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

Produktion af aluminium

Aluminium udvindes af mineralet bauxit. Bauxit omdannes til aluminiumoxid (aluminiumoxid) via Bayer-processen. Aluminiumoxiden omdannes derefter til aluminiummetal ved hjælp af elektrolytiske celler og Hall-Heroult-processen.

Årlig efterspørgsel efter 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 genbrugsaluminiumskrot. Brugen af ​​genbrugsaluminium er økonomisk og miljømæssigt fordelagtig. Det kræver 14.000 kWh at producere 1 ton nyt aluminium. Omvendt kræver det kun 5% af dette at omsmelte og genbruge et ton aluminium. Der er ingen forskel i kvaliteten mellem jomfruelige og genbrugte aluminiumlegeringer.

Anvendelser af aluminium

Renaluminiumer blødt, duktilt, korrosionsbestandigt og har en høj elektrisk ledningsevne. Det bruges i vid udstrækning til folie- og lederkabler, men legering med andre elementer er nødvendig for at give de højere styrker, der er nødvendige til andre anvendelser. Aluminium er et af de letteste ingeniørmetaller og har et styrke-til-vægt-forhold, der er bedre end stål.

Ved at udnytte forskellige kombinationer af dets fordelagtige egenskaber, såsom styrke, lethed, korrosionsbestandighed, genanvendelighed og formbarhed, anvendes aluminium i et stadigt stigende antal anvendelser. Dette udvalg af produkter spænder fra strukturmaterialer til tynde emballagefolier.

Legeringsbetegnelser

Aluminium legeres oftest med kobber, zink, magnesium, silicium, mangan og lithium. Små tilsætninger af krom, titanium, zirconium, bly, vismut og nikkel forekommer også, og jern er altid til stede i små mængder.

Der findes over 300 smedelegeringer, hvoraf 50 er almindeligt anvendte. De identificeres normalt ved hjælp af et firecifret system, der 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 smedede aluminiumlegeringer.

For ulegerede smedede aluminiumlegeringer betegnet 1XXX repræsenterer de sidste to cifre metallets renhed. De svarer til de sidste to cifre efter decimaltegnet, når aluminiumsrenhed udtrykkes 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 aluminiumlegeringer i gruppen. Det andet ciffer angiver legeringsmodifikationer. Et andet ciffer på nul angiver den oprindelige legering, og heltal 1 til 9 angiver fortløbende legeringsmodifikationer.

Aluminiums fysiske egenskaber

Aluminiums tæthed

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

Aluminiums styrke

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 bestemte anvendelser.

Aluminiumer velegnet til kolde miljøer. Det har den fordel i forhold til stål, at dets trækstyrke stiger med faldende temperatur, samtidig med at det bevarer sin sejhed. Stål bliver derimod sprødt ved lave temperaturer.

Korrosionsbestandighed af aluminium

Når aluminiumet udsættes for luft, dannes der næsten øjeblikkeligt et lag aluminiumoxid på overfladen. Dette lag har fremragende korrosionsbestandighed. Det er forholdsvis modstandsdygtigt over for de fleste syrer, men mindre modstandsdygtigt over for alkalier.

Termisk ledningsevne af aluminium

Aluminiums varmeledningsevne er omkring tre gange større end ståls. Dette gør aluminium til et vigtigt materiale til både køle- og varmeapplikationer, såsom varmevekslere. Kombineret med at det er giftfrit, betyder denne egenskab, at aluminium anvendes i vid udstrækning i køkkenredskaber og køkkenudstyr.

Elektrisk ledningsevne af aluminium

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

Reflektionsevne af aluminium

Fra UV til infrarød er aluminium en fremragende reflektor af strålingsenergi. Synlig lysreflektionsevne på omkring 80% betyder, at det er meget anvendt i lysarmaturer. De samme reflektionsegenskaber gøraluminiumideel som isoleringsmateriale til at beskytte mod solens stråler om sommeren, samtidig med at det isolerer mod varmetab om vinteren.

Tabel 2.Egenskaber for aluminium.

Mekaniske egenskaber ved aluminium

Aluminium kan deformeres kraftigt uden at svigte. Dette gør det muligt at forme aluminium ved valsning, ekstrudering, trækning, bearbejdning og andre mekaniske processer. Det kan også støbes med en høj tolerance.

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

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

Aluminiumstandarder

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:

• Kemisk sammensætning – uændret.
• Legeringsnummereringssystem – uændret.
• Anløbningsbetegnelser for varmebehandlelige legeringer dækker nu en bredere vifte af specielle anløbningsgrader. Op til fire cifre efter T'et er blevet introduceret for ikke-standardiserede applikationer (f.eks. T6151).
• Anløbsbetegnelser for ikke-varmebehandlelige legeringer – eksisterende anløbninger er uændrede, men anløbninger er nu mere omfattende defineret med hensyn til, hvordan de skabes. Blød (O) anløbning er nu H111, og en mellemliggende anløbning H112 er blevet introduceret. For legering 5251 vises anløbninger nu som H32/H34/H36/H38 (svarende til H22/H24 osv.). H19/H22 og H24 vises nu separat.
• Mekaniske egenskaber – forbliver de samme som tidligere tal. 0,2% prøvespænding skal nu angives på testcertifikater.
• Tolerancerne er blevet strammet i forskellige grader.
  

  Varmebehandling af aluminium

  En række varmebehandlinger kan anvendes på aluminiumlegeringer:

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