Алуминиумот е најзастапениот метал во светот и е трет најчест елемент, кој сочинува 8% од земјината кора. Разновидноста на алуминиумот го прави најшироко користен метал по челикот.

Производство на алуминиум

Алуминиумот се добива од минералот боксит. Бокситот се претвора во алуминиум оксид (алумина) преку Баеровиот процес. Потоа, алумината се претвора во алуминиум метал со помош на електролитски ќелии и процесот Хол-Еролт.

Годишна побарувачка на алуминиум

Светската побарувачка за алуминиум е околу 29 милиони тони годишно. Околу 22 милиони тони е нов алуминиум, а 7 милиони тони е рециклиран алуминиумски отпад. Употребата на рециклиран алуминиум е економски и еколошки привлечна. Потребни се 14.000 kWh за производство на 1 тон нов алуминиум. Спротивно на тоа, потребни се само 5% од ова за повторно топење и рециклирање на еден тон алуминиум. Нема разлика во квалитетот помеѓу девствените и рециклираните легури на алуминиум.

Примени на алуминиум

Чисталуминиуме мек, еластичен, отпорен на корозија и има висока електрична спроводливост. Широко се користи за фолија и спроводни кабли, но легирањето со други елементи е потребно за да се обезбедат поголеми јачини потребни за други апликации. Алуминиумот е еден од најлесните инженерски метали, со однос на цврстина и тежина што е супериорен во однос на челикот.

Со користење на различни комбинации од неговите поволни својства како што се цврстина, леснотија, отпорност на корозија, рециклирање и обликување, алуминиумот се користи во сè поголем број апликации. Овој спектар на производи се движи од структурни материјали до тенки фолии за пакување.

Ознаки на легури

Алуминиумот најчесто се легира со бакар, цинк, магнезиум, силициум, манган и литиум. Исто така, се прават мали додатоци на хром, титаниум, циркониум, олово, бизмут и никел, а железото е секогаш присутно во мали количини.

Постојат над 300 ковани легури, од кои 50 се во вообичаена употреба. Тие обично се идентификуваат со систем од четири цифри кој потекнува од САД и сега е универзално прифатен. Табела 1 го опишува системот за ковани легури. Лиените легури имаат слични ознаки и користат систем од пет цифри.

Табела 1.Ознаки за ковани алуминиумски легури.

За нелегирани ковани алуминиумски легури означени со 1XXX, последните две цифри ја претставуваат чистотата на металот. Тие се еквивалентни на последните две цифри по децималната точка кога чистотата на алуминиумот се изразува со најблиските 0,01 процент. Втората цифра означува модификации во ограничувањата на нечистотиите. Ако втората цифра е нула, тоа означува нелегиран алуминиум со природни ограничувања на нечистотиите, а од 1 до 9 означуваат поединечни нечистотии или легирачки елементи.

За групите од 2XXX до 8XXX, последните две цифри означуваат различни алуминиумски легури во групата. Втората цифра означува модификации на легурата. Втората цифра нула ја означува оригиналната легура, а целите броеви од 1 до 9 означуваат последователни модификации на легурата.

Физички својства на алуминиум

Густина на алуминиум

Алуминиумот има густина од околу една третина од онаа на челикот или бакарот, што го прави еден од најлесните комерцијално достапни метали. Резултирачкиот висок сооднос на цврстина и тежина го прави важен структурен материјал што овозможува зголемен товар или заштеда на гориво, особено за транспортната индустрија.

Јачина на алуминиум

Чистиот алуминиум нема висока затегнувачка цврстина. Сепак, додавањето на легирачки елементи како манган, силициум, бакар и магнезиум може да ги зголеми цврстините својства на алуминиумот и да произведе легура со својства прилагодени на одредени апликации.

Алуминиуме добро прилагоден за ладни средини. Има предност во однос на челикот по тоа што неговата затегнувачка цврстина се зголемува со намалување на температурата, а ја задржува својата цврстина. Челикот, од друга страна, станува кршлив на ниски температури.

Отпорност на корозија на алуминиум

Кога е изложен на воздух, на површината на алуминиумот речиси моментално се формира слој од алуминиум оксид. Овој слој има одлична отпорност на корозија. Тој е доста отпорен на повеќето киселини, но помалку отпорен на алкалии.

Топлинска спроводливост на алуминиум

Топлинската спроводливост на алуминиумот е околу три пати поголема од онаа на челикот. Ова го прави алуминиумот важен материјал и за ладење и за греење, како што се разменувачите на топлина. Во комбинација со тоа што е нетоксичен, ова својство значи дека алуминиумот се користи широко во прибор за готвење и кујнски прибор.

Електрична спроводливост на алуминиум

Заедно со бакарот, алуминиумот има доволно висока електрична спроводливост за употреба како електричен спроводник. Иако спроводливоста на најчесто користената спроводлива легура (1350) е само околу 62% од жарениот бакар, таа е само една третина од тежината и затоа може да спроведе двојно повеќе електрична енергија во споредба со бакарот со иста тежина.

Рефлексивност на алуминиум

Од УВ до инфрацрвено, алуминиумот е одличен рефлектор на зрачната енергија. Рефлективноста на видливата светлина од околу 80% значи дека е широко користен во светилките. Истите својства на рефлективноста го прават...алуминиумидеален како изолационен материјал за заштита од сончевите зраци во лето, а воедно изолира од губење на топлина во зима.

Табела 2.Својства за алуминиум.

Механички својства на алуминиум

Алуминиумот може сериозно да се деформира без дефект. Ова овозможува алуминиумот да се формира со валање, екструдирање, влечење, машинска обработка и други механички процеси. Исто така, може да се лее со висока толеранција.

Легирањето, ладното обработување и термичката обработка може да се користат за прилагодување на својствата на алуминиумот.

Затезната цврстина на чистиот алуминиум е околу 90 MPa, но може да се зголеми на над 690 MPa за некои легури што можат да се обработуваат со топлина.

Алуминиумски стандарди

Стариот стандард BS1470 е заменет со девет EN стандарди. EN стандардите се дадени во табела 4.

Табела 4.EN стандарди за алуминиум

EN стандардите се разликуваат од стариот стандард BS1470 во следниве области:

• Хемиски состав - непроменет.
• Систем за нумерирање на легури – непроменет.
• Ознаките за температура за легури што може да се обработуваат со топлина сега опфаќаат поширок опсег на специјални температури. До четири цифри по Т се воведени за нестандардни апликации (на пр. T6151).
• Ознаки за температура за легури кои не подлежат на термичка обработка – постојните температури се непроменети, но температурите сега се поопфатно дефинирани во однос на тоа како се создаваат. Меката (O) температура сега е H111, а воведена е средна температура H112. За легурата 5251, температурите сега се прикажани како H32/H34/H36/H38 (еквивалентно на H22/H24, итн.). H19/H22 и H24 сега се прикажани одделно.
• Механички својства – остануваат слични на претходните бројки. 0,2% Proof Stress сега мора да биде наведено на сертификатите за тестирање.
• Толеранциите се затегнати на различни степени.
  

  Термичка обработка на алуминиум

  На алуминиумските легури може да се примени низа термички третмани:

  • Хомогенизација – отстранување на сегрегацијата со загревање по леењето.
  • Жарење – се користи по ладна обработка за омекнување на легури што се стврднуваат со обработка (1XXX, 3XXX и 5XXX).
  • Таложење или стврднување со возраст (легури 2XXX, 6XXX и 7XXX).
  • Термичка обработка со раствор пред стареење на легури за стврднување со врнежи.
  • Печење за стврднување на премази
  • По термичката обработка, на броевите за ознака се додава суфикс.
  • Суфиксот F значи „како измислен“.
  • О значи „жарени ковани производи“.
  • Т значи дека е „термички обработено“.
  • W значи дека материјалот е термички обработен со раствор.
  • H се однесува на легури кои не подлежат на термичка обработка, а се „обработени на ладно“ или „стврднати со деформација“.
  • Легурите што не подлежат на термичка обработка се оние во групите 3XXX, 4XXX и 5XXX.