Алуминият е най -изобилният метал в света и е третият най -често срещан елемент, включващ 8% от земната кора. Универсалността на алуминия го прави най -използваният метал след стомана.

Производство на алуминий

Алуминият се получава от минералния боксит. Бокситът се преобразува в алуминиев оксид (алуминий) чрез процеса на Bayer. След това алуминиев оксид се превръща в алуминиев метал, използвайки електролитични клетки и процеса на Hall-Heroult.

Годишно търсене на алуминий

Търсенето на алуминий в световен мащаб е около 29 милиона тона годишно. Около 22 милиона тона е нов алуминий, а 7 милиона тона е рециклиран алуминиев скрап. Използването на рециклиран алуминий е икономически и екологично завладяващ. Необходими са 14 000 кВтч, за да се получи 1 тон нов алуминий. И обратно, са необходими само 5% от това, за да се размине и рециклира един тон алуминий. Няма разлика в качеството между девствените и рециклираните алуминиеви сплави.

Приложения на алуминий

Чисталуминийе мек, пластичен, устойчив на корозия и има висока електрическа проводимост. Той се използва широко за кабели на фолио и проводник, но е необходимо легиране с други елементи, за да се осигурят по -високите якости, необходими за други приложения. Алуминият е един от най -леките инженерни метали, като има съотношение сила към тегло, превъзхождащо стоманата.

Използвайки различни комбинации от неговите изгодни свойства като сила, лекота, устойчивост на корозия, рециклируемост и формиране, алуминият се използва във все по-голям брой приложения. Този масив от продукти варира от структурни материали до тънки опаковъчни фолиа.

Обозначения на сплав

Алуминият най -често е легиран с мед, цинк, магнезий, силиций, манган и литий. Направени са и малки добавки на хром, титан, цирконий, олово, бисмут и никел, а желязото неизменно присъства в малки количества.

Има над 300 ковани сплави с 50 в обща употреба. Те обикновено се идентифицират от четири фигурна система, която произхожда в САЩ и сега е общоприето. Таблица 1 описва системата за сплави от ковани. Леви сплави имат подобни обозначения и използват петцифрена система.

Таблица 1.Обозначения за алуминиеви сплави от кованик.

За неопределени алуминиеви сплави с ковано коване, обозначени 1xxx, последните две цифри представляват чистотата на метала. Те са еквивалентни на последните две цифри след десетичната запетая, когато алуминиевата чистота се изразява до най -близките 0,01 процента. Втората цифра показва модификации в границите на примесите. Ако втората цифра е нула, това показва, че алуминиев алуминий има граници на естествени примеси и от 1 до 9, посочва индивидуални примеси или легиращи елементи.

За групите 2xxx до 8xxx последните две цифри идентифицират различни алуминиеви сплави в групата. Втората цифра показва модификации на сплав. Втора цифра от нула показва оригиналната сплав и цели числа от 1 до 9 показват последователни модификации на сплав.

Физически свойства на алуминия

Плътност на алуминия

Алуминият има плътност около една трета тази на стоманата или медта, което го прави един от най -леките налични в търговската мрежа метали. Полученото съотношение висока якост и тегло го прави важен структурен материал, позволяващ по -специално увеличени полезни товари или икономия на гориво за транспортните промишленост.

Сила на алуминия

Чистият алуминий няма висока якост на опън. Въпреки това, добавянето на легиращи елементи като манган, силиций, мед и магнезий може да увеличи яковите свойства на алуминия и да произведе сплав със свойства, съобразени с конкретни приложения.

Алуминийе много подходящ за студена среда. Той има предимството пред стоманата, тъй като якостта на опън се увеличава с намаляване на температурата, като същевременно запазва здравината си. Стоманата от друга страна става чуплива при ниски температури.

Корозионна устойчивост на алуминий

При излагане на въздух, слой от алуминиев оксид се образува почти мигновено върху повърхността на алуминий. Този слой има отлична устойчивост на корозия. Той е доста устойчив на повечето киселини, но по -малко устойчив на алкали.

Топлинна проводимост на алуминий

Топлинната проводимост на алуминия е около три пъти по -голяма от тази на стоманата. Това прави алуминия важен материал както за охлаждащи, така и за отоплителни приложения, като например топлина. В комбинация с това, че е нетоксично, това свойство означава, че алуминият се използва широко в прибори за готвене и кухненски съдове.

Електрическа проводимост на алуминий

Наред с медта, алуминият има електрическа проводимост, достатъчно висока за използване като електрически проводник. Въпреки че проводимостта на често използваната проводяща сплав (1350) е само около 62% от отгрятата мед, тя е само една трета теглото и следователно може да проведе два пъти повече електричество в сравнение с медта със същото тегло.

Отражение на алуминия

От UV до инфрачервена алуминий е отличен рефлектор на лъчезарна енергия. Видима светлинна отразяваща способност от около 80% означава, че се използва широко в осветителни тела. Същите свойства на отразяването правяталуминийИдеален като изолационен материал за предпазване от слънчевите лъчи през лятото, като същевременно изолира от загубата на топлина през зимата.

Таблица 2.Свойства за алуминий.

Механични свойства на алуминий

Алуминият може да бъде силно деформиран без неуспех. Това позволява да се образува алуминий чрез търкаляне, екструдиране, рисуване, обработка и други механични процеси. Може да се хвърли и към висока толерантност.

Легиращите, студени работещи и топлина могат да бъдат използвани, за да адаптират свойствата на алуминия.

Якостта на опън на чистия алуминий е около 90 MPa, но това може да се увеличи до над 690 MPa за някои сплави, лекувани с топлина.

Алуминиеви стандарти

Старият стандарт BS1470 е заменен с девет EN стандарта. EN стандартите са дадени в таблица 4.

Таблица 4.EN стандарти за алуминий

Стандартите EN се различават от стария стандарт, BS1470 в следните области:

• Химически състави - непроменени.
• Система за номериране на сплав - непроменена.
• Обозначенията на температурата за сплави, лекуващи с топлина, сега обхващат по -широк спектър от специални темпераменти. До четири цифри след въвеждането на Т за не-стандартни приложения (напр. T6151).
• Обозначения на нрав за сплави без топлина - съществуващите темпераменти са непроменени, но темпераментите вече са по -цялостно дефинирани по отношение на това как са създадени. Мек (O) Температурата вече е H111 и е въведен междинен нрав H112. За сплав 5251 темперите вече са показани като H32/H34/H36/H38 (еквивалентен на H22/H24 и т.н.). H19/H22 & H24 вече са показани отделно.
• Механични свойства - остават подобни на предишните цифри. 0,2% доказателство Стресът трябва да бъде цитиран в тестовите сертификати.
• Толеранствата са затегнати до различни степени.
  

  Топлинна обработка на алуминий

  Набор от топлинни обработки може да се приложи към алуминиеви сплави:

  • Хомогенизация - отстраняване на сегрегация чрез нагряване след леене.
  • Отгряване-Използва се след студена работа за омекотяване на втвърдяващите сплави (1xxx, 3xxx и 5xxx).
  • Валежи или възрастово втвърдяване (сплави 2xxx, 6xxx и 7xxx).
  • Разтвор на топлинна обработка преди стареене на укрепващи сплави.
  • Печка за втвърдяване на покрития
  • След топлинната обработка се добавя наставка към обозначаващите номера.
  • Суфикс F означава „като изработен“.
  • O означава „отгряти ковани продукти“.
  • T означава, че е бил „обработен с топлина“.
  • W означава, че материалът е бил разработен с топлинен разтвор.
  • H се отнася до сплави без топлина, които са „студени работещи“ или „втвърдени“.
  • Незагряващите лечими сплави са тези в групите 3xxx, 4xxx и 5xxx.