Alüminyum dünyada en çok bulunan metaldir ve yer kabuğunun %8'ini oluşturan üçüncü en yaygın elementtir. Alüminyumun çok yönlülüğü onu çelikten sonra en yaygın kullanılan metal haline getirir.

Alüminyum Üretimi

Alüminyum, boksit mineralinden elde edilir. Boksit, Bayer Prosesi yoluyla alüminyum okside (alümina) dönüştürülür. Alümina daha sonra elektrolitik hücreler ve Hall-Heroult Süreci kullanılarak alüminyum metaline dönüştürülür.

Yıllık Alüminyum Talebi

Dünya çapında alüminyum talebi yılda 29 milyon ton civarındadır. Bunun yaklaşık 22 milyon tonu yeni alüminyum, 7 milyon tonu ise geri dönüştürülmüş alüminyum hurdasıdır. Geri dönüştürülmüş alüminyumun kullanımı ekonomik ve çevresel açıdan zorlayıcıdır. 1 ton yeni alüminyum üretmek için 14.000 kWh gerekiyor. Tersine, bir ton alüminyumun yeniden eritilmesi ve geri dönüştürülmesi için bunun yalnızca %5'i gerekir. İşlenmemiş ve geri dönüştürülmüş alüminyum alaşımları arasında kalite açısından hiçbir fark yoktur.

Alüminyum Uygulamaları

Safalüminyumyumuşaktır, sünektir, korozyona dayanıklıdır ve yüksek elektrik iletkenliğine sahiptir. Folyo ve iletken kablolarda yaygın olarak kullanılır, ancak diğer uygulamalar için gereken daha yüksek mukavemeti sağlamak için diğer elementlerle alaşımlanması gerekir. Alüminyum en hafif mühendislik metallerinden biridir ve çelikten daha üstün bir mukavemet/ağırlık oranına sahiptir.

Alüminyum, mukavemet, hafiflik, korozyon direnci, geri dönüştürülebilirlik ve şekillendirilebilirlik gibi avantajlı özelliklerinin çeşitli kombinasyonlarından yararlanılarak giderek artan sayıda uygulamada kullanılmaktadır. Bu ürün yelpazesi yapısal malzemelerden ince ambalaj folyolarına kadar çeşitlilik göstermektedir.

Alaşım Tanımları

Alüminyum en yaygın olarak bakır, çinko, magnezyum, silikon, manganez ve lityum ile alaşımlanır. Küçük miktarda krom, titanyum, zirkonyum, kurşun, bizmut ve nikel de eklenir ve demir her zaman küçük miktarlarda bulunur.

300'den fazla işlenmiş alaşım vardır ve bunların 50'si ortak kullanımdadır. Normalde ABD'de ortaya çıkan ve artık evrensel olarak kabul edilen dört rakamlı bir sistemle tanımlanırlar. Tablo 1, dövme alaşımlara yönelik sistemi açıklamaktadır. Dökme alaşımlar benzer tanımlamalara sahiptir ve beş basamaklı bir sistem kullanır.

Tablo 1.Dövme alüminyum alaşımları için tanımlar.

1XXX olarak belirtilen alaşımsız dövme alüminyum alaşımları için son iki rakam metalin saflığını temsil eder. Alüminyum saflığının en yakın yüzde 0,01'e kadar ifade edildiği virgülden sonraki son iki haneye eşdeğerdirler. İkinci rakam safsızlık limitlerindeki değişiklikleri gösterir. İkinci rakam sıfırsa, doğal safsızlık limitlerine sahip alaşımsız alüminyumu, 1'den 9'a kadar ise bireysel safsızlıkları veya alaşım elementlerini gösterir.

2XXX ila 8XXX grupları için son iki rakam, gruptaki farklı alüminyum alaşımlarını belirtir. İkinci rakam alaşım modifikasyonlarını gösterir. Sıfırın ikinci rakamı orijinal alaşımı belirtir ve 1'den 9'a kadar olan tam sayılar ardışık alaşım değişikliklerini gösterir.

Alüminyumun Fiziksel Özellikleri

Alüminyum Yoğunluğu

Alüminyum, çeliğin veya bakırın üçte biri civarında bir yoğunluğa sahiptir ve bu da onu ticari olarak temin edilebilen en hafif metallerden biri yapar. Ortaya çıkan yüksek mukavemet/ağırlık oranı, onu özellikle taşımacılık endüstrileri için daha fazla yük taşıma veya yakıt tasarrufu sağlayan önemli bir yapısal malzeme haline getiriyor.

Alüminyumun Gücü

Saf alüminyumun çekme dayanımı yüksek değildir. Ancak manganez, silikon, bakır ve magnezyum gibi alaşım elementlerinin eklenmesi alüminyumun mukavemet özelliklerini artırabilir ve belirli uygulamalara uygun özelliklere sahip bir alaşım üretebilir.

Alüminyumsoğuk ortamlara çok uygundur. Çeliğe göre avantajı, sıcaklığın azalmasıyla birlikte çekme mukavemetinin artması ve tokluğunu korumasıdır. Çelik ise düşük sıcaklıklarda kırılgan hale gelir.

Alüminyumun Korozyon Direnci

Havaya maruz kaldığında alüminyum yüzeyinde neredeyse anında bir alüminyum oksit tabakası oluşur. Bu katman korozyona karşı mükemmel dirence sahiptir. Çoğu asitlere karşı oldukça dirençlidir ancak alkalilere karşı daha az dirençlidir.

Alüminyumun Isıl İletkenliği

Alüminyumun ısıl iletkenliği çeliğinkinden yaklaşık üç kat daha fazladır. Bu, alüminyumu ısı eşanjörleri gibi hem soğutma hem de ısıtma uygulamaları için önemli bir malzeme haline getirir. Toksik olmamasıyla birlikte bu özellik, alüminyumun pişirme aletleri ve mutfak eşyalarında yaygın olarak kullanıldığı anlamına gelir.

Alüminyumun Elektriksel İletkenliği

Alüminyum, bakırla birlikte elektrik iletkeni olarak kullanılabilecek kadar yüksek bir elektrik iletkenliğine sahiptir. Yaygın olarak kullanılan iletken alaşımın (1350) iletkenliği tavlanmış bakırın yalnızca %62'si civarında olmasına rağmen ağırlığının yalnızca üçte biri kadardır ve bu nedenle aynı ağırlıktaki bakırla karşılaştırıldığında iki kat daha fazla elektrik iletebilir.

Alüminyumun Yansıtıcılığı

UV'den kızılötesine kadar alüminyum, radyant enerjinin mükemmel bir yansıtıcısıdır. Yaklaşık %80'lik görünür ışık yansıtma oranı, aydınlatma armatürlerinde yaygın olarak kullanıldığı anlamına gelir. Yansıtıcılığın aynı özelliklerialüminyumYazın güneş ışınlarından koruyan, kışın ise ısı kaybına karşı yalıtım sağlayan ideal bir yalıtım malzemesidir.

Tablo 2.Alüminyumun özellikleri.

Alüminyumun Mekanik Özellikleri

Alüminyum arızalanmadan ciddi şekilde deforme olabilir. Bu, alüminyumun haddeleme, ekstrüzyon, çekme, işleme ve diğer mekanik işlemlerle oluşturulmasına olanak tanır. Ayrıca yüksek toleransla dökülebilir.

Alüminyumun özelliklerini uyarlamak için alaşımlama, soğuk işlem ve ısıl işlem kullanılabilir.

Saf alüminyumun çekme mukavemeti 90 MPa civarındadır ancak ısıl işleme tabi tutulabilen bazı alaşımlar için bu değer 690 MPa'nın üzerine çıkarılabilir.

Alüminyum Standartları

Eski BS1470 standardının yerini dokuz EN standardı almıştır. EN standartları tablo 4'te verilmiştir.

Tablo 4.Alüminyum için EN standartları

EN standartları eski standart olan BS1470'den aşağıdaki alanlarda farklılık gösterir:

• Kimyasal bileşimler – değişmez.
• Alaşım numaralandırma sistemi – değişmedi.
• Isıl işlem görebilen alaşımlara yönelik temper tanımlamaları artık daha geniş bir özel temper aralığını kapsamaktadır. Standart dışı uygulamalar için T'den sonra en fazla dört hane eklenmiştir (örn. T6151).
• Isıl işlem görmeyen alaşımlar için temper tanımlamaları - mevcut temperler değişmedi ancak temperler artık nasıl oluşturuldukları açısından daha kapsamlı bir şekilde tanımlanıyor. Yumuşak (O) temper artık H111'dir ve ara temper H112 tanıtılmıştır. 5251 alaşımı için temperler artık H32/H34/H36/H38 (H22/H24, vb.'ye eşdeğer) olarak gösterilmektedir. H19/H22 ve H24 artık ayrı ayrı gösteriliyor.
• Mekanik özellikler – önceki rakamlarla aynı kalır. Artık test sertifikalarında %0,2 Dayanıklılık Stresi belirtilmelidir.
• Toleranslar çeşitli derecelerde sıkılaştırıldı.
  

  Alüminyumun Isıl İşlemi

  Alüminyum alaşımlarına çeşitli ısıl işlemler uygulanabilir:

  • Homojenleştirme – dökümden sonra ısıtma yoluyla segregasyonun giderilmesi.
  • Tavlama – soğuk işlemden sonra işlenerek sertleşen alaşımları (1XXX, 3XXX ve 5XXX) yumuşatmak için kullanılır.
  • Yağış veya yaşla sertleşme (alaşımlar 2XXX, 6XXX ve 7XXX).
  • Çökeltme sertleştirmeli alaşımların yaşlandırmadan önce çözelti ısıl işlemi.
  • Kaplamaların kürlenmesi için fırınlama
  • Isıl işlemden sonra isim numaralarına bir son ek eklenir.
  • F son eki "uydurulmuş" anlamına gelir.
  • O “tavlanmış dövme ürünler” anlamına gelir.
  • T, “ısıl işlem görmüş” anlamına gelir.
  • W, malzemenin çözelti ısıl işlemine tabi tutulduğu anlamına gelir.
  • H, "soğuk işlenmiş" veya "gerilim sertleşmesine tabi tutulmuş", ısıl işlem görmeyen alaşımları ifade eder.
  • Isıl işlem görmeyen alaşımlar 3XXX, 4XXX ve 5XXX gruplarındakilerdir.