อลูมิเนียมเป็นโลหะที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในโลกและเป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดเป็นอันดับสามซึ่งประกอบด้วย 8% ของเปลือกโลก ความหลากหลายของอลูมิเนียมทำให้เป็นโลหะที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดหลังจากเหล็ก

การผลิตอลูมิเนียม

อลูมิเนียมมาจากแร่ธาตุแร่ธาตุ Bauxite ถูกแปลงเป็นอลูมิเนียมออกไซด์ (อลูมินา) ผ่านกระบวนการไบเออร์ จากนั้นอลูมินาจะถูกแปลงเป็นโลหะอลูมิเนียมโดยใช้เซลล์อิเล็กโทรไลต์และกระบวนการ Hall-Heroult

ความต้องการอลูมิเนียมประจำปี

ความต้องการอลูมิเนียมทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 29 ล้านตันต่อปี ประมาณ 22 ล้านตันเป็นอลูมิเนียมใหม่และ 7 ล้านตันเป็นเศษอลูมิเนียมรีไซเคิล การใช้อลูมิเนียมรีไซเคิลนั้นน่าสนใจทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม ใช้เวลา 14,000 kWh ในการผลิตอลูมิเนียมใหม่ 1 ตัน ในทางกลับกันมันใช้เวลาเพียง 5% ของสิ่งนี้ในการ remelt และรีไซเคิลอลูมิเนียมหนึ่งตัน ไม่มีความแตกต่างในคุณภาพระหว่างโลหะผสมอลูมิเนียมบริสุทธิ์และรีไซเคิล

แอปพลิเคชันของอลูมิเนียม

บริสุทธิ์อลูมิเนียมมีความอ่อนนุ่ม, เหนียว, ทนต่อการกัดกร่อนและมีการนำไฟฟ้าสูง มันถูกใช้อย่างกว้างขวางสำหรับสายฟอยล์และสายเคเบิลตัวนำ แต่การผสมกับองค์ประกอบอื่น ๆ เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ความแข็งแกร่งที่สูงขึ้นที่จำเป็นสำหรับการใช้งานอื่น ๆ อลูมิเนียมเป็นหนึ่งในโลหะที่มีน้ำหนักเบาที่สุดมีความแข็งแรงต่ออัตราส่วนน้ำหนักที่เหนือกว่าเหล็ก

ด้วยการใช้การผสมผสานที่หลากหลายของคุณสมบัติที่ได้เปรียบเช่นความแข็งแรงความเบาความต้านทานการกัดกร่อนความสามารถในการรีไซเคิลและการก่อตัวได้อลูมิเนียมจะถูกนำมาใช้ในแอพพลิเคชั่นจำนวนมากขึ้นเรื่อย ๆ ผลิตภัณฑ์นี้มีตั้งแต่วัสดุโครงสร้างไปจนถึงบรรจุภัณฑ์บาง ๆ

การกำหนดโลหะผสม

อลูมิเนียมมักจะผสมกับทองแดง, สังกะสี, แมกนีเซียม, ซิลิกอน, แมงกานีสและลิเธียม การเพิ่มเติมขนาดเล็กของโครเมียม, ไทเทเนียม, เซอร์โคเนียม, ตะกั่ว, บิสมัทและนิกเกิลก็ทำและเหล็กก็มีอยู่ในปริมาณเล็กน้อย

มีอัลลอยด์ที่ดัดมากกว่า 300 รายการโดยใช้งานร่วมกัน 50 ครั้ง โดยปกติแล้วพวกเขาจะถูกระบุโดยระบบรูปสี่รูปซึ่งมีต้นกำเนิดในสหรัฐอเมริกาและตอนนี้ได้รับการยอมรับในระดับสากล ตารางที่ 1 อธิบายระบบสำหรับโลหะผสมที่ดัด โลหะผสม Cast มีการกำหนดที่คล้ายกันและใช้ระบบห้าหลัก

ตารางที่ 1.การกำหนดสำหรับโลหะผสมอลูมิเนียมดัด

สำหรับโลหะผสมอลูมิเนียมดัดที่ไม่ได้รับการกำหนด 1xxx ตัวเลขสองหลักสุดท้ายแสดงถึงความบริสุทธิ์ของโลหะ พวกเขาเทียบเท่ากับสองหลักสุดท้ายหลังจากจุดทศนิยมเมื่อความบริสุทธิ์ของอลูมิเนียมแสดงถึง 0.01 เปอร์เซ็นต์ที่ใกล้ที่สุด ตัวเลขหลักที่สองหมายถึงการดัดแปลงในขีด จำกัด ของสิ่งเจือปน หากตัวเลขที่สองเป็นศูนย์แสดงว่าอลูมิเนียมที่ไม่ได้รับการแก้ไขมีขีด จำกัด ของสิ่งเจือปนตามธรรมชาติและ 1 ถึง 9 แสดงถึงสิ่งสกปรกหรือองค์ประกอบการผสม

สำหรับกลุ่ม 2xxx ถึง 8xxx สองหลักสุดท้ายจะระบุโลหะผสมอลูมิเนียมที่แตกต่างกันในกลุ่ม ตัวเลขหลักที่สองหมายถึงการดัดแปลงโลหะผสม ตัวเลขหลักที่สองของศูนย์หมายถึงโลหะผสมดั้งเดิมและจำนวนเต็ม 1 ถึง 9 บ่งบอกถึงการปรับเปลี่ยนโลหะผสมต่อเนื่อง

คุณสมบัติทางกายภาพของอลูมิเนียม

ความหนาแน่นของอลูมิเนียม

อลูมิเนียมมีความหนาแน่นประมาณหนึ่งในสามของเหล็กหรือทองแดงทำให้เป็นหนึ่งในโลหะที่มีจำหน่ายในท้องตลาด อัตราส่วนความแข็งแรงสูงต่อน้ำหนักทำให้เป็นวัสดุโครงสร้างที่สำคัญที่ช่วยให้น้ำหนักบรรทุกเพิ่มขึ้นหรือประหยัดเชื้อเพลิงสำหรับอุตสาหกรรมการขนส่งโดยเฉพาะ

ความแข็งแรงของอลูมิเนียม

อลูมิเนียมบริสุทธิ์ไม่มีแรงดึงสูง อย่างไรก็ตามการเพิ่มองค์ประกอบการผสมเช่นแมงกานีสซิลิคอนทองแดงและแมกนีเซียมสามารถเพิ่มคุณสมบัติความแข็งแรงของอลูมิเนียมและผลิตโลหะผสมที่มีคุณสมบัติที่เหมาะกับการใช้งานเฉพาะ

อลูมิเนียมเหมาะกับสภาพแวดล้อมที่เย็น มันมีข้อได้เปรียบเหนือเหล็กในความแรงของแรงดึงเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลงในขณะที่รักษาความทนทาน ในทางกลับกันเหล็กจะเปราะที่อุณหภูมิต่ำ

ความต้านทานการกัดกร่อนของอลูมิเนียม

เมื่อสัมผัสกับอากาศชั้นของอลูมิเนียมออกไซด์จะเกิดขึ้นเกือบจะทันทีบนพื้นผิวของอลูมิเนียม เลเยอร์นี้มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม มันค่อนข้างทนต่อกรดส่วนใหญ่ แต่ทนต่ออัลคาลิสน้อยกว่า

การนำความร้อนของอลูมิเนียม

ค่าการนำความร้อนของอลูมิเนียมนั้นสูงกว่าเหล็กกล้าประมาณสามเท่า สิ่งนี้ทำให้อลูมิเนียมเป็นวัสดุที่สำคัญสำหรับการใช้งานการระบายความร้อนและการทำความร้อนเช่นตัวขยายความร้อน เมื่อรวมกับมันไม่เป็นพิษคุณสมบัตินี้หมายความว่าอลูมิเนียมถูกใช้อย่างกว้างขวางในอุปกรณ์ทำอาหารและเครื่องครัว

การนำไฟฟ้าของอลูมิเนียม

นอกเหนือจากทองแดงอลูมิเนียมมีการนำไฟฟ้าสูงพอสำหรับใช้เป็นตัวนำไฟฟ้า แม้ว่าค่าการนำไฟฟ้าของโลหะผสมที่ใช้กันทั่วไป (1350) มีเพียงประมาณ 62% ของทองแดงอบอ่อน แต่ก็มีน้ำหนักเพียงหนึ่งในสามเท่านั้นและสามารถดำเนินการไฟฟ้าได้สองเท่าเมื่อเทียบกับทองแดงที่มีน้ำหนักเท่ากัน

การสะท้อนแสงของอลูมิเนียม

จาก UV ถึง Infra-Red อลูมิเนียมเป็นตัวสะท้อนแสงที่ยอดเยี่ยมของพลังงานที่เปล่งประกาย การสะท้อนแสงที่มองเห็นได้ประมาณ 80% หมายความว่าใช้กันอย่างแพร่หลายในการติดตั้งแสง คุณสมบัติของการสะท้อนแสงเดียวกันทำให้อลูมิเนียมเหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุฉนวนเพื่อป้องกันรังสีของดวงอาทิตย์ในฤดูร้อนในขณะที่ฉนวนกับการสูญเสียความร้อนในฤดูหนาว

ตารางที่ 2.คุณสมบัติสำหรับอลูมิเนียม

คุณสมบัติเชิงกลของอลูมิเนียม

อลูมิเนียมสามารถเปลี่ยนรูปได้อย่างรุนแรงโดยไม่ล้มเหลว สิ่งนี้จะช่วยให้อลูมิเนียมเกิดขึ้นได้จากการกลิ้งการสกัดการวาดการตัดเฉือนและกระบวนการเชิงกลอื่น ๆ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ความอดทนสูง

การผสมผสานการทำงานเย็นและการรักษาความร้อนสามารถใช้เพื่อปรับคุณสมบัติของอลูมิเนียม

ความต้านทานแรงดึงของอลูมิเนียมบริสุทธิ์อยู่ที่ประมาณ 90 MPa แต่สามารถเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 690 MPa สำหรับโลหะผสมที่ผ่านการรักษาด้วยความร้อน

มาตรฐานอลูมิเนียม

มาตรฐาน BS1470 เก่าถูกแทนที่ด้วยมาตรฐาน EN เก้ามาตรฐาน มาตรฐาน EN ได้รับในตารางที่ 4

ตารางที่ 4.มาตรฐานของอลูมิเนียม

มาตรฐาน EN แตกต่างจากมาตรฐานเก่า BS1470 ในพื้นที่ต่อไปนี้:

• องค์ประกอบทางเคมี - ไม่เปลี่ยนแปลง
• ระบบการกำหนดหมายเลขโลหะผสม - ไม่เปลี่ยนแปลง
• การกำหนดอารมณ์สำหรับโลหะผสมที่สามารถรักษาความร้อนได้ในขณะนี้ครอบคลุมช่วงที่กว้างขึ้นของอุณหภูมิพิเศษ สูงสุดสี่หลักหลังจาก T ได้รับการแนะนำสำหรับแอปพลิเคชันที่ไม่ใช่มาตรฐาน (เช่น T6151)
• การกำหนดอารมณ์สำหรับโลหะผสมที่ไม่สามารถรักษาความร้อนได้ - อุณหภูมิที่มีอยู่นั้นไม่เปลี่ยนแปลง แต่ขณะนี้มีการกำหนดอย่างละเอียดมากขึ้นในแง่ของวิธีการสร้าง ตอนนี้อารมณ์อ่อนนุ่ม (O) คือ H111 และมีการแนะนำ H112 อารมณ์กลางแล้ว สำหรับโลหะผสม 5251 อุณหภูมิจะแสดงเป็น H32/H34/H36/H38 (เทียบเท่ากับ H22/H24 ฯลฯ ) ตอนนี้ H19/H22 & H24 จะแสดงแยกต่างหาก
• คุณสมบัติเชิงกล - ยังคงคล้ายกับตัวเลขก่อนหน้า ตอนนี้ต้องมีการพิสูจน์ความเครียดจากการพิสูจน์ 0.2% ในใบรับรองการทดสอบ
• ความคลาดเคลื่อนได้รับการทำให้เข้มงวดกับองศาต่างๆ
  

  การรักษาความร้อนของอลูมิเนียม

  สามารถใช้การบำบัดความร้อนได้กับโลหะผสมอลูมิเนียม:

  • Homogenisation - การกำจัดการแยกโดยการให้ความร้อนหลังจากการหล่อ
  • การหลอม-ใช้หลังจากทำงานเย็นเพื่อให้โลหะผสมที่แข็งตัวทำงานอ่อนลง (1xxx, 3xxx และ 5xxx)
  • การตกตะกอนหรือการชุบแข็งอายุ (โลหะผสม 2xxx, 6xxx และ 7xxx)
  • สารละลายการรักษาความร้อนก่อนอายุของการตกตะกอนของโลหะผสมแข็ง
  • Stoving สำหรับการบ่มของการเคลือบ
  • หลังการรักษาความร้อนจะมีการเพิ่มคำต่อท้ายลงในหมายเลขการกำหนด
  • คำต่อท้าย F หมายถึง“ ประดิษฐ์”
  • o หมายถึง“ ผลิตภัณฑ์ดัดที่อบอ่อน”
  • T หมายความว่ามันได้รับการ“ รักษาความร้อน”
  • W หมายถึงวัสดุที่ได้รับการแก้ปัญหาความร้อน
  • H หมายถึงโลหะผสมที่ไม่สามารถรักษาความร้อนได้ซึ่งเป็น "งานเย็น" หรือ "แข็งตัว"
  • อัลลอยด์ที่ไม่ได้รับความร้อนนั้นคือกลุ่มในกลุ่ม 3xxx, 4xxx และ 5xxx