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

Alumīnija ražošana

Alumīnijs tiek iegūts no minerāla boksīta. Boksīts tiek pārveidots par alumīnija oksīdu (alumīnija oksīdu), izmantojot Baijera procesu. Pēc tam alumīnija oksīds tiek pārveidots par alumīnija metālu, izmantojot elektrolītiskās šūnas un Hola-Herolta procesu.

Alumīnija gada pieprasījums

Pasaulē alumīnija pieprasījums ir aptuveni 29 miljoni tonnu gadā. Aptuveni 22 miljoni tonnu ir jauns alumīnijs un 7 miljoni tonnu ir pārstrādāti alumīnija lūžņi. Pārstrādāta alumīnija izmantošana ir ekonomiski un videi draudzīga. Lai saražotu 1 tonnu jauna alumīnija, nepieciešamas 14 000 kWh. Savukārt, lai pārkausētu un pārstrādātu vienu tonnu alumīnija, nepieciešami tikai 5% no šī daudzuma. Nav atšķirības starp neapstrādāta un pārstrādāta alumīnija sakausējumiem.

Alumīnija pielietojums

Tīrsalumīnijsir mīksts, elastīgs, izturīgs pret koroziju un tam ir augsta elektrovadītspēja. To plaši izmanto foliju un vadītāju kabeļiem, taču, lai nodrošinātu lielāku izturību, kas nepieciešama citiem pielietojumiem, ir nepieciešams sakausējums ar citiem elementiem. Alumīnijs ir viens no vieglākajiem inženiertehniskajiem metāliem, kura stiprības un svara attiecība ir pārāka par tērauda.

Izmantojot dažādas alumīnija priekšrocību īpašību kombinācijas, piemēram, izturību, vieglumu, izturību pret koroziju, pārstrādājamību un formējamību, to izmanto arvien plašākā pielietojumu klāstā. Šis produktu klāsts aptver visu, sākot no konstrukcijas materiāliem līdz pat plānām iepakojuma folijām.

Sakausējumu apzīmējumi

Alumīniju visbiežāk sakausē ar varu, cinku, magniju, silīciju, mangānu un litiju. Tiek veiktas arī nelielas hroma, titāna, cirkonija, svina, bismuta un niķeļa piedevas, un dzelzs vienmēr ir klāt nelielā daudzumā.

Ir vairāk nekā 300 kaltu sakausējumu, no kuriem 50 tiek plaši izmantoti. Tos parasti identificē ar četru ciparu sistēmu, kas radusies ASV un tagad ir vispārpieņemta. 1. tabulā ir aprakstīta kalto sakausējumu sistēma. Lietiem sakausējumiem ir līdzīgi apzīmējumi un tiek izmantota piecu ciparu sistēma.

1. tabula.Kaltu alumīnija sakausējumu apzīmējumi.

Neleģētiem kaltiem alumīnija sakausējumiem, kas apzīmēti ar 1XXX, pēdējie divi cipari apzīmē metāla tīrību. Tie ir līdzvērtīgi pēdējiem diviem cipariem aiz komata, ja alumīnija tīrību izsaka ar precizitāti līdz 0,01 procentam. Otrais cipars norāda piemaisījumu robežu izmaiņas. Ja otrais cipars ir nulle, tas norāda uz neleģētu alumīniju ar dabiskām piemaisījumu robežām, un cipari no 1 līdz 9 norāda atsevišķus piemaisījumus vai leģējošos elementus.

Grupām no 2XXX līdz 8XXX pēdējie divi cipari apzīmē dažādus alumīnija sakausējumus grupā. Otrais cipars norāda sakausējuma modifikācijas. Otrais cipars, kas ir nulle, norāda sākotnējo sakausējumu, un veseli skaitļi no 1 līdz 9 norāda secīgas sakausējuma modifikācijas.

Alumīnija fizikālās īpašības

Alumīnija blīvums

Alumīnija blīvums ir aptuveni viena trešdaļa no tērauda vai vara blīvuma, padarot to par vienu no vieglākajiem komerciāli pieejamajiem metāliem. Iegūtā augstā stiprības un svara attiecība padara to par svarīgu konstrukcijas materiālu, kas ļauj palielināt kravnesību vai ietaupīt degvielu, jo īpaši transporta nozarē.

Alumīnija izturība

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

Alumīnijsir labi piemērots aukstā vidē. Tam ir priekšrocība salīdzinājumā ar tēraudu, jo tā stiepes izturība palielinās, pazeminoties temperatūrai, vienlaikus saglabājot tā stingrību. Savukārt tērauds zemā temperatūrā kļūst trausls.

Alumīnija korozijas izturība

Saskaroties ar gaisu, uz alumīnija virsmas gandrīz acumirklī veidojas alumīnija oksīda slānis. 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 aptuveni trīs reizes lielāka nekā tēraudam. Tas padara alumīniju par svarīgu materiālu gan dzesēšanas, gan apkures vajadzībām, piemēram, siltummaiņiem. Apvienojumā ar to, ka alumīnijs ir netoksisks, šī īpašība nozīmē, ka to plaši izmanto virtuves piederumos un virtuves piederumos.

Alumīnija elektrovadītspēja

Tāpat kā varam, arī alumīnijam ir pietiekami augsta elektrovadītspēja, lai to izmantotu kā elektrības vadītāju. Lai gan parasti izmantotā vadošā sakausējuma (1350) vadītspēja ir tikai aptuveni 62% no atkvēlināta vara vadītspējas, tas sver tikai vienu trešdaļu mazāk un tāpēc var vadīt divreiz vairāk elektrības, salīdzinot ar tāda paša svara varu.

Alumīnija atstarošanas spēja

No UV līdz infrasarkanajam starojumam alumīnijs ir lielisks starojuma enerģijas atstarotājs. Redzamās gaismas atstarošanas spēja aptuveni 80% apmērā nozīmē, ka to plaši izmanto gaismekļos. Tās pašas atstarošanas īpašības padara...alumīnijsIdeāli piemērots kā izolācijas materiāls aizsardzībai pret saules stariem vasarā, vienlaikus izolējot pret siltuma zudumiem ziemā.

2. tabula.Alumīnija īpašības.

Alumīnija mehāniskās īpašības

Alumīniju var ievērojami deformēt bez bojājumiem. Tas ļauj alumīniju veidot, izmantojot velmēšanu, ekstrudēšanu, stiepšanu, apstrādi un citus mehāniskus procesus. To var arī liešanas procesā izmantot ar augstu pielaidi.

Alumīnija īpašību pielāgošanai var izmantot leģēšanu, auksto apstrādi un termisko apstrādi.

Tīra alumīnija stiepes izturība ir aptuveni 90 MPa, bet dažiem termiski apstrādājamiem sakausējumiem to var palielināt līdz vairāk nekā 690 MPa.

Alumīnija standarti

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

4. tabula.EN standarti alumīnijam

EN standarti atšķiras no vecā standarta BS1470 šādās jomās:

• Ķīmiskais sastāvs - nemainīgs.
• Sakausējumu numerācijas sistēma – nemainīga.
• Termiski apstrādājamo sakausējumu atlaidināšanas apzīmējumi tagad aptver plašāku īpašo atlaidināšanas veidu klāstu. Nestandarta lietojumiem ir ieviesti līdz pat četriem cipariem aiz burta T (piemēram, T6151).
• Termiski neapstrādājamu sakausējumu rūdīšanas apzīmējumi — esošie rūdīšanas veidi nav mainīti, bet rūdīšanas veidi tagad ir visaptverošāk definēti attiecībā uz to veidošanās veidu. Mīkstais (O) rūdījums tagad ir H111, un ir ieviesta starprūdīšana H112. 5251 sakausējuma rūdīšanas veidi tagad ir norādīti kā H32/H34/H36/H38 (ekvivalents H22/H24 utt.). H19/H22 un H24 tagad ir norādīti atsevišķi.
• Mehāniskās īpašības — saglabājas līdzīgas iepriekšējiem rādītājiem. Testa sertifikātos tagad jānorāda 0,2 % pārbaudes spriegums.
• Pielaides ir pastiprinātas dažādās pakāpēs.
  

  Alumīnija termiskā apstrāde

  Alumīnija sakausējumiem var pielietot dažādas termiskās apstrādes metodes:

  • Homogenizācija – segregācijas noņemšana karsējot pēc liešanas.
  • Atkvēlināšana – izmanto pēc aukstās apstrādes, lai mīkstinātu deformācijas sacietējošus sakausējumus (1XXX, 3XXX un 5XXX).
  • Nokrišņu vai vecuma sacietēšana (sakausējumi 2XXX, 6XXX un 7XXX).
  • Nokrišņiem cietējošu sakausējumu šķīduma termiskā apstrāde pirms novecošanas.
  • Krāsnošana pārklājumu sacietēšanai
  • Pēc termiskās apstrādes apzīmējumu numuriem pievieno sufiksu.
  • Sufikss F nozīmē “kā sagatavs”.
  • O nozīmē “atkvēlināti kalti izstrādājumi”.
  • T nozīmē, ka tas ir “termiski apstrādāts”.
  • W nozīmē, ka materiāls ir termiski apstrādāts šķīdumā.
  • H attiecas uz termiski neapstrādājamiem sakausējumiem, kas ir “aukstā apstrāde” vai “sacietēšana”.
  • Termiski neapstrādājami sakausējumi ir 3XXX, 4XXX un 5XXX grupās.