Aluminium is 's werelds meest voorkomende metaal en is het derde meest voorkomende element dat 8% van de korst van de aarde omvat. De veelzijdigheid van aluminium maakt het het meest gebruikte metaal na staal.
Productie van aluminium
Aluminium is afgeleid van het minerale bauxiet. Bauxiet wordt via het Bayer -proces omgezet in aluminiumoxide (aluminiumoxide). Het aluminiumoxide wordt vervolgens omgezet in aluminium metaal met behulp van elektrolytische cellen en het hall-heroult-proces.
Jaarlijkse vraag naar aluminium
De wereldwijde vraag naar aluminium is ongeveer 29 miljoen ton per jaar. Ongeveer 22 miljoen ton is nieuw aluminium en 7 miljoen ton is gerecycled aluminium schroot. Het gebruik van gerecycled aluminium is economisch en milieuvriendelijk. Het duurt 14.000 kWh om 1 ton nieuw aluminium te produceren. Omgekeerd duurt het slechts 5% hiervan om een ton aluminium te herinneren en te recyclen. Er is geen verschil in kwaliteit tussen maagdelijke en gerecyclede aluminiumlegeringen.
Toepassingen van aluminium
Zuiveraluminiumis zacht, ductiel, corrosiebestendig en heeft een hoge elektrische geleidbaarheid. Het wordt veel gebruikt voor folie- en geleiderskabels, maar legering met andere elementen is nodig om de hogere sterkten te bieden die nodig zijn voor andere toepassingen. Aluminium is een van de lichtste technische metalen, met een sterkte -gewichtsverhouding die superieur is aan staal.
Door gebruik te maken van verschillende combinaties van zijn voordelige eigenschappen, zoals sterkte, lichtheid, corrosieweerstand, recyclebaarheid en vormbaarheid, wordt aluminium gebruikt in een steeds groter aantal toepassingen. Deze reeks producten varieert van structurele materialen tot dunne verpakkingsfolies.
Legeringsbenamingen
Aluminium wordt meestal gelegeerd met koper, zink, magnesium, silicium, mangaan en lithium. Kleine toevoegingen van chroom, titanium, zirkonium, lood, bismut en nikkel worden ook gemaakt en ijzer is steevast aanwezig in kleine hoeveelheden.
Er zijn meer dan 300 smeedlegeringen met 50 in gemeenschappelijk gebruik. Ze worden normaal geïdentificeerd door een systeem met vier cijfers dat in de VS is ontstaan en nu universeel wordt geaccepteerd. Tabel 1 beschrijft het systeem voor smeedlegeringen. Castlegeringen hebben vergelijkbare benamingen en gebruiken een systeem van vijf cijfers.
Tabel 1.Benamingen voor smeed aluminiumlegeringen.
| Legeringselement | Smeed |
|---|---|
| Geen (99%+ aluminium) | 1xxx |
| Koper | 2xxx |
| Mangaan | 3xxx |
| Silicium | 4xxx |
| Magnesium | 5xxx |
| Magnesium + silicium | 6xxx |
| Zink | 7xxx |
| Lithium | 8xxx |
Voor niet -gelegeerde smeed aluminiumlegeringen die 1xxx zijn aangewezen, vertegenwoordigen de laatste twee cijfers de zuiverheid van het metaal. Ze zijn het equivalent van de laatste twee cijfers na het decimale punt wanneer aluminiumzuiverheid tot op 0,01 procent wordt uitgedrukt. Het tweede cijfer geeft wijzigingen in onzuiverheidslimieten aan. Als het tweede cijfer nul is, duidt het aan niet -gelegeerde aluminium met natuurlijke onzuiverheidslimieten en 1 tot 9, duidt op individuele onzuiverheden of legeringselementen.
Voor de 2xxx tot 8xxx -groepen identificeren de laatste twee cijfers verschillende aluminiumlegeringen in de groep. Het tweede cijfer geeft legeringsaanpassingen aan. Een tweede cijfer van nul geeft aan dat de oorspronkelijke legering en gehele getallen 1 tot 9 opeenvolgende legeringsaanpassingen aangeven.
Fysieke eigenschappen van aluminium
Dichtheid van aluminium
Aluminium heeft een dichtheid van ongeveer een derde die van staal of koper waardoor het een van de lichtste commercieel verkrijgbare metalen is. De resulterende hoge sterkte -gewichtsverhouding maakt het een belangrijk structureel materiaal dat met name verhoogde ladingen of brandstofbesparingen voor transportindustrieën mogelijk maakt.
Kracht van aluminium
Pure aluminium heeft geen hoge treksterkte. De toevoeging van legeringselementen zoals mangaan, silicium, koper en magnesium kan echter de sterkte -eigenschappen van aluminium verhogen en een legering produceren met eigenschappen die zijn afgestemd op bepaalde toepassingen.
Aluminiumis goed geschikt voor koude omgevingen. Het heeft het voordeel ten opzichte van staal in die zin dat de treksterkte ervan toeneemt met afnemende temperatuur met behoud van zijn taaiheid. Staal daarentegen wordt bros bij lage temperaturen.
Corrosieweerstand van aluminium
Bij blootstelling aan lucht vormt zich een laag aluminiumoxide bijna onmiddellijk op het oppervlak van aluminium. Deze laag heeft een uitstekende weerstand tegen corrosie. Het is redelijk resistent tegen de meeste zuren, maar minder resistent tegen alkalis.
Thermische geleidbaarheid van aluminium
De thermische geleidbaarheid van aluminium is ongeveer drie keer groter dan die van staal. Dit maakt aluminium een belangrijk materiaal voor zowel koel- als verwarmingstoepassingen zoals warmte-uiteienden. In combinatie met het niet-giftig is deze eigenschap dat aluminium veel wordt gebruikt in kookgerei en keukengerei.
Elektrische geleidbaarheid van aluminium
Samen met koper heeft aluminium een elektrische geleidbaarheid die hoog genoeg is voor gebruik als elektrische geleider. Hoewel de geleidbaarheid van de veelgebruikte geleidende legering (1350) slechts ongeveer 62% van het gegloeid koper is, is het slechts een derde van het gewicht en kan het daarom twee keer zoveel elektriciteit uitvoeren in vergelijking met koper van hetzelfde gewicht.
Reflectiviteit van aluminium
Van UV tot infrarood, aluminium is een uitstekende reflector van stralende energie. Zichtbare lichtreflectiviteit van ongeveer 80% betekent dat het veel wordt gebruikt in verlichtingsarmaturen. Dezelfde eigenschappen van reflectiviteit makenaluminiumIdeaal als een isolerend materiaal om te beschermen tegen de stralen van de zon in de zomer, terwijl het isoleert tegen warmteverlies in de winter.
Tabel 2.Eigenschappen voor aluminium.
| Eigendom | Waarde |
|---|---|
| Atoomnummer | 13 |
| Atoomgewicht (g/mol) | 26.98 |
| Valentie | 3 |
| Kristalstructuur | FCC |
| Smeltpunt (° C) | 660.2 |
| Kookpunt (° C) | 2480 |
| Gemiddelde specifieke warmte (0-100 ° C) (cal/g. ° C) | 0.219 |
| Thermische geleidbaarheid (0-100 ° C) (cal/cms. ° C) | 0,57 |
| Coëfficiënt van lineaire expansie (0-100 ° C) (x10-6/° C) | 23.5 |
| Elektrische weerstand bij 20 ° C (ω.cm) | 2.69 |
| Dichtheid (g/cm3) | 2.6898 |
| Modulus van elasticiteit (GPA) | 68.3 |
| Poissons -verhouding | 0,34 |
Mechanische eigenschappen van aluminium
Aluminium kan ernstig worden vervormd zonder falen. Hierdoor kan aluminium worden gevormd door rollen, extruderen, tekenen, bewerken en andere mechanische processen. Het kan ook worden gegoten tot een hoge tolerantie.
Legering, koud werken en warmtebehandeling kunnen allemaal worden gebruikt om de eigenschappen van aluminium aan te passen.
De treksterkte van zuiver aluminium is ongeveer 90 MPa, maar dit kan worden verhoogd tot meer dan 690 MPa voor sommige warmtebehandelbare legeringen.
Aluminiumstandaarden
De oude BS1470 -standaard is vervangen door negen EN -normen. De EN -normen worden gegeven in tabel 4.
Tabel 4.EN -normen voor aluminium
| Standaard | Domein |
|---|---|
| EN485-1 | Technische voorwaarden voor inspectie en levering |
| EN485-2 | Mechanische eigenschappen |
| EN485-3 | Toleranties voor heet opgerold materiaal |
| EN485-4 | Toleranties voor koud opgerold materiaal |
| EN515 | Temperaanduidingen |
| EN573-1 | Numerieke legeringsaanduidingssysteem |
| EN573-2 | Chemisch symboolaanduidingssysteem |
| EN573-3 | Chemische samenstellingen |
| EN573-4 | Productvormen in verschillende legeringen |
De EN -normen verschillen van de oude standaard, BS1470 in de volgende gebieden:
- Chemische samenstellingen - ongewijzigd.
- Legeringnummeringssysteem - ongewijzigd.
- Temperaanduidingen voor hitte behandelbare legeringen dekken nu een breder scala aan speciale temperaturen. Maximaal vier cijfers nadat de T is geïntroduceerd voor niet-standaardtoepassingen (bijv. T6151).
- Temperaanduidingen voor niet -hitte behandelbare legeringen - bestaande temperaturen zijn ongewijzigd, maar temperatoren zijn nu beter gedefinieerd in termen van hoe ze worden gecreëerd. Zacht (O) humeur is nu H111 en een tussenliggende humeur H112 is geïntroduceerd. Voor legering 5251 worden nu weergegeven als H32/H34/H36/H38 (gelijkwaardig aan H22/H24, enz.). H19/H22 & H24 worden nu afzonderlijk weergegeven.
- Mechanische eigenschappen - blijven vergelijkbaar met eerdere cijfers. 0,2% bewijsstress moet nu worden geciteerd op testcertificaten.
- Toleranties zijn in verschillende mate aangescherpt.
Warmtebehandeling van aluminium
Een reeks warmtebehandelingen kan worden toegepast op aluminiumlegeringen:
- Homogenisatie - de verwijdering van segregatie door verwarming na het gieten.
- Gloei-gebruikt na koude werken om werkmeters te verzachten (1xxx, 3xxx en 5xxx).
- Neerslag of leeftijdsharden (legeringen 2xxx, 6xxx en 7xxx).
- Oplossing warmtebehandeling voor het verouderen van neerslaghardende legeringen.
- Sturen voor het uitharden van coatings
- Na warmtebehandeling wordt een achtervoegsel toegevoegd aan de aanwijzingsnummers.
- Het achtervoegsel F betekent "zoals gefabriceerd".
- O betekent "gegloeide smeedproducten".
- T betekent dat het "met warmte behandeld" is.
- W betekent dat het materiaal op oplossing is behandeld.
- H verwijst naar niet -hitte behandelbare legeringen die "koud bewerkt" zijn of "strain gehard".
- De niet-verwarmde behandelbare legeringen zijn die in de 3xxx-, 4xxx- en 5xxx-groepen.
Posttijd: juni-16-2021