Aluminium ist das weltweit am häufigsten vorkommende Metall und das dritthäufigste Element, das 8% der Erdkruste ausmacht. Die Vielseitigkeit von Aluminium macht es zum am häufigsten verwendeten Metall nach Stahl.
Produktion von Aluminium
Aluminium wird vom Mineral Bauxit abgeleitet. Bauxit wird über den Bayer -Prozess in Aluminiumoxid (Aluminiumoxid) umgewandelt. Die Aluminiumoxid wird dann unter Verwendung von Elektrolytzellen und dem Hall-Heroult-Prozess in Aluminiummetall umgewandelt.
Jährliche Nachfrage nach Aluminium
Die weltweite Nachfrage nach Aluminium beträgt rund 29 Millionen Tonnen pro Jahr. Etwa 22 Millionen Tonnen ist ein neues Aluminium und 7 Millionen Tonnen ist Recycling -Aluminiumschrott. Die Verwendung von recyceltem Aluminium ist wirtschaftlich und ökologisch überzeugend. Es dauert 14.000 kWh, um 1 Tonne New Aluminium zu produzieren. Umgekehrt dauert es nur 5% davon, um eine Tonne Aluminium zu remelt und zu recyceln. Es gibt keinen Qualitätsunterschied zwischen jungfräulichen und recycelten Aluminiumlegierungen.
Anwendungen von Aluminium
ReinAluminiumist weich, duktil, korrosionsbeständig und hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Es wird häufig für Folien- und Leiterkabel verwendet, aber es ist erforderlich, mit anderen Elementen zu legieren, um die höheren Stärken bereitzustellen, die für andere Anwendungen erforderlich sind. Aluminium ist eines der leichtesten technischen Metalle mit einem der Stahl überlegenen Festigkeit zu Gewicht.
Durch die Verwendung verschiedener Kombinationen seiner vorteilhaften Eigenschaften wie Festigkeit, Leichtigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Recyclingfähigkeit und Formbarkeit wird Aluminium in einer immer größeren Anzahl von Anwendungen eingesetzt. Diese Produktpalette reicht von strukturellen Materialien bis hin zu dünnen Verpackungsfolien.
Legierungsbezeichnungen
Aluminium wird am häufigsten mit Kupfer, Zink, Magnesium, Silizium, Mangan und Lithium legiert. Es werden auch kleine Ergänzungen von Chrom, Titan, Zirkonium, Blei, Wismut und Nickel hergestellt und Eisen ist ausnahmslos in kleinen Mengen vorhanden.
Es gibt über 300 Schmutzlegierungen mit 50 allgemeiner Verwendung. Sie werden normalerweise durch ein vier Figurensystem identifiziert, das aus den USA stammt und jetzt allgemein akzeptiert wird. Tabelle 1 beschreibt das System für Schmiedelegierungen. Gusslegierungen haben ähnliche Bezeichnungen und verwenden ein fünfstelliges System.
Tabelle 1.Bezeichnungen für Schmiede Aluminiumlegierungen.
| Legierungselement | Geschmiert |
|---|---|
| Keine (99%+ Aluminium) | 1xxx |
| Kupfer | 2xxx |
| Mangan | 3xxx |
| Silizium | 4xxx |
| Magnesium | 5xxx |
| Magnesium + Silizium | 6xxx |
| Zink | 7xxx |
| Lithium | 8xxx |
Für nicht alloyierte Schmiede Aluminiumlegierungen, die als 1xxx bezeichnet werden, repräsentieren die letzten beiden Ziffern die Reinheit des Metalls. Sie entsprechen den letzten zwei Ziffern nach dem Dezimalpunkt, wenn Aluminiumreinheit auf 0,01 Prozent exprimiert wird. Die zweite Ziffer zeigt Modifikationen der Verunreinigungsgrenzen an. Wenn die zweite Ziffer Null ist, zeigt sie ein unlegiertes Aluminium mit natürlichen Verunreinigungsgrenzen an und 1 bis 9 zeigt individuelle Verunreinigungen oder Legierungselemente an.
Für die 2xxx bis 8xxx -Gruppen identifizieren die letzten beiden Ziffern verschiedene Aluminiumlegierungen in der Gruppe. Die zweite Ziffer zeigt Legierungsmodifikationen an. Eine zweite Ziffer von Null zeigt die ursprüngliche Legierung und Ganzzahlen 1 bis 9 an.
Physikalische Eigenschaften von Aluminium
Aluminiumdichte
Aluminium hat eine Dichte um ein Drittel mit Stahl oder Kupfer, wodurch es zu einem der leicht erhältlichen Metalle der im Handel erhältlichen Metalle ist. Das resultierende Verhältnis mit hoher Festigkeit zu Gewicht macht es zu einem wichtigen Strukturmaterial, das insbesondere für die Transportindustrie erhöhte Nutzlasten oder Kraftstoffeinsparungen ermöglicht.
Stärke des Aluminiums
Reines Aluminium hat keine hohe Zugfestigkeit. Die Zugabe von Legierungselementen wie Mangan, Silizium, Kupfer und Magnesium kann jedoch die Festigkeitseigenschaften von Aluminium erhöhen und eine Legierung mit Eigenschaften erzeugen, die auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten sind.
Aluminiumist gut für kalte Umgebungen geeignet. Es hat den Vorteil gegenüber Stahl darin, dass seine Zugfestigkeit mit abnehmender Temperatur zunimmt und gleichzeitig seine Zähigkeit beibehält. Stahl dagegen wird bei niedrigen Temperaturen spröde.
Korrosionsresistenz von Aluminium
Wenn sie Luft ausgesetzt sind, bildet sich eine Schicht Aluminiumoxid fast sofort auf der Oberfläche von Aluminium. Diese Schicht hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Es ist ziemlich resistent gegen die meisten Säuren, aber weniger resistent gegen Alkalien.
Wärmeleitfähigkeit von Aluminium
Die thermische Leitfähigkeit von Aluminium ist etwa dreimal höher als die von Stahl. Dies macht Aluminium zu einem wichtigen Material für Kühl- und Heizanwendungen wie Wärmexchanger. In Kombination mit nicht toxischem, bedeutet diese Eigenschaft, dass Aluminium in kochendem Kochutensilien und Küchengeschirr ausgiebig verwendet wird.
Elektrische Leitfähigkeit von Aluminium
Neben Kupfer hat Aluminium eine elektrische Leitfähigkeit, die hoch genug für die Verwendung als elektrischer Leiter. Obwohl die Leitfähigkeit der häufig verwendeten leitenden Legierung (1350) nur etwa 62% des geglühten Kupfers beträgt, ist sie nur ein Drittel mit dem Gewicht und kann daher doppelt so viel Elektrizität im Vergleich zu Kupfer des gleichen Gewichts leiten.
Reflexionsvermögen von Aluminium
Aluminium ist von UV zu Infra-Rot ein ausgezeichneter Reflektor von Strahlungsenergie. Sichtbares Lichtreflektivität von etwa 80% bedeutet, dass es in Leuchten weit verbreitet ist. Die gleichen Eigenschaften des Reflexionsvermögens machenAluminiumIdeal als Isoliermaterial, um im Sommer vor den Sonnenstrahlen zu schützen, während sie im Winter gegen Wärmeverlust isoliert werden.
Tabelle 2.Eigenschaften für Aluminium.
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Atomnummer | 13 |
| Atomgewicht (g/mol) | 26.98 |
| Wertigkeit | 3 |
| Kristallstruktur | FCC |
| Schmelzpunkt (° C) | 660.2 |
| Siedepunkt (° C) | 2480 |
| Mittlere spezifische Wärme (0-100 ° C) (cal/g. ° C) | 0,219 |
| Wärmeleitfähigkeit (0-100 ° C) (CAL/CMS. ° C) | 0,57 |
| Koeffizient der linearen Expansion (0-100 ° C) (x10-6/° C) | 23.5 |
| Elektrischer Widerstand bei 20 ° C (ω.Cm) | 2.69 |
| Dichte (g/cm3) | 2.6898 |
| Elastizitätsmodul (GPA) | 68,3 |
| Poissons -Verhältnis | 0,34 |
Mechanische Eigenschaften von Aluminium
Aluminium kann ohne Versagen stark deformiert werden. Auf diese Weise kann Aluminium durch Rollen, Extrudieren, Zeichnen, Bearbeitung und andere mechanische Prozesse gebildet werden. Es kann auch zu einer hohen Toleranz gegossen werden.
Legierung, Kaltarbeit und Wärmebehandlung können alle verwendet werden, um die Eigenschaften von Aluminium anzupassen.
Die Zugfestigkeit von reinem Aluminium beträgt etwa 90 MPa, aber dies kann für einige Wärmebehandlungslegierungen auf über 690 MPa erhöht werden.
Aluminiumstandards
Der alte BS1470 -Standard wurde durch neun EN -Standards ersetzt. Die EN -Standards sind in Tabelle 4 angegeben.
Tabelle 4.EN -Standards für Aluminium
| Standard | Umfang |
|---|---|
| EN485-1 | Technische Bedingungen für Inspektion und Lieferung |
| EN485-2 | Mechanische Eigenschaften |
| EN485-3 | Toleranzen für heißes gerolltes Material |
| EN485-4 | Toleranzen für kaltes gerolltes Material |
| EN515 | Temperaturbezeichnungen |
| EN573-1 | Numerisches Legierungsbezeichnungssystem |
| EN573-2 | Chemische Symbolbezeichnungssystem |
| EN573-3 | Chemische Zusammensetzungen |
| EN573-4 | Produktformen in verschiedenen Legierungen |
Die EN -Standards unterscheiden sich in den folgenden Bereichen vom alten Standard BS1470:
- Chemische Zusammensetzungen - unverändert.
- Legierungsnummerierungssystem - unverändert.
- Temperaturbezeichnungen für hitzebehandelbare Legierungen decken jetzt eine breitere Palette von Spezialmetzern ab. Bis zu vier Ziffern nach dem T wurden für nicht Standardanwendungen eingeführt (z. B. T6151).
- Temperaturbezeichnungen für nicht hitzebehandelbare Legierungen - Bestehende Gemüter sind unverändert, aber die Gemüter sind jetzt umfassender in Bezug auf ihre Erstellung definiert. Weiches (o) Temperament beträgt jetzt H111 und ein Zwischentemperament H112 wurde eingeführt. Für Legierungen werden 5251 Temperien jetzt als H32/H34/H36/H38 (gleichwertig zu H22/H24 usw.) angezeigt. H19/H22 & H24 werden jetzt getrennt angezeigt.
- Mechanische Eigenschaften - bleiben den früheren Zahlen ähnlich. 0,2% Beweisstress muss nun in Testzertifikaten angegeben werden.
- Toleranzen wurden in verschiedenen Grad festgezogen.
Wärmebehandlung von Aluminium
Eine Reihe von Wärmebehandlungen kann auf Aluminiumlegierungen angewendet werden:
- Homogenisierung - Die Entfernung der Segregation durch Erhitzen nach dem Gießen.
- Tempern-verwendet, nachdem kalt gearbeitet wurde, um arbeitsbezogene Legierungen (1xxx, 3xxx und 5xxx) zu mildern.
- Niederschlag oder Altersverhärtung (Legierungen 2xxx, 6xxx und 7xxx).
- Lösungswärmebehandlung vor dem Alterung von Niederschlagshärtungslegierungen.
- Bevorzucken Sie die Härte von Beschichtungen
- Nach der Wärmebehandlung wird ein Suffix zu den Bezeichnungszahlen hinzugefügt.
- Das Suffix F bedeutet „wie erfunden“.
- O bedeutet „geglühte Schmiedeprodukte“.
- T bedeutet, dass es „Hitze behandelt“ wurde.
- W bedeutet, dass das Material lösungswärme behandelt wurde.
- H bezieht sich auf nicht hitzebehandelbare Legierungen, die "kaltbearbeitet" oder "abgehärtet" sind.
- Die nicht heat behandelbaren Legierungen sind die in den Gruppen 3xxx-, 4xxx- und 5xxx-Gruppen.
Postzeit: Jun-16-2021