Aliuminis yra gausiausias metalas pasaulyje ir trečias pagal paplitimą elementas, sudarantis 8 % Žemės plutos. Dėl savo universalumo jis yra plačiausiai naudojamas metalas po plieno.

Aliuminio gamyba

Aliuminis gaunamas iš mineralo boksito. Boksitas paverčiamas aliuminio oksidu (aliuminio oksidu) Bayer proceso metu. Tada aliuminio oksidas paverčiamas aliuminio metalu naudojant elektrolizės elementus ir Hall-Heroult procesą.

Metinis aliuminio poreikis

Pasaulinė aliuminio paklausa yra apie 29 milijonus tonų per metus. Apie 22 milijonus tonų sudaro naujas aliuminis, o 7 milijonai tonų – perdirbtas aliuminio laužas. Perdirbto aliuminio naudojimas yra ekonomiškai ir ekologiškai patrauklus. Vienai tonai naujo aliuminio pagaminti reikia 14 000 kWh. Tuo tarpu vienai tonai aliuminio perlydyti ir perdirbti reikia tik 5 % šios sumos. Nėra jokio skirtumo tarp pirminių ir perdirbtų aliuminio lydinių kokybės.

Aliuminio panaudojimas

Grynasaliuminisyra minkštas, kalingas, atsparus korozijai ir pasižymi dideliu elektros laidumu. Jis plačiai naudojamas folijos ir laidininkų kabeliams, tačiau norint užtikrinti didesnį stiprumą, reikalingą kitoms reikmėms, būtina jį legiruoti su kitais elementais. Aliuminis yra vienas lengviausių inžinerinių metalų, kurio stiprumo ir svorio santykis yra geresnis nei plieno.

Išnaudojant įvairius aliuminio privalumų, tokių kaip stiprumas, lengvumas, atsparumas korozijai, perdirbimas ir formavimas, derinius, jis naudojamas vis daugiau sričių. Šis gaminių asortimentas apima nuo konstrukcinių medžiagų iki plonų pakavimo folijų.

Lydinių žymėjimai

Aliuminis dažniausiai legiruojamas su variu, cinku, magniu, siliciu, manganu ir ličiu. Taip pat pridedama nedidelių chromo, titano, cirkonio, švino, bismuto ir nikelio priedų, o nedideliais kiekiais visada aptinkama ir geležies.

Yra daugiau nei 300 kaltinių lydinių, iš kurių 50 yra įprastai naudojami. Jie paprastai žymimi keturženkle sistema, atsiradusi JAV ir dabar yra visuotinai pripažinta. 1 lentelėje aprašoma kaltinių lydinių sistema. Lieti lydiniai turi panašius žymėjimus ir naudoja penkiaženklę sistemą.

1 lentelė.Kaltinio aliuminio lydinių žymėjimai.

Nelegiruotojo apdirbto aliuminio lydinių, žymimų 1XXX, paskutiniai du skaitmenys žymi metalo grynumą. Jie atitinka paskutinius du skaitmenis po kablelio, kai aliuminio grynumas išreiškiamas suapvalintas iki artimiausio 0,01 procento. Antrasis skaitmuo rodo priemaišų ribų pokyčius. Jei antrasis skaitmuo lygus nuliui, tai reiškia, kad nelegiruotas aliuminis turi natūralių priemaišų ribų, o skaičiai nuo 1 iki 9 žymi atskiras priemaišas arba legiruojančius elementus.

2XXX–8XXX grupėms paskutiniai du skaitmenys žymi skirtingus aliuminio lydinius grupėje. Antrasis skaitmuo žymi lydinio modifikacijas. Antrasis skaitmuo, lygus nuliui, rodo pradinį lydinį, o sveikieji skaičiai nuo 1 iki 9 žymi iš eilės einančias lydinio modifikacijas.

Aliuminio fizinės savybės

Aliuminio tankis

Aliuminio tankis yra maždaug trečdaliu mažesnis nei plieno ar vario, todėl tai 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 tempiamojo stiprumo. Tačiau pridėjus legiruojančių elementų, tokių kaip manganas, silicis, varis ir magnis, galima padidinti aliuminio stiprumo savybes ir pagaminti lydinį, kurio savybės pritaikytos konkrečioms reikmėms.

Aliuminisgerai tinka šaltai aplinkai. Jis turi pranašumą prieš plieną tuo, kad jo tempiamasis stipris didėja mažėjant temperatūrai, išlaikant tvirtumą. Kita vertus, plienas žemoje temperatūroje tampa trapus.

Aliuminio atsparumas korozijai

Veikiamas oro, aliuminio paviršiuje beveik akimirksniu susidaro aliuminio oksido sluoksnis. Šis sluoksnis pasižymi puikiu atsparumu 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 aušinimo, tiek šildymo reikmėms, pavyzdžiui, šilumokaičiams. Kartu su tuo, kad aliuminis yra netoksiškas, ši savybė reiškia, kad jis plačiai naudojamas virtuvės reikmenyse ir virtuvės reikmenyse.

Aliuminio elektrinis laidumas

Kaip ir varis, aliuminis pasižymi pakankamai dideliu elektros laidumu, kad būtų naudojamas kaip elektros laidininkas. Nors dažniausiai naudojamo laidžiojo lydinio (1350) laidumas sudaro tik apie 62 % atkaitinto vario, jis sveria tik trečdalį mažiau ir todėl gali praleisti dvigubai daugiau elektros energijos, palyginti su tokio paties svorio variu.

Aliuminio atspindėjimas

Nuo UV iki infraraudonųjų spindulių – aliuminis puikiai atspindi spinduliavimo energiją. Dėl maždaug 80 % matomos šviesos atspindžio jis plačiai naudojamas šviestuvuose. Tos pačios atspindžio savybės leidžia...aliuminisidealiai tinka kaip izoliacinė medžiaga, apsauganti nuo saulės spindulių vasarą ir izoliuojanti nuo šilumos nuostolių žiemą.

2 lentelė.Aliuminio savybės.

Aliuminio mechaninės savybės

Aliuminį galima smarkiai deformuoti nesugedus. Tai leidžia aliuminį formuoti valcavimo, ekstruzijos, tempimo, mechaninio apdirbimo ir kitais mechaniniais procesais. Jį taip pat galima lieti su dideliais tolerancijos nuokrypiais.

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

Gryno aliuminio tempiamasis stipris yra apie 90 MPa, tačiau kai kurių termiškai apdorojamų lydinių atveju jį galima padidinti iki daugiau nei 690 MPa.

Aliuminio standartai

Senąjį BS1470 standartą pakeitė devyni EN standartai. EN standartai pateikti 4 lentelėje.

4 lentelė.Aliuminio EN standartai

EN standartai skiriasi nuo senojo standarto BS1470 šiose srityse:

• Cheminė sudėtis – nepakitusi.
• Lydinių numeravimo sistema – nepakitusi.
• Termiškai apdorojamų lydinių grūdinimo žymėjimai dabar apima platesnį specialiojo grūdinimo diapazoną. Nestandartiniams taikymams (pvz., T6151) įvedami iki keturių skaitmenų po T.
• Termiškai neapdorojamų lydinių grūdinimo žymėjimai – esami grūdinimo būdai nepasikeitė, tačiau dabar jie išsamiau apibrėžiami atsižvelgiant į tai, kaip jie sukuriami. Minkštas (O) grūdinimas dabar yra H111, o įvestas tarpinis grūdinimas H112. 5251 lydinio grūdinimo būdai dabar nurodomi kaip H32/H34/H36/H38 (atitinka H22/H24 ir kt.). H19/H22 ir H24 dabar rodomi atskirai.
• Mechaninės savybės išlieka panašios į ankstesnius rodiklius. Bandymų sertifikatuose dabar turi būti nurodytas 0,2 % bandomasis įtempis.
• Tolerancijos buvo įvairiai sugriežtintos.
  

  Aliuminio terminis apdorojimas

  Aliuminio lydiniams gali būti taikomi įvairūs terminio apdorojimo būdai:

  • Homogenizavimas – segregacijos pašalinimas kaitinant po liejimo.
  • Atkaitinimas – naudojamas po šaltojo apdirbimo, siekiant suminkštinti grūdinamus lydinius (1XXX, 3XXX ir 5XXX).
  • Nusodinimo arba sendinimo grūdinimas (2XXX, 6XXX ir 7XXX lydiniai).
  • Nusodinimo būdu kietėjančių lydinių terminis apdorojimas tirpale prieš sendinimą.
  • Krosnies kaitinimas dangoms kietinti
  • Po terminio apdorojimo prie žymėjimo numerių pridedama priesaga.
  • Priesaga F reiškia „kaip pagaminta“.
  • O reiškia „atkaitinti kaltiniai gaminiai“.
  • T reiškia, kad jis buvo „termiškai apdorotas“.
  • W reiškia, kad medžiaga buvo termiškai apdorota tirpalu.
  • H reiškia termiškai neapdorojamus lydinius, kurie yra „šaltojo apdirbimo“ arba „grūdinimo deformacijos būdu“.
  • Termiškai neapdorojami lydiniai yra 3XXX, 4XXX ir 5XXX grupių lydiniai.