Wertvolle Eigenschaften von Aluminium
Entdecken Sie die wertvollen Eigenschaften von Aluminium, einschließlich seiner geringen Dichte, hohe Korrosionsbeständigkeit, und beeindruckende thermische und elektrische Leitfähigkeit.
Kombination von Aluminiumeigenschaften
Geringe Dichte
- Aluminium – ist einer der leichtesten Industriebauten.
- Dichte von Aluminium etwa dreimal niedriger, als Stahl oder Kupfer.
- Dadurch ergibt sich eine hohe spezifische Festigkeit – Festigkeit pro Masseneinheit.
Abbildung 1 – Volumen pro Gewichtseinheit [3]
Abbildung 2 – Der Einfluss von Legierungselementen auf die Zugfestigkeit, Härte, Schlagempfindlichkeit und Duktilität [3]
Abbildung 3 – Dichtebezogene Festigkeit von Aluminium im Vergleich zu verschiedenen Metallen und Legierungen [3]
Abbildung 4 – Spannungs-Dehnungs-Kurven von Aluminium im Vergleich mit verschiedenen Metallen und Legierungen [3]
Abbildung 5 – Die Auswirkungen von Aluminiumreinheit und -temperatur auf die Aluminiumdichte [2]
Korrosionsbeständigkeit
Die hohe Korrosionsbeständigkeit von Aluminium ist möglicherweise eine seiner wertvollsten Eigenschaften. Aluminium weist aufgrund einer dünnen Aluminiumoxidschicht auf seiner Oberfläche eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf.. Dieser Oxidfilm bildet sich sofort, sobald eine frische Aluminiumoberfläche mit Luft in Berührung kommt. In vielen Fällen, Diese Eigenschaft ermöglicht den Einsatz von Aluminium ohne besondere Oberflächenbehandlung. Wenn Sie eine zusätzliche Schutz- oder Dekorbeschichtung benötigen, die angewandte Eloxierung oder Lackierung der Oberfläche.
Abbildung 6
a – natürlicher Oxidfilm auf hochreinem Aluminium;
b – Korrosion von Aluminium mit einer Reinheit von 99.5% mit einem natürlichen Oxidfilm
in einer korrosionsaggressiven Umgebung [2]
Abbildung 7 – Die Auswirkungen von Legierungselementen auf Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit [3]
Abbildung 8 – Lochfraßkorrosionsverhalten von 3103 Mill-Finish-Aluminiumblech [3]
β / α-Transformation
Die Festigkeitseigenschaften von reinem Aluminium sind eher gering (Abbildung 9). Die mechanischen Eigenschaften können sich erhöhen:
- beim Hinzufügen von Legierungselementen
- thermisches Härten (Abbildung 10)
- Kaltverfestigung (Abbildung 11).
Typische Legierungselemente sind:
- Mangan,
- Silizium,
- Kupfer,
- Magnesium,
- Zink.
Abbildung 9 – Einfluss der Reinheit von Aluminium auf seine Festigkeit und Härte [2]
Abbildung 10 – Mechanische Eigenschaften von hochreinem Schmiedegut
Aluminium-Kupfer-Legierungen in verschiedenen Zuständen [2]
(Ö – geglüht, W – direkt nach dem Abschrecken, T4 – natürlich gealtert, Verhinderung von Erosionskorrosion – künstlich gealtert)
Abbildung 11 – Mechanische Eigenschaften von Aluminium 99,50 %
abhängig vom erreichten Grad der Kaltverformung [2]
Haltbarkeit bei niedrigen Temperaturen
- Stahl wird bei niedrigen Temperaturen spröde.
- Aluminium erhöht bei niedrigen Temperaturen seine Festigkeit und behält eine hohe Zähigkeit bei.
- Diese Eigenschaft ermöglicht den Einsatz von Aluminium unter weltraumkalten Bedingungen.
Abbildung 12 – Zugeigenschaften von 6061 Legierung wärmebehandelt, Künstlich gealtert [3]
Wärmeleitfähigkeit
Aluminium leitet Wärme dreimal schneller, als Stahl. Diese physikalische Eigenschaft ist bei Wärmetauschern zum Heizen oder Kühlen der Arbeitsumgebung sehr wichtig. Daher kommt die umfangreiche Verwendung von Aluminium und seinen Legierungen in Kochgeschirr, Klimaanlagen, primäre und Kfz-Wärmetauscher.
Abbildung 13 – Wärmeleitfähigkeit von Aluminium
Im Vergleich zu anderen Metallen [3]
Reflexionsvermögen
Aluminium ist ein hervorragender Reflektor für Strahlungsenergie über den gesamten Wellenlängenbereich. Diese physikalische Eigenschaft ermöglicht den Einsatz in Geräten, die gegen das ultraviolette Spektrum über das sichtbare Spektrum bis hin zum Infrarotspektrum und thermischen Wellen wirken, sowie solche elektromagnetischen Wellen, wie Radiowellen und Radarwellen [1].
Aluminium hat die Fähigkeit, stärker zu reflektieren 80 % Lichtwellen, was ihm eine weitverbreitete Verwendung in Beleuchtungsgeräten ermöglicht (Abbildung 14). Aufgrund der physikalischen Eigenschaften, es wird in Wärmedämmstoffen verwendet. zum Beispiel, Aluminiumdächer reflektieren einen großen Teil der Sonnenstrahlung, das sorgt im Sommer für kühle Innenluft und, in der gleichen Zeit, Es speichert die Wärme im Raum im Winter.
Abbildung 14 – Reflexionsvermögen von Aluminium [2]
Abbildung 15 – Reflexionsvermögen und Emissionsvermögen von Aluminium
mit verschiedenen Oberflächenbehandlungen [3]
Abbildung 16 – Vergleich des Reflexionsvermögens verschiedener Metalle [3]
Elektrische Eigenschaften
- Aluminium ist eines der beiden verfügbaren Metalle, die über eine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit verfügen, sie als elektrische Leiter einzusetzen.
- Elektrische Leitfähigkeit von Aluminium 1350 handelt von 62 % aus dem internationalen Standard IACS, das ist die elektrische Leitfähigkeit von geglühtem Kupfer.
- Jedoch, Das spezifische Gewicht von Aluminium beträgt nur ein Drittel des spezifischen Gewichts von Kupfer. Es bedeutet, dass er doppelt so viel Strom verbraucht, als Kupfer mit dem gleichen Gewicht.
- Diese physikalische Eigenschaft ermöglicht die breite Verwendung von Aluminium in Hochspannungsleitungen, Transformator, Elektrobusse und Steckdosen-Glühbirnen.
Abbildung 17 – Elektrische Eigenschaften von Aluminium [3]
Magnetische Eigenschaften
- Aluminium hat die Eigenschaft, in elektromagnetischen Feldern nicht magnetisiert zu werden.
- Dies macht es nützlich, die Ausrüstung vor elektromagnetischen Feldern zu schützen.
- Eine weitere Anwendung dieser Funktion sind Computerscheiben und Parabolantennen.
Abbildung 18 – Magnetische Suszeptibilität der AlCu-Legierung [3]
Keine toxischen Eigenschaften
Diese Eigenschaft von Aluminium – keine toxizität – wurde zu Beginn seiner industriellen Entwicklung entdeckt. Es ist diese Eigenschaft von Aluminium, die seine Verwendung für die Herstellung von Küchenutensilien und -geräten ermöglicht, ohne schädliche Auswirkungen auf den menschlichen Körper. Aluminium ist mit seiner glatten Oberfläche leicht zu reinigen, Beim Kochen ist auf eine hohe Hygiene zu achten. Alufolie und Behälter, die häufig und sicher in der Verpackung für den direkten Kontakt mit Lebensmitteln eingesetzt werden.
Schalldämmende Eigenschaften
Aufgrund dieser Eigenschaft kommt Aluminium bei der Herstellung von Akustikdecken zum Einsatz.
Die Fähigkeit, Aufprallenergie zu absorbieren
Aluminium hat einen dreimal kleineren Modul, als Stahl. Diese physikalische Eigenschaft macht es zu einem großen Vorteil für die Herstellung von Autostoßstangen und anderen Autosicherheitsmitteln.
Abbildung 19 – Automobil-Aluminiumprofile
um bei einem Unfall Aufprallenergie zu absorbieren
Feuerfeste Eigenschaften
- Aluminiumteile bilden beim Aufprall aufeinander keine Funken, sowie andere Nichteisenmetalle. Dies ist wichtig für den Einsatz bei erhöhten Brandschutzmaßnahmen für Bauwerke.
- Gleichzeitig, mit steigender Temperatur oben 100 Grad Celsius, die Festigkeit von Aluminiumlegierungen wird deutlich reduziert (Abbildung 20).
Abbildung 20 – Zugfestigkeit von 2014-T6 bei Testtemperaturen [3]
Technologische Eigenschaften
Leichtigkeit, mit dem das Aluminium in jede beliebige Form verarbeitet werden kann – Bearbeitbarkeit, Es ist einer der wichtigsten seiner Vorteile. Sehr oft kann es erfolgreich mit den günstigeren Materialien konkurrieren, die viel schwieriger zu handhaben sind:
- Dieses Metall kann mit jeder beliebigen Methode gegossen werden, was den Metallurgen bekannt ist.
- Es kann auf eine Dicke von bis zu aufgerollt werden vereiteln, dünnere Blätter Papier, die.
- Aluminiumplatten können gestanzt werden, Es erstreckt sich, Alle bekannten Methoden der Metallumformung werden bepflanzt und geformt.
- Aluminium kann mit allen Schmiedemethoden geschmiedet werden
- Aluminiumdraht, von einer runden Stange gezogen, Anschließend kann es in Elektrokabel jeder Art und Größe eingewebt werden.
- Nahezu keine Formbeschränkungen extrudierte Profile, in dem es aus diesem Metallstrangpressteil hergestellt wird.
Quellen:
- Aluminium und Aluminiumlegierungen. – ASM International, 1993.
- EIN. Kaltgezogenes Aluminium // Handbuch für Aluminium, Vol. 1 /ed. G.E. Totten, D.S. MacKenzie, 2003
- TALAT-Lesung 1501- Aluminium:Physikalische Eigenschaften, Eigenschaften und Legierungen
- TALAT-Lesung 3710 – Fallstudie zur Dosenherstellung /Eric Wootton, Alcan Deutschland GmbH, Göttingen – 1994