Aluminij je najzastupljeniji metal na svijetu i treći je najčešći element koji sadrži 8% zemaljske kore. Svestranost aluminija čini ga najčešće korištenim metalom nakon čelika.

Proizvodnja aluminija

Aluminij je izveden iz mineralnog boksita. Boksit se pretvara u aluminijski oksid (glinica) putem Bayer procesa. Glinica se zatim pretvara u aluminijski metal pomoću elektrolitičkih stanica i postupka Hall-Heroult.

Godišnja potražnja aluminija

Potražnja za aluminijem u svijetu iznosi oko 29 milijuna tona godišnje. Oko 22 milijuna tona je novi aluminij, a 7 milijuna tona reciklira aluminijski otpad. Upotreba recikliranog aluminija ekonomski je i ekološki uvjerljiva. Potrebno je 14.000 kWh za proizvodnju 1 tone novog aluminija. Suprotno tome, potrebno je samo 5% ovoga da se obruši i reciklira jednu tonu aluminija. Nema razlike u kvaliteti između djevičanskih i recikliranih aluminijskih legura.

Primjene aluminija

Čistaluminijje mekan, duktilan, otporan na koroziju i ima visoku električnu vodljivost. Naširoko se koristi za kabele folije i vodiča, ali legiranje s drugim elementima potrebno je da se osigura veće snage potrebne za druge primjene. Aluminij je jedan od najlakših inženjerskih metala, koji ima omjer snage i težine superiorni prema čeliku.

Koristeći različite kombinacije njegovih povoljnih svojstava kao što su čvrstoća, lakoća, otpornost na koroziju, reciklabilnost i formabilnost, aluminij se koristi u sve većem broju aplikacija. Ovaj niz proizvoda kreće se od strukturnih materijala do tankih pakiranja folija.

Oznake legura

Aluminij je najčešće legiran bakrom, cinkom, magnezijem, silicijumom, manganom i litijem. Također su napravljeni mali dodaci kroma, titana, cirkonija, olova, bizmuta i nikla, a željezo je uvijek prisutno u malim količinama.

Postoji preko 300 kovanih legura s 50 zajedničke uporabe. Obično ih identificira sustav s četiri figura koji je nastao u SAD -u i sada je univerzalno prihvaćen. Tablica 1 opisuje sustav za kovane legure. Legure lijeva imaju slične oznake i koriste petoznamenkasti sustav.

Tablica 1.Oznake za kovane aluminijske legure.

Za nevelirane kovane aluminijske legure označene 1xxx, posljednje dvije znamenke predstavljaju čistoću metala. Oni su ekvivalent posljednje dvije znamenke nakon decimalne točke kada je aluminijska čistoća izražena na najbližih 0,01 posto. Druga znamenka označava izmjene u granicama nečistoće. Ako je druga znamenka jednaka nuli, ona ukazuje na nelegirani aluminij koji ima prirodne granice nečistoće i 1 do 9, ukazuju na pojedinačne nečistoće ili legirajuće elemente.

Za 2xxx do 8xxx grupe, posljednje dvije znamenke identificiraju različite aluminijske legure u grupi. Druga znamenka označava izmjene legura. Druga znamenka nule ukazuje na originalnu leguru i cijeli brojevi od 1 do 9 ukazuju na uzastopne modifikacije legura.

Fizička svojstva aluminija

Gustoća aluminija

Aluminij ima gustoću oko jedne trećine čelika ili bakra što ga čini jednim od najlakših komercijalno dostupnih metala. Rezultirajući omjer visoke čvrstoće i težine čini ga važnim strukturnim materijalom koji omogućava povećane opterećenja ili uštede goriva za prometnu industriju.

Snaga aluminija

Čisti aluminij nema visoku vlačnu čvrstoću. Međutim, dodavanje legirajućih elemenata poput mangana, silicija, bakra i magnezija može povećati svojstva čvrstoće aluminija i proizvesti leguru s svojstvima prilagođenim određenim primjenama.

Aluminijdobro odgovara hladnim okruženjima. Prednost je u odnosu na čelik jer se njegova vlačna čvrstoća povećava s smanjenjem temperature zadržavajući svoju žilavost. Čelik s druge strane postaje krhki pri niskim temperaturama.

Korozijska otpornost aluminija

Kad je izložen zraku, sloj aluminij oksida formira se gotovo trenutno na površini aluminija. Ovaj sloj ima izvrstan otpor na koroziju. Prilično je otporan na većinu kiselina, ali manje otporan na alkalije.

Toplinska vodljivost aluminija

Toplinska vodljivost aluminija je oko tri puta veća od čelika. To čini aluminij važan materijal i za hlađenje i grijanje primjene poput izmjenjivača topline. U kombinaciji s ne-toksičnim, ovo svojstvo znači da se aluminij intenzivno koristi u priboru za kuhanje i kuhinjskom priboru.

Električna vodljivost aluminija

Uz bakar, aluminij ima električnu vodljivost dovoljno visoku za upotrebu kao električni vodič. Iako je vodljivost najčešće korištenih legura (1350) samo oko 62% žaruljenog bakra, to je samo jedna trećina težine i stoga može provesti dvostruko više električne energije u usporedbi s bakrom iste težine.

Reflektivnost aluminija

Od UV do infracrvenog, aluminij je izvrstan reflektor zračenja energije. Vidljiva reflektivnost svjetlosti od oko 80% znači da se široko koristi u rasvjetnim uvjetima. Ista svojstva reflektivnosti činealuminijIdealno kao izolacijski materijal za zaštitu od sunčevih zraka ljeti, dok je zimi izolirajući od gubitka topline.

Tablica 2.Svojstva za aluminij.

Mehanička svojstva aluminija

Aluminij se može ozbiljno deformirati bez neuspjeha. To omogućava formiranje aluminija valjanjem, ekstrudiranjem, crtanjem, obradom i drugim mehaničkim procesima. Također se može baciti na visoku toleranciju.

Legiranje, hladno rad i liječenje topline mogu se koristiti za prilagođavanje svojstava aluminija.

Vučna čvrstoća čistog aluminija iznosi oko 90 MPa, ali to se može povećati na preko 690 MPa za neke legure koje se mogu liječiti.

Aluminijski standardi

Stari standard BS1470 zamijenjen je s devet standarda. EN standardi su navedeni u tablici 4.

Tablica 4.EN standardi za aluminij

EN standardi se razlikuju od starog standarda, BS1470 u sljedećim područjima:

• Kemijski kompozicije - nepromijenjeni.
• Sustav numeriranja legura - nepromijenjen.
• Oznake temperature za legure u liječenju topline sada pokrivaju širi raspon posebnih temperatura. Do četiri znamenke nakon T-a uvedene su za ne-standardne aplikacije (npr. T6151).
• Oznake temperature za legure koje se ne mogu topline - postojeće temperature su nepromijenjene, ali temperature su sada sveobuhvatnije definirane u smislu načina na koji su stvoreni. Meka (O) temperatura je sada H111 i uvedena je intermedijarna temperatura H112. Za leguru 5251 Temperi su sada prikazani kao H32/H34/H36/H38 (ekvivalent H22/H24, itd.). H19/H22 i H24 sada su prikazani odvojeno.
• Mehanička svojstva - ostaju slična prethodnim figurama. 0,2% dokaznog stresa sada se mora citirati na testnim certifikatima.
• Tolerancije su pooštrene do različitih stupnjeva.
  

  Toplotna obrada aluminija

  Na aluminijske legure može se primijeniti niz toplinskih tretmana:

  • Homogenizacija - uklanjanje segregacije zagrijavanjem nakon lijevanja.
  • Žarenje-koristi se nakon hladnog rada za omekšavanje legura za otvrdnju radnog otvrdnjaka (1xxx, 3xxx i 5xxx).
  • Oborine ili stvrdnjavanje dobi (legure 2xxx, 6xxx i 7xxx).
  • Otopina toplinska obrada prije starenja legura za otvrdnjavanje oborina.
  • Zamah za očvršćivanje premaza
  • Nakon toplinske obrade dodaje se sufiks brojevima oznake.
  • Sufiks F znači "kako je izrađen".
  • O znači "žarkirani kovani proizvodi".
  • T znači da je "toplinski tretiran".
  • W znači da je materijal toplinski tretiran.
  • H se odnosi na legure koje se ne mogu topline koje su "hladno radile" ili "naprezanje učvršćeno".
  • Legure koje se ne mogu zagrijavati su one u skupinama 3xxx, 4xxx i 5xxx.