Алюминий әлемдегі ең көп таралған металл және жер қыртысының 8%-ын құрайтын үшінші ең көп таралған элемент. Алюминийдің әмбебаптығы оны болаттан кейінгі ең кең таралған металл етеді.

Алюминий өндірісі

Алюминий боксит минералынан алынады. Боксит Байер процесі арқылы алюминий оксидіне (глинозем) айналады. Содан кейін глинозем электролиттік элементтер мен Холл-Герулт процесі арқылы алюминий металлына айналады.

Алюминийге жылдық сұраныс

Әлемде алюминийге деген сұраныс жылына шамамен 29 миллион тоннаны құрайды. Оның шамамен 22 миллион тоннасы жаңа алюминий, ал 7 миллион тоннасы қайта өңделген алюминий сынықтары. Қайта өңделген алюминийді пайдалану экономикалық және экологиялық тұрғыдан тиімді. 1 тонна жаңа алюминий өндіру үшін 14 000 кВт/сағ қажет. Керісінше, бір тонна алюминийді қайта балқыту және қайта өңдеу үшін осының тек 5%-ы ғана қажет. Таза және қайта өңделген алюминий қорытпаларының сапасында ешқандай айырмашылық жоқ.

Алюминийдің қолданылуы

Тазаалюминийжұмсақ, иілгіш, коррозияға төзімді және жоғары электр өткізгіштікке ие. Ол фольга және өткізгіш кабельдер үшін кеңінен қолданылады, бірақ басқа қолданбалар үшін қажетті жоғары беріктіктерді қамтамасыз ету үшін басқа элементтермен қорытпалау қажет. Алюминий - болаттан гөрі беріктікке қатынасы жоғары ең жеңіл инженерлік металдардың бірі.

Алюминий өзінің беріктігі, жеңілдігі, коррозияға төзімділігі, қайта өңдеуге жарамдылығы және пішінделуі сияқты пайдалы қасиеттерінің әртүрлі үйлесімдерін пайдалану арқылы қолданыстағы қолданбалар саны үнемі артып келеді. Бұл өнімдердің түрлері құрылымдық материалдардан бастап жұқа қаптама фольгаларына дейін әртүрлі.

Қорытпаның белгілері

Алюминий көбінесе мыс, мырыш, магний, кремний, марганец және литиймен қорытпаланады. Хром, титан, цирконий, қорғасын, висмут және никельдің аз мөлшерде қоспалары да жасалады, ал темір әрқашан аз мөлшерде болады.

300-ден астам соғылған қорытпалар бар, олардың 50-сі кеңінен қолданылады. Олар әдетте АҚШ-та пайда болған және қазір жалпыға бірдей қабылданған төрт таңбалы жүйемен анықталады. 1-кестеде соғылған қорытпаларға арналған жүйе сипатталған. Құйылған қорытпалардың ұқсас белгілері бар және бес таңбалы жүйені пайдаланады.

1-кесте.Соғылған алюминий қорытпаларының белгіленуі.

1XXX деп белгіленген қорытпасыз соғылған алюминий қорытпалары үшін соңғы екі сан металдың тазалығын білдіреді. Алюминий тазалығы 0,01 пайызға дейін дәл көрсетілген кезде олар ондық үтірден кейінгі соңғы екі санға тең. Екінші сан қоспа шегіндегі өзгерістерді көрсетеді. Егер екінші сан нөлге тең болса, бұл қоспасыз алюминийдің табиғи қоспа шегі бар екенін және 1-ден 9-ға дейінгі сандар жеке қоспаларды немесе қорытпа элементтерін көрсетеді.

2XXX-тен 8XXX-ке дейінгі топтар үшін соңғы екі сан топтағы әртүрлі алюминий қорытпаларын анықтайды. Екінші сан қорытпаның модификацияларын көрсетеді. Нөлдің екінші саны бастапқы қорытпаны, ал 1-ден 9-ға дейінгі бүтін сандар қорытпаның тізбекті модификацияларын көрсетеді.

Алюминийдің физикалық қасиеттері

Алюминийдің тығыздығы

Алюминийдің тығыздығы болат немесе мыс тығыздығының шамамен үштен біріне тең, бұл оны коммерциялық тұрғыдан қолжетімді ең жеңіл металдардың біріне айналдырады. Нәтижесінде алынған жоғары беріктіктің салмаққа қатынасы оны маңызды құрылымдық материалға айналдырады, бұл әсіресе көлік салалары үшін пайдалы жүктемені немесе отынды үнемдеуді арттырады.

Алюминийдің беріктігі

Таза алюминийдің созылу беріктігі жоғары емес. Дегенмен, марганец, кремний, мыс және магний сияқты легирлеуші ​​элементтерді қосу алюминийдің беріктік қасиеттерін арттырып, белгілі бір қолданыстарға бейімделген қасиеттері бар қорытпаны алуға мүмкіндік береді.

Алюминийсуық ортаға жақсы бейімделген. Оның болатқа қарағанда артықшылығы бар, себебі оның созылу беріктігі температура төмендеген сайын артады, сонымен бірге беріктігін сақтайды. Екінші жағынан, болат төмен температурада сынғыш болады.

Алюминийдің коррозияға төзімділігі

Ауаға ұшыраған кезде алюминий бетінде алюминий оксидінің қабаты бірден пайда болады. Бұл қабат коррозияға өте төзімді. Ол көптеген қышқылдарға төзімді, бірақ сілтілерге онша төзімді емес.

Алюминийдің жылу өткізгіштігі

Алюминийдің жылу өткізгіштігі болатқа қарағанда шамамен үш есе жоғары. Бұл алюминийді жылу алмастырғыштар сияқты салқындату және жылыту үшін маңызды материал етеді. Уытты емес қасиеті алюминийдің ас үй ыдыстары мен ас үй ыдыстарында кеңінен қолданылатынын білдіреді.

Алюминийдің электр өткізгіштігі

Мыспен қатар, алюминийдің электр өткізгіштігі электр өткізгіш ретінде пайдалануға жеткілікті жоғары. Жиі қолданылатын өткізгіш қорытпаның (1350) өткізгіштігі күйдірілген мыстың шамамен 62%-ын ғана құраса да, ол салмағының үштен бір бөлігін ғана құрайды және сондықтан сол салмақтағы мыспен салыстырғанда электр тогын екі есе көп өткізе алады.

Алюминийдің шағылыстыру қабілеті

Алюминий ультракүлгін сәулелерден инфрақызыл сәулелерге дейін сәулелік энергияның тамаша шағылыстырғышы болып табылады. Көрінетін жарықты шағылыстыру қабілеті шамамен 80%, бұл оның жарықтандыру құрылғыларында кеңінен қолданылатынын білдіреді. Шағылыстырудың дәл осындай қасиеттері...алюминийжазда күн сәулесінен қорғау үшін, ал қыста жылу жоғалуынан қорғау үшін оқшаулағыш материал ретінде өте қолайлы.

2-кесте.Алюминийдің қасиеттері.

Алюминийдің механикалық қасиеттері

Алюминий істен шықпай қатты деформациялануы мүмкін. Бұл алюминийді илемдеу, экструзиялау, созу, өңдеу және басқа да механикалық процестер арқылы қалыптастыруға мүмкіндік береді. Оны сондай-ақ жоғары төзімділікпен құюға болады.

Алюминийдің қасиеттерін бейімдеу үшін қорытпалау, суық өңдеу және термиялық өңдеуді пайдалануға болады.

Таза алюминийдің созылу беріктігі шамамен 90 МПа құрайды, бірақ кейбір термиялық өңдеуге болатын қорытпалар үшін бұл көрсеткішті 690 МПа-дан астамға дейін арттыруға болады.

Алюминий стандарттары

Ескі BS1470 стандарты тоғыз EN стандартымен ауыстырылды. EN стандарттары 4-кестеде келтірілген.

4-кесте.Алюминийге арналған EN стандарттары

EN стандарттары ескі BS1470 стандартынан келесі салаларда ерекшеленеді:

• Химиялық құрамы – өзгермеген.
• Қорытпа нөмірлеу жүйесі – өзгеріссіз.
• Термиялық өңдеуге болатын қорытпаларға арналған температуралық белгілер енді арнайы температуралардың кең ауқымын қамтиды. Стандартты емес қолданбалар үшін T әрпінен кейін төрт таңбаға дейін енгізілді (мысалы, T6151).
• Термиялық өңдеуге жатпайтын қорытпалардың температуралық белгілеулері – қолданыстағы температуралар өзгеріссіз қалды, бірақ температуралар енді олардың қалай жасалатыны тұрғысынан жан-жақты анықталды. Жұмсақ (O) температура енді H111 болып табылады және аралық температура H112 енгізілді. 5251 қорытпасы үшін температуралар енді H32/H34/H36/H38 (H22/H24 баламасы және т.б.) ретінде көрсетіледі. H19/H22 және H24 енді бөлек көрсетіледі.
• Механикалық қасиеттер – алдыңғы көрсеткіштерге ұқсас болып қала береді. Енді сынақ сертификаттарында 0,2% төзімділік кернеуі көрсетілуі керек.
• Төзімділік әртүрлі дәрежеде күшейтілді.
  

  Алюминийді термиялық өңдеу

  Алюминий қорытпаларына әртүрлі термиялық өңдеулерді қолдануға болады:

  • Гомогенизация – құйғаннан кейін қыздыру арқылы бөлінуді жою.
  • Күйдіру – суық өңдеуден кейін беріктендіруші қорытпаларды (1XXX, 3XXX және 5XXX) жұмсарту үшін қолданылады.
  • Жауын-шашын немесе қартаюға байланысты қатаю (2XXX, 6XXX және 7XXX қорытпалары).
  • Тұндыру кезінде беріктендіруші қорытпаларды ескірту алдында ерітіндіні термиялық өңдеу.
  • Қаптамаларды қатайту үшін пеште пісіру
  • Термиялық өңдеуден кейін белгілеу нөмірлеріне жұрнақ қосылады.
  • F жұрнағы «жасалған» дегенді білдіреді.
  • O «күйдірілген соғылған бұйымдар» дегенді білдіреді.
  • T оның «жылумен өңделгенін» білдіреді.
  • W материалдың ерітіндінің термиялық өңдеуден өткенін білдіреді.
  • H «суық өңделген» немесе «деформацияланған» термиялық өңдеуге жатпайтын қорытпаларды білдіреді.
  • Термиялық өңдеуге жатпайтын қорытпаларға 3XXX, 4XXX және 5XXX топтарындағы қорытпалар жатады.