L’alumini és el metall més abundant del món i és el tercer element més comú que inclou el 8% de l’escorça terrestre. La versatilitat de l’alumini la converteix en el metall més utilitzat després d’acer.
Producció d'alumini
L’alumini deriva de la bauxita mineral. La bauxita es converteix en òxid d’alumini (alumina) mitjançant el procés de Bayer. L'alumina es converteix en metall d'alumini mitjançant cèl·lules electrolítiques i el procés de Hall-Heroult.
Demanda anual d'alumini
La demanda mundial d’alumini és d’uns 29 milions de tones a l’any. Al voltant de 22 milions de tones és una nova alumini i 7 milions de tones es recicla una ferralla d'alumini. L’ús d’alumini reciclat és convincent econòmicament i ambientalment. Es necessita 14.000 kWh per produir 1 tona d’alumini nou. Per la seva banda, només es necessita el 5% d’això per retirar -se i reciclar una tona d’alumini. No hi ha diferència en la qualitat entre els aliatges d'alumini verge i reciclats.
Aplicacions d'alumini
Puraluminiés suau, dúctil, resistent a la corrosió i té una alta conductivitat elèctrica. S'utilitza àmpliament per a cables de paper i conductor, però l'aliatge amb altres elements és necessari per proporcionar les forces més elevades necessàries per a altres aplicacions. L’alumini és un dels metalls d’enginyeria més lleugers, amb una relació de força a pes superior a l’acer.
Utilitzant diverses combinacions de les seves propietats avantatjoses com la força, la lleugeresa, la resistència a la corrosió, la reciclabilitat i la formabilitat, l’alumini s’utilitza en un nombre cada vegada més gran d’aplicacions. Aquesta gamma de productes va des de materials estructurals fins a làmines d’embalatge primes.
Designacions d’aliatge
L’alumini s’alien més sovint amb coure, zinc, magnesi, silici, manganès i liti. També es fabriquen petites incorporacions de crom, titani, zirconi, plom, bismut i níquel i el ferro està present en petites quantitats.
Hi ha més de 300 aliatges forjats amb 50 en ús comú. Normalment s’identifiquen per un sistema de quatre figura originaris als EUA i que ara s’accepta universalment. La taula 1 descriu el sistema per a aliatges forjats. Els aliatges de repartiment tenen designacions similars i utilitzen un sistema de cinc dígits.
Taula 1.Designacions per a aliatges d'alumini forjat.
| Element aliatge | Celebrant |
|---|---|
| Cap (99%+ alumini) | 1xxx |
| Coure | 2xxx |
| Manganès | 3xxx |
| Silici | 4xxx |
| Magnesi | 5xxx |
| Magnesi + silici | 6xxx |
| Zinc | 7xxx |
| Liti | 8xxx |
Per als aliatges d'alumini forjat no aliat designats 1xxx, els dos últims dígits representen la puresa del metall. Són l’equivalent als dos últims dígits després del punt decimal quan la puresa d’alumini s’expressa al 0,01 per cent més proper. El segon dígit indica modificacions en els límits de la impuresa. Si el segon dígit és zero, indica alumini no aliat amb límits naturals de impuresa i d’1 a 9, indiquen impureses individuals o elements d’aliatge.
Per als grups 2xxx a 8xxx, els dos últims dígits identifiquen aliatges d’alumini diferents del grup. El segon dígit indica modificacions d’aliatge. Un segon dígit de zero indica l’aliatge original i els nombres enters 1 a 9 indiquen modificacions consecutives d’aliatge.
Propietats físiques de l’alumini
Densitat d'alumini
L’alumini té una densitat al voltant d’un terç que l’acer o el coure, convertint -lo en un dels metalls més lleugers disponibles comercialment. L’alta relació de resistència i pes resultant la converteix en un material estructural important que permet augmentar la càrrega útil o l’estalvi de combustible en particular per a les indústries de transport.
Força de l’alumini
L’alumini pur no té una gran resistència a la tracció. Tanmateix, l’addició d’elements d’aliatge com el manganès, el silici, el coure i el magnesi pot augmentar les propietats de força de l’alumini i produir un aliatge amb propietats adaptades a aplicacions particulars.
Aluminis’adapta bé als entorns freds. Té l’avantatge sobre l’acer, ja que la seva resistència a la tracció augmenta amb la disminució de la temperatura mantenint la seva duresa. L’acer, d’altra banda, es torna trencadís a baixes temperatures.
Resistència a la corrosió de l’alumini
Quan s’exposa a l’aire, una capa d’òxid d’alumini es forma gairebé instantàniament a la superfície de l’alumini. Aquesta capa té una excel·lent resistència a la corrosió. És força resistent a la majoria d’àcids, però menys resistent a les alcalis.
Conductivitat tèrmica de l’alumini
La conductivitat tèrmica de l’alumini és aproximadament tres vegades més gran que la de l’acer. Això fa que l’alumini sigui un material important tant per a aplicacions de refrigeració com de calefacció, com ara proves de calor. Combinat amb que no sigui tòxic, aquesta propietat significa que l’alumini s’utilitza àmpliament en estris de cuina i estris de cuina.
Conductivitat elèctrica de l’alumini
Juntament amb el coure, l’alumini té una conductivitat elèctrica prou alta per utilitzar -la com a conductor elèctric. Tot i que la conductivitat de l’aliatge conductor d’ús comú (1350) és només al voltant del 62% del coure recobert, només és un terç del pes i, per tant, pot realitzar el doble d’electricitat en comparació amb el coure del mateix pes.
Reflectivitat de l’alumini
De la UV a la infra-vermell, l’alumini és un excel·lent reflector d’energia radiant. La reflectivitat de la llum visible al voltant del 80% significa que s’utilitza àmpliament en els accessoris de llum. Les mateixes propietats de la reflectivitat fanaluminiIdeal com a material aïllant per protegir -se dels raigs del sol a l’estiu, alhora que s’aïlla contra la pèrdua de calor a l’hivern.
Taula 2.Propietats d'alumini.
| Propietat | Valorar |
|---|---|
| Número atòmic | 13 |
| Pes atòmic (g/mol) | 26,98 |
| València | 3 |
| Estructura de cristalls | Fcc |
| Punt de fusió (° C) | 660.2 |
| Punt d’ebullició (° C) | 2480 |
| Calor específica mitjana (0-100 ° C) (cal/g. ° C) | 0,219 |
| Conductivitat tèrmica (0-100 ° C) (cal/cms. ° C) | 0,57 |
| Co-eficient d’expansió lineal (0-100 ° C) (x10-6/° C) | 23.5 |
| Resistència elèctrica a 20 ° C (ω.Cm) | 2.69 |
| Densitat (g/cm3) | 2.6898 |
| Mòdul d’elasticitat (GPA) | 68,3 |
| Ràtio Poissons | 0,34 |
Propietats mecàniques de l’alumini
L’alumini es pot deformar greument sense fallar. Això permet que l’alumini es formi rodant, extrús, dibuix, mecanitzat i altres processos mecànics. També es pot emetre amb una alta tolerància.
L’aliatge, el treball en fred i el tractament de calor es poden utilitzar per adaptar les propietats de l’alumini.
La resistència a la tracció de l’alumini pur és d’uns 90 MPa, però es pot augmentar fins a més de 690 MPa per a alguns aliatges tractats de calor.
Normes d'alumini
L’antiga estàndard BS1470 ha estat substituït per nou estàndards EN. Els estàndards EN es donen a la taula 4.
Taula 4.EN NORMES D'ALUMINI
| Estàndard | Àmbit |
|---|---|
| EN485-1 | Condicions tècniques per a la inspecció i el lliurament |
| EN485-2 | Propietats mecàniques |
| EN485-3 | Toleràncies per al material enrotllat calent |
| EN485-4 | Toleràncies per al material enrotllat en fred |
| EN515 | Designacions de temperament |
| EN573-1 | Sistema de designació d’aliatge numèric |
| EN573-2 | Sistema de designació de símbols químics |
| EN573-3 | Composicions químiques |
| EN573-4 | Formes de producte en diferents aliatges |
Els estàndards EN difereixen de l’antic estàndard, BS1470 a les àrees següents:
- Composicions químiques: sense canvis.
- Sistema de numeració d’aliatge: sense canvis.
- Les designacions de temperament per a aliatges tractables per calor ara cobreixen una gamma més àmplia de temperaments especials. Fins a quatre dígits després de la T s’han introduït per a aplicacions no estàndard (per exemple, T6151).
- Designacions de temperament per a aliatges no tractats per calor: els temperaments existents no es canvien, però els temperaments ara es defineixen de manera més exhaustiva en termes de com es creen. El temperament suau (O) és ara H111 i s'ha introduït un temperament intermedi H112. Per a l'aliatge, 5251 Tempers es mostren ara com H32/H34/H36/H38 (equivalent a H22/H24, etc.). H19/H22 i H24 es mostren per separat.
- Propietats mecàniques: es mantenen similars a les figures anteriors. El 0,2% de proves s'ha de cotitzar als certificats de prova.
- Les toleràncies s’han reforçat a diversos graus.
Tractament tèrmic de l’alumini
Es poden aplicar una gamma de tractaments tèrmics a aliatges d'alumini:
- Homogenització: l'eliminació de la segregació escalfant després de la colada.
- Analització: s'utilitza després de treballar en fred per suavitzar els aliatges d'enduriment del treball (1xxx, 3xxx i 5xxx).
- Precipitació o enduriment d’edat (aliatges 2xxx, 6xxx i 7xxx).
- Solució Tractament tèrmic abans de l’envelliment d’aliatges d’enduriment de les precipitacions.
- Estupir per al curació dels recobriments
- Després del tractament tèrmic s’afegeix un sufix als números de designació.
- El sufix F significa "com a fabricat".
- O Significa "productes forjats recorreguts".
- T vol dir que ha estat "tractat per calor".
- W significa que el material ha estat tractat a la calor.
- H fa referència a aliatges no tractats per calor que estan "treballs en fred" o "endurits".
- Els aliatges tractables no escenes són els dels grups 3xxx, 4xxx i 5xxx.
Posat: el 16 de juny-2021