Nhôm là kim loại phong phú nhất thế giới và là yếu tố phổ biến thứ ba bao gồm 8% lớp vỏ trái đất. Tính linh hoạt của nhôm làm cho nó trở thành kim loại được sử dụng rộng rãi nhất sau khi thép.
Sản xuất nhôm
Nhôm có nguồn gốc từ bauxite khoáng. Bauxite được chuyển đổi thành oxit nhôm (alumina) thông qua quá trình Bayer. Alumina sau đó được chuyển đổi thành kim loại nhôm bằng cách sử dụng các tế bào điện phân và quá trình Hall-Heroult.
Nhu cầu nhôm hàng năm
Nhu cầu trên toàn thế giới về nhôm là khoảng 29 triệu tấn mỗi năm. Khoảng 22 triệu tấn là nhôm mới và 7 triệu tấn được tái chế phế liệu nhôm. Việc sử dụng nhôm tái chế là hấp dẫn về kinh tế và môi trường. Phải mất 14.000 kWh để sản xuất 1 tấn nhôm mới. Ngược lại, chỉ mất 5% trong số này để làm lại và tái chế một tấn nhôm. Không có sự khác biệt về chất lượng giữa các hợp kim nhôm tái chế và tái chế.
Ứng dụng của nhôm
Nguyên chấtnhômlà mềm, dễ uốn, chống ăn mòn và có độ dẫn điện cao. Nó được sử dụng rộng rãi cho cáp giấy và dây dẫn, nhưng hợp kim với các yếu tố khác là cần thiết để cung cấp các điểm mạnh cao hơn cần thiết cho các ứng dụng khác. Nhôm là một trong những kim loại kỹ thuật nhẹ nhất, có tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng vượt trội so với thép.
Bằng cách sử dụng các kết hợp khác nhau của các tính chất thuận lợi của nó như sức mạnh, độ nhẹ, khả năng chống ăn mòn, khả năng tái chế và khả năng định dạng, nhôm đang được sử dụng trong một số ứng dụng ngày càng tăng. Mảng các sản phẩm này bao gồm từ các vật liệu cấu trúc cho đến lá bao bì mỏng.
Chỉ định hợp kim
Nhôm thường được hợp kim nhất với đồng, kẽm, magiê, silicon, mangan và lithium. Các bổ sung nhỏ của crom, titan, zirconium, chì, bismuth và niken cũng được sản xuất và sắt luôn có mặt với số lượng nhỏ.
Có hơn 300 hợp kim rèn với 50 lần sử dụng phổ biến. Chúng thường được xác định bởi một hệ thống bốn hình có nguồn gốc từ Hoa Kỳ và hiện được chấp nhận toàn cầu. Bảng 1 mô tả hệ thống cho hợp kim rèn. Hợp kim đúc có chỉ định tương tự và sử dụng hệ thống năm chữ số.
Bảng 1.Chỉ định cho hợp kim nhôm rèn.
| Yếu tố hợp kim | Rèn |
|---|---|
| Không (99%+ nhôm) | 1xxx |
| Đồng | 2xxx |
| Mangan | 3xxx |
| Silicon | 4xxx |
| Magiê | 5xxx |
| Magiê + silicon | 6xxx |
| Kẽm | 7xxx |
| Lithium | 8xxx |
Đối với các hợp kim nhôm không bị rèn được chỉ định 1XXX, hai chữ số cuối cùng đại diện cho độ tinh khiết của kim loại. Chúng tương đương với hai chữ số cuối cùng sau điểm thập phân khi độ tinh khiết của nhôm được biểu thị bằng 0,01 phần trăm gần nhất. Chữ số thứ hai cho biết sửa đổi trong giới hạn tạp chất. Nếu chữ số thứ hai bằng không, nó chỉ ra nhôm không được cắt có giới hạn tạp chất tự nhiên và 1 đến 9, chỉ ra các tạp chất riêng lẻ hoặc các yếu tố hợp kim.
Đối với các nhóm 2xxx đến 8xxx, hai chữ số cuối cùng xác định các hợp kim nhôm khác nhau trong nhóm. Digit thứ hai chỉ ra sửa đổi hợp kim. Một chữ số thứ hai bằng 0 cho thấy hợp kim ban đầu và số nguyên 1 đến 9 cho thấy các sửa đổi hợp kim liên tiếp.
Tính chất vật lý của nhôm
Mật độ của nhôm
Nhôm có mật độ khoảng một phần ba so với thép hoặc đồng làm cho nó trở thành một trong những kim loại có sẵn trên thị trường nhẹ nhất. Tỷ lệ sức mạnh cao so với trọng lượng kết quả làm cho nó trở thành một vật liệu cấu trúc quan trọng cho phép tăng tải trọng hoặc tiết kiệm nhiên liệu cho các ngành vận tải nói riêng.
Sức mạnh của nhôm
Nhôm nguyên chất không có độ bền kéo cao. Tuy nhiên, việc bổ sung các yếu tố hợp kim như mangan, silicon, đồng và magiê có thể làm tăng tính chất cường độ của nhôm và tạo ra một hợp kim với các tính chất phù hợp với các ứng dụng cụ thể.
Nhômlà phù hợp với môi trường lạnh. Nó có lợi thế so với thép ở chỗ cường độ kéo của nó tăng lên khi giảm nhiệt độ trong khi vẫn giữ được độ bền của nó. Mặt khác, thép trở nên giòn ở nhiệt độ thấp.
Khả năng chống ăn mòn của nhôm
Khi tiếp xúc với không khí, một lớp oxit nhôm tạo thành gần như ngay lập tức trên bề mặt của nhôm. Lớp này có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Nó khá kháng với hầu hết các axit nhưng ít kháng với kiềm.
Độ dẫn nhiệt của nhôm
Độ dẫn nhiệt của nhôm lớn hơn khoảng ba lần so với thép. Điều này làm cho nhôm trở thành một vật liệu quan trọng cho cả các ứng dụng làm mát và sưởi ấm như các chất xuất thân nhiệt. Kết hợp với nó không độc hại, thuộc tính này có nghĩa là nhôm được sử dụng rộng rãi trong dụng cụ nấu ăn và đồ dùng nhà bếp.
Độ dẫn điện của nhôm
Cùng với đồng, nhôm có độ dẫn điện đủ cao để sử dụng làm dây dẫn điện. Mặc dù độ dẫn của hợp kim tiến hành thường được sử dụng (1350) chỉ là khoảng 62% đồng được ủ, nhưng chỉ một phần ba trọng lượng và do đó có thể dẫn điện gấp đôi điện khi so sánh với đồng có cùng trọng lượng.
Độ phản xạ của nhôm
Từ UV đến Infra-Red, nhôm là một phản xạ tuyệt vời của năng lượng bức xạ. Độ phản xạ ánh sáng có thể nhìn thấy khoảng 80% có nghĩa là nó được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị ánh sáng. Các tính chất tương tự của độ phản xạ tạo ranhômLý tưởng như một vật liệu cách nhiệt để bảo vệ chống lại các tia nắng mặt trời vào mùa hè, trong khi cách nhiệt chống lại mất nhiệt vào mùa đông.
Bảng 2.Tính chất cho nhôm.
| Tài sản | Giá trị |
|---|---|
| Số nguyên tử | 13 |
| Trọng lượng nguyên tử (g/mol) | 26,98 |
| Giá trị | 3 |
| Cấu trúc tinh thể | FCC |
| Điểm nóng chảy (° C) | 660.2 |
| Điểm sôi (° C) | 2480 |
| Nhiệt đặc hiệu trung bình (0-100 ° C) (Cal/g. ° C) | 0,219 |
| Độ dẫn nhiệt (0-100 ° C) (Cal/CMS. ° C) | 0,57 |
| Hệ số mở rộng tuyến tính (0-100 ° C) (x10-6/° C) | 23,5 |
| Điện trở suất ở 20 ° C (Ω.cm) | 2,69 |
| Mật độ (G/CM3) | 2.6898 |
| Mô đun đàn hồi (GPA) | 68.3 |
| Tỷ lệ Poissons | 0,34 |
Tính chất cơ học của nhôm
Nhôm có thể bị biến dạng nghiêm trọng mà không bị hỏng. Điều này cho phép nhôm được hình thành bằng cách lăn, đùn, vẽ, gia công và các quy trình cơ học khác. Nó cũng có thể được đúc đến một khả năng chịu đựng cao.
Tất cả hợp kim, làm việc lạnh và xử lý nhiệt đều có thể được sử dụng để điều chỉnh các tính chất của nhôm.
Độ bền kéo của nhôm tinh khiết là khoảng 90 MPa nhưng điều này có thể được tăng lên hơn 690 MPa cho một số hợp kim có thể xử lý được nhiệt.
Tiêu chuẩn nhôm
Tiêu chuẩn BS1470 cũ đã được thay thế bằng chín tiêu chuẩn EN. Các tiêu chuẩn EN được đưa ra trong Bảng 4.
Bảng 4.Tiêu chuẩn cho nhôm
| Tiêu chuẩn | Phạm vi |
|---|---|
| EN485-1 | Điều kiện kỹ thuật để kiểm tra và giao hàng |
| EN485-2 | Tính chất cơ học |
| EN485-3 | Dung sai cho vật liệu cuộn nóng |
| EN485-4 | Dung sai cho vật liệu cuộn lạnh |
| EN515 | Chỉ định tính khí |
| EN573-1 | Hệ thống chỉ định hợp kim số |
| EN573-2 | Hệ thống chỉ định biểu tượng hóa học |
| EN573-3 | Thành phần hóa học |
| EN573-4 | Các hình thức sản phẩm trong các hợp kim khác nhau |
Các tiêu chuẩn EN khác với tiêu chuẩn cũ, BS1470 trong các lĩnh vực sau:
- Thành phần hóa học - không thay đổi.
- Hệ thống đánh số hợp kim - Không thay đổi.
- Chỉ định tính khí cho các hợp kim có thể xử lý nhiệt hiện bao gồm một loạt các tempers đặc biệt rộng hơn. Lên đến bốn chữ số sau khi T đã được giới thiệu cho các ứng dụng không tiêu chuẩn (ví dụ T6151).
- Chỉ định tính khí cho các hợp kim không xử lý nhiệt - các nhiệt độ hiện tại không thay đổi nhưng các cơn bão hiện được định nghĩa toàn diện hơn về cách chúng được tạo ra. Tính khí mềm (O) hiện là H111 và tính khí trung gian H112 đã được giới thiệu. Đối với hợp kim 5251 tempers hiện được hiển thị là H32/H34/H36/H38 (tương đương với H22/H24, v.v.). H19/H22 & H24 hiện được hiển thị riêng.
- Tính chất cơ học - vẫn tương tự như các số liệu trước đây. Căng thẳng bằng chứng 0,2% bây giờ phải được trích dẫn trên giấy chứng nhận kiểm tra.
- Dung sai đã được thắt chặt ở nhiều mức độ khác nhau.
Xử lý nhiệt của nhôm
Một loạt các phương pháp xử lý nhiệt có thể được áp dụng cho hợp kim nhôm:
- Đồng nhất hóa - Việc loại bỏ sự phân biệt bằng cách sưởi ấm sau khi đúc.
- Ủ-được sử dụng sau khi lạnh làm việc để làm mềm hợp kim làm cứng công việc (1xxx, 3xxx và 5xxx).
- Lượng mưa hoặc độ cứng tuổi (hợp kim 2xxx, 6xxx và 7xxx).
- Giải pháp xử lý nhiệt trước khi lão hóa kết tủa làm cứng hợp kim.
- Stoving cho việc bảo dưỡng lớp phủ
- Sau khi xử lý nhiệt, hậu tố được thêm vào số chỉ định.
- Hậu tố F có nghĩa là người bịa đặt như bịa đặt.
- O có nghĩa là các sản phẩm rèn của người Hồi giáo.
- T có nghĩa là nó đã được xử lý nhiệt của người Viking.
- W có nghĩa là vật liệu đã được xử lý nhiệt dung dịch.
- H đề cập đến các hợp kim không được xử lý nhiệt mà là lạnh làm việc của người Hồi giáo hoặc biến dạng cứng.
- Các hợp kim có thể điều trị không nhiệt là các hợp kim trong các nhóm 3xxx, 4xxx và 5xxx.
Thời gian đăng: Jun-16-2021