Aluminium er verdens mest udbredte metal og er det tredje mest almindelige grundstof, der omfatter 8% af jordskorpen. Aluminiums alsidighed gør det til det mest udbredte metal efter stål.

Produktion af aluminium

Aluminium er afledt af mineralet bauxit. Bauxit omdannes til aluminiumoxid (aluminiumoxid) via Bayer-processen. Aluminiumoxidet omdannes derefter til aluminiummetal ved hjælp af elektrolyseceller og Hall-Heroult-processen.

Årlig efterspørgsel af aluminium

Den globale efterspørgsel efter aluminium er omkring 29 millioner tons om året. Omkring 22 millioner tons er nyt aluminium og 7 millioner tons er genanvendt aluminiumskrot. Brugen af ​​genanvendt aluminium er økonomisk og miljømæssigt overbevisende. Det tager 14.000 kWh at producere 1 ton nyt aluminium. Omvendt kræver det kun 5% af dette at omsmelte og genanvende et ton aluminium. Der er ingen kvalitetsforskel mellem jomfruelige og genbrugte aluminiumslegeringer.

Anvendelser af aluminium

Renaluminiumer blød, duktil, korrosionsbestandig og har en høj elektrisk ledningsevne. Det er meget udbredt til folie- og lederkabler, men legering med andre elementer er nødvendigt for at give de højere styrker, der er nødvendige til andre applikationer. Aluminium er et af de letteste tekniske metaller, der har et styrke/vægt-forhold, der er bedre end stål.

Ved at udnytte forskellige kombinationer af dets fordelagtige egenskaber såsom styrke, lethed, korrosionsbestandighed, genanvendelighed og formbarhed, bliver aluminium brugt i et stadigt stigende antal anvendelser. Denne række af produkter spænder fra strukturelle materialer til tynde emballagefolier.

Legeringsbetegnelser

Aluminium er oftest legeret med kobber, zink, magnesium, silicium, mangan og lithium. Små tilsætninger af chrom, titanium, zirconium, bly, bismuth og nikkel er også lavet, og jern er uvægerligt til stede i små mængder.

Der er over 300 smedelegeringer med 50 i almindelig brug. De identificeres normalt af et firecifret system, som stammer fra USA og nu er universelt accepteret. Tabel 1 beskriver systemet for smedelegeringer. Støbte legeringer har lignende betegnelser og bruger et femcifret system.

Tabel 1.Betegnelser for bearbejdede aluminiumslegeringer.

For ulegerede bearbejdede aluminiumslegeringer betegnet 1XXX repræsenterer de sidste to cifre metallets renhed. De svarer til de sidste to cifre efter decimaltegnet, når aluminiums renhed er udtrykt til nærmeste 0,01 procent. Det andet ciffer angiver ændringer i urenhedsgrænserne. Hvis det andet ciffer er nul, angiver det ulegeret aluminium med naturlige urenhedsgrænser, og 1 til 9 angiver individuelle urenheder eller legeringselementer.

For grupperne 2XXX til 8XXX identificerer de sidste to cifre forskellige aluminiumslegeringer i gruppen. Det andet ciffer angiver legeringsmodifikationer. Et andet ciffer på nul angiver den oprindelige legering, og heltal 1 til 9 angiver på hinanden følgende legeringsmodifikationer.

Fysiske egenskaber af aluminium

Densitet af aluminium

Aluminium har en densitet omkring en tredjedel af stål eller kobber, hvilket gør det til et af de letteste kommercielt tilgængelige metaller. Det resulterende høje styrke/vægt-forhold gør det til et vigtigt konstruktionsmateriale, der tillader øget nyttelast eller brændstofbesparelser for især transportindustrien.

Styrke af aluminium

Rent aluminium har ikke en høj trækstyrke. Tilsætning af legeringselementer som mangan, silicium, kobber og magnesium kan dog øge aluminiums styrkeegenskaber og producere en legering med egenskaber, der er skræddersyet til særlige applikationer.

Aluminiumer velegnet til kolde omgivelser. Den har den fordel i forhold til stål, at dens trækstyrke øges med faldende temperatur, samtidig med at den bevarer sin sejhed. Stål på den anden side bliver skørt ved lave temperaturer.

Korrosionsbestandighed af aluminium

Når det udsættes for luft, dannes et lag af aluminiumoxid næsten øjeblikkeligt på overfladen af ​​aluminium. Dette lag har fremragende modstandsdygtighed over for korrosion. Det er ret modstandsdygtigt over for de fleste syrer, men mindre modstandsdygtigt over for alkalier.

Termisk ledningsevne af aluminium

Den termiske ledningsevne af aluminium er omkring tre gange større end for stål. Dette gør aluminium til et vigtigt materiale til både køle- og varmeapplikationer, såsom varmevekslere. Kombineret med at det er ugiftigt betyder denne egenskab, at aluminium bruges i vid udstrækning i køkkenredskaber og køkkenudstyr.

Elektrisk ledningsevne af aluminium

Sammen med kobber har aluminium en elektrisk ledningsevne høj nok til brug som en elektrisk leder. Selvom ledningsevnen af ​​den almindeligt anvendte ledende legering (1350) kun er omkring 62 % af udglødet kobber, er den kun en tredjedel af vægten og kan derfor lede dobbelt så meget elektricitet sammenlignet med kobber af samme vægt.

Refleksevne af aluminium

Fra UV til infrarød er aluminium en fremragende reflektor af strålingsenergi. Refleksion af synligt lys på omkring 80 % betyder, at det er meget udbredt i lysarmaturer. De samme egenskaber af reflektivitet gøraluminiumideelt som isoleringsmateriale til at beskytte mod solens stråler om sommeren, mens det isolerer mod varmetab om vinteren.

Tabel 2.Egenskaber for aluminium.

Mekaniske egenskaber af aluminium

Aluminium kan blive alvorligt deformeret uden fejl. Dette gør det muligt at danne aluminium ved valsning, ekstrudering, trækning, bearbejdning og andre mekaniske processer. Den kan også støbes til en høj tolerance.

Legering, koldbearbejdning og varmebehandling kan alle bruges til at skræddersy aluminiums egenskaber.

Trækstyrken af ​​rent aluminium er omkring 90 MPa, men denne kan øges til over 690 MPa for nogle varmebehandlelige legeringer.

Aluminium standarder

Den gamle BS1470-standard er blevet erstattet af ni EN-standarder. EN-standarderne er angivet i tabel 4.

Tabel 4.EN standarder for aluminium

EN-standarderne adskiller sig fra den gamle standard, BS1470 på følgende områder:

• Kemiske sammensætninger – uændret.
• Legeringsnummereringssystem – uændret.
• Tempereringsbetegnelser for varmebehandlelige legeringer dækker nu et bredere udvalg af specielle temperamenter. Op til fire cifre efter T er blevet indført for ikke-standard applikationer (f.eks. T6151).
• Tempereringsbetegnelser for legeringer, der ikke kan varmebehandles – eksisterende temperamenter er uændrede, men temperamenter er nu mere omfattende defineret med hensyn til, hvordan de skabes. Blødt (O) temperament er nu H111, og et mellemtemperering H112 er blevet indført. For legering 5251 er temperamenter nu vist som H32/H34/H36/H38 (svarende til H22/H24 osv.). H19/H22 & H24 er nu vist separat.
• Mekaniske egenskaber - forbliver magen til tidligere figurer. 0,2% Proof Stress skal nu noteres på testcertifikater.
• Tolerancerne er blevet strammet i forskellige grader.
  

  Varmebehandling af aluminium

  En række varmebehandlinger kan anvendes på aluminiumslegeringer:

  • Homogenisering – fjernelse af segregation ved opvarmning efter støbning.
  • Udglødning – bruges efter koldbearbejdning til at blødgøre hærdede legeringer (1XXX, 3XXX og 5XXX).
  • Udfældning eller ældningshærdning (legeringer 2XXX, 6XXX og 7XXX).
  • Opløsningsvarmebehandling før ældning af udfældningshærdende legeringer.
  • Komfur til hærdning af belægninger
  • Efter varmebehandling tilføjes et suffiks til betegnelsesnumrene.
  • Endelsen F betyder "som fremstillet".
  • O betyder "glødede smedeprodukter".
  • T betyder, at det er blevet "varmebehandlet".
  • W betyder, at materialet er blevet opløsningsvarmebehandlet.
  • H henviser til legeringer, der ikke kan varmebehandles, og som er "koldbearbejdede" eller "strækhærdede".
  • De ikke-varmebehandlelige legeringer er dem i grupperne 3XXX, 4XXX og 5XXX.