Алюміній є найпоширенішим металом у світі та третім за поширеністю елементом, який становить 8% земної кори. Універсальність алюмінію робить його найпоширенішим металом після сталі.

Виробництво алюмінію

Алюміній отримують з мінералу бокситу. Боксит перетворюється на оксид алюмінію (оксид алюмінію) за допомогою процесу Байєра. Потім оксид алюмінію перетворюється на металевий алюміній за допомогою електролітичних елементів і процесу Холла-Еру.

Річний попит на алюміній

Світовий попит на алюміній становить близько 29 мільйонів тонн на рік. Близько 22 мільйонів тонн нового алюмінію і 7 мільйонів тонн переробленого алюмінієвого брухту. Використання переробленого алюмінію економічно та екологічно вигідно. Для виробництва 1 тонни нового алюмінію потрібно 14 000 кВт/год. І навпаки, для переплавлення та переробки однієї тонни алюмінію потрібно лише 5% цього. Немає різниці в якості між первинними та переробленими алюмінієвими сплавами.

Застосування алюмінію

Чистийалюмінійм'який, пластичний, стійкий до корозії і має високу електропровідність. Він широко використовується для фольгованих і провідних кабелів, але сплав з іншими елементами необхідний для забезпечення вищої міцності, необхідної для інших застосувань. Алюміній є одним із найлегших конструкційних металів, за співвідношенням міцності до ваги перевершує сталь.

Завдяки використанню різноманітних комбінацій його переваг, таких як міцність, легкість, стійкість до корозії, здатність до вторинної переробки та формування, алюміній використовується у дедалі зростаючій кількості застосувань. Цей діапазон продуктів варіюється від конструкційних матеріалів до тонкої пакувальної фольги.

Позначення сплавів

Алюміній найчастіше легують міддю, цинком, магнієм, кремнієм, марганцем і літієм. Також додаються невеликі добавки хрому, титану, цирконію, свинцю, вісмуту та нікелю, а залізо незмінно присутнє в невеликих кількостях.

Існує понад 300 оброблених сплавів, 50 з яких широко використовуються. Зазвичай вони ідентифікуються системою чотирьох цифр, яка виникла в США і зараз є загальновизнаною. Таблиця 1 описує систему для деформованих сплавів. Литі сплави мають аналогічні позначення і використовують п'ятизначну систему.

Таблиця 1.Позначення деформованих алюмінієвих сплавів.

Для нелегованих оброблених алюмінієвих сплавів, позначених 1XXX, останні дві цифри позначають чистоту металу. Вони еквівалентні останнім двом цифрам після коми, коли чистота алюмінію виражається з точністю до 0,01 відсотка. Друга цифра вказує на зміни в межах вмісту домішок. Якщо друга цифра дорівнює нулю, це вказує на нелегований алюміній з природними межами домішок, а від 1 до 9 вказує на окремі домішки або легуючі елементи.

Для груп від 2XXX до 8XXX останні дві цифри ідентифікують різні алюмінієві сплави в групі. Друга цифра вказує на модифікації сплаву. Друга цифра нуль вказує на оригінальний сплав, а цілі числа від 1 до 9 вказують на послідовні модифікації сплаву.

Фізичні властивості алюмінію

Щільність алюмінію

Алюміній має щільність приблизно в одну третину від сталі або міді, що робить його одним із найлегших комерційно доступних металів. Високе співвідношення міцності до ваги робить його важливим конструкційним матеріалом, що дозволяє збільшити корисне навантаження або заощадити паливо, зокрема, для транспортних галузей.

Міцність алюмінію

Чистий алюміній не має високої міцності на розрив. Однак додавання легуючих елементів, таких як марганець, кремній, мідь і магній, може збільшити міцнісні властивості алюмінію та створити сплав із властивостями, адаптованими до конкретних застосувань.

Алюмінійдобре підходить для холодних середовищ. Він має перевагу над сталлю в тому, що його міцність на розрив збільшується зі зниженням температури, зберігаючи свою міцність. З іншого боку, сталь стає крихкою при низьких температурах.

Корозійна стійкість алюмінію

При контакті з повітрям на поверхні алюмінію майже миттєво утворюється шар оксиду алюмінію. Цей шар має відмінну стійкість до корозії. Він досить стійкий до більшості кислот, але менш стійкий до лугів.

Теплопровідність алюмінію

Теплопровідність алюмінію приблизно втричі більша, ніж у сталі. Це робить алюміній важливим матеріалом як для охолодження, так і для обігріву, наприклад для теплообмінників. У поєднанні з його нетоксичністю ця властивість означає, що алюміній широко використовується в кухонному та кухонному посуді.

Електропровідність алюмінію

Поряд з міддю, алюміній має досить високу електропровідність для використання в якості електричного провідника. Хоча провідність зазвичай використовуваного провідного сплаву (1350) становить лише близько 62% від відпаленої міді, він становить лише одну третину ваги і тому може проводити вдвічі більше електрики порівняно з міддю такої ж ваги.

Відбивна здатність алюмінію

Від УФ до інфрачервоного випромінювання, алюміній є чудовим відбивачем випромінювання. Коефіцієнт відбиття видимого світла близько 80% означає, що він широко використовується в освітлювальних приладах. Такі ж властивості відбивної здатності робитьалюмінійідеально підходить як ізоляційний матеріал для захисту від сонячних променів влітку та захисту від втрати тепла взимку.

Таблиця 2.Властивості алюмінію.

Механічні властивості алюмінію

Алюміній може сильно деформуватися без руйнування. Це дозволяє формувати алюміній прокаткою, екструдуванням, витягуванням, механічною обробкою та іншими механічними процесами. Його також можна відлити з високим допуском.

Для адаптації властивостей алюмінію можна використовувати легування, холодну обробку та термічну обробку.

Межа міцності на розрив чистого алюмінію становить близько 90 МПа, але для деяких сплавів, що піддаються термічній обробці, її можна збільшити до понад 690 МПа.

Алюмінієві стандарти

Старий стандарт BS1470 було замінено дев'ятьма стандартами EN. Стандарти EN наведені в таблиці 4.

Таблиця 4.Стандарти EN для алюмінію

Стандарти EN відрізняються від старого стандарту BS1470 у таких областях:

• Хімічний склад – без змін.
• Система нумерації сплавів – без змін.
• Позначення відпуску для сплавів, що піддаються термічній обробці, тепер охоплюють більш широкий діапазон спеціальних відпусків. До чотирьох цифр після Т було введено для нестандартних програм (наприклад, T6151).
• Позначення відпуску для сплавів, що не піддаються термічній обробці. Існуючі відпуски залишилися без змін, але відтепер тепер більш детально визначено спосіб їх створення. М’який (O) загарт тепер H111, а проміжний загарт H112. Для сплаву 5251 відпустки тепер відображаються як H32/H34/H36/H38 (еквівалентно H22/H24 тощо). H19/H22 і H24 тепер відображаються окремо.
• Механічні властивості – залишаються аналогічними попереднім показникам. 0,2% стійкості до напруги тепер має вказуватися в сертифікатах випробувань.
• Допуски були посилені різною мірою.
  

  Термічна обробка алюмінію

  Алюмінієві сплави можна піддавати різним термічним обробкам:

  • Гомогенізація – видалення сегрегації шляхом нагрівання після лиття.
  • Відпал – використовується після холодної обробки для розм’якшення зміцнювальних сплавів (1XXX, 3XXX і 5XXX).
  • Гартування дисперсійним або старінням (сплави 2ХХХ, 6ХХХ і 7ХХХ).
  • Термічна обробка розчину перед старінням сплавів дисперсійного зміцнення.
  • Печі для затвердіння покриттів
  • Після термообробки до номерів позначення додається суфікс.
  • Суфікс F означає «як виготовлений».
  • O означає «відпалені ковані вироби».
  • T означає, що він був «термічно оброблений».
  • W означає, що матеріал пройшов термічну обробку.
  • H означає сплави, що не піддаються термічній обробці, які піддаються «холодній обробці» або «деформаційному зміцненню».
  • Сплави, які не піддаються термічній обробці, належать до груп 3XXX, 4XXX та 5XXX.