Az alumínium a világ legnagyobb mennyiségben előforduló féme, és a harmadik leggyakoribb elem, amely a földkéreg 8%-át teszi ki. Az alumínium sokoldalúsága miatt a legszélesebb körben használt fém az acél után.

Alumínium gyártása

Az alumínium a bauxit ásványból származik. A bauxitot a Bayer-eljárás során alumínium-oxiddá (timföld) alakítják át. Az alumínium-oxidot ezután elektrolitikus cellák és a Hall-Heroult eljárás segítségével fém alumíniummá alakítják.

Éves alumíniumigény

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

Az alumínium alkalmazásai

Tisztaalumíniumpuha, képlékeny, korrózióálló és nagy elektromos vezetőképességgel rendelkezik. Széles körben használják fólia- és vezetőkábelekhez, de más elemekkel való ötvözésre van szükség ahhoz, hogy a többi alkalmazáshoz szükséges nagyobb szilárdságot biztosítsák. Az alumínium az egyik legkönnyebb műszaki fém, amelynek szilárdság-tömeg aránya jobb, mint az acél.

Előnyös tulajdonságainak – például szilárdság, könnyűség, korrózióállóság, újrahasznosíthatóság és alakíthatóság – különféle kombinációinak felhasználásával az alumíniumot egyre több alkalmazásban alkalmazzák. Ez a terméksor a szerkezeti anyagoktól a vékony csomagolófóliákig terjed.

Ötvözet megnevezések

Az alumíniumot leggyakrabban rézzel, cinkkel, magnéziummal, szilíciummal, mangánnal és lítiummal ötvözik. Kis mennyiségű króm, titán, cirkónium, ólom, bizmut és nikkel hozzáadása is készül, és a vas mindig kis mennyiségben van jelen.

Több mint 300 kovácsolt ötvözet létezik, amelyekből 50 általánosan használatos. Általában négy számjegyű rendszerrel azonosítják őket, amely az Egyesült Államokból származik, és ma már általánosan elfogadott. Az 1. táblázat a kovácsolt ötvözetek rendszerét írja le. Az öntött ötvözetek hasonló elnevezéssel rendelkeznek, és öt számjegyű rendszert használnak.

1. táblázat.A kovácsolt alumíniumötvözetek jelölései.

Az 1XXX jelzésű, ötvözetlen kovácsolt alumíniumötvözetek esetében az utolsó két számjegy a fém tisztaságát jelzi. Ezek a tizedesvessző utáni utolsó két számjegynek felelnek meg, ha az alumínium tisztaságát 0,01 százalékos pontossággal fejezzük ki. A második számjegy a szennyeződési határértékek módosulását jelzi. Ha a második számjegy nulla, az ötvözetlen alumíniumot jelöl, amelynek természetes szennyeződési határértékei vannak, az 1-től 9-ig pedig az egyes szennyeződéseket vagy ötvözőelemeket.

A 2XXX–8XXX csoportok esetében az utolsó két számjegy a csoport különböző alumíniumötvözeteit jelöli. A második számjegy az ötvözet módosításait jelzi. A nulla második számjegye az eredeti ötvözetet jelöli, az 1-től 9-ig terjedő egész számok pedig az ötvözet egymást követő módosításait jelzik.

Az alumínium fizikai tulajdonságai

Alumínium sűrűsége

Az alumínium sűrűsége körülbelül egyharmada az acélénak vagy a réznek, így az egyik legkönnyebb kereskedelmi forgalomban kapható fém. Az ebből eredő nagy szilárdság/tömeg arány fontos szerkezeti anyaggá teszi, amely különösen a közlekedési ágazatok számára lehetővé teszi a hasznos teher növelését vagy az üzemanyag-megtakarítást.

Alumínium szilárdsága

A tiszta alumíniumnak nincs nagy szakítószilárdsága. Az ötvözőelemek, például a mangán, a szilícium, a réz és a magnézium hozzáadása azonban növelheti az alumínium szilárdsági tulajdonságait, és olyan ötvözetet eredményezhet, amelynek tulajdonságai az adott alkalmazásokhoz igazodnak.

Alumíniumjól alkalmazható hideg környezetben. Előnye az acéllal szemben, hogy szakítószilárdsága a hőmérséklet csökkenésével nő, miközben szívóssága megmarad. Az acél viszont törékennyé válik alacsony hőmérsékleten.

Alumínium korrózióállósága

Levegőnek kitéve szinte azonnal alumínium-oxid réteg képződik az alumínium felületén. Ez a réteg kiválóan ellenáll a korróziónak. Meglehetősen ellenáll a legtöbb savnak, de kevésbé ellenáll a lúgoknak.

Az alumínium hővezető képessége

Az alumínium hővezető képessége körülbelül háromszor nagyobb, mint az acélé. Emiatt az alumínium fontos anyag a hűtési és fűtési alkalmazásokhoz, például a hőcserélőkhöz. Mivel nem mérgező, ez a tulajdonság azt jelenti, hogy az alumíniumot széles körben használják főzőedényekben és konyhai eszközökben.

Az alumínium elektromos vezetőképessége

A réz mellett az alumínium elektromos vezetőképessége elég magas ahhoz, hogy elektromos vezetőként használják. Bár az általánosan használt vezetőképes ötvözet (1350) vezetőképessége csak a lágyított réz 62%-a, a tömegnek csak egyharmada, ezért kétszer annyi elektromosságot képes vezetni, mint az azonos tömegű réz.

Az alumínium fényvisszaverő képessége

Az UV-től az infravörösig az alumínium kiválóan tükrözi a sugárzó energiát. A 80% körüli látható fényvisszaverő képesség azt jelenti, hogy széles körben használják lámpatestekben. Ugyanezek a reflexiós tulajdonságokalumíniumIdeális szigetelőanyagként nyáron a napsugarak ellen, télen pedig hőveszteség ellen.

2. táblázat.Alumínium tulajdonságai.

Az alumínium mechanikai tulajdonságai

Az alumínium meghibásodás nélkül erősen deformálódhat. Ez lehetővé teszi az alumínium hengerléssel, extrudálással, húzással, megmunkálással és egyéb mechanikai eljárásokkal történő kialakítását. Magas tűréshatárig is önthető.

Az ötvözés, a hidegmegmunkálás és a hőkezelés egyaránt felhasználható az alumínium tulajdonságainak testreszabására.

A tiszta alumínium szakítószilárdsága 90 MPa körül van, de egyes hőkezelhető ötvözetek esetében ez 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

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

• Kémiai összetétel – változatlan.
• Ötvözetszámozási rendszer – változatlan.
• A hőkezelhető ötvözetek hőmérsékleti megjelölései mostantól a speciális temperálások szélesebb körét fedik le. Legfeljebb négy számjegy a T után nem szabványos alkalmazásokhoz (pl. T6151).
• A nem hőkezelhető ötvözetek hőmérsékleti megjelölései – a meglévő temperálások változatlanok, de a temperálásokat most átfogóbban határozzák meg létrehozásuk módját illetően. A lágy (O) temper mostantól H111, és egy köztes temper H112 került bevezetésre. Az 5251-es ötvözet temperálásai most H32/H34/H36/H38-ként jelennek meg (egyenértékű a H22/H24-el stb.). A H19/H22 és a H24 most külön látható.
• Mechanikai tulajdonságok – hasonlóak maradnak az előző ábrákhoz. A 0,2% Proof Stress-t most fel kell tüntetni a tesztbizonyítványokon.
• A tűréshatárokat különböző mértékben szigorították.
  

  Alumínium hőkezelése

  Alumíniumötvözeteken számos hőkezelés alkalmazható:

  • Homogenizálás – a szegregáció eltávolítása hevítéssel öntés után.
  • Lágyítás – hideg megmunkálás után keményedő ötvözetek (1XXX, 3XXX és 5XXX) lágyítására szolgál.
  • Csapadék vagy öregedési edzés (2XXX, 6XXX és 7XXX ötvözetek).
  • Oldatos hőkezelés csapadékkeményítő ötvözetek öregítése előtt.
  • Tűzhely bevonatok kikeményítésére
  • A hőkezelést követően a jelölési számok utótaggal egészülnek ki.
  • Az F utótag azt jelenti, hogy „mint gyártott”.
  • Az O jelentése „égetett kovácsolt termékek”.
  • A T azt jelenti, hogy „hőkezelték”.
  • A W azt jelenti, hogy az anyagot oldatos hőkezelték.
  • A H nem hőkezelhető ötvözetekre utal, amelyek „hidegen megmunkáltak” vagy „húzással edzettek”.
  • A nem hőkezelhető ötvözetek a 3XXX, 4XXX és 5XXX csoportba tartozó ötvözetek.