O aluminio é o metal máis abundante do mundo e é o terceiro elemento máis común que comprende o 8% da codia terrestre. A versatilidade do aluminio convérteo no metal máis usado despois do aceiro.
Produción de aluminio
O aluminio deriva da bauxita mineral. A bauxita convértese en óxido de aluminio (alúmina) a través do proceso de Bayer. A alúmina convértese entón en metal de aluminio usando células electrolíticas e o proceso Hall-Heroult.
Demanda anual de aluminio
A demanda mundial de aluminio rolda os 29 millóns de toneladas ao ano. Ao redor de 22 millóns de toneladas son novos de aluminio e 7 millóns de toneladas son chatarra de aluminio reciclado. O uso de aluminio reciclado é convincente economicamente e ambientalmente. Leva 14.000 kWh para producir 1 tonelada de novo aluminio. Pola contra, só leva o 5% disto para remitir e reciclar unha tonelada de aluminio. Non hai diferenzas de calidade entre aliaxes de aluminio virxes e recicladas.
Aplicacións de aluminio
Puroaluminioé suave, dúctil, resistente á corrosión e ten unha alta condutividade eléctrica. É moi utilizado para cables de papel e condutor, pero a aliaxe con outros elementos é necesaria para proporcionar os puntos fortes necesarios para outras aplicacións. O aluminio é un dos metais máis lixeiros de enxeñaría, tendo unha relación de forza e peso superior ao aceiro.
Ao utilizar diversas combinacións de propiedades vantaxosas como a forza, a lixeireza, a resistencia á corrosión, a reciclabilidade e a formabilidade, o aluminio está a ser empregado nun número cada vez maior de aplicacións. Esta variedade de produtos vai dende materiais estruturais ata láminas finas de envasado.
Designacións de aliaxe
O aluminio é máis comúnmente aliado con cobre, cinc, magnesio, silicio, manganeso e litio. Tamén se fan pequenas incorporacións de cromo, titanio, circonio, chumbo, bismuto e níquel e invariablemente o ferro está presente en pequenas cantidades.
Hai máis de 300 aliaxes forxadas con 50 en uso común. Normalmente son identificados por un sistema de catro figuras orixinado nos EUA e agora é universalmente aceptado. A táboa 1 describe o sistema de aliaxes forxadas. As aliaxes fundidas teñen designacións similares e usan un sistema de cinco díxitos.
Táboa 1.Designacións para aliaxes de aluminio forxado.
| Elemento de aliaxe | Forxado |
|---|---|
| Ningún (99%+ aluminio) | 1xxx |
| Cobre | 2xxx |
| Manganeso | 3xxx |
| Silicio | 4xxx |
| Magnesio | 5xxx |
| Magnesio + silicio | 6xxx |
| Cinc | 7xxx |
| Litio | 8xxx |
Para as aliaxes de aluminio forxadas non aliadas designadas 1xxx, os dous últimos díxitos representan a pureza do metal. Son o equivalente aos dous últimos díxitos despois do punto decimal cando a pureza de aluminio se expresa ata o 0,01 por cento máis próximo. O segundo díxito indica modificacións en límites de impureza. Se o segundo dígito é cero, indica que o aluminio non aliado con límites de impureza natural e 1 a 9, indican impurezas individuais ou elementos de aliaxe.
Para os grupos 2xx a 8xxx, os dous últimos díxitos identifican diferentes aliaxes de aluminio no grupo. O segundo díxito indica modificacións de aliaxe. Un segundo díxito de cero indica a aleación orixinal e os números enteiros 1 a 9 indican modificacións consecutivas de aliaxe.
Propiedades físicas do aluminio
Densidade de aluminio
O aluminio ten unha densidade arredor dun terzo que o de aceiro ou cobre, o que o converte nun dos metais máis lixeiros dispoñibles comercialmente. A proporción de alta resistencia e peso convérteo nun importante material estrutural que permite aumentar as cargas útiles ou o aforro de combustible para as industrias de transporte en particular.
Forza do aluminio
O aluminio puro non ten unha alta resistencia á tracción. Non obstante, a adición de elementos de aliaxe como o manganeso, o silicio, o cobre e o magnesio pode aumentar as propiedades de forza do aluminio e producir unha aleación con propiedades adaptadas a aplicacións particulares.
AluminioÉ moi adecuado para ambientes fríos. Ten a vantaxe sobre o aceiro porque a súa resistencia á tracción aumenta coa diminución da temperatura mantendo a súa dureza. O aceiro por outra banda vólvese quebradizo a baixas temperaturas.
Resistencia á corrosión do aluminio
Cando está exposto ao aire, unha capa de óxido de aluminio fórmase case instantaneamente na superficie do aluminio. Esta capa ten unha excelente resistencia á corrosión. É bastante resistente á maioría dos ácidos pero menos resistente aos alcalinos.
Condutividade térmica do aluminio
A condutividade térmica do aluminio é aproximadamente tres veces maior que a do aceiro. Isto fai que o aluminio sexa un material importante tanto para aplicacións de refrixeración como de calefacción como os intercambiadores de calor. Combinado con que non sexa tóxico esta propiedade significa que o aluminio úsase extensamente en utensilios de cociña e utensilios de cociña.
Condutividade eléctrica do aluminio
Xunto co cobre, o aluminio ten unha condutividade eléctrica o suficientemente alta como para o seu uso como condutor eléctrico. Aínda que a condutividade da aliaxe condutora de uso común (1350) só está ao redor do 62% do cobre recocido, é só un terzo o peso e, polo tanto, pode levar a cabo o dobre de electricidade cando se compara co cobre do mesmo peso.
Reflectividade do aluminio
De UV a infra-vermello, o aluminio é un excelente reflector da enerxía radiante. A reflectividade da luz visible de arredor do 80% significa que é moi utilizada en luminarias. As mesmas propiedades da reflectividade fanaluminioIdeal como material illante para protexerse contra os raios do sol no verán, ao tempo que se illan contra a perda de calor no inverno.
Táboa 2.Propiedades para o aluminio.
| Propiedade | Valor |
|---|---|
| Número atómico | 13 |
| Peso atómico (g/mol) | 26,98 |
| Valencia | 3 |
| Estrutura de cristal | FCC |
| Punto de fusión (° C) | 660.2 |
| Punto de ebulición (° C) | 2480 |
| Calor media específica (0-100 ° C) (Cal/g. ° C) | 0,219 |
| Condutividade térmica (0-100 ° C) (Cal/cms. ° C) | 0,57 |
| Co-eficiente de expansión lineal (0-100 ° C) (x10-6/° C) | 23.5 |
| Resistividade eléctrica a 20 ° C (ω.cm) | 2.69 |
| Densidade (g/cm3) | 2.6898 |
| Módulo de elasticidade (GPA) | 68.3 |
| Relación de Poissons | 0,34 |
Propiedades mecánicas do aluminio
O aluminio pódese deformar severamente sen fracaso. Isto permite formar aluminio rodando, extrusionando, debuxando, mecanizado e outros procesos mecánicos. Tamén se pode lanzar a unha alta tolerancia.
A aliaxe, o traballo en frío e o tratamento térmico pódense utilizar para adaptar as propiedades do aluminio.
A resistencia á tracción do aluminio puro rolda os 90 MPa, pero isto pódese aumentar a máis de 690 MPa para algunhas aliaxes tratables térmicas.
Estándares de aluminio
O antigo estándar BS1470 foi substituído por nove estándares EN. Os estándares EN móstranse na táboa 4.
Táboa 4.En estándares para o aluminio
| Estándar | Ámbito |
|---|---|
| EN485-1 | Condicións técnicas para a inspección e a entrega |
| EN485-2 | Propiedades mecánicas |
| EN485-3 | Tolerancias para material enrolado en quente |
| EN485-4 | Tolerancias para o material enrolado en frío |
| EN515 | Designacións de temperamento |
| EN573-1 | Sistema de designación de aliaxes numéricas |
| EN573-2 | Sistema de designación de símbolos químicos |
| EN573-3 | Composicións químicas |
| EN573-4 | Formularios de produtos en diferentes aliaxes |
Os estándares EN difiren do antigo estándar, BS1470 nas seguintes áreas:
- Composicións químicas - sen cambios.
- Sistema de numeración de aliaxes: sen cambios.
- As designacións de temperamento para as aliaxes tratables por calor abarcan agora unha gama máis ampla de temperamentos especiais. Ata catro díxitos despois de que se introduciron a T para aplicacións non estándar (por exemplo, T6151).
- As designacións de temperamento para aliaxes non tratables térmicas: os templos existentes non se modifican, pero os templos agora están definidos de xeito máis comprensivo en termos de como se crean. O temperamento suave (O) é agora H111 e introduciuse un temperamento intermedio H112. Para a aleación 5251 os templos móstranse agora como H32/H34/H36/H38 (equivalente a H22/H24, etc.). H19/H22 e H24 móstranse por separado.
- Propiedades mecánicas: seguen sendo similares ás figuras anteriores. O estrés de proba do 0,2% agora debe ser citado nos certificados de proba.
- As tolerancias foron reforzadas a varios graos.
Tratamento térmico do aluminio
Pódense aplicar unha serie de tratamentos térmicos ás aliaxes de aluminio:
- Homoxeneización: a eliminación da segregación quentándose despois do lanzamento.
- Recocido: usado despois de traballar en frío para suavizar as aliaxes de endurecemento do traballo (1xxx, 3xxx e 5xxx).
- Precipitación ou endurecemento de idade (aliaxes 2xxx, 6xxx e 7xxx).
- Solución Tratamento térmico antes do envellecemento das aliaxes de endurecemento das precipitacións.
- Estirando para o curado dos revestimentos
- Despois do tratamento térmico engádese un sufixo aos números de designación.
- O sufixo F significa "como fabricado".
- O significa "produtos forxados recocidos".
- T significa que foi "tratado térmicamente".
- W significa que o material foi tratado con calor.
- H refírese a aliaxes non tratables térmicas que están "traballadas en frío" ou "endurecidas de tensión".
- As aliaxes non tratables non quente son as de grupos 3xx, 4xxx e 5xx.
Tempo de publicación: xuño-16-2021