Ang aluminyo ang pinakamaraming metal sa mundo at ang pangatlong pinakakaraniwang elemento na bumubuo sa 8% ng crust ng mundo. Ang kagalingan sa paggamit ng aluminyo ang dahilan kung bakit ito ang pinakamalawak na ginagamit na metal pagkatapos ng bakal.

Produksyon ng Aluminyo

Ang aluminyo ay nagmula sa mineral na bauxite. Ang bauxite ay kino-convert sa aluminum oxide (alumina) sa pamamagitan ng Bayer Process. Ang alumina ay pagkatapos ay kino-convert sa aluminum metal gamit ang mga electrolytic cell at Hall-Heroult Process.

Taunang Pangangailangan ng Aluminyo

Ang pandaigdigang pangangailangan para sa aluminyo ay humigit-kumulang 29 milyong tonelada bawat taon. Humigit-kumulang 22 milyong tonelada ang bagong aluminyo at 7 milyong tonelada ang niresiklong aluminyo. Ang paggamit ng niresiklong aluminyo ay matipid at nakakaengganyo sa kapaligiran. Kinakailangan ng 14,000 kWh upang makagawa ng 1 tonelada ng bagong aluminyo. Sa kabaligtaran, 5% lamang nito ang kinakailangan upang muling matunaw at mai-recycle ang isang tonelada ng aluminyo. Walang pagkakaiba sa kalidad sa pagitan ng virgin at niresiklong aluminyo na haluang metal.

Mga Aplikasyon ng Aluminyo

Puroaluminyoay malambot, ductile, lumalaban sa kalawang at may mataas na electrical conductivity. Malawakang ginagamit ito para sa mga kable na foil at conductor, ngunit ang pagsasama ng haluang metal sa iba pang mga elemento ay kinakailangan upang makapagbigay ng mas mataas na lakas na kailangan para sa iba pang mga aplikasyon. Ang aluminyo ay isa sa mga pinakamagaan na metal sa inhinyeriya, na may ratio ng lakas sa bigat na nakahihigit sa bakal.

Sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang kombinasyon ng mga kapaki-pakinabang na katangian nito tulad ng lakas, gaan, resistensya sa kalawang, kakayahang i-recycle at mabuo, ang aluminyo ay ginagamit sa patuloy na pagtaas ng bilang ng mga aplikasyon. Ang hanay ng mga produktong ito ay mula sa mga materyales sa istruktura hanggang sa manipis na mga foil ng packaging.

Mga Pagtatalaga ng Haluang metal

Ang aluminyo ay karaniwang hinahaluan ng tanso, zinc, magnesium, silicon, manganese at lithium. May maliliit na karagdagan din na chromium, titanium, zirconium, lead, bismuth at nickel at ang bakal ay palaging naroroon sa kaunting dami.

Mayroong mahigit 300 wrought alloys na may 50 ang karaniwang ginagamit. Karaniwan silang kinikilala sa pamamagitan ng isang four figure system na nagmula sa USA at ngayon ay tinatanggap na ng lahat. Inilalarawan ng Talahanayan 1 ang sistema para sa mga wrought alloys. Ang mga cast alloys ay may magkakatulad na designasyon at gumagamit ng limang-digit na sistema.

Talahanayan 1.Mga designasyon para sa mga wrought aluminum alloys.

Para sa mga unalloyed wrought aluminum alloys na itinalaga bilang 1XXX, ang huling dalawang digit ay kumakatawan sa kadalisayan ng metal. Katumbas ito ng huling dalawang digit pagkatapos ng decimal point kapag ang kadalisayan ng aluminum ay ipinapahayag sa pinakamalapit na 0.01 porsyento. Ang pangalawang digit ay nagpapahiwatig ng mga pagbabago sa mga limitasyon ng impurity. Kung ang pangalawang digit ay zero, ito ay nagpapahiwatig ng unalloyed aluminum na may natural na mga limitasyon ng impurity at ang 1 hanggang 9, ay nagpapahiwatig ng mga indibidwal na impurities o mga elemento ng alloying.

Para sa mga grupong 2XXX hanggang 8XXX, ang huling dalawang digit ay tumutukoy sa iba't ibang haluang metal na aluminyo sa grupo. Ang pangalawang digit ay nagpapahiwatig ng mga pagbabago sa haluang metal. Ang pangalawang digit na sero ay nagpapahiwatig ng orihinal na haluang metal at ang mga integer na 1 hanggang 9 ay nagpapahiwatig ng magkakasunod na mga pagbabago sa haluang metal.

Mga Pisikal na Katangian ng Aluminyo

Densidad ng Aluminyo

Ang aluminyo ay may densidad na humigit-kumulang isang-katlo ng bakal o tanso na ginagawa itong isa sa pinakamagaan na metal na mabibili sa merkado. Ang nagreresultang mataas na ratio ng lakas sa bigat ay ginagawa itong isang mahalagang materyal na istruktura na nagpapahintulot sa pagtaas ng mga kargamento o pagtitipid ng gasolina para sa mga industriya ng transportasyon partikular.

Lakas ng Aluminyo

Ang purong aluminyo ay walang mataas na tensile strength. Gayunpaman, ang pagdaragdag ng mga elemento ng haluang metal tulad ng manganese, silicon, tanso at magnesiyo ay maaaring magpataas ng mga katangian ng lakas ng aluminyo at makagawa ng isang haluang metal na may mga katangiang iniayon sa mga partikular na aplikasyon.

Aluminyoay angkop sa malamig na kapaligiran. Mayroon itong kalamangan kumpara sa bakal dahil ang lakas ng tensile nito ay tumataas kasabay ng pagbaba ng temperatura habang pinapanatili ang katigasan nito. Sa kabilang banda, ang bakal ay nagiging malutong sa mababang temperatura.

Paglaban sa Kaagnasan ng Aluminyo

Kapag nalantad sa hangin, halos agad na nabubuo ang isang patong ng aluminum oxide sa ibabaw ng aluminum. Ang patong na ito ay may mahusay na resistensya sa kalawang. Ito ay medyo lumalaban sa karamihan ng mga asido ngunit hindi gaanong lumalaban sa alkali.

Konduktibidad ng Thermal ng Aluminyo

Ang thermal conductivity ng aluminum ay halos tatlong beses na mas mataas kaysa sa bakal. Dahil dito, ang aluminum ay isang mahalagang materyal para sa parehong mga aplikasyon sa pagpapalamig at pagpapainit tulad ng mga heat-exchanger. Dahil hindi ito nakakalason, ang katangiang ito ay nangangahulugan na ang aluminum ay malawakang ginagamit sa mga kagamitan sa pagluluto at kusina.

Konduktibidad ng Elektrikal ng Aluminyo

Kasama ng tanso, ang aluminyo ay may sapat na mataas na kondaktibiti ng kuryente para magamit bilang konduktor ng kuryente. Bagama't ang kondaktibiti ng karaniwang ginagamit na conducting alloy (1350) ay nasa humigit-kumulang 62% lamang ng annealed copper, ito ay isang-katlo lamang ng bigat at samakatuwid ay maaaring maghatid ng dobleng dami ng kuryente kumpara sa tanso na may parehong bigat.

Repleksyon ng Aluminyo

Mula UV hanggang infra-red, ang aluminyo ay isang mahusay na reflector ng radiant energy. Ang nakikitang repleksyon ng liwanag na humigit-kumulang 80% ay nangangahulugan na malawakan itong ginagamit sa mga ilaw. Ang parehong mga katangian ng repleksyon ay gumagawaaluminyomainam bilang isang materyal na pang-insulate upang maprotektahan laban sa sikat ng araw sa tag-araw, habang nagbibigay ng insulasyon laban sa pagkawala ng init sa taglamig.

Talahanayan 2.Mga katangian para sa aluminyo.

Mga Katangiang Mekanikal ng Aluminyo

Maaaring madeporma nang husto ang aluminyo nang walang anumang pagkabigo. Dahil dito, maaaring mabuo ang aluminyo sa pamamagitan ng pag-roll, extruding, drawing, machining at iba pang mekanikal na proseso. Maaari rin itong ihulma sa mataas na tolerance.

Ang pag-alloy, cold working, at heat-treating ay maaaring gamitin upang iayon ang mga katangian ng aluminyo.

Ang lakas ng tensile ng purong aluminyo ay nasa humigit-kumulang 90 MPa ngunit maaari itong taasan sa mahigit 690 MPa para sa ilang mga haluang metal na maaaring gamutin sa init.

Mga Pamantayan ng Aluminyo

Ang lumang pamantayang BS1470 ay napalitan na ng siyam na pamantayang EN. Ang mga pamantayang EN ay makikita sa talahanayan 4.

Talahanayan 4.Mga pamantayan ng EN para sa aluminyo

Ang mga pamantayan ng EN ay naiiba sa lumang pamantayan, ang BS1470, sa mga sumusunod na aspeto:

• Mga kemikal na komposisyon - hindi nagbabago.
• Sistema ng pagnunumero ng haluang metal – hindi nagbago.
• Ang mga designasyon ng temper para sa mga haluang metal na maaaring gamutin sa init ay sumasaklaw na ngayon sa mas malawak na hanay ng mga espesyal na temper. Hanggang apat na digit pagkatapos ng T ang ipinakilala para sa mga hindi karaniwang aplikasyon (hal. T6151).
• Mga pagtatalaga ng temper para sa mga haluang metal na hindi maaaring gamutin sa init – ang mga umiiral na temper ay hindi nagbabago ngunit ang mga temper ay mas komprehensibo na ngayong binibigyang kahulugan sa mga tuntunin ng kung paano ang mga ito nalilikha. Ang soft (O) temper ay H111 na ngayon at isang intermediate temper na H112 ang ipinakilala. Para sa haluang metal 5251, ang mga temper ay ipinapakita na ngayon bilang H32/H34/H36/H38 (katumbas ng H22/H24, atbp). Ang H19/H22 at H24 ay ipinapakita na ngayon nang hiwalay.
• Mga mekanikal na katangian – nananatiling katulad ng mga nakaraang numero. 0.2% Patunay Dapat nang i-quote ang stress sa mga sertipiko ng pagsubok.
• Ang mga tolerance ay hinigpitan sa iba't ibang antas.
  

  Paggamot sa Init ng Aluminyo

  Maaaring ilapat ang iba't ibang uri ng heat treatment sa mga aluminum alloy:

  • Homogenization – ang pag-aalis ng segregasyon sa pamamagitan ng pag-init pagkatapos ng paghulma.
  • Pag-annealing – ginagamit pagkatapos ng cold working upang palambutin ang mga work-hardening alloy (1XXX, 3XXX at 5XXX).
  • Pag-ulan o pagtigas ng panahon (mga haluang metal na 2XXX, 6XXX at 7XXX).
  • Paggamot gamit ang init sa solusyon bago ang pagtanda ng mga precipitation hardening alloys.
  • Pagluluto para sa pagpapatigas ng mga patong
  • Pagkatapos ng paggamot sa init, isang hulapi ang idinaragdag sa mga numero ng pagtatalaga.
  • Ang hulaping F ay nangangahulugang "ginawa-gawa lamang".
  • Ang ibig sabihin ng O ay "mga produktong gawa sa annealed".
  • Ang ibig sabihin ng T ay "ginamit na ang init sa paggamot".
  • Ang ibig sabihin ng W ay ang materyal ay isinailalim sa solusyon sa init na paggamot.
  • Ang H ay tumutukoy sa mga haluang metal na hindi maaaring gamutin sa init na "cold worked" o "strain hardened".
  • Ang mga haluang metal na hindi maaaring gamutin sa init ay ang mga nasa pangkat na 3XXX, 4XXX at 5XXX.