Алюміній - самы распаўсюджаны метал у свеце і трэці па распаўсюджанасці элемент, які складае 8% зямной кары. Універсальнасць алюмінія робіць яго найбольш шырока выкарыстоўваным металам пасля сталі.

Вытворчасць алюмінію

Алюміній атрымліваюць з мінерала баксітаў. Баксіт ператвараецца ў аксід алюмінія (гліназём) з дапамогай працэсу Баера. Затым аксід алюмінію ператвараецца ў металічны алюміній з дапамогай электралізераў і працэсу Хола-Эру.

Гадавы попыт на алюміній

Сусветны попыт на алюміній складае каля 29 мільёнаў тон у год. Каля 22 мільёнаў тон новага алюмінію і 7 мільёнаў тон перапрацаванага алюмініевага лому. Выкарыстанне перапрацаванага алюмінія эканамічна і экалагічна пераканаўча. Для вытворчасці 1 тоны новага алюмінію патрабуецца 14 000 кВт.гадз. І наадварот, для пераплаўлення і перапрацоўкі адной тоны алюмінію патрабуецца толькі 5% гэтага. Няма розніцы ў якасці паміж першапачатковым і перапрацаваным алюмініевым сплавам.

Прымяненне алюмінія

Чыстыалюмінійадрозніваецца мяккасцю, пластычнасцю, устойлівасцю да карозіі і высокай электраправоднасцю. Ён шырока выкарыстоўваецца для фальгі і правадных кабеляў, але легіраванне іншымі элементамі неабходна для забеспячэння большай трываласці, неабходнай для іншых ужыванняў. Алюміній з'яўляецца адным з самых лёгкіх машынабудаўнічых металаў, які мае суадносіны трываласці і вагі вышэй, чым сталь.

Выкарыстоўваючы розныя камбінацыі яго карысных уласцівасцей, такіх як трываласць, лёгкасць, устойлівасць да карозіі, магчымасць перапрацоўкі і фарміравання, алюміній выкарыстоўваецца ва ўсё большай колькасці прымянення. Гэты набор прадуктаў вар'іруецца ад канструкцыйных матэрыялаў да тонкай упаковачнай плёнкі.

Абазначэнні сплаваў

Часцей за ўсё алюміній злучаюць з меддзю, цынкам, магніем, крэмніем, марганцам і літыем. Невялікія дабаўкі хрому, тытана, цырконія, свінцу, вісмута і нікеля таксама зроблены, а жалеза нязменна прысутнічае ў невялікіх колькасцях.

Існуе больш за 300 каваных сплаваў, з якіх 50 шырока выкарыстоўваюцца. Звычайна іх ідэнтыфікуюць па чатырохзначнай сістэме, якая ўзнікла ў ЗША і цяпер агульнапрынятая. Табліца 1 апісвае сістэму для дэфармаваных сплаваў. Літыя сплавы маюць падобныя абазначэння і выкарыстоўваюць пяцізначную сістэму.

Табліца 1.Абазначэнні дэфармаваных алюмініевых сплаваў.

Для нелегіраваных каваных алюмініевых сплаваў, пазначаных 1XXX, дзве апошнія лічбы ўяўляюць чысціню металу. Яны эквівалентныя дзвюм апошнім лічбам пасля коскі, калі чысціня алюмінія выражана з дакладнасцю да 0,01 працэнта. Другая лічба паказвае змены ў межах прымешак. Калі другая лічба роўная нулю, гэта паказвае на нелегіраваны алюміній, які мае межы прыроднага ўтрымання прымешак, а лічбы ад 1 да 9 - на асобныя прымешкі або легіруючыя элементы.

Для груп з 2XXX па 8XXX дзве апошнія лічбы ідэнтыфікуюць розныя алюмініевыя сплавы ў групе. Другая лічба паказвае на мадыфікацыі сплаву. Другая лічба нуль паказвае першапачатковы сплаў, а цэлыя лікі ад 1 да 9 паказваюць паслядоўныя мадыфікацыі сплаву.

Фізічныя ўласцівасці алюмінію

Шчыльнасць алюмінія

Алюміній мае шчыльнасць каля адной траціны сталі або медзі, што робіць яго адным з самых лёгкіх камерцыйна даступных металаў. Высокае суадносіны трываласці і вагі робіць яго важным канструкцыйным матэрыялам, які дазваляе павялічыць карысную нагрузку або зэканоміць паліва, у прыватнасці, для транспартных галін.

Трываласць алюмінія

Чысты алюміній не валодае высокай трываласцю на разрыў. Тым не менш, даданне легіруючых элементаў, такіх як марганец, крэмній, медзь і магній, можа павялічыць трывальныя ўласцівасці алюмінія і вырабіць сплаў з уласцівасцямі, адаптаванымі да канкрэтных прымянення.

Алюмінійдобра падыходзіць для халоднага асяроддзя. Ён мае перавагу перад сталлю ў тым, што яго трываласць на разрыў павялічваецца з паніжэннем тэмпературы, захоўваючы пры гэтым сваю трываласць. З іншага боку, сталь становіцца далікатнай пры нізкіх тэмпературах.

Каразійная ўстойлівасць алюмінія

Пры ўздзеянні паветра на паверхні алюмінія амаль імгненна ўтвараецца пласт аксіду алюмінія. Гэты пласт валодае выдатнай устойлівасцю да карозіі. Ён досыць устойлівы да большасці кіслот, але менш устойлівы да шчолачаў.

Цеплаправоднасць алюмінія

Каэфіцыент цеплаправоднасці алюмінія прыкладна ў тры разы большы, чым у сталі. Гэта робіць алюміній важным матэрыялам для астуджэння і ацяплення, такіх як цеплаабменнікі. У спалучэнні з нетоксичностью гэта ўласцівасць азначае, што алюміній шырока выкарыстоўваецца ў кухонным посудзе і посудзе.

Электраправоднасць алюмінія

Разам з меддзю, алюміній мае электраправоднасць, дастаткова высокую для выкарыстання ў якасці электрычнага правадыра. Нягледзячы на ​​тое, што электраправоднасць звычайна выкарыстоўванага сплаву (1350) складае толькі каля 62% ад апаленай медзі, ён складае толькі адну траціну вагі і, такім чынам, можа праводзіць удвая больш электрычнасці ў параўнанні з меддзю такой жа вагі.

Адбівальная здольнасць алюмінія

Ад УФ да інфрачырвонага выпраменьвання, алюміній з'яўляецца выдатным адбівальнікам прамяністай энергіі. Каэфіцыент адлюстравання бачнага святла каля 80% азначае, што ён шырока выкарыстоўваецца ў свяцільнях. Такія ж ўласцівасці адбівальнай здольнасці робіцьалюмінійідэальна падыходзіць у якасці ізаляцыйнага матэрыялу для абароны ад сонечных прамянёў летам, у той час як ізаляцыя ад страт цяпла зімой.

Табліца 2.Ўласцівасці для алюмінія.

Механічныя ўласцівасці алюмінія

Алюміній можа быць моцна дэфармаваны без пашкоджанняў. Гэта дазваляе фармаваць алюміній шляхам пракаткі, экструзіі, выцягвання, механічнай апрацоўкі і іншых механічных працэсаў. Ён таксама можа быць адліты з высокім допускам.

Легіраванне, халодная апрацоўка і тэрмічная апрацоўка могуць быць выкарыстаны для адаптацыі ўласцівасцей алюмінія.

Мяжа трываласці на разрыў чыстага алюмінія складае каля 90 МПа, але для некаторых сплаваў, якія паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы, яна можа быць павялічана больш чым да 690 МПа.

Алюмініевыя стандарты

Стары стандарт BS1470 быў заменены дзевяццю стандартамі EN. Стандарты EN прыведзены ў табліцы 4.

Табліца 4.Стандарты EN для алюмінію

Стандарты EN адрозніваюцца ад старога стандарту BS1470 у наступных галінах:

• Хімічны склад – без змен.
• Сістэма нумарацыі сплаваў – без змен.
• Пазнакі загарту для тэрмічнай апрацоўкі сплаваў цяпер ахопліваюць больш шырокі спектр спецыяльных загартоў. Да чатырох лічбаў пасля Т былі ўведзены для нестандартных прыкладанняў (напрыклад, T6151).
• Абазначэнні загарту для сплаваў, якія не паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы - існуючыя загарты застаюцца нязменнымі, але загарты цяпер больш поўна вызначаюцца з пункту гледжання спосабу іх стварэння. Мяккі (O) загартоўка цяпер H111 і быў уведзены прамежкавы загарт H112. Для сплаву 5251 тэмпература цяпер паказваецца як H32/H34/H36/H38 (эквівалентна H22/H24 і г.д.). H19/H22 і H24 цяпер паказаны асобна.
• Механічныя ўласцівасці – застаюцца аналагічнымі папярэднім паказчыках. Цяпер у сертыфікатах выпрабаванняў павінна быць указана 0,2% трываласці.
• Дапушчальныя адхіленні былі ўзмоцнены ў рознай ступені.
  

  Тэрмічная апрацоўка алюмінія

  Алюмініевыя сплавы могуць падвяргацца шэрагу тэрмаапрацоўкі:

  • Гамагенізацыя - выдаленне сегрэгацыі шляхам награвання пасля адліўкі.
  • Адпал - выкарыстоўваецца пасля халоднай апрацоўкі для змякчэння дэформацыйных сплаваў (1XXX, 3XXX і 5XXX).
  • Асадкавая або дэфектная загартка (сплавы 2ХХХ, 6ХХХ і 7ХХХ).
  • Тэрмічная апрацоўка раствора перад старэннем сплаваў апарнага цвярдзення.
  • Печы для отвержденія пакрыццяў
  • Пасля тэрмічнай апрацоўкі да лічбаў абазначэння дадаецца суфікс.
  • Суфікс F азначае «як выраблены».
  • O азначае «абпаленыя каваныя вырабы».
  • T азначае, што ён прайшоў "тэрмічную апрацоўку".
  • W азначае, што матэрыял прайшоў тэрмічную апрацоўку.
  • H адносіцца да сплаваў, якія не паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы, якія падвяргаюцца "халоднай апрацоўцы" або "загартаванай дэфармацыяй".
  • Сплавы, якія не паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы, адносяцца да груп 3XXX, 4XXX і 5XXX.