Alüminyum Fiyatları, Oluşumu, Ekstraksiyon ve Kullanımı

Alüminyum (genellikle Anglo-Amerikan dil alanında da alüminyum), Al sembolü ve 13 atom numarasına sahip kimyasal bir elementtir. Periyodik tablodaki alüminyum üçüncü ana gruba ve 13'e aittir. IUPAC Grubu, daha önce Dünya Metal Grubu olarak bilinen Bor Grubu. Çok sayıda alüminyum bileşikleri var.

Alüminyum, gümüş rengi beyaz hafif bir metaldir. Yerkürenin zarfında, oksijen ve silikondan sonra üçüncü en bol bulunan elementtir ve yer kabuğunda en bol bulunan metaldir.

Malzeme teknolojisinde "alüminyum", alüminyum elementine dayalı tüm malzemelerin anlamı olarak anlaşılmaktadır. Bunlar arasında saf alüminyum (en az% 99,0 Al), yüksek saflıkta alüminyum (en az% 99,7 Al) ve özellikle yoğunluğunun yalnızca üçte birinde çelikle mukavemetli alüminyum alaşımları bulunur.

19'in başlarında, doğada sadece kimyasal bileşikler biçiminde ortaya çıkan, ancak metal olarak olmayan, alüminyum keşfedildi. Yüzyıl. 20'in başında. Yüzyıl endüstriyel seri üretime başladı.

Ekstraksiyon, alüminyum boksitlerden başlayarak, önce alüminyum oksit elde etmek için kullanılan Bayer işleminde ve daha sonra alüminyumun geri kazanıldığı kaynaşık tuz elektroliz işleminin Hall-Héroult işleminde, alüminyum eriticilerde gerçekleştirilir. 2016 115 milyon ton alüminyum oksit (Al2O3) dünya çapında üretildi. Bu, 54,6 milyon ton birincil alüminyum vermiştir.

Metal çok bazlıdır ve oda sıcaklığında taze kesilmiş noktalarda hava ve suyla alüminaya reaksiyona girer. Bununla birlikte, bu durum derhal ince ve hava ve su tabakasına (pasivasyona) karşı geçirimsizdir, böylece alüminyumu korozyondan korur. Saf alüminyum düşük bir kuvvete sahiptir; alaşımlar için çok daha yüksektir. Elektriksel ve termal iletkenlik yüksektir, bu nedenle alüminyum ışık kabloları ve ısı eşanjörleri için kullanılır.

En iyi bilinen ürünlerden biri alüminyum folyodur. Diğerleri araç ve makinalardaki bileşenleri, elektrik kablolarını, boruları, tenekeleri ve ev eşyalarını içerir. Alüminyum geri dönüşümü dünya çapında% 40 oranlarına ulaşmaktadır.

Tarih

1782 ilk olarak Lavoisier'e, alg toprağının (Latin alümen 'alum'dan türetilen alümina) bir alum çözeltisinden Marggraf'in 1754'inde daha önce bilinmeyen bir elementin oksidi olduğunu ileri sürdü. Son olarak, 1825, alüminyum klorürü (AlCl3) potasyum amalgam ile reaksiyona sokarak Danimarkalı Hans Christian Ørsted'e dönüştürmeyi başardı;

Yeni öğenin sunumunda uzun süredir çalışmakta olan Davy, 1807'ten alumium, aluminium ve aluminyum varyantları adını verdi.

1827, Friedrich Wöhler'i Ørsted ile aynı yöntemle başardı, ancak saf alüminyum elde etmek için indirgeyici madde olarak metalik potasyum kullandı. Henri Étienne Sainte-Claire Deville, 1846'teki Wöhler davasını rafine etti ve 1859 kitabında yayımladı. Bu iyileştirilmiş süreç sayesinde, alüminyum üretimi artar ve sonuç olarak, daha önce altından daha yüksek olan alüminyum fiyatı on yıl içinde onda birine düştü.

1886, Charles Martin Hall ve Paul Héroult tarafından bağımsız olarak kendilerinden sonra adlandırılan alüminyum üretimi için elektroliz işlemini adlandırmak için geliştirildi: Hall-Héroult süreci. 1889 Carl Josef Bayer, saf alüminlerin boksitlerden izolasyonu için adını verdiği Bayer işlemini geliştirdi. Alüminyum bugün hala bu prensibe göre endüstriyel olarak üretilmektedir.

19'un sonunda. 20. yüzyılın başında, metal o kadar iyi biliniyordu ki, alüminya'dan yapılmış metal gemiler olarak adlandırılıyordu.

Bulunduğu

Alüminyum, yer kabuğunun en bol bulunan üçüncü elementidir ve onu en bol metal yapar, bu da ağırlıkça% 7,57'i oksijen ve silikon olarak hesaplar. Bununla birlikte, baz karakterinden dolayı neredeyse sadece ciltlenmiş formda meydana gelir. En büyük miktar, kristal yapısındaki oksijen tetrahedrasında silikonun yerini aldığı alüminosilikatlar biçiminde kimyasal olarak bağlanır. Bu silikatlar örneğin kil, gnays ve granitin bir parçasıdır.

Nadiren alümina mineral korindon ve çeşitleri yakut (kırmızı) ve safir (renksiz, farklı renklerde) şeklinde bulunur. Bu kristallerin renkleri, diğer metal oksitlerin karışımlarına dayanır. Corundum, neredeyse yüzde 53 olan bir bileşiğin en yüksek alüminyum içeriğine sahiptir. Benzer şekilde yüksek oranda alüminyum, daha nadir mineral olan Akdalait (yaklaşık yüzde 51) ve Diaoyudaoit'te (yaklaşık yüzde 50) bulunur. Toplam (2017) 1156 alüminyum içeren mineraller şimdiye kadar bilinmektedir.

Alüminyum üretimi için ekonomik olarak önemli olan tek hammadde boksittir. Mevduat Güney Fransa (Les Baux), Gine, Bosna Hersek, Macaristan, Rusya, Hindistan, Jamaika, Avustralya, Brezilya ve ABD'de bulunmaktadır. Boksit, yüzde 60 yüzde demir hidroksit (Fe3O30) ve silika (SiO2) gibi yaklaşık yüzde 3 alüminyum hidroksit (Al (OH) 2 ve AlO (OH)) içerir.

Üretimde metalik alüminyum da denilen birincil alüminyumu, boksit ve ikincil alüminyumu alüminyum hurdalarından ayırt etmektedir. Geri dönüşüm sadece birincil üretim enerjisinin yüzde 5'ine ihtiyaç duyuyor.

Mineral olarak alüminyum

Pasivasyon nedeniyle alüminyum nadiren doğada bulunur (onurlu). Alüminyum 1978 ilk olarak BV Oleinikov, AV Okrugin, NV Leskova tarafından Billeekh Intrusion ve Rus Uzak Doğu Federal Bölgesi'ndeki Sakha Cumhuriyeti'nde (Yakutia) bulunan Dyke OB-255 mineral örneklerinde keşfedildi. Toplamda, Azerbaycan, Bulgaristan, Çin Halk Cumhuriyeti (Guangdong, Guizhou, Jiangsu ve Tibet) ve Venezuela da dahil olmak üzere, katı alüminyum için 20 çevresinde (2019 stand) dünya çapında bilinmektedir. Ek olarak, ayın kaya örneklerinde katı X2UMX görevinin sondasını Apollonius kralı'ndan alan 20 görevine getiren sağlam alüminyum tespit edildi.

Aşırı derecede nadir olması nedeniyle, alüminyumun bir hammadde kaynağı olarak önemi yoktur, ancak katı bir element olarak alüminyum Uluslararası Mineraloji Derneği (IMA: 1980-085a) tarafından bağımsız bir mineral olarak tanınmaktadır. Strunz (9 edition) 'a göre minerallerin sınıflandırılmasına göre alüminyum, 1.AA.05 (elementler - metaller ve metaller arası bileşikler - bakır kupalit ailesi - bakır grubu) sistem numarası altında sınıflandırılmıştır. Modası geçmiş 8 içinde. Bununla birlikte, Strunzchen'ın Mineral Üretimi aluminyum sınıflandırması henüz listelenmemiştir. Sadece 2018’in güncellendiğinde, özel koleksiyoncular ve kurumsal koleksiyonlar için dikkate alınan bu sistem biçimine dayanan “Lapis mineral rehberi”; I / A.3-05. Minerallerin ağırlıklı olarak İngilizce konuşulan ülkelerde kullanılan Dana'ya göre sınıflandırılması, sistemin altındaki mineral elementini no. 01.01.01.05.

Doğada, onurlu alüminyum genellikle granül mineral agregaları ve mikro külçeler şeklinde meydana gelir, ancak nadir durumlarda, yaklaşık bir milimetreye kadar tabular kristaller de geliştirebilir. Taze mineral örnekleri parlak metalik, gümüşi beyaz renktedir. Havada, yüzeyler oksidasyon nedeniyle kararır ve gri görünür. Alüminyum levha üzerinde koyu gri bir çizgi bırakır.

Yöreye bağlı olarak, alüminyum genellikle diğer metallerden (Cu, Zn, Sn, Pb, Cd, Fe, Sb) safsızlıklar içerir veya hematit, ilmenit, manyetit, mozanit ve pirit veya jarosit ile kaynaşmış iç içe veya mikrokristalimsi olarak ortaya çıkar.

Tip materyali, yani mineralin tip lokalitesinden mineral örnekleri, Rusya Cumhuriyeti Sakha (Yakutia) 'daki Yakutsk Bilimler Akademisi Jeoloji Müzesi'nde depolanmaktadır.

Erimiş elektroliz şeması

kurtarma

Alüminyum metal elektrolitik olarak bir alümina eriyiğinden üretilir. Bunların yer alüminosilikatlardaki omnipresörden izole edilmesi zor olduğundan, büyük ölçekli ekstraksiyon nispeten nadir, silikat-fakir boksitten yapılır. Saf alüminin silikatlardan özütlenmesi için, uzun süredir uygulanması hala ekonomik olarak mümkün olmayan öneriler vardır.

Cevherde bulunan alümina / hidroksit karışımı ilk önce demir ve silikon oksit gibi safsızlıklardan arındırmak için sodyum hidroksit çözeltisi (Bayer işlemi, tüp reaktörü veya otoklav sindirim) ile sindirilir ve daha sonra ağırlıklı olarak akışkan yataklı bitkilerde kullanılır (fakat ayrıca Döner fırınlar) alüminaya (Al2O3) ateşlendi.

Kuru sindirim (Deville yöntemi), ancak, bir anlamı yoktur. En ince öğütülmüş, saflaştırılmamış boksit, yaklaşık 1200 ° C'de döner fırınlarda soda ve kok ile birlikte kalsine edildi ve elde edilen sodyum alüminat daha sonra sodyum hidroksit çözeltisi ile çözüldü.

Metal üretimi, cryolite-alümina işlemi (Hall-Héroult işlemi) ile alüminyum oksidin kaynaşık tuz elektrolizi ile alüminyum eriticilerde gerçekleştirilir. Erime noktasını düşürmek için, alüminyum oksit cryolite (963 ° C'de ötektik) ile birlikte eritilir. [36] Elektroliz sırasında, kabın dibinde alüminyum oluşur ve anotun grafit (karbon) ile birleştirilen anottaki oksijen oluşur karbondioksit ve karbon monoksit ile reaksiyona girer. Anodu oluşturan grafit bloklar çok yavaş yanar ve zaman zaman değiştirilir. Grafit katodu (damar dibi) alüminyuma etkisizdir. Altta biriken sıvı alüminyum bir emme borusuyla emilir.

Üç değerlikli alüminyumdan kaynaklanan yüksek bağlanma enerjisinden dolayı, işlem oldukça enerji yoğundur. Üretilen her bir kilogram ham alüminyum için, 12,9, 17,7 kilowatt-saat elektrik enerjisine kadar kullanılmalıdır. Enerji ihtiyacının azaltılması sadece küçük ölçüde mümkündür, çünkü enerjisel optimizasyon potansiyelleri büyük ölçüde geliştirilmiştir. Bu nedenle, alüminyum üretimi, örneğin Rheinfelden'deki veya eski tesislerin yakınındaki Ranshofen'deki (eski) hidroelektrik santrallerine ek olarak, yalnızca ucuz elektrik enerjisinin yakınında ekonomiktir.

 

özellikleri

Fiziksel özellikleri

Alüminyum, sadece Fm3m uzay grubundaki (oda grubu no. 225) bir kübik yüzey merkezli alan ızgarasında katılaşır. Saf alüminyum için kafes parametresi, birim hücre başına 0,4049 formül birimleri için 4,05 nm'dir (4 A'ya karşılık gelir).

Boşluklar, 1,3 ° C'de bir 10 × 4-500 yoğunluğunda meydana gelir, oda sıcaklığında sadece 10-12'tir. Söndürme ayrıca oda sıcaklığında daha büyük boşluk yoğunluğuna neden olabilir, bu da alüminyum malzemelerin bazı özellikleri için önemlidir, çünkü boşluklar difüzyonu teşvik eder. Oda sıcaklığında yeniden şekillendirme, 10-4'te boşluk yoğunluğunu artırabilir. Çıkık yoğunluğu, metaller için tipik bir alan olan 10-7'tir ve alüminyumun iyi şekillendirilebilirliğine yol açar. İstifleme hataları, 103'ten 200'e (10-7 J / cm²) kadar yüksek istifleme hatası enerjisi ile açıklandığı şekilde alüminyum ile tespit edilememiştir. Sonuç olarak, soğuk haddeleme ve dövme sırasında mukavemetteki artış minimumdur ve bazı alüminyum malzemeler daha sonra yumuşama eğilimindedir.

yoğunluk

2,6989 g / cm³ (çeliğin yaklaşık üçte biri) yoğunluğuyla alüminyum, hafif yapı için ilginç bir malzeme yapan tipik bir hafif metaldir. Alaşımların yoğunluğu genellikle sadece yaklaşık% + 3 ile% -2 arasında değişir. Lityum içeren özel alaşımlar% 15 daha düşük yoğunluğa sahiptir. Alüminyum, yalnızca magnezyum tarafından aşılan en hafif malzemelerden biridir.

Mekanik özellikler

Alüminyum nispeten yumuşak ve sert bir metaldir. Tamamen saf alüminyumun çekme dayanımı 45 N / mm², 17 N / mm²'deki akma dayanımı ve 60% / kırılmadaki uzama gücü, ticari olarak saf alüminyum için çekme dayanımı 90 N / mm², 34 N / mm² ve ​​akma dayanımı 45% 'de uzama. Buna karşılık, alaşımlarının gerilme direnci 710 N / mm²'ye kadardır (alaşım 7068). Elastikiyet modülü, genellikle alıntı yapılan bir değer olan 70 GPa ile ilgilidir. Saf alüminyum bir 66,6 GPa değeri verilir, ancak değerler 60 ila 78 GPa arasında değişir. G modülü 25,0 kN / mm², enine büzülme sayısı (Poisson sayısı) 0,35'tir.

Termal özellikleri

Erime sıcaklığı 660,2 ° C ve kaynama sıcaklığı 2470 ° C'dir Erime sıcaklığı, alüminyumu iyi bir döküm malzemesi yapan bakır (1084,6 ° C), dökme demir (1147 ° C) ve demirden (1538 ° C) çok düşüktür.

1,2 K geçiş sıcaklığında, saf alüminyum süper iletken olur.

Isı iletkenliği, 235 W / (Km) ile nispeten yüksektir. Bakırın termal iletkenliği yaklaşık iki kat daha yüksek olmakla birlikte, yoğunluk yaklaşık dört kat daha fazla olmasına rağmen, bu nedenle alüminyum araçlarda ısı eşanjörleri için kullanılır. 23,1 μm · m-1 · K-1 ile düşük erime noktası nedeniyle, termal genleşme katsayısı oldukça yüksektir.

Çekme, yani katılaşma sırasındaki hacim azalması% 7,1'tir.

Elektriksel özellikleri

Metallerde ısıl ve elektrik iletkenliği aynı mekanizmaların hakim olduğu için, alüminyum ayrıca çok iyi bir elektrik iletkeni. Spesifik iletkenliği en yüksek elementlerin sıralanmasında alüminyum ve ısı iletkenliği gümüş, bakır ve altın arkasında dördüncü sırada yer almaktadır. Elektrik mühendisliğinde yüksek özel iletkenlik, düşük yoğunluk, yüksek kullanılabilirlik ve (diğer malzemelere kıyasla) düşük maliyetli alüminyum - özellikle büyük iletken kesitlerine ihtiyaç duyulan elektrik mühendisliğinde - bakırdan daha önemli iletken malzeme haline gelmiştir.

Manyetik özellikleri

Alüminyum paramanyetiktir, bu nedenle mıknatıslardan etkilenir, ancak etkisi çok zayıftır. Oda sıcaklığında manyetik duyarlılık, 0,62 × 10-9 m³ / kg'dır ve bu da alüminyumu pratik olmayan manyetik hale getirir.

Kimyasal özellikleri

Saf hafif metal alüminyum, hava ince oksit tabakasında çok ince bir şekillenme nedeniyle donuk, gümüş grisi bir görünüme sahiptir. Bu pasifleştirici oksit tabakası, saf alüminyumu 4 ila 9 pH değerlerinde korozyona karşı dirençli kılar ve yaklaşık 0,05 thicknessm kalınlığa ulaşır.

Bu oksit tabakası ayrıca oksidasyona karşı korur, ancak elektriksel temasta ve lehimlemede bir engeldir. Elektriksel oksidasyon (anodizasyon) veya kimyasal olarak güçlendirilebilir.

Oksit tabaka kompleks oluşum reaksiyonları ile çözülebilir. Olağanüstü derecede stabil ve suda çözünür nötr bir kompleks nötr klorür çözeltisi içinde alüminyuma girer. Aşağıdaki reaksiyon denklemi işlemi göstermektedir:

Bu, tercihen, alüminyum oksit tabakasının zaten hasar gördüğü yerlerde yapılır. Çukur korozyonu için deliklerin oluşumu ile gelir. Klorür çözeltisi serbest metal yüzeye gelebilirse, diğer reaksiyonlar meydana gelir. Alüminyum atomları kompleksleşerek oksitlenebilir:

Çözeltide asil metal iyonları varsa, alüminyuma indirgenir ve biriktirilir. Bu prensip, kararmış gümüşün yüzeyinde bulunan gümüş iyonlarının gümüş sülfit olarak gümüşe indirgenmesine dayanır.

Alüminyum, hidrojen üretmek için sulu sodyum hidroksit çözeltisi (NaOH) (ve sulu sodyum karbonat çözeltisi ile biraz daha az kuvvetli) kuvvetle reaksiyona girer. Bu reaksiyon kimyasal boru temizleme maddelerinde kullanılır. Alüminyumun NaOH ile reaksiyonu iki aşamada gerçekleşir: suyla reaksiyon ve hidroksitin sodyum alüminatla kompleksleştirilmesi.

Su ile reaksiyonda

başlangıçta alüminyum hidroksit oluşur.

Kural olarak, yüzey daha sonra kurutulur, bu sırada hidroksit okside dönüştürülür:

Bununla birlikte, bu, alüminyumun sulu sodyum hidroksit çözeltisindeki reaksiyonunda olmaz.

Şimdi 2 takip ediyor. Aşama, hidroksitin sodyum alüminatla kompleksleştirilmesi:

Komplekslemenin bir sonucu olarak, jelatinli hidroksit suda çözünür hale gelir ve metal yüzeyden uzağa taşınabilir. Sonuç olarak, alüminyum yüzey artık suyun daha fazla saldırılarına karşı korunmaz ve 1 basamağı tekrar akar.

Alüminyumun asitlerle reaksiyonunda olduğu gibi, bu yöntemle alüminyum molü başına üç mol hidrojen gazı üretilebilir.

Aluminyum altında oda sıcaklığında brom ile reaksiyona girer. Elde edilen alüminyum bromürün, alüminyum hidroksit ve hidrobromik asit oluşturmak üzere suyla reaksiyona girdiği belirtilmelidir.

Civa ile alüminyum bir amalgam oluşturur. Civa alüminyum ile doğrudan temas ettiğinde, yani alüminyum oksit tabakası bu noktada mekanik olarak tahrip olduğunda, cıva alüminyumda delikler yiyor; Sualtı daha sonra küçük bir karnabahar şeklinde alümina üzerine büyür. Bu nedenle cıva, havacılıkta alüminyum malzemelere kıyasla tehlikeli ve iyi bir "aşındırıcı sıvı" olarak sınıflandırılır.

Aluminyum ayrıca hidroklorik asit ile hidrojenin evrimi ile şiddetli reaksiyona girer ve yavaş yavaş sülfürik asit ile çözülür. Nitrik asit içinde pasifleştirilir.

Toz formunda (500 thanm'den daha küçük partikül boyutu), alüminyum, özellikle geniş yüzey alanından dolayı pasifleştirilmemişse yüksek oranda reaktifdir. Alüminyum daha sonra hidrojeni alüminyum hidroksit veren su ile reaksiyona girer. En ince, pasifleştirilmemiş alüminyum tozu Pyroschliff olarak da bilinir. Balgamlanmamış alüminyum tozu çok tehlikelidir ve havaya maruz kaldığında kendiliğinden tutuşur.

izotop

Doğada, yalnızca 27Al izotopu oluşur; Alüminyum saf unsurlardan biridir. Kararlı olan ve çekirdekte 14 nötronları ve 13 protonlarını içeren bu izotop, nötronları emmez, bu yüzden alüminyumun nükleer reaktörlerde de kullanılması gerekir. Diğer tüm izotoplar yapay olarak üretilir ve radyoaktifdir. Bu izotopların en kararlısı, bir milyon yıllık yarı ömrü olan 26Al'dir. Elektron yakalama ya da beta bozunmasıyla, bu bir nötronu ve ardından gama bozunması 26Al'i yakalayarak 27Mg ile sonuçlanır. 24Al ila 29Al izotopları (26Al ve 27Al hariç) birkaç saniye ile birkaç yüz saniye arasında yarı ömre sahiptir. 23Al, yalnızca 0,13 saniyenin yarılanma ömrü ile bozulmaktadır.

alaşımlar

Alüminyum alaşımları, ağırlıklı olarak alüminyumdan yapılan alaşımlardır.

Alüminyum, belirli özellikleri geliştirmek veya diğer istenmeyen özellikleri bastırmak için sayısız metalle alaşımlanabilir. Bazı alaşımlarda, koruyucu oksit katmanının (pasivasyon) oluşumu, ondan üretilen bileşenlerin bazen korozyona yatkın olduğu sonucu büyük ölçüde bozulur. Hemen hemen tüm yüksek mukavemetli alüminyum alaşımları problemden etkilenir.

Haddeleme, dövme ve ekstrüzyon ve döküm malzemeleriyle daha fazla işlemeye yönelik alüminyum dövme alaşımları vardır. Bunlar dökümhanelerde kullanılır.

Genel olarak, alüminyum alaşımları, yoğurma ve döküm alaşımlarının iki ana grubuna ayrılır:

Alüminyum döküm alaşımları.

Tipik döküm alüminyum alaşımları ana alaşım elementi (AlSi) olarak silikon içerir, fakat aynı zamanda bakır veya magnezyum döküm alaşımları da vardır.

dövme alüminyum alaşımları% 75'in bir payına sahiptir ve ana alaşım element (ler) ine göre daha da bölünürler.
% 99,0 ile% 99,9 arasında alüminyum içerikli saf alüminyum. Çalışması çok kolaydır, düşük mukavemete ve iyi korozyon direncine sahiptir.

Alüminyum-bakır alaşımları (AlCu): Orta ila yüksek mukavemete sahiptirler, iyileştirilebilirler, ancak korozyona karşı hassastırlar ve kötü kaynak yapılabilirler. Magnezyum veya manganez katkıları içerebilirler.

Alüminyum-mangan alaşımları (AlMn): Düşük ila orta mukavemetli, korozyona dayanıklı ve işlemesi kolaydır.

Alüminyum-magnezyum alaşımları (AlMg, AlMgSi olmadan): Orta mukavemetlere sahiptir, sertleşmez, korozyona dayanıklı, biçimlendirmesi ve kaynaklanması kolaydır. Çeşitlerin çoğu ayrıca manganez içerir (AlMg (Mn)).

Alüminyum-magnezyum-silikon alaşımları (AlMgSi): Orta ila yüksek mukavemete sahiptirler, kaynak ve ekstrüzyon ile işlenmesi kolaydır, sertleşebilir ve korozyona dayanıklıdır.

Alüminyum-çinko-magnezyum alaşımları (AlZnMg): Bakır içermeyen kaliteler orta ila yüksek dayanıma sahiptir ve kolayca kaynaklanabilir. Bakır içeren kaliteler (AlZnMg (Cu)), yüksek mukavemetlere sahiptir - 7075 MPa üzerindeki 500 söz konusu olduğunda - füzyon kaynağı ile işlenmez, fakat iyi işlenir (frezeleme, delme).

özel alaşımlarÖrneğin, özellikle düşük yoğunluklu alüminyum-lityum alaşımları veya özellikle işlenmesi kolay olan serbest kesim alaşımları.

Ek olarak, doğal olarak sert alaşımlar arasında - bir ısıl işlemle sertleştirilemeyen - ve iyileştirilebilir arasında bir ayrım yapılır:

Tipik doğal sert işlenmiş alüminyum alaşımları: AlMg, AlMn, AlMgMn, AlSi
Dövme alaşımları - 150 - 190 ° C arasında ek yaşlanma tavlaması ile alaşım elementlerinin çökelme sertleşmesi ile güçlendirme Tipik işlenebilir alüminyum dövme alaşımları: AlMgSi, AlCuMg, AlZnMg. İlk yüksek mukavemetli, sertleştirilebilir alüminyum alaşımı AlCuMg, 1907'e duralumin adını verdi.

 

Dünya çapında birincil alüminyum üretiminin zamansal gelişimi

Ekonomik önemi

Alüminyum, çelikten sonra en önemli ikinci metalik malzemedir. 2016 dünya çapında 115 milyon ton üretti.

1980'ten bu yana dünya pazarındaki alüminyum fiyatları ton başına 2000 dolar civarındaydı (% 99,7 saflığı). Ancak, 2016'i 1500 dolarına yakın döndürürken 2017'i ton başına 2000 dolarına düşürmek nispeten değişkendir.

Kullanım

Alüminyum, yüksek bir özgül güce sahiptir. Çeliğe kıyasla, alüminyum bileşenler aynı güçle yaklaşık yarısı kadar ağırdır, ancak daha büyük bir hacme sahiptir. Bu nedenle, hafif yapılarda, örneğin, özellikle havacılık ve uzay endüstrisinde, örneğin ulaşımda yakıt tüketiminin azaltılmasına katkıda bulunan düşük kütlenin gerektiği yerlerde kullanılır. Bu nedenle otomotiv endüstrisinde de önem kazanmıştır; Geçmişte, yüksek malzeme fiyatı, düşük kaynaklanabilirlik ve sorunlu yorulma dayanımı ve kaza durumunda deformasyon özellikleri (ezilme bölgesinde sözde düşük enerji emme kapasitesi) ön plana çıkmıştı. 3 kg ağır döküm Washington Anıtı'nın kapüşonu, 1884'un en büyük alüminyum iş parçalarından biri olarak kabul edildi. Küçük ve orta büyüklükteki gemi ve botların yapımında, alüminyumun tuzlu suya paslanma direnci tahmin edilmektedir. Araç imalatı (gemiler, uçaklar ve demiryolu araçları dahil), 2010'i dünya çapında alüminyum kullanımına en büyük katkı yapan ve yaklaşık olarak yüzde 35 olanı yaptı.

Alüminyum alaşımlarında, çelikten sadece biraz daha düşük olan mukavemetler elde edilir. Bu nedenle, ağırlığın azaltılması için alüminyum kullanımı, malzeme maliyetlerinin küçük bir rol oynadığı her yerde uygundur. Alüminyum ve duralumin, özellikle uçak yapımında ve uzay teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bugünün ticari uçak yapısının çoğu, çeşitli kalınlıklarda ve alaşımlarda alüminyum levhalardan perçinlenir.

Sürekli alüminyumdan yuvarlak çubuklar

araç

Araçlarda kütleleri rol oynar: Bir araç ne kadar hafif olursa yakıt tüketimi o kadar düşük olur. Almanya'da, araç yapımında neredeyse% 50 alüminyum kullanılır (2015'ten itibaren).

Arabalar

Otomobillerde, alüminyum malzemeler, motor bloğu, özel piston alaşımları için silindir pistonları, silindir kafaları dahil - özellikle düşük termal genleşme ve korozyona duyarlılık ve yüksek ısı direncinin çok önemli olduğu; birlikte iyi dökülebilirlik ile birlikte, çünkü bu bileşenler genellikle dökülür. Araçlardaki diğer uygulamalar, son ikide saf alüminyum formunda, ısı kalkanları ve ısı eşanjörleri olarak dişli kutusu mahfazaları içindir. Şaside alüminyum arka akslar, akslar, salıncaklar ve tekerlekler için dövme olarak kullanılır. Kaportada alüminyum, gövde yapısında olduğu gibi kapılar, davlumbazlar, tamponlar ve çamurluklar için kullanılır.

Ticari Araçlar

Ticari araçlarda alüminyum, büfeler, yükleme asansörleri, üst yapılar, yük emniyeti, basınçlı hava depoları, yakıt depoları ve alt gövde korumasında kullanılır. Hafif ticari taşıtlar için, alüminyum ile hafif yapı, dingil başına yasal azami yükten güçlü bir şekilde etkilenir: daha düşük taşıt ağırlığı ile daha yüksek taşıma kapasitesi mümkündür.

demiryolu araçları

Raylı araçlar ayrıca bol miktarda alüminyum kullanır. Bunun için ön koşul iki önemli gelişme idi: 1950ers'ta alüminyum malzemelere uygun bazı kaynak işlemleri (TIG kaynağı / MIG kaynağı) ve büyük profillerin ekstrüzyonu. Alüminyum kullanımı, demiryolu taşıtlarının genel tasarımını değiştirmiştir. 1970'e kadar, çelik borulardan yapılan konstrüksiyonlar yaygındı, ardından gittikçe artan şekilde kaynaklı alüminyum profiller.

Uçaklar

Zaten havacılığın başlangıç ​​aşamasında alüminyum malzemeler kullanıldı, 1903, örneğin hala büyük ölçüde ahşap, tel ve kumaştan oluşan bir uçağın parçaları için Magnalium. İlk uçabilen metal uçağı, 1915 yılına dayanıyor, ancak kabuk yapımında çelik sacdan oluşuyordu. Uçak endüstrisinde alüminyum kullanımı için belirleyici gelişme, duralumin ile iyileştirilebilir alüminyum bakır alaşımı bulan 1906 Alfred Wilm'den geldi; AlCu ve AlZnMg uçakları için kullanılabilir. Toplam uçak kütlesi alüminyumda% 60'e kadar uzanıyor. Kesilmiş veya tahrik edilmiş, katı halde öğütülmüş veya profil iş parçalarından yapılmış damgalı metal levha bileşiği genellikle perçinleme ile yapılır, çünkü en yaygın kullanılan malzemeler kötü kaynaklanabilir.

elektrik

Alüminyum iyi bir elektrik iletkenidir. Gümüş, bakır ve altından sonra tüm metaller arasında dördüncü en yüksek elektrik iletkenliğine sahiptir. Belirli bir elektrik direnci için, bir alüminyum iletkenin kütlesi daha küçüktür ancak bakır iletkenden daha büyük bir hacme sahiptir. Bu nedenle bakır, hacim baskın bir rol oynadığında, örneğin transformatörlerdeki sargılarda genellikle elektrik iletkeni olarak kullanılır. Alüminyum, ağırlık önemli bir rol oynadığında, örneğin havai hatların iletken kablolarında elektrik iletkeni olarak avantajlara sahiptir. Ağırlığı azaltmak için Airbus A380 gibi uçaklarda da alüminyum kablolar kullanılıyor.

Diğer şeylerin yanı sıra, alüminyum trafo merkezlerinde ve canlı dökümlerde baralara da işlenir. Elektrik tesisatlarında bakır kaplı alüminyum kablolar vardır, bakır kaplama teması iyileştirir. Hammadde fiyatları, bu uygulama alanında, alüminyum bakırdan daha ucuz olduğu için büyük önem taşımaktadır. Bununla birlikte, elektrikli demiryollarındaki havai hatlar için, zayıf teması ve kayma özelliği nedeniyle uygun değildir, bu alanda yüksek ağırlığa rağmen öncelikle bakır kullanılmaktadır.

Basınç altında temas ettiğinde alüminyum sorunludur çünkü sürünme eğilimindedir. Ayrıca havayı oksit tabakasıyla kaplar. Uzun süreli depolamadan veya suyla temastan sonra, bu yalıtım katmanı temas etmeden önce sökülecek kadar kalındır. Özellikle bakır ile temasta bimetalik korozyon meydana gelir. Terminallerde yanlış temas olması durumunda, alüminyum iletkenler gevşeme temasları nedeniyle arızalara ve kablo yangınlarına neden olabilir. Bununla birlikte, eşleşen manşonlar ve aletlerle bağlantıların kıvrılması güvenlidir. Bakır ve alüminyum arasında bir ara katman olarak, Cupal konektörler temas problemlerini önleyebilir.

Dikkat çeken husus, alaşım bileşenlerinin ilavesiyle alüminyumun spesifik elektrik iletkenliğindeki hafif azalmadır; bakır, kirlendiğinde iletkenlikte belirgin bir azalma göstermektedir.

Dünyanın en büyük alüminyum üreticileri
Binlerce ton (2018)

Rang	arazi	Üretim	kapasite
1	Çin Halk Cumhuriyeti	33.000	47.800
2	Hindistan	3.700	4.060
3	Rusya	3.700	3.900
4	Kanada	2.900	3.270
5	Birleşik Arap Emirlikleri	2.600	2.600
6	Avustralya	1.600	1.720
7	Norveç	1.300	1.430
8	bahreyn	1.000	1.050
9	Amerika Birleşik Devletleri	890	1.790
10	İzlanda	870	870

 

elektronik

Elektronik endüstrisi, iyi işlenebilirliği ve iyi elektriksel ve termal iletkenliği için alüminyum kullanır.

Entegre devrelerde, 2000 yılına kadar sadece bağlantı malzemesi olarak alüminyum kullanılmıştır. Xnumxer yıllarına kadar, metal yalıtkan yarı iletken alan etkili transistörlerin (MOSFET ve MOS-FET) kapı kontrol kapısı için bir malzeme olarak da kullanılmıştır. Düşük dirençliliğe ek olarak, silikon oksitlerde (izler arasındaki yalıtım malzemesi) iyi yapışma ve düşük difüzyon ve kuru aşındırma ile yapılanma kolaylığı önemlidir. Bununla birlikte, 1980 yıllarının başından bu yana, daha karmaşık yapılandırma yöntemleri (bkz. Damassen ve çift damassen işlemi) ve difüzyon bariyerleri gerekli olsa bile, alüminyum, iletken bir malzeme olarak artan bir şekilde bakır ile değiştirilmiştir. Daha yüksek üretim ek yükü, alüminyumdaki küçük yapılar durumunda çok daha fazla artmakta olan ve diğer özelliklerden daha ağır basan (örneğin, elektromigrasyon davranışı) ve diğer özelliklerden ağır basan (örneğin, elektromigrasyon davranışı) ve daha düşük talepler (saat frekansı, güç dağıtımı, vb.) İle karşılaştırıldığında, daha düşük dirençlilikten ağır basmaktadır. artık yüksek frekanslarda çalışan devreleri karşılamıyor (ayrıca bkz. RC elemanı).

Bununla birlikte, alüminyum hala mikroelektronik ürünlerde kullanılmakta, bu nedenle, son talaş bağlama seviyelerinde diğer metaller tarafından iyi takılabilirliği nedeniyle, flip-chip montajında ​​kullanılan lehim topları ile elektriksel temas kurmak için kullanılmaktadır. Bu durum, tüm iletken ray düzlemlerinin genellikle alüminyumdan oluştuğu güç yarı iletkenleri durumunda da benzerdir. Genel olarak ve özellikle güç yarı iletkenleri için, malzeme telleri bağlamak için kullanılır (yonga ve yuva bağlantısı arasındaki telleri birbirine bağlar).

Yüksek k + metal geçit teknolojisinin piyasaya sürülmesiyle, alüminyum 25 yıldan fazla süren yoksunluktan sonra geçit alanında daha önemli hale gelmiştir ve ayrıca bir iş süreci ayarlayıcısı olarak kullanılmaktadır.

Ambalaj ve kaplar

Ambalaj endüstrisinde, alüminyum içecek ve teneke kutuların yanı sıra alüminyum folyoya da işlenir. Oksijene, ışığa ve diğer çevresel etkilere karşı mutlak bariyer etkisi özelliğini kullanır. Ambalaj olarak alüminyum kullanımı için kritik öneme sahip düşük yoğunluklu değil, haddeleme ve toksisite olmayan iyi işlenebilirliktir. İnce filmler altı mikron kalınlığında üretilir ve daha sonra en çok kompozit sistemlerde, örneğin Tetra Pak'larda kullanılır. Plastik filmler, daha sonra yüksek (ancak tamamlanmayan) bir bariyer fonksiyonuna sahip, alüminyum ile buhar biriktirme yoluyla ince bir tabaka ile sağlanabilir. Bu bariyer etkisinin nedeni saf alüminyum değil, pasif boehmit tabakasıdır. Bu zarar görürse, gaz alüminyum malzemeden engellenmeden akabilir. Saf alüminyum, AlMn (manganezli alaşımlar) ve AlMg (magnezyumlu alaşımlar) çoğunlukla kullanılır.

Alüminyum, klasik İtalyan espresso makinesi gibi tava ve diğer mutfak gereçlerinin yanı sıra seyahat ve askeri mutfak gereçleri de üretmektedir.

Alüminyum çeşitli kaplar ve muhafazalar için işlenir, çünkü biçimlendirilerek işlenmesi kolaydır. Alüminyum cisimler genellikle anodize edilmiş bir tabaka ile oksidasyon ve aşınmaya karşı korunur.

2017, ambalajlamada Avrupa'daki alüminyum kullanımının% 17'ini oluşturmuştur.

Optik ve aydınlatma teknolojisi

Yüksek yansıtıcılığından dolayı alüminyum, tarayıcılarda, motorlu araç farlarında ve SLR kameralarda ve ayrıca kızılötesi ölçüm teknolojisinde yüzey aynalarının ayna kaplaması olarak kullanılır. Ayrıca gümüş aksine ultraviyole radyasyonu yansıtır. Alüminyum ayna kaplamaları genellikle korozyon ve çizilmelere karşı koruyucu bir tabaka ile korunur.

Mimarlık ve inşaat

Gaz halindeki betonu üretmek için alüminyum tozu ve alüminyum macunları kullanılır. Aluminyum hidroksisülfat, alüminyum dihidroksiformat veya amorf alüminyum hidroksit gibi bileşikler alkali içermeyen püskürtme beton hızlandırıcıları olarak kullanılır.

İnşaat ve fonksiyonel malzemeler

Alüminyum, binaların taşıyıcı kısımlarında yapı malzemesi olarak, dekoratif, korozyona dayanıklı parçalar olarak ise fonksiyonel bir malzeme olarak kullanılmaktadır. Hava direncine ek olarak, özellikle manuel üretim durumunda iyi işlenebilirlik çok önemlidir. İnşaat sektörü, alüminyum profillerin ana müşterisidir. Alüminyum esas olarak pencere çerçeveleri, kapılar ve cephe elemanları için kullanılır. Manchester'daki İmparatorluk Savaş Müzesi'nin cephesi özellikle iyi bilinmektedir. Düşük mukavemete ve iyi korozyon direncine sahip alüminyum-mangan alaşımları esas olarak kullanılır. Bazı durumlarda, köprü inşaatı için alüminyum da kullanılır, aksi takdirde çelik konstrüksiyon hakimdir. AlMg ve AlSi dahil olmak üzere daha yüksek mukavemetli alaşımlar yapısal mühendislikte kullanılır. Alüminyum alaşımlarından yapılan levhalar ve kompozit paneller, "yanmaz" dan "normalde yanıcı" ya kadar yangından korunma sınıflarına ulaşır. Bir ev yangını, yangından korunma sınıfına bakılmaksızın, 1000 ° C ile 600 ° C arasında akan veya damlayan alüminyum alaşımdaki delikleri yakan, tam bir yangında 660 ° C ısı üretir.

 

Diğer uygulamalar

Rokette, katı roketlerin yakıtı, yandığında çok fazla enerji açığa çıkaran, maksimum miktarda 30 alüminyum tozu içerir. Alüminyum, havai fişeklerde kullanılır (ayrıca bkz. Piroteknik), renkli etkiler için tahıl ve karışıma bağlı olarak sağlar. Ayrıca pop setlerinde sıklıkla kullanılır.

Alümotermilerde, alüminyum oksitleri azaltmak için alüminyum kullanılarak diğer metalleri ve yarı metalleri geri kazanmak için kullanılır. Alümoterminin önemli bir yöntemi, alüminyumun ferrik oksit ile reaksiyona girdiği termit reaksiyonudur. Bu yüksek oranda ekzotermik reaksiyonda, 2500 ° C'ye kadar ve alüminotermik kaynaklama için kullanılan sıvı demir, z'ye kadar. B. Demiryolu raylarına katılmak için. Alüminyum azaltma etkisinin daha ileri uygulamaları, alüminyum amalgam kullanarak laboratuar kullanımı için mümkün olmaktadır.

Alüminyum renkler için bir pigment görevi görür (gümüş veya altın bronz). Renkli eloksal, baubles, hediye şeritleri ve tinsel gibi birçok dekoratif malzemenin bir parçasıdır. Kaplama yüzeylerinde alüminize işlemlerinde kullanılır.

Alüminyum ısıtma elemanları ile demir ve kahve makinelerinde preslenir.

Çinko plakanın titanyum çinko denilen titanyum eklenmesiyle işlenebilir hale getirilmesinden önce, cephe ve çatı elemanları (hafif çatıya bakınız) ve oluklar için alüminyum levha kullanıldı.

Yüksek termal iletkenliği nedeniyle, alüminyum ekstrüzyonlu ısı alıcıları ve ısı dağıtıcı taban plakaları için malzeme olarak kullanılır. Alüminyum elektrolitik kapasitörler, elektrot malzemesi ve gövde malzemesi olarak alüminyum kullanır, ayrıca anten ve dalga kılavuzlarının üretiminde kullanılır.

Bazı alaşımlarda alüminyum oluşur. Ağırlıklı olarak alüminyumdan yapılmış alüminyum alaşımlarına ek olarak, devard kül alaşımında alüminyum alaşımları, alüminyum pirinç, isabellini, alüminyum ve bakır, devard alaşımlı alaşımda, magnezyum alaşımları için ana alaşım elementi, Alnico ve Sendust'te özel manyetik özelliklere sahip iki demir alaşımları , Alüminyum birçok titanyum alaşımında da bulunur, özellikle tüm titanyum alaşımlarının% 6'ini oluşturan çeşitlilik olan Ti-4Al-50V'de. Yüzde 6 kütleli alüminyum var.

işleme

İşleme sırasında döküm alaşımları ve dövme alaşımları arasında bir ayrım yapılır:

Döküm alaşımları dökümhanelerde işlenir ve hali hazırda tamamen veya büyük ölçüde nihai ürün ile uyumlu olan kalıplarda dökülür. Bunu taşlama ile sonlandırma izler. Dökme alaşımları çoğu zaman hurda metalden eritilir.
Dövme alaşımlar çelik fabrikalarında külçe dökülür ve daha sonra plaka, levha, çubuk ve folyo üretmek için oraya sarılır. Kalın levhalardan ve diğer katı boşluklardan, parçalar işlenerek (frezeleme, delme ve tornalama) yapılır. Diğer büyük boşluklar, tek tek parçalar halinde dövülerek veya profillere ekstrüzyon ile işlenebilir. Sonuncusu özellikle alüminyumda yaygındır. Levhalar delme, bükme ve derin çekme ile işlenir.

Daha sonra, malzemeler kaynak, perçinleme, lehimleme ve benzeri yöntemlerle birleştirilir.

Gießen

Alüminyum dökümüne alüminyum döküm denir. Nispeten düşük erime noktası olan 660 ° C (1150 ° C civarında dökme demir, çelik 1400 ° C ila 1500 ° C arası dökme demir) ve iyi dökülebilirliği nedeniyle, dökümhanede sıkça kullanılan malzemelerden biridir. Silisyumlu özel alaşımlar olan AlSi, 577 ° C civarında erime noktasına sahiptir. Dökümhanelerde üretilen tüm ürünlerin alüminyum içeriği yaklaşık% 11 (% dökme demir 76,% dökme demir 9) ve bu nedenle, dökümhanede,% 1,5 bakırdan önce bile en önemli demir dışı metaldir (demir dışı metaller). Demir dışı metal alüminyum dökümün payı yaklaşık% 87'tir. Almanya'da, 2011 dökümhanelerde yaklaşık 840.000 ton alüminyum işledi; 76 Hakkında demir dışı metal dökümün% otomotiv endüstrisi için kaybedilir.

Düşük erime noktasını eritme işlemi sırasında daha düşük bir enerji girişi ve kalıplar üzerine daha düşük bir sıcaklık yükü takip eder. Alüminyum, tüm döküm işlemlerinde, özellikle de karmaşık şekillendirilmiş parçaların bile üretilebildiği kalıp döküm veya alüminyum döküm için uygundur. Dökümhane, çoğunlukla alüminyum-silikon alaşımları olan özel alüminyum döküm alaşımlarını işler. Öte yandan, eriticilerde haddeleme, dövme ve ekstrüzyon yoluyla daha ileri işlemler için tasarlanan çoğunlukla dövme alaşımları üretilir. Bunlar eritme işlerinde külçe (külçe döküm) veya teorik olarak sonsuz olabilen (sürekli döküm) yuvarlak çubuklara dökülür. Sürekli döküm, 1930 yıllarından beri giderek daha fazla kullanılmaktadır. 96 ve 3 metre arasında ve aynı zamanda 7 metre arasında döküm uzunluğu ile aynı anda 10'e kadar yuvarlak çubuk üretebilen özel sistemler vardır. Çaplar, 75 ile 700 mm arasında değişmektedir. Levhalar bazen doğrudan eriyiği soğutan bir silindirin üzerine dökülerek yapılır. Ham tabaka daha sonra sıcak haddeleme olmadan doğrudan soğuk haddelenir ve% 60'e kadar maliyet tasarrufu sağlar

Şekillendirme prosedürleri

74 yaklaşık yüzde alüminyum oluşturarak işlenir. Bu, diğer şeylerin yanı sıra, haddeleme, dövme, ekstrüzyon ve bükmeyi içerir.

Saf ve ultra saf alüminyum, düşük mukavemeti nedeniyle iyi oluşturulabilir ve soğuk şekillendirmede katılaşır, şekillerde büyük değişiklikler mümkündür. Katılaştırma yeniden kristalleştirme tavlaması ile elimine edilebilir. AlMg ve AlMn ile işlenmiş alaşımlar, alaşım elementleri ve soğuk işlemlerle daha yüksek mukavemetlerini sağlar. Sertleşebilir alaşımlar AlMgSi, AlZnMg, AlCuMg ve AlZnMgCu, şekillendirme sırasında güçlendirici fazları çöker; yeniden şekillendirilmeleri nispeten zordur.

rulo

Dökme kütükler genellikle daha sonra haddelenmiş halde kalın plakalara, daha sonra bitmiş ürünlere öğütülerek, zımbalanarak veya bükülerek veya filmlerle işlenen tabakalara haddelenerek daha fazla işlenir. Haddeleme sırasında, malzemelerin mikro yapıları değişir: genellikle dökümden sonra mevcut olan küçük küresel bileşenler düzleştirilir ve uzatılır. Bir yandan, mikro yapı daha ince ve tek biçimli hale gelirken, diğer yandan da yöne bağımlıdır. Bir alüminyum sıcak haddeleme tesisinin kapasitesi yıllık yaklaşık 800.000 tondur. 30 tona kadar kütleye sahip olan külçeler işlenir. 8,7 metre uzunluğa, 2,2 metre genişliğe ve 60 cm kalınlığa sahip ebatlara sahiptirler. Daha büyük çubuklar bile teknik olarak işlenebilir, ancak daha sonra doku kalitesi düşer. Sıcak haddelemeden sonra, malzeme genellikle yaklaşık 20 ila 30 mm arasındaki kalınlıklarda bulunur. Bunu son kalınlığa kadar soğuk haddeleme izler. Soğuk haddehaneler, yıllık 300.000 - 400.000 ton arasında kapasiteye sahiptir. Kompozitler rulo kaplama ile yapılabilir. Başka bir malzemenin katmanının bir veya iki tarafı uygulanır. Sıklıkla, aşınmaya duyarlı çekirdek malzemesine bir paslanmaya dayanıklı saf alüminyum tabakası uygulanır.

ihraç etmek

Alüminyum, karmaşık yapı profillerine ekstrüzyon yoluyla oluşturulabilir; Bu, içi boş profillerin (örneğin pencere çerçeveleri, çubuklar, kirişler), ısı alıcı profillerinin üretiminde veya anten teknolojisinde büyük bir avantajdır. Yarı mamul ürünlerin veya bileşenlerin üretimi, külçe, metal levha veya silindir gibi başlangıç ​​malzemelerinden yapılır. Alüminyum alaşımları diğer malzemelerden çok daha iyi ekstrüde edilir, bu nedenle alüminyumun büyük bir kısmı bu işlemle işlenir. Başlangıç ​​malzemesi içi boş bir aletten bastırılır. Sonuç, istenen uzunlukta kesilen sonsuz bir malzemedir. Aynı zamanda, örneğin içi boş bölümler veya alt bölümleri olan karmaşık kesitlerden de yapılabilir. Bununla birlikte, kesit uzunluğu boyunca sabittir. Yüksek mukavemetli alaşımlarda, büyük minimum duvar kalınlıkları gerekir ve presleme uzun zaman alır, bu nedenle orta kuvvette, sertleşebilir alaşımlar tercih edilir. SertleĢtirme genellikle doğrudan sonradan yapılır. Ekstrüzyonda, malzeme ayrıca çözelti tavlaması için de kullanılan biçimlendirmeyi arttırmak için yaklaşık 450 ila 500 ° C arasındaki sıcaklıklara ısıtılır. Ekstrüzyondan hemen sonra, iş parçası hava veya su ile soğutulur ve böylece daha yüksek kuvvetlere yol açan söndürülür.

Diğer

Döküm ve dövmenin bir karıştırma işlemi, özellikle alüminyum için tasarlanmış ve otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılan Cobapress'tir. Modern haddehaneler çok pahalı ama aynı zamanda çok üretkenler.

Kesme, döndürme, delme ve frezelemeyi içerir. Alüminyum malzemelerin talaşlanması kolaydır. Bununla birlikte, bunların tam özellikleri alaşım ve mikroyapı durumuna bağlıdır. İşleme sırasında meydana gelen sıcaklıkların, erime noktası aralığında hızlı bir şekilde olabileceği belirtilmelidir. Bununla birlikte, çelik ile aynı kesme parametreleriyle, alüminyum daha az mekanik ve termal gerilmeyle sonuçlanır. Kesim malzemesi olarak karbür, çoğunlukla aşındırıcı hipereutektik alaşımlar için hipoetektik veya elmas için kullanılır. Özellikle, anodize edilmiş iş parçalarının işlenmesi, sert anodize edilmiş kaplama tarafından aşınmayı önlemek için sert aletler gerektirir. Alüminyumun taşlanması sırasında üretilen taşlama tozu, patlama riskinin artmasına neden olabilir.

Kaynak ve lehim

Prensip olarak, tüm alüminyum malzemeler kaynak için uygundur, fakat saf alüminyum kaynakta gözeneklere eğilim gösterir. Ek olarak, alüminyum eriyiği atmosferle reaksiyona girme eğilimindedir, bu yüzden neredeyse her zaman atıl gaz altında kaynak yapılır. Çok uygun olanlar MIG ve plazma kaynağı ve TIG kaynağıdır. İkinci durumda, alternatif akım kullanılırken, soy gaz argon koruyucu gaz olarak kullanılır ve helyum doğru akımda kullanılır.

Hem karbondioksit hem de katı hal lazerler lazer kaynağı için uygundur, ancak tüm alaşımlar için uygun değildir. Yüksek termal iletkenlik nedeniyle eriyik çok katılaşır, böylece kaynak gözeneklere ve çatlaklara yönelir. Dirençli nokta kaynağı, çeliğe kıyasla, daha yüksek elektrik akımları ve daha kısa kaynak süreleri gerektirir ve bazı durumlarda çelik için standart kaynak ekipmanı uygun olmadığından özel ekipman gerektirir. Elektron ışın kaynağı için tüm alaşımlar uygundur, ancak magnezyum ve kalay kaynak işlemi sırasında buharlaşma eğilimindedir. Manuel ark kaynağı, genellikle döküm rafine etmek için nadiren kullanılır. Havada oluşan oksit tabakası nedeniyle lehimleme zordur. Özel akılarla hem sert hem de yumuşak lehimler kullanılır. Alternatif olarak, alüminyum, ultrason ile akı olmadan lehimlenebilirken, oksit tabakası lehimleme işlemi sırasında mekanik olarak kırılır.

Doğada alüminyum ve organizmalar
İnsan vücudunda alüminyum

Alüminyum önemli bir eser element değildir ve insan beslenme için gereksiz olarak kabul edilir. İnsan vücudunda ortalama olarak 50 ile 150 miligram alüminyum arasındadır. Bunlar, akciğer dokusunun yaklaşık yüzde 50'ine, yumuşak dokulardaki yüzde 25'e ve kemiklerdeki yüzde 25'e dağıtılır. Böylece alüminyum insan vücudunun doğal bir parçasıdır.

99 - 99,9 Yiyeceklerde yaygın olarak tüketilen alüminyum miktarının yüzdesi (günde 10 - 40 mg) dışkı yoluyla oluşturulmaz. Sitrik asit gibi şelatlama ajanları (kompleks yapıcı ajanlar), yüzde 2 ila 3 arasında emilimini artırabilir. Ayrıca, gastrointestinal sistemden alüminyum tuzlarının alımı düşüktür; fakat kimyasal bileşik ve çözünürlüğüne, pH değerine ve kompleks yapıcı maddelerin varlığına bağlı olarak değişir. Yiyeceklerde veya içme suyunda elde edilen alüminyumun 1 ‰ veya 3 ‰ 'nin gastrointestinal kanalda emildiği tahmin edilmektedir. Suda çözünür alüminyum tuzlarının organizmaya atılması birkaç gün içinde, esasen idrar yoluyla böbrekler yoluyla, dışkıdan daha az gerçekleşir. Böbrek fonksiyon bozukluğu olan diyaliz hastalarında, kemik yumuşaması ve merkezi sinir sistemine zarar gibi toksik etkileri olan vücutta birikme riski artar; Ek olarak, diyaliz hastaları, onlar için gerekli olan farmasötik ürünler (fosfat bağlayıcılar) nedeniyle daha yüksek bir alüminyum kaynağına maruz kalırlar. Böbrekler tarafından atılmayan alüminyum kemiklere bürünür. Orada nispeten yavaş bir şekilde ortadan kaldırılmıştır, böylece model tarafından tahmin edilir ki, yeniden absorbe edilen dozun yaklaşık% 1-2'inin vücutta biriktiği tahmin edilir.

Kanda, Al3 + ağırlıklı olarak transferrine bağlıdır (yaklaşık% 80). 16 yüzde [Al (PO4) (OH)], 1,9 yüzde sitrat kompleksi, 0,8 yüzde X Al (OH) 3 ve 0,6 yüzde [Al (OH) 4] - olarak bulunur. Yenidoğanın kanında zaten malzeme dolaşımından kaynaklanan alüminyum iyonları vardır. Yaklaşık 6-10 μg / L'nin serum seviyeleri yetişkinlerinkine benzer.

bitki

Çeşitli tuzlar (alüminyum, silikatlar) şeklindeki alüminyum, çözünmüş Al bileşikleri topraktan yağmura bağlı olarak topraktan emildiğinden, birçok bitki ve meyvenin bir bileşenidir (asit tahliyesi asit yağmuru tarafından etkilendiğinde, bu durum giderek artmaktadır. ).

Dünyadaki toprağın çoğu kimyasal olarak asidiktir. PH 5,0'in altındaysa, Al3 + iyonları bitkilerin kökleri tarafından alınır. Bu, dünyadaki ekilebilir alanın yarısı için geçerlidir. Özellikle iyonlar ince köklerin kök büyümesine zarar verir. Bitki, alüminyuma toleranslı değilse, o zaman stres altındadır. Çok sayıda enzim ve sinyal ileten proteinler etkilenir; zehirlenmenin sonuçları henüz tam olarak bilinmemektedir. Asidik metal zengini topraklarda, Al3 + hasar için en büyük potansiyele sahip iyondur. Model bitkisinden, alüminyum toleranslarını arttıran Arabidopsis transgenleri bilinmektedir ve ürünlerde toleranslı çeşitleri de bilinmektedir.

Örneğin, İsveç'teki 1960 yıllarındaki asit yağmuru gölleri asitlendirdi, bu da daha fazla Al3 + iyonunun hassas balıkları eritmesine ve öldürmesine neden oldu. Norveç'te de, bu korelasyon, 1970er yıllarındaki bir araştırma projesi sırasında kuruldu.

5,0 üzerindeki pH değerlerinde, alüminyum silikatların yüzeyinde bir polimerik hidroksi katyon olarak bağlanır. 4,2 ila 5 arasındaki pH değerlerinde, mobil katyonların oranı artmaktadır.

Asit yağmuru ile sülfürik asit konsantrasyonunu arttırırken, alüminyum hidroksisülfat oluşur: [116]

toksisite

Böbrek yetmezliğinde ve diyaliz hastalarında, alüminyum alımı, beyin hücre kaybı ve ilerleyici demans, kırık osteoporoz (artrit) ve anemi (kırık alüminyum beyazlığı aynı olduğundan) ile ilerleyici ensefalopatiye (hafıza ve konuşma bozuklukları, dikkatsizlik ve saldırganlık) yol açar. demir gibi). Bu, uzun süreli hemodiyaliz hastalarında 1970er yıllarında güçlü alüminyum alımıyla ("Diyaliz Ensefalopati Sendromu") gözlendi.

Özellikle deodorantlarda ve gıda katkılarında kullanım açısından, alüminyumun sağlık üzerindeki etkileri tartışmalı olarak tartışılmaktadır. Örneğin, alüminyum, Alzheimer hastalığı ile ilgili birçok tartışmalı faktörün konusu olmuştur.

Federal 2007 Temmuz Risk Değerlendirmesi Enstitüsü'nün (BfR) yaptığı bir araştırmaya göre, çalışmanın yapıldığı tarihte, genel durumda, nispeten küçük bir miktar nedeniyle Alzheimer'ın aluminyumdan riski metalardan tespit edilmedi; Bununla birlikte, bir önlem olarak, asitli yiyecekleri alüminyum tencere veya folyo ile temas halinde saklamayın. 2014, Şubat ayında Federal Risk Değerlendirme Enstitüsü tarafından alüminyum içeren deodorantların ve kozmetiklerin kullanımını yeniden değerlendirdi: Bu tür ürünlerden elde edilen alüminyum tuzları cilt yoluyla emilebilir ve on yıllar boyunca düzenli kullanım sağlık sorunlarına potansiyel olarak katkıda bulunabilir.

Londra merkezli İngiliz Alzheimer Cemiyeti, 2008 tarafından üretilen çalışmaların, alüminyum ile Alzheimer hastalığı arasında ikna edici bir nedensel ilişki göstermediğini savunuyor. Yine de, bazı çalışmalar var Örneğin, Fransa’daki PAQUID kohort çalışması, 3777’tan bu yana 65’tan bu yana 1988’in yaşadığı XNUMX’in sağlık verilerinin değerlendirilmesiyle, Alzheimer hastalığı için bir alüminyum maruziyetinin bir risk faktörü olarak gösterildiğini göstermektedir. Böylece, Alzheimer hastalarının beyninde, yüksek aluminyum seviyelerine sahip birçok yaşlılık plakları bulundu. Bununla birlikte, alüminyum birikiminin Alzheimer hastalığının bir sonucu mu olduğu yoksa alüminyumun Alzheimer hastalığı ile nedensel bir şekilde ilişkili olup olmadığı açık değildir. Alman Alzheimer Birliği, alüminyum alımı ile Alzheimer hastalığı arasında inandırıcı bir bağlantı görmüyor.

Alüminyum, esansiyel olmayan iz elementlerden biridir, toksisite esas olarak miktara bağlıdır: 0,01 mg / l kandaki alüminyum normal değer olarak kabul edilir, 0,06 mg / l üzerindeki değerler aşırı maruz kalma ve kanda 0,2 mg / l üzerindeki değerler için toksik olarak kabul edilir.

Alüminyum fiyatları

Alüminyum alaşım fiyatları

Alüminyum hurda fiyatları

Alüminyum külçe fiyatları