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

Вытворчасць алюмінію

Алюміній атрымліваюць з мінерала баксіту. Баксіт пераўтвараецца ў аксід алюмінію (гліназём) з дапамогай працэсу Баера. Затым гліназём пераўтвараецца ў металічны алюміній з дапамогай электралітычных ячэек і працэсу Хола-Эру.

Штогадовы попыт на алюміній

Сусветны попыт на алюміній складае каля 29 мільёнаў тон у год. Каля 22 мільёнаў тон — гэта новы алюміній, а 7 мільёнаў тон — перапрацаваны алюмініевы лом. Выкарыстанне перапрацаванага алюмінію з'яўляецца эканамічна і экалагічна выгадным. Для вытворчасці 1 тоны новага алюмінію патрабуецца 14 000 кВт·г. І наадварот, для пераплаўкі і перапрацоўкі адной тоны алюмінію патрабуецца толькі 5% ад гэтай колькасці. Няма розніцы ў якасці паміж чыстымі і перапрацаванымі алюмініевымі сплавамі.

Прымяненне алюмінію

ЧыстыалюмінійАлюміній мяккі, пластычны, устойлівы да карозіі і мае высокую электраправоднасць. Ён шырока выкарыстоўваецца для фальгі і праваднікоў кабеляў, але для забеспячэння большай трываласці, неабходнай для іншых ужыванняў, неабходна легіраванне з іншымі элементамі. Алюміній — адзін з самых лёгкіх інжынерных металаў, які мае суадносіны трываласці да вагі, лепшае за сталь.

Дзякуючы розным камбінацыям сваіх пераваг, такіх як трываласць, лёгкасць, каразійная ўстойлівасць, перапрацоўка і фармавальнасць, алюміній выкарыстоўваецца ва ўсё большай колькасці сферах прымянення. Гэты асартымент прадукцыі вар'іруецца ад канструкцыйных матэрыялаў да тонкай упаковачнай фальгі.

Абазначэнні сплаваў

Алюміній часцей за ўсё сплаўляюць з меддзю, цынкам, магніем, крэмніем, марганцам і літыем. Таксама дадаюць невялікія дабаўкі хрому, тытана, цырконія, свінцу, вісмута і нікеля, а жалеза нязменна прысутнічае ў невялікіх колькасцях.

Існуе больш за 300 каваных сплаваў, з якіх 50 найбольш распаўсюджаныя. Звычайна яны ідэнтыфікуюцца чатырохзначнай сістэмай, якая ўзнікла ў ЗША і цяпер з'яўляецца паўсюдна прынятай. У табліцы 1 апісана сістэма для каваных сплаваў. Літыя сплавы маюць падобныя абазначэнні і выкарыстоўваюць пяцізначную сістэму.

Табліца 1.Абазначэнні для каваных алюмініевых сплаваў.

Для нелегіраваных каваных алюмініевых сплаваў, якія маюць пазначэнне 1XXX, апошнія дзве лічбы азначаюць чысціню металу. Яны эквівалентныя апошнім двум лічбам пасля коскі, калі чысціня алюмінію выражаецца з дакладнасцю да 0,01 працэнта. Другая лічба паказвае змены ў межах прымешак. Калі другая лічба роўная нулю, гэта азначае, што нелегіраваны алюміній мае натуральныя межы прымешак, а лічбы ад 1 да 9 паказваюць асобныя прымешкі або легіруючыя элементы.

Для груп ад 2XXX да 8XXX апошнія дзве лічбы абазначаюць розныя алюмініевыя сплавы ў групе. Другая лічба абазначае мадыфікацыі сплаву. Другая лічба, роўная нулю, паказвае зыходны сплаў, а цэлыя лікі ад 1 да 9 паказваюць паслядоўныя мадыфікацыі сплаву.

Фізічныя ўласцівасці алюмінію

Шчыльнасць алюмінію

Алюміній мае шчыльнасць прыкладна ўтрая меншую за шчыльнасць сталі або медзі, што робіць яго адным з самых лёгкіх камерцыйна даступных металаў. Высокае суадносіны трываласці да вагі робіць яго важным канструкцыйным матэрыялам, які дазваляе павялічваць карысную нагрузку або эканоміць паліва, у прыватнасці, у транспартнай галіне.

Трываласць алюмінію

Чысты алюміній не мае высокай трываласці на расцяжэнне. Аднак даданне легіруючых элементаў, такіх як марганец, крэмній, медзь і магній, можа павялічыць трываласць алюмінію і стварыць сплаў з уласцівасцямі, адаптаванымі да канкрэтных ужыванняў.

АлюмінійДобра падыходзіць для халодных умоў. Ён мае перавагу перад сталлю ў тым, што яго трываласць на расцяжэнне павялічваецца з паніжэннем тэмпературы, захоўваючы пры гэтым сваю глейкасць. З іншага боку, сталь становіцца далікатнай пры нізкіх тэмпературах.

Каразійная ўстойлівасць алюмінію

Пры ўздзеянні паветра на паверхні алюмінію амаль імгненна ўтвараецца пласт аксіду алюмінію. Гэты пласт мае выдатную ўстойлівасць да карозіі. Ён даволі ўстойлівы да большасці кіслот, але менш устойлівы да шчолачаў.

Цеплаправоднасць алюмінію

Цеплаправоднасць алюмінію прыкладна ў тры разы вышэйшая, чым у сталі. Гэта робіць алюміній важным матэрыялам як для астуджэння, так і для нагрэву, напрыклад, для цеплаабменнікаў. У спалучэнні з нетаксічнасцю гэтая ўласцівасць азначае, што алюміній шырока выкарыстоўваецца ў кухонным посудзе і начынні.

Электраправоднасць алюмінію

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

Адбівальная здольнасць алюмінію

Алюміній выдатна адбівае прамяністую энергію, ад ультрафіялетавага да інфрачырвонага выпраменьвання. Каэфіцыент адбівання бачнага святла каля 80% азначае, што ён шырока выкарыстоўваецца ў свяцільнях. Такія ж уласцівасці адбівання робяцьалюмінійідэальна падыходзіць у якасці цеплаізаляцыйнага матэрыялу для абароны ад сонечных прамянёў летам і адначасова для ізаляцыі ад страты цяпла зімой.

Табліца 2.Уласцівасці алюмінію.

Механічныя ўласцівасці алюмінію

Алюміній можа быць моцна дэфармаваны без разбурэння. Гэта дазваляе фармаваць алюміній шляхам пракаткі, экструзіі, валачэння, апрацоўкі і іншых механічных працэсаў. Яго таксама можна адліваць з высокай дакладнасцю.

Легіраванне, халодная апрацоўка і тэрмічная апрацоўка — усё гэта можна выкарыстоўваць для змены ўласцівасцей алюмінію.

Мяжа трываласці на расцяжэнне чыстага алюмінію складае каля 90 МПа, але для некаторых тэрмаапрацоўчых сплаваў яна можа быць павялічана да больш чым 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 — нязменны.
• Сістэма нумарацыі сплаваў — нязменная.
• Абазначэнні станаў для тэрмаапрацоўчых сплаваў цяпер ахопліваюць больш шырокі дыяпазон спецыяльных станаў. Для нестандартных ужыванняў былі ўведзены да чатырох лічбаў пасля T (напрыклад, T6151).
• Абазначэнні станаў для сплаваў, якія не паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы — існуючыя станы засталіся нязменнымі, але цяпер станы больш поўна вызначаны з пункту гледжання таго, як яны ствараюцца. Мяккі (O) стан цяпер абазначаецца як H111, а таксама ўведзены прамежкавы стан H112. Для сплаву 5251 станы цяпер пазначаюцца як H32/H34/H36/H38 (эквівалентна H22/H24 і г.д.). H19/H22 і H24 цяпер пазначаюцца асобна.
• Механічныя ўласцівасці — застаюцца падобнымі да папярэдніх паказчыкаў. Цяпер у сертыфікатах выпрабаванняў павінна быць пазначана мяжа цякучасці 0,2%.
• Дапушчальныя адхіленні былі ў рознай ступені звужаны.
  

  Тэрмічная апрацоўка алюмінію

  Алюмініевыя сплавы можна апрацоўваць рознымі спосабамі:

  • Гамагенізацыя — выдаленне сегрэгацыі шляхам награвання пасля ліцця.
  • Адпал — выкарыстоўваецца пасля халоднай апрацоўкі для размякчэння ўмацоўваемых сплаваў (1XXX, 3XXX і 5XXX).
  • Асадкавае або старэючае ўмацаванне (сплавы 2XXX, 6XXX і 7XXX).
  • Тэрмаапрацоўка на раствор перад старэннем дысперсійна-цвярдзеючых сплаваў.
  • Абпал для зацвярдзення пакрыццяў
  • Пасля тэрмічнай апрацоўкі да нумароў абазначэння дадаецца суфікс.
  • Суфікс F азначае «як выраблены».
  • О азначае «адпаленыя каваныя вырабы».
  • Т азначае, што яно было «тэрмічна апрацавана».
  • W азначае, што матэрыял быў апрацаваны на цвёрды раствор.
  • H адносіцца да сплаваў, якія не паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы і якія падвяргаюцца «халоднаапрацоўцы» або «дэфармацыйнаму ўмацаванню».
  • Нетэрмічна неапрацоўваемыя сплавы адносяцца да груп 3XXX, 4XXX і 5XXX.