Алуминиумот е најзастапениот метал во светот и е трет најчест елемент кој опфаќа 8% од земјината кора. Разновидноста на алуминиумот го прави најкористениот метал после челикот.

Производство на алуминиум

Алуминиумот се добива од минералот боксит. Бокситот се претвора во алуминиум оксид (алумина) преку Баеровиот процес. Алумината потоа се претвора во алуминиумски метал со помош на електролитски ќелии и процесот Хол-Херулт.

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 да се произведе 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 алуминиумски легури.

Примени на алуминиум

Чистаалуминиуме мек, еластичен, отпорен на корозија и има висока електрична спроводливост. Широко се користи за фолија и проводни кабли, но легирањето со други елементи е неопходно за да се обезбедат повисоки јакости потребни за други примени. Алуминиумот е еден од најлесните инженерски метали, со однос на јачина и тежина супериорен во однос на челикот.

Со користење на различни комбинации на неговите поволни својства како што се цврстина, леснотија, отпорност на корозија, можност за рециклирање и обликување, алуминиумот се користи во сè поголем број на апликации. Оваа низа 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. Се прават и мали додатоци на хром, титаниум, циркониум, олово, бизмут и никел, а железото е секогаш присутно во мали количини.

Има над 300 ковани легури со 50 во општа употреба. Тие обично се идентификуваат со четирицифрен систем кој потекнува од САД и сега е универзално прифатен. Табела 1 го опишува системот за ковани легури. Леаните легури имаат слични ознаки и користат петцифрен систем.

Табела 1.Ознаки за ковани алуминиумски легури.

За нелегираните 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 е изразена со точност од 0,01 процент. Втората цифра означува модификации во границите на нечистотијата. Ако втората цифра е нула, таа означува нелегиран алуминиум со природни граници на нечистотии и 1 до 9, означува поединечни нечистотии или елементи за легирање.

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

Физички својства на алуминиум

Густина на алуминиум

Алуминиумот има густина околу една третина од челикот или бакарот што го прави еден од најлесните комерцијално достапни метали. Резултирачкиот висок сооднос на јачина и тежина го прави важен структурен материјал што овозможува зголемена носивост или заштеда на гориво особено за транспортните индустрии.

Јачина на алуминиум

Чистиот алуминиум нема висока цврстина на истегнување. Сепак, додавањето на легирани елементи како манган, силициум, бакар и магнезиум може да ги зголеми јачините 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 со тоа што неговата цврстина на истегнување се зголемува со намалување на температурата, додека ја задржува својата цврстина. Челикот од друга страна станува кршлив на ниски температури.

Отпорност на корозија на алуминиум

Кога е изложен на воздух, слој од алуминиум оксид се формира речиси моментално на површината на алуминиумот. Овој слој има одлична отпорност на корозија. Тој е прилично 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 нашироко во прибор за готвење и прибор.

Електрична спроводливост на алуминиум

Заедно со бакарот, алуминиумот има електрична спроводливост доволно висока за употреба како електричен проводник. Иако спроводливоста на најчесто користената спроводна 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 бакар со иста тежина.

Рефлексивност на алуминиум

Од УВ до инфра-црвено, алуминиумот е одличен рефлектор на зрачната енергија. Видливата рефлексивност на светлината од околу 80% значи дека е широко користена во светлечки тела. Истите својства на рефлексивноста ги правиалуминиумидеален како изолационен материјал за заштита од сончевите зраци во лето, додека изолација од загуба 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 тркалање, екструдирање, цртање, обработка и други механички процеси. Може да се фрли и на висока толеранција.

Легура, ладна работа и термичка обработка може да се искористат за да се прилагодат својствата на алуминиумот.

Јакоста на истегнување на чистиот алуминиум е околу 90 MPa, но тоа може да се зголеми на над 690 MPa за некои легури кои се обработуваат со топлина.

Стандарди за алуминиум

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

Табела 4.EN стандарди за алуминиум

Стандардите EN се разликуваат од стариот стандард, BS1470 во следните области:

• Хемиски состав - непроменет.
• Систем за нумерирање на легура – ​​непроменет.
• Ознаките за темпераменти за легурите што се третираат со топлина сега опфаќаат поширок опсег на специјални темпераменти. До четири цифри по T се воведени за нестандардни апликации (на пр. T6151).
• Ознаки за темпераменти за легури кои не се третираат со топлина - постојните темпераменти се непроменети, но темпераментите сега се посеопфатно дефинирани во однос на тоа како се создаваат. Мекиот (O) темперамент сега е H111 и воведен е среден темперамент H112. За легурата 5251 темпераментите 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% Стресот на доказ сега мора да биде цитиран на сертификатите за тестирање.
• Толеранциите се заострени во различни степени.
  

  Термичка обработка на алуминиум

  На алуминиумските легури може да се применат низа термички третмани:

  • Хомогенизација - отстранување на сегрегацијата со загревање по лиење.
  • Греење – се користи по ладна работа за омекнување на легурите кои се стврднуваат (1XXX, 3XXX и 5XXX).
  • Врнежите или стареењето стврднување (легури 2XXX, 6XXX и 7XXX).
  • Термичка обработка на растворот пред стареење на стврднувачките легури со врнежи.
  • Печење за стврднување на премази
  • По термичка обработка се додава суфикс на броевите за означување.
  • Наставката F значи „како што е измислено“.
  • О значи „жарени ковани производи“.
  • T значи дека е „термички обработен“.
  • W значи дека материјалот е термички обработен со раствор.
  • H се однесува на легури кои не се третираат со топлина кои се „ладно обработени“ или „зацврстени со цедење“.
  • Легурите кои не се третираат со топлина се оние во групите 3XXX, 4XXX и 5XXX.