Alumīnijs ir pasaulē visbagātākais metāls un ir trešais visizplatītākais elements, kas sastāv no 8% no Zemes garozas. Alumīnija daudzpusība padara to par visplašāk izmantoto metālu pēc tērauda.

Alumīnija ražošana

Alumīnijs ir iegūts no minerālu boksīta. Boksīts tiek pārveidots par alumīnija oksīdu (alumīnija oksīda), izmantojot Bayer procesu. Pēc tam alumīnija oksīdu pārveido par alumīnija metālu, izmantojot elektrolītiskās šūnas un Hall-Heroult procesu.

Alumīnija ikgadējais pieprasījums

Vispasaules pieprasījums pēc alumīnija ir aptuveni 29 miljoni tonnu gadā. Apmēram 22 miljoni tonnu ir jauns alumīnijs un 7 miljoni tonnu ir pārstrādāti alumīnija lūžņi. Pārstrādāta alumīnija izmantošana ir ekonomiski un videi pārliecinoša. 1 tonnu jauna alumīnija ražošana prasa 14 000 kWh. Un otrādi, tas prasa tikai 5% no tā, lai atkārtotu un pārstrādātu vienu tonnu alumīnija. Starp neapstrādātiem un pārstrādātiem alumīnija sakausējumiem kvalitāte nav atšķirīga.

Alumīnija pielietojums

Tīrsalumīnijsir mīksts, kaļams, izturīgs pret koroziju un tai ir augsta elektriskā vadītspēja. To plaši izmanto folijas un vadītāju kabeļiem, bet, lai nodrošinātu citām lietojumprogrammām, ir nepieciešama leģēšana ar citiem elementiem. Alumīnijs ir viens no vieglākajiem inženiertehniskajiem metāliem, un tam ir izturības un svara attiecība, kas ir augstāka par tēraudu.

Izmantojot dažādas tā izdevīgo īpašību kombinācijas, piemēram, izturību, vieglumu, izturību pret koroziju, pārstrādi un formējamību, alumīnijs tiek izmantots arvien pieaugošajā lietojumprogrammu skaitā. Šis produktu klāsts svārstās no konstrukcijas materiāliem līdz plānām iepakojuma folijām.

Sakausējuma apzīmējumi

Alumīnijs visbiežāk tiek liegts ar varu, cinku, magniju, silīciju, mangānu un litiju. Tiek izgatavoti arī nelieli hroma, titāna, cirkonija, svina, bismuta un niķeļa papildinājumi, un dzelzs vienmēr ir mazos daudzumos.

Ir vairāk nekā 300 kaltu sakausējumu ar 50 lietošanu 50. Parasti tos identificē četru figūru sistēma, kas radusies ASV un tagad ir vispārēji pieņemta. 1. tabulā aprakstīta kaltu sakausējumu sistēma. Liešanas sakausējumiem ir līdzīgi apzīmējumi, un tā izmanto piecu ciparu sistēmu.

1. tabula.Kaltas alumīnija sakausējumu apzīmējumi.

Par neizpildītiem kaltas alumīnija sakausējumiem, kas apzīmēti ar 1xxx, pēdējie divi cipari apzīmē metāla tīrību. Tie ir līdzvērtīgi pēdējiem diviem cipariem pēc decimālā punkta, kad alumīnija tīrība tiek izteikta līdz tuvākajam 0,01 procentam. Otrais cipars norāda uz piemaisījumu ierobežojumu modifikācijām. Ja otrais cipars ir nulle, tas norāda uz nelielētu alumīniju ar dabisko piemaisījumu ierobežojumiem un no 1 līdz 9, norāda uz individuāliem piemaisījumiem vai leģējošiem elementiem.

2xxx līdz 8xxx grupām pēdējie divi cipari identificē dažādus alumīnija sakausējumus grupā. Otrais cipars norāda uz sakausējuma modifikācijām. Otrais nulles cipars norāda sākotnējo sakausējumu un veselus skaitļus no 1 līdz 9 norāda pēc kārtas sakausējuma modifikācijas.

Alumīnija fizikālās īpašības

Alumīnija blīvums

Alumīnijam ir blīvums ap vienu trešdaļu tērauda vai vara, padarot to par vienu no vieglākajiem komerciāli pieejamajiem metāliem. Rezultātā iegūtais augstas stiprības un svara attiecība padara to par svarīgu strukturālu materiālu, kas ļauj palielināt kravas vai degvielas ietaupījumus transporta nozarei.

Alumīnija spēks

Tīram alumīnijam nav augstas stiepes izturības. Tomēr leģējošu elementu, piemēram, mangāna, silīcija, vara un magnija, pievienošana var palielināt alumīnija stiprības īpašības un radīt sakausējumu ar īpašībām, kas pielāgotas konkrētiem pielietojumiem.

Alumīnijsir labi piemērots aukstai videi. Tam ir priekšrocība salīdzinājumā ar tēraudu, jo tā stiepes izturība palielinās, samazinoties temperatūrai, saglabājot savu izturību. No otras puses, tērauds zemā temperatūrā kļūst trausls.

Alumīnija izturība pret koroziju

Kad tas ir pakļauts gaisam, alumīnija oksīda slānis gandrīz uzreiz veidojas uz alumīnija virsmas. Šim slānim ir lieliska izturība pret koroziju. Tas ir diezgan izturīgs pret lielāko daļu skābju, bet mazāk izturīgs pret sārmiem.

Alumīnija siltumvadītspēja

Alumīnija siltumvadītspēja ir apmēram trīs reizes lielāka nekā tērauda. Tas alumīniju padara par svarīgu materiālu gan dzesēšanas, gan sildīšanas lietojumprogrammām, piemēram, siltuma pārdzīvotājiem. Apvienojumā ar to, ka tas nav toksisks, tas nozīmē, ka alumīnijs tiek plaši izmantots gatavošanas traukos un virtuves traukos.

Alumīnija elektriskā vadītspēja

Kopā ar varu, alumīnijam ir pietiekami augsta elektriskā vadītspēja, lai to izmantotu kā elektrisko vadītāju. Lai arī parasti izmantotā sakausējuma (1350) vadītspēja ir tikai aptuveni 62% no atkvēlinātā vara, tā ir tikai viena trešdaļa svara un tāpēc var vadīt divreiz vairāk elektrības, salīdzinot ar tāda paša svara varu.

Alumīnija atstarošana

No UV līdz infrasarkanam, alumīnijs ir lielisks starojošās enerģijas atspoguļojums. Apmēram 80% redzamā gaismas atstarošana nozīmē, ka to plaši izmanto gaismas armatūrā. Tādas pašas atstarošanas īpašības padaraalumīnijsIdeāls kā izolācijas materiāls, lai vasarā aizsargātu pret saules stariem, vienlaikus izolējot pret siltuma zudumiem ziemā.

2. tabula.Alumīnija īpašības.

Alumīnija mehāniskās īpašības

Alumīniju var smagi deformēt bez neveiksmes. Tas ļauj alumīniju veidot, velmējot, ekstrudējot, zīmējot, apstrādājot un citus mehāniskus procesus. To var arī izmest augstā tolerancē.

Lai pielāgotu alumīnija īpašības, var izmantot leģēšanu, aukstu darbību un siltumu apstrādi.

Tīrā alumīnija stiepes izturība ir aptuveni 90 MPa, bet to var palielināt līdz vairāk nekā 690 MPa dažiem sakausējumiem, kas apstrādāti ar termiņu.

Alumīnija standarti

Vecais BS1470 standarts ir aizstāts ar deviņiem EN standartiem. EN standarti ir norādīti 4. tabulā.

4. tabula.Lv alumīnija standarti

EN standarti atšķiras no vecā standarta, BS1470 šādās jomās:

• Ķīmiskās sastāvs - nemainīgs.
• Sakausējuma numerācijas sistēma - nemainīga.
• Siltumizstrādājumu sakausējumu temperamenta apzīmējumi tagad aptver plašāku īpašo mērenību klāstu. Līdz četriem cipariem pēc t ieviešanas nestandarta lietojumiem (piemēram, T6151).
• Temperatūras apzīmējumi, kas nav apstrādājami ar termiski apstrādājamiem sakausējumiem - esošie mēreni nemainās, bet tempi tagad ir visaptverošāk definēti, ņemot vērā to radīšanu. Mīkstais (O) temperaments tagad ir H111, un ir ieviests starpposma temperaments H112. Sakausējumam 5251 temperatūras tagad tiek parādītas kā H32/H34/H36/H38 (ekvivalents H22/H24 utt.). H19/H22 un H24 tagad tiek parādīti atsevišķi.
• Mehāniskās īpašības - joprojām ir līdzīgas iepriekšējiem skaitļiem. Pārbaudes sertifikātos tagad ir jānorāda 0,2% pierādīšanas stress.
• Pielaides ir pievilktas līdz dažādām pakāpēm.
  

  Alumīnija termiskā apstrāde

  Alumīnija sakausējumiem var izmantot virkni termisko apstrādi:

  • Homogenizācija - segregācijas noņemšana, sildot pēc liešanas.
  • ATKLĀŠANA-Izmanto pēc aukstuma darba, lai mīkstinātu sakrautus sakausējumus (1xxx, 3xxx un 5xxx).
  • Nokrišņu vai vecuma sacietēšana (sakausējumi 2xxx, 6xxx un 7xxx).
  • Šķīduma termiskā apstrāde pirms nokrišņu sacietēšanas sakausējumu novecošanās.
  • Stoping pārklājumu sacietēšanai
  • Pēc termiskās apstrādes apzīmējuma numuriem tiek pievienots sufikss.
  • Sufikss F nozīmē “kā izgatavots”.
  • O nozīmē “rūdīti kaltas produkti”.
  • T nozīmē, ka tas ir “apstrādāts ar termiski”.
  • W nozīmē, ka materiāls ir šķīduma termiski apstrādāts.
  • H attiecas uz neveicamiem apstrādājamiem sakausējumiem, kas ir “auksti apstrādāti” vai “rūdīti celmos”.
  • Ārstējami sakausējumi, kas nav sildāmi, ir 3xxx, 4xxx un 5xxx grupās.