, „hidegen alakított” vagy „feszültség alatt edzett” ötvözetekre utal.
  • A nem hőkezelhető ötvözetek a 3XXX, 4XXX és 5XXX csoportokba tartoznak.