Алуминијум је најзаступљенији метал на свету и трећи је најчешћи елемент који чини 8% земљине коре. Свестраност алуминијума чини га најчешће коришћеним металом после челика.

Производња алуминијума

Алуминијум се добија од минерала боксита. Боксит се претвара у алуминијум оксид (глиницу) преко Бајеровог процеса. Алуминијум се затим претвара у метал алуминијум помоћу електролитичких ћелија и Халл-Хероулт процеса.

Годишња потражња за алуминијумом

Светска потражња за алуминијумом је око 29 милиона тона годишње. Око 22 милиона тона је новог алуминијума и 7 милиона тона рециклираног алуминијумског отпада. Употреба рециклираног алуминијума је економски и еколошки прихватљива. За производњу 1 тоне новог алуминијума потребно је 14.000 кВх. Насупрот томе, потребно је само 5% тога да се претопи и рециклира једна тона алуминијума. Не постоји разлика у квалитету између необрађених и рециклираних легура алуминијума.

Примене алуминијума

Пуреалуминијумје мекан, дуктилан, отпоран на корозију и има високу електричну проводљивост. Широко се користи за фолијске и проводничке каблове, али је легирање са другим елементима неопходно да би се обезбедиле веће чврстоће потребне за друге примене. Алуминијум је један од најлакших инжењерских метала, који има бољи однос снаге и тежине од челика.

Користећи различите комбинације својих повољних својстава као што су чврстоћа, лакоћа, отпорност на корозију, могућност рециклаже и могућности обликовања, алуминијум се користи у све већем броју примена. Ова палета производа се креће од структуралних материјала до танких фолија за паковање.

Ознаке легуре

Алуминијум је најчешће легиран са бакром, цинком, магнезијумом, силицијумом, манганом и литијумом. Такође се праве и мали додаци хрома, титанијума, цирконијума, олова, бизмута и никла, а гвожђе је увек присутно у малим количинама.

Постоји преко 300 кованих легура од којих је 50 у заједничкој употреби. Обично се идентификују помоћу четвороцифреног система који је настао у САД и сада је универзално прихваћен. Табела 1 описује систем за коване легуре. Ливене легуре имају сличне ознаке и користе петоцифрени систем.

Табела 1.Ознаке за коване легуре алуминијума.

За легуре нелегираног кованог алуминијума означене са 1КСКСКС, последње две цифре представљају чистоћу метала. Оне су еквивалентне последње две цифре после децималне тачке када се чистоћа алуминијума изражава на најближих 0,01 одсто. Друга цифра означава измене у границама нечистоћа. Ако је друга цифра нула, то означава нелегирани алуминијум са природним границама нечистоћа, а од 1 до 9 означавају појединачне нечистоће или легирајуће елементе.

За групе од 2КСКСКС до 8КСКСКС, последње две цифре идентификују различите легуре алуминијума у ​​групи. Друга цифра означава модификације легуре. Друга цифра нула означава оригиналну легуру, а цели бројеви од 1 до 9 означавају узастопне модификације легуре.

Физичка својства алуминијума

Густина алуминијума

Алуминијум има густину око једне трећине густине челика или бакра што га чини једним од најлакших комерцијално доступних метала. Резултирајући висок однос чврстоће и тежине чини га важним структурним материјалом који омогућава повећану носивост или уштеду горива посебно за транспортну индустрију.

Чврстоћа алуминијума

Чисти алуминијум нема велику затезну чврстоћу. Међутим, додавање легирајућих елемената као што су манган, силицијум, бакар и магнезијум може повећати својства чврстоће алуминијума и произвести легуру са својствима прилагођеним одређеним применама.

Алуминијумдобро је погодан за хладна окружења. Има предност у односу на челик у томе што се његова затезна чврстоћа повећава са смањењем температуре док задржава своју жилавост. С друге стране, челик постаје ломљив на ниским температурама.

Отпорност алуминијума на корозију

Када је изложен ваздуху, слој алуминијум-оксида се формира скоро тренутно на површини алуминијума. Овај слој има одличну отпорност на корозију. Прилично је отпоран на већину киселина, али мање отпоран на алкалије.

Топлотна проводљивост алуминијума

Топлотна проводљивост алуминијума је око три пута већа од челика. Ово чини алуминијум важним материјалом и за хлађење и за грејање, као што су измењивачи топлоте. У комбинацији са нетоксичношћу, ово својство значи да се алуминијум у великој мери користи у посуђу за кување и кухињском посуђу.

Електрична проводљивост алуминијума

Заједно са бакром, алуминијум има електричну проводљивост довољно високу да се користи као електрични проводник. Иако је проводљивост најчешће коришћене проводне легуре (1350) само око 62% жареног бакра, она је само једна трећина тежине и стога може да проведе двоструко више електричне енергије у поређењу са бакром исте тежине.

Рефлективност алуминијума

Од УВ до инфрацрвеног, алуминијум је одличан рефлектор енергије зрачења. Рефлективност видљиве светлости од око 80% значи да се широко користи у расветним тијелима. Иста својства рефлексивности чиниалуминијумидеалан као изолациони материјал за заштиту од сунчевих зрака лети, док је изолација од губитка топлоте зими.

Табела 2.Својства за алуминијум.

Механичке особине алуминијума

Алуминијум се може озбиљно деформисати без квара. Ово омогућава да се алуминијум формира ваљањем, екструдирањем, извлачењем, машинском обрадом и другим механичким процесима. Такође се може бацити на високу толеранцију.

Легирање, хладна обрада и топлотна обрада могу се користити за прилагођавање својстава алуминијума.

Затезна чврстоћа чистог алуминијума је око 90 МПа, али се може повећати на преко 690 МПа за неке легуре које се обрађују топлотом.

Алуминијумски стандарди

Стари стандард БС1470 замењен је са девет ЕН стандарда. ЕН стандарди су дати у табели 4.

Табела 4.ЕН стандарди за алуминијум

ЕН стандарди се разликују од старог стандарда, БС1470 у следећим областима:

• Хемијски састав - непромењен.
• Систем нумерисања легуре – непромењен.
• Ознаке темперамента за легуре које се обрађују топлотом сада покривају шири спектар специјалних темперамента. До четири цифре након Т су уведене за нестандардне апликације (нпр. Т6151).
• Ознаке темперамента за легуре које се не обрађују термички – постојеће темпераменте су непромењене, али су темпераменти сада свеобухватније дефинисани у смислу начина на који се стварају. Мека (О) темперамента је сада Х111 и уведена је средња темперамента Х112. За легуру 5251 темпераменти су сада приказани као Х32/Х34/Х36/Х38 (еквивалентно Х22/Х24, итд.). Х19/Х22 и Х24 су сада приказане одвојено.
• Механичке карактеристике – остају сличне претходним сликама. 0,2% Прооф Стрес сада мора бити наведено у сертификатима о тестирању.
• Толеранције су пооштрене у различитим степенима.
  

  Термичка обрада алуминијума

  На легуре алуминијума може се применити низ топлотних третмана:

  • Хомогенизација – уклањање сегрегације загревањем након ливења.
  • Жарење – користи се након хладне обраде за омекшавање легура које се стврдњавају (1КСКСКС, 3КСКСКС и 5КСКСКС).
  • Стврдњавање падавинама или старењем (легуре 2КСКСКС, 6КСКСКС и 7КСКСКС).
  • Топлотна обрада раствора пре старења легура таложног очвршћавања.
  • Пећ за очвршћавање премаза
  • Након термичке обраде, ознакама се додаје суфикс.
  • Суфикс Ф значи „као измишљено“.
  • О значи „жарени ковани производи“.
  • Т значи да је "топлински обрађен".
  • В значи да је материјал термички обрађен раствором.
  • Х се односи на легуре које се не обрађују топлотом и које су „хладно обрађене“ или „деформисано каљене“.
  • Легуре које се не обрађују топлотом су оне из група 3КСКСКС, 4КСКСКС и 5КСКСКС.