Aliuminis yra labiausiai paplitęs metalas pasaulyje ir trečias pagal dažnumą elementas, sudarantis 8% žemės plutos. Dėl aliuminio universalumo jis yra plačiausiai naudojamas metalas po plieno.

Aliuminio gamyba

Aliuminis gaunamas iš mineralinio boksito. Boksitas paverčiamas aliuminio oksidu (aliuminio oksidu) per Bayer procesą. Tada aliuminio oksidas paverčiamas aliuminio metalu naudojant elektrolitinius elementus ir Hall-Heroult procesą.

Metinė aliuminio paklausa

Pasaulinė aliuminio paklausa yra apie 29 mln. tonų per metus. Apie 22 mln. tonų yra naujo aliuminio ir 7 mln. tonų perdirbto aliuminio laužo. Perdirbto aliuminio naudojimas yra ekonomiškai ir aplinkai patrauklus. 1 tonai naujo aliuminio pagaminti reikia 14 000 kWh. Ir atvirkščiai, vienai tonai aliuminio išlydyti ir perdirbti reikia tik 5 % šio kiekio. Neapdoroto ir perdirbto aliuminio lydinių kokybė nesiskiria.

Aliuminio pritaikymas

Grynasaliuminioyra minkštas, plastiškas, atsparus korozijai ir pasižymi dideliu elektros laidumu. Jis plačiai naudojamas folijos ir laidų kabeliams, tačiau lydinys su kitais elementais yra būtinas, kad būtų užtikrintas didesnis stiprumas, reikalingas kitoms reikmėms. Aliuminis yra vienas lengviausių inžinerinių metalų, kurio stiprumo ir svorio santykis yra pranašesnis už plieną.

Naudojant įvairius naudingų savybių, tokių kaip stiprumas, lengvumas, atsparumas korozijai, perdirbamumas ir formavimas, derinius, aliuminis naudojamas vis dažniau. Šis gaminių asortimentas svyruoja nuo konstrukcinių medžiagų iki plonų pakavimo folijų.

Lydinių pavadinimai

Aliuminis dažniausiai legiruojamas su variu, cinku, magniu, siliciu, manganu ir ličiu. Taip pat gaminami nedideli chromo, titano, cirkonio, švino, bismuto ir nikelio priedai, o geležies visada yra nedideliais kiekiais.

Yra daugiau nei 300 kaltinių lydinių, iš kurių 50 įprastai naudojami. Paprastai jie identifikuojami pagal keturženklę sistemą, kuri atsirado JAV ir dabar yra visuotinai priimta. 1 lentelėje aprašyta kaltinių lydinių sistema. Lieti lydiniai turi panašius pavadinimus ir naudoja penkių skaitmenų sistemą.

1 lentelė.Kaltų aliuminio lydinių pavadinimai.

Nelegiruoto kaltinio aliuminio lydinio, pažymėto 1XXX, paskutiniai skaitmenys rodo metalo grynumą. Jie atitinka du paskutinius skaitmenis po kablelio, kai aliuminio grynumas išreiškiamas 0,01 procento tikslumu. Antrasis skaitmuo rodo priemaišų ribų pakeitimus. Jei antrasis skaitmuo yra nulis, tai reiškia nelegiruotą aliuminį, turintį natūralių priemaišų ribas, o nuo 1 iki 9 nurodo atskiras priemaišas arba legiravimo elementus.

2XXX–8XXX grupėse paskutiniai du skaitmenys nurodo skirtingus grupės aliuminio lydinius. Antrasis skaitmuo rodo lydinio modifikacijas. Antrasis skaitmuo nulis rodo pradinį lydinį, o sveikieji skaičiai nuo 1 iki 9 nurodo nuoseklias lydinio modifikacijas.

Aliuminio fizinės savybės

Aliuminio tankis

Aliuminio tankis yra maždaug trečdalis plieno ar vario tankio, todėl jis yra vienas lengviausių komerciškai prieinamų metalų. Dėl didelio stiprumo ir svorio santykio jis yra svarbi konstrukcinė medžiaga, leidžianti padidinti naudingąją apkrovą arba sutaupyti degalų, ypač transporto pramonėje.

Aliuminio stiprumas

Grynas aliuminis neturi didelio tempimo stiprumo. Tačiau pridėjus legiravimo elementų, tokių kaip manganas, silicis, varis ir magnis, gali padidėti aliuminio stiprumo savybės ir gaunamas lydinys, kurio savybės pritaikytos tam tikroms reikmėms.

Aliuminispuikiai tinka šaltai aplinkai. Jis turi pranašumą prieš plieną, nes jo tempiamasis stipris didėja mažėjant temperatūrai, išlaikant kietumą. Kita vertus, plienas tampa trapus žemoje temperatūroje.

Aliuminio atsparumas korozijai

Veikiant orui ant aliuminio paviršiaus beveik akimirksniu susidaro aliuminio oksido sluoksnis. Šis sluoksnis turi puikų atsparumą korozijai. Jis yra gana atsparus daugumai rūgščių, bet mažiau atsparus šarmams.

Aliuminio šilumos laidumas

Aliuminio šilumos laidumas yra maždaug tris kartus didesnis nei plieno. Dėl to aliuminis yra svarbi medžiaga tiek vėsinimui, tiek šildymui, pavyzdžiui, šilumokaičiams. Kadangi aliuminis yra netoksiškas, jis plačiai naudojamas maisto ruošimui ir virtuvės reikmenims.

Aliuminio elektrinis laidumas

Kartu su variu, aliuminio laidumas yra pakankamai didelis, kad jį būtų galima naudoti kaip elektros laidininką. Nors dažniausiai naudojamo laidžiojo lydinio (1350) laidumas yra tik apie 62 % atkaitinto vario, jis sudaro tik trečdalį svorio ir todėl gali praleisti dvigubai daugiau elektros energijos, palyginti su tokio paties svorio variu.

Aliuminio atspindėjimas

Nuo UV iki infraraudonųjų spindulių aliuminis yra puikus spinduliavimo energijos atspindys. Maždaug 80% matomas šviesos atspindys reiškia, kad jis plačiai naudojamas šviestuvuose. Tos pačios atspindžio savybės daroaliuminioidealiai tinka kaip izoliacinė medžiaga, apsauganti nuo saulės spindulių vasarą, o izoliuojanti nuo šilumos nuostolių žiemą.

2 lentelė.Aliuminio savybės.

Mechaninės aliuminio savybės

Aliuminis gali būti labai deformuotas be gedimų. Tai leidžia formuoti aliuminį valcavimo, ekstruzijos, tempimo, apdirbimo ir kitais mechaniniais procesais. Jis taip pat gali būti išmestas iki didelės tolerancijos.

Aliuminio savybėms pritaikyti galima naudoti legiravimą, šaltąjį apdirbimą ir terminį apdorojimą.

Gryno aliuminio tempiamasis stipris yra apie 90 MPa, tačiau kai kuriems termiškai apdorojamiems lydiniams jis gali būti padidintas iki daugiau nei 690 MPa.

Aliuminio standartai

Senasis BS1470 standartas buvo pakeistas devyniais EN standartais. EN standartai pateikti 4 lentelėje.

4 lentelė.EN standartus aliuminio

EN standartai skiriasi nuo senojo standarto BS1470 šiose srityse:

• Cheminė sudėtis – nepakitusi.
• Lydinių numeravimo sistema – nepakitusi.
• Termiškai apdorojamų lydinių temperatūrų žymėjimai dabar apima platesnį specialių temperatūrų spektrą. Iki keturių skaitmenų po T įvedimo nestandartinėse programose (pvz., T6151).
• Termiškai neapdorojamų lydinių temperatūrų pavadinimai – esami temperamentai nesikeičia, tačiau dabar temperatūriniai reiškiniai yra išsamiau apibrėžti atsižvelgiant į jų kūrimo būdą. Minkštas (O) temperis dabar yra H111, o buvo pristatytas tarpinis temperis H112. 5251 lydinio temperamentai dabar rodomi kaip H32/H34/H36/H38 (atitinka H22/H24 ir kt.). H19/H22 ir H24 dabar rodomi atskirai.
• Mechaninės savybės – išlieka panašios į ankstesnius paveikslus. Dabar bandymo sertifikatuose turi būti nurodytas 0,2 % įtampa.
• Leistini nuokrypiai buvo sugriežtinti įvairiais laipsniais.
  

  Aliuminio terminis apdorojimas

  Aliuminio lydiniams gali būti taikomi įvairūs terminiai apdorojimo būdai:

  • Homogenizacija – segregacijos pašalinimas kaitinant po liejimo.
  • Atkaitinimas – naudojamas po šalto apdorojimo, norint suminkštinti kietėjančius lydinius (1XXX, 3XXX ir 5XXX).
  • Kritulių arba senėjimo grūdinimas (lydiniai 2XXX, 6XXX ir 7XXX).
  • Terminis tirpalo apdorojimas prieš senstant kritulių kietėjimo lydinius.
  • Krosnelė dangų kietėjimui
  • Po terminio apdorojimo žymėjimo numeriai pridedami priesaga.
  • Priesaga F reiškia „kaip pagaminta“.
  • O reiškia „atkaitinti apdoroti gaminiai“.
  • T reiškia, kad jis buvo „termiškai apdorotas“.
  • W reiškia, kad medžiaga buvo termiškai apdorota tirpalu.
  • H reiškia termiškai neapdorojamus lydinius, kurie yra „apdoroti šaltai“ arba „sugrūdinti įtempiant“.
  • Termiškai neapdorojami lydiniai yra 3XXX, 4XXX ir 5XXX grupių lydiniai.