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

Производња алуминијума

Алуминијум се добија из минерала боксита. Боксит се претвара у алуминијум оксид (алуминијум глиницу) путем Бајеровог процеса. Алуминијум глиница се затим претвара у метални алуминијум коришћењем електролитичких ћелија и Хол-Еруовог процеса.

Годишња потражња за алуминијумом

Светска потражња за алуминијумом је око 29 милиона тона годишње. Око 22 милиона тона је нови алуминијум, а 7 милиона тона је рециклирани алуминијумски отпад. Употреба рециклираног алуминијума је економски и еколошки исплатива. Потребно је 14.000 kWh да би се произвела 1 тона новог алуминијума. Насупрот томе, потребно је само 5% од тога да се претопи и рециклира 1 тона алуминијума. Нема разлике у квалитету између чистог и рециклираног алуминијумског легура.

Примене алуминијума

ЧистоалуминијумМекан је, дуктилан, отпоран на корозију и има високу електричну проводљивост. Широко се користи за фолијске и проводне каблове, али је легирање са другим елементима неопходно да би се обезбедила већа чврстоћа потребна за друге примене. Алуминијум је један од најлакших инжењерских метала, са односом чврстоће и тежине бољим од челика.

Коришћењем различитих комбинација својих предности као што су чврстоћа, лакоћа, отпорност на корозију, могућност рециклирања и обликовања, алуминијум се користи у све већем броју примена. Овај низ производа креће се од конструкционих материјала до танких фолија за паковање.

Ознаке легура

Алуминијум се најчешће легира са бакром, цинком, магнезијумом, силицијумом, манганом и литијумом. Такође се додају 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 уобичајено у употреби. Обично се идентификују четвороцифреним системом 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 нелегиране коване легуре алуминијума означене са 1XXX, последње две цифре представљају чистоћу метала. Оне су еквивалентне последњим двема цифрама после децималне запете када се чистоћа алуминијума изражава на најближих 0,01 процента. Друга цифра означава измене у границама нечистоћа. Ако је друга цифра нула, то означава нелегирани алуминијум са природним границама нечистоћа, а бројеви од 1 до 9 означавају појединачне нечистоће или легирајуће елементе.

За групе од 2XXX до 8XXX, 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 од око једне трећине густине челика или бакра, што га чини једним од најлакших комерцијално доступних метала. Резултујући висок однос чврстоће и тежине чини га важним конструкционим материјалом који омогућава повећање носивости или уштеду горива, посебно у транспортној индустрији.

Чврстоћа алуминијума

Чисти алуминијум нема високу затезну чврстоћу. Међутим, додавање легирајућих елемената попут мангана, силицијума, бакра и магнезијума може повећати својства чврстоће алуминијума и произвести легуру са својствима прилагођеним одређеним применама.

АлуминијумДобро је прилагођен хладним срединама. Има предност у односу на челик јер му се затезна чврстоћа повећава са смањењем температуре, а задржава жилавост. Челик, с друге стране, постаје крт на ниским температурама.

Отпорност алуминијума на корозију

Када је изложен ваздуху, слој алуминијум оксида се готово тренутно формира 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. Због тога је алуминијум важан материјал за хлађење и грејање, као што су измењивачи топлоте. У комбинацији са тим што је нетоксичн, ово својство значи да се алуминијум широко користи у кухињском прибору и посуђу.

Електрична проводљивост алуминијума

Заједно са бакром, алуминијум има довољно високу електричну проводљивост за употребу као електрични проводник. Иако је проводљивост уобичајено коришћене проводљиве легуре (1350) само око 62% жареног бакра, она је само једна трећина тежине и стога може да проводи двоструко више електрицитета у поређењу са бакром исте тежине.

Рефлективност алуминијума

Од УВ до инфрацрвеног зрачења, алуминијум је одличан рефлектор зрачеће енергије. Рефлективност видљиве светлости од око 80% значи да се широко користи у расветним телама. Иста својства рефлективности чинеалуминијумидеалан као изолациони материјал за заштиту од сунчевих зрака лети, а истовремено изолује од губитка топлоте зими.

Табела 2.Особине алуминијума.

Механичка својства алуминијума

Алуминијум се може озбиљно деформисати без квара. То омогућава обликовање алуминијума ваљањем, екструдирањем, цртањем, машинском обрадом и другим механичким процесима. Такође се може лити са високом толеранцијом.

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

Затезна чврстоћа чистог алуминијума је око 90 MPa, али се код неких легура које се могу термички обрађивати може повећати на преко 690 MPa.

Алуминијумски стандарди

Стари стандард BS1470 је замењен са девет EN стандарда. EN стандарди су дати у табели 4.

Табела 4.ЕН стандарди за алуминијум

EN стандарди се разликују од старог стандарда, BS1470, у следећим областима:

• Хемијски састав – непромењен.
• Систем нумерације легура – ​​непромењен.
• Ознаке темперамента за легуре које се могу термички обрађивати сада покривају шири опсег посебних темперамента. За нестандардне примене уведене су до четири цифре после слова Т (нпр. Т6151).
• Ознаке темперамента за легуре које се не могу термички обрађивати – постојећи темпераменти су непромењени, али су темпераменти сада свеобухватније дефинисани у смислу начина на који се стварају. Меки (O) темперамент је сада H111, а уведен је и средњи темперамент H112. За легуру 5251 темпераменти су сада приказани као H32/H34/H36/H38 (еквивалентно H22/H24, итд.). H19/H22 и H24 су сада приказани одвојено.
• Механичка својства – остају слична претходним вредностима. На сертификатима испитивања сада мора бити наведена чврстоћа од 0,2%.
• Толеранције су пооштрене у различитим степенима.
  

  Термичка обрада алуминијума

  На легуре алуминијума може се применити низ термичких третмана:

  • Хомогенизација – уклањање сегрегације загревањем након ливења.
  • Жарење – користи се након хладне обраде за омекшавање легура које се очвршћују (1XXX, 3XXX и 5XXX).
  • Очвршћивање таложењем или старењем (легуре 2XXX, 6XXX и 7XXX).
  • Термичка обрада раствором пре старења легура које се очвршћују преципитацијом.
  • Печење за очвршћавање премаза
  • Након термичке обраде, бројевима ознака се додаје суфикс.
  • Суфикс F значи „као што је измишљено“.
  • О значи „жарени ковани производи“.
  • Т значи да је „термички обрађено“.
  • W значи да је материјал обрађен растворном термичком обрадом.
  • Х се односи на легуре које се не могу термички обрађивати, а које су „хладно обрађене“ или „очврснуте под деформацијом“.
  • Легуре које се не могу термички обрађивати спадају у групе 3XXX, 4XXX и 5XXX.