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

Алюминий өндірісі

Алюминий боксит минералынан алынады. Боксит Байер процесі арқылы алюминий оксидіне (глинозем) айналады. Содан кейін алюминий оксиді электролиттік жасушалар мен Холл-Героулт процесі арқылы алюминий металына айналады.

Алюминийге жылдық сұраныс

Алюминийге дүниежүзілік сұраныс жылына шамамен 29 миллион тоннаны құрайды. Оның 22 миллион тоннасы жаңа алюминий, ал 7 миллион тоннасы қайта өңделген алюминий сынықтары. Қайта өңделген алюминийді пайдалану экономикалық және экологиялық тұрғыдан маңызды. 1 тонна жаңа алюминий өндіру үшін 14 000 кВт/сағ қажет. Керісінше, бір тонна алюминийді қайта балқыту және қайта өңдеу үшін оның тек 5% қажет. Тың және қайта өңделген алюминий қорытпаларының сапасы жағынан ешқандай айырмашылық жоқ.

Алюминийдің қолданылуы

Тазаалюминийжұмсақ, иілгіш, коррозияға төзімді және жоғары электр өткізгіштікке ие. Ол фольга және өткізгіш кабельдер үшін кеңінен қолданылады, бірақ басқа элементтермен легірлеу басқа қолданбаларға қажетті жоғары беріктіктерді қамтамасыз ету үшін қажет. Алюминий болаттан жоғары беріктік пен салмақ қатынасына ие ең жеңіл инженерлік металдардың бірі болып табылады.

Беріктік, жеңілдік, коррозияға төзімділік, қайта өңдеу және қалыптау сияқты пайдалы қасиеттерінің әртүрлі комбинацияларын пайдалану арқылы алюминий үнемі өсіп келе жатқан қолданбаларда қолданылады. Өнімдердің бұл ауқымы құрылымдық материалдардан жұқа қаптама фольгаларына дейін.

Қорытпалардың белгілері

Алюминий көбінесе мыс, мырыш, магний, кремний, марганец және литиймен легирленген. Сондай-ақ хром, титан, цирконий, қорғасын, висмут және никельдің шағын қоспалары жасалады және темір үнемі аз мөлшерде болады.

Жалпы пайдалануда 50-ден астам 300-ден астам соғылған қорытпалар бар. Олар әдетте АҚШ-та пайда болған және қазір жалпы қабылданған төрт фигуралық жүйемен анықталады. 1-кестеде өңделген қорытпаларға арналған жүйе сипатталған. Құйма қорытпаларының ұқсас белгілері бар және бес сандық жүйені пайдаланады.

1-кесте.Соғылған алюминий қорытпаларына арналған белгілер.

1XXX деп белгіленген легирленбеген өңделген алюминий қорытпалары үшін соңғы екі сан металдың тазалығын білдіреді. Олар алюминий тазалығы 0,01% дәлдікпен көрсетілген ондық бөлшектен кейінгі соңғы екі санға баламалы. Екінші сан қоспалар шегіндегі өзгерістерді көрсетеді. Егер екінші сан нөлге тең болса, ол табиғи қоспалар шегі бар легирленбеген алюминийді және 1-ден 9-ға дейін жеке қоспаларды немесе легирлеуші ​​элементтерді көрсетеді.

2XXX - 8XXX топтары үшін соңғы екі сан топтағы әртүрлі алюминий қорытпаларын анықтайды. Екінші сан қорытпа модификацияларын көрсетеді. Нөлдің екінші саны бастапқы қорытпаны және 1-ден 9-ға дейінгі бүтін сандар қорытпаның дәйекті модификацияларын көрсетеді.

Алюминийдің физикалық қасиеттері

Алюминийдің тығыздығы

Алюминийдің тығыздығы болаттың немесе мыстың үштен бір бөлігін құрайды, бұл оны коммерциялық қол жетімді ең жеңіл металдардың бірі болып табылады. Нәтижедегі жоғары беріктік пен салмақ арақатынасы оны әсіресе көлік салаларында пайдалы жүктемелерді арттыруға немесе отынды үнемдеуге мүмкіндік беретін маңызды құрылымдық материалға айналдырады.

Алюминийдің беріктігі

Таза алюминий жоғары созылу беріктігіне ие емес. Дегенмен, марганец, кремний, мыс және магний сияқты легирленген элементтерді қосу алюминийдің беріктік қасиеттерін арттырып, белгілі бір қолданбаларға бейімделген қасиеттері бар қорытпаны шығаруы мүмкін.

Алюминийсуық орталарға өте қолайлы. Оның болаттан артықшылығы бар, оның беріктігін сақтай отырып, температураның төмендеуімен оның созылу беріктігі артады. Екінші жағынан болат төмен температурада сынғыш болады.

Алюминийдің коррозияға төзімділігі

Ауа әсер еткенде алюминий бетінде бірден дерлік алюминий оксидінің қабаты пайда болады. Бұл қабат коррозияға тамаша төзімді. Ол қышқылдардың көпшілігіне жеткілікті төзімді, бірақ сілтілерге азырақ төзімді.

Алюминийдің жылу өткізгіштігі

Алюминийдің жылу өткізгіштігі болаттан үш есе көп. Бұл алюминийді жылу алмастырғыштар сияқты салқындату және жылыту қолданбалары үшін маңызды материал етеді. Оның улы еместігімен бірге бұл қасиет алюминийдің ыдыс-аяқ пен ас үй ыдыстарында кеңінен қолданылатынын білдіреді.

Алюминийдің электр өткізгіштігі

Мыспен қатар алюминийдің электр өткізгіш ретінде пайдалану үшін жеткілікті жоғары электр өткізгіштігі бар. Кеңінен қолданылатын өткізгіш қорытпаның (1350) өткізгіштігі күйдірілген мыстың шамамен 62% ғана болса да, ол салмағының үштен бірін ғана құрайды және сол салмақтағы мыспен салыстырғанда екі есе көп электр тогын өткізе алады.

Алюминийдің шағылыстыру қабілеті

Ультракүлгін сәулелерден инфрақызылға дейін алюминий сәулелену энергиясының тамаша шағылыстырғышы болып табылады. Шамамен 80% көрінетін жарық шағылыстыру оның жарықтандыру құрылғыларында кеңінен қолданылатынын білдіреді. Рефлексияның бірдей қасиеттерін жасайдыалюминийжазда күн сәулесінен қорғайтын оқшаулағыш материал ретінде өте қолайлы, ал қыста жылуды жоғалтудан оқшаулау.

2-кесте.Алюминийге арналған қасиеттер.

Алюминийдің механикалық қасиеттері

Алюминий ақаусыз қатты деформациялануы мүмкін. Бұл алюминийді илемдеу, экструдтау, тарту, өңдеу және басқа механикалық процестер арқылы қалыптастыруға мүмкіндік береді. Ол сондай-ақ жоғары төзімділікке құйылуы мүмкін.

Алюминийдің қасиеттерін бейімдеу үшін легирлеу, суық өңдеу және термиялық өңдеуді қолдануға болады.

Таза алюминийдің созылу беріктігі шамамен 90 МПа, бірақ кейбір термиялық өңделетін қорытпалар үшін оны 690 МПа-ға 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 – өзгеріссіз.
• Қорытпаларды нөмірлеу жүйесі – өзгеріссіз.
• Термиялық өңделетін қорытпаларға арналған температуралық белгілер енді арнайы температуралардың кең ауқымын қамтиды. Стандартты емес қолданбалар үшін T әрпінен кейінгі төрт санға дейін енгізілді (мысалы, T6151).
• Термиялық өңдеуге жатпайтын қорытпаларға арналған температуралық белгілер – бар температуралар өзгеріссіз қалады, бірақ олар қалай жасалатыны тұрғысынан енді температуралар жан-жақты анықталған. Жұмсақ (O) күй енді H111, ал аралық температура H112 енгізілді. 5251 қорытпасы үшін күйдіргіштер енді H32/H34/H36/H38 (H22/H24, т.б. баламасы) ретінде көрсетілген. H19/H22 және H24 енді бөлек көрсетіледі.
• Механикалық қасиеттері – алдыңғы сандарға ұқсас болып қалады. 0,2% Proof Stress енді сынақ сертификаттарында көрсетілуі керек.
• Төзімділік әртүрлі дәрежеде күшейтілді.
  

  Алюминийді термиялық өңдеу

  Алюминий қорытпаларына бірқатар термиялық өңдеулерді қолдануға болады:

  • Гомогенизация – құйылғаннан кейін қыздыру арқылы сегрегацияны жою.
  • Күйдіру – жұмыста қатайтатын қорытпаларды (1XXX, 3XXX және 5XXX) жұмсарту үшін суық өңдеуден кейін қолданылады.
  • Жауын-шашын немесе жастың қатаюы (қорытпалар 2XXX, 6XXX және 7XXX).
  • Тұндырғышты қатайтатын қорытпаларды қартаю алдында ерітінділерді термиялық өңдеу.
  • Қаптамаларды қатайтуға арналған пеш
  • Термиялық өңдеуден кейін белгілеу сандарына жұрнақ қосылады.
  • F жұрнағы «ойдан шығарылған» дегенді білдіреді.
  • O «тазаланған өңделген бұйымдар» дегенді білдіреді.
  • T оның «жылу өңдеуден өткенін» білдіреді.
  • W материалдың ерітінді термиялық өңдеуден өткенін білдіреді.
  • H «суық өңделген» немесе «штаммда шыңдалған» термиялық өңделмейтін қорытпаларға жатады.
  • Термиялық өңдеуге жатпайтын қорытпалар 3XXX, 4XXX және 5XXX топтарындағы қорытпалар болып табылады.