Aluminiumlegierungen - Arten und Eigenschaften von Aluminium
Donnerstag, 21. November 2024
Aluminium ist ein leichtes, paramagnetisches Metall von silberweißer Farbe und einer Dichte von 2712 kg/m3. Es ist leicht zu formen, zu gießen und zu bearbeiten.
Schon auf den ersten Blick fallen die einzigartigen Eigenschaften von Aluminium auf. Es ist ein Metall mit hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Der Schmelzpunkt von technischem Aluminium liegt bei 658°C und der Reinheitsgrad bei 660°C. Die Festigkeit von Aluminiumguss beträgt 10-12 kg/mm², verformbar 18-25 kg/mm², Legierungen 38-42 kg/mm². Die Duktilität von technischem Aluminium beträgt 35 %, die von reinem Aluminium 50 %.
Es gibt verschiedene Arten von Aluminiumlegierungen. Die gebräuchlichsten sind:
- Duralumin - benannt nach der deutschen Stadt, in der die industrielle Produktion dieser Legierung begann. Eine Legierung aus Aluminium (Basis) mit Kupfer (Cu: 2,2-5,2%), Magnesium (Mg: 0,2-2,7%) und Mangan (Mn: 0,2-1%). Es unterliegt der Abschreckung und Alterung und wird häufig beschichtet. Es ist ein Konstruktionsmaterial für die Luft- und Raumfahrt und die Verkehrstechnik.
- Silumin - leichte Gusslegierungen aus Aluminium (Basis) mit Silizium (Si: 4-13%), manchmal bis zu 23% und einigen anderen Elementen: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Diese Arten von Aluminiumlegierungen eignen sich für die Herstellung von Teilen mit komplexen Konfigurationen, vor allem in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie.
- Magnal sind Legierungen aus Aluminium (Basis) mit Magnesium (Mg: 1-13%) und anderen Elementen, die sich durch hohe Korrosionsbeständigkeit, gute Schweißbarkeit und hohe Duktilität auszeichnen.
Die Hauptvorteile aller Aluminiumlegierungen sind ihre geringe Dichte (2,5-2,8 g/cm3), ihre hohe Festigkeit (pro Gewichtseinheit), ihre gute Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion, ihre niedrigen Kosten und ihre einfache Herstellung und Verarbeitung.
Aluminium hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Korrosions- und Frostbeständigkeit sowie Duktilität. Es eignet sich gut zum Stanzen, Schmieden, Ziehen und Walzen. Das Metall lässt sich auf verschiedene Weise gut schweißen. Zu den weiteren Eigenschaften von Aluminium gehört seine geringe Dichte von etwa 2,7 g/cm3. Der Schmelzpunkt dieses Metalls liegt bei etwa 660 °C. Die mechanischen, physikalisch-chemischen und technologischen Eigenschaften von Aluminium hängen vom Vorhandensein und der Menge von Verunreinigungen ab, die die Eigenschaften des reinen Metalls verschlechtern. Die wichtigsten natürlichen Verunreinigungen sind Silizium, Eisen, Zink, Titan und Kupfer.
Hinsichtlich des Reinheitsgrades wird bei Aluminium zwischen hoher Reinheit und technischer Reinheit unterschieden. Der praktische Unterschied liegt in der unterschiedlichen Korrosionsbeständigkeit in bestimmten Umgebungen. Je reiner das Metall ist, desto teurer ist es. Technisches Aluminium wird für Legierungen, Walzprodukte sowie Kabel- und Drahterzeugnisse verwendet. Hochreines Metall wird für besondere Zwecke verwendet.
In Bezug auf die elektrische Leitfähigkeit steht Aluminium nur hinter Gold, Silber und Kupfer zurück. Durch die Kombination von geringer Dichte und hoher elektrischer Leitfähigkeit kann es im Bereich der Kabel- und Drahterzeugnisse mit Kupfer konkurrieren. Langfristiges Glühen verbessert die elektrische Leitfähigkeit, während Kaltverfestigung sie verschlechtert.
Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium steigt mit zunehmendem Reinheitsgrad des Metalls. Mangan-, Magnesium- und Kupferverunreinigungen vermindern diese Eigenschaft. Diese Werte sind deutlich höher als bei den meisten anderen Metallen. Je höher der Reinheitsgrad von Aluminium ist, desto besser kann es Licht von der Oberfläche reflektieren. Wenn Aluminium mit Sauerstoff in Berührung kommt, bildet es eine dünne, dauerhafte Aluminiumoxidschicht. Diese Schicht schützt das Metall vor weiterer Oxidation und bietet gute Korrosionsschutzeigenschaften. Aluminiumlegierungen sind beständig gegen atmosphärische Korrosion, See- und Süßwasser und reagieren praktisch nicht mit organischen Säuren, konzentrierter oder verdünnter Salpetersäure.
Alle Arten von Aluminium werden häufig als Strukturprofil bei der Herstellung von Kochgeschirr und Folien in der Lebensmittelindustrie verwendet. Aluminiumlegierungen werden auch in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet. Der Nachteil von Aluminium als Konstruktionsmaterial ist seine geringe Festigkeit. Um Aluminium zu verstärken, werden daher Legierungen mit Kupfer und Magnesium hinzugefügt, um Duralumin herzustellen.
Verschiedene Aluminiumsorten werden in der Elektrotechnik für Drähte, Abschirmungen und sogar in der Mikroelektronik für das Aufbringen von Leitern auf die Oberfläche der Kristalle von Mikroschaltkreisen verwendet. Aufgrund ihrer komplexen Eigenschaften werden Aluminiumrohre häufig in Heizgeräten verwendet. Profilrohre werden im Bauwesen und bei der industriellen Montage von Konstruktionen sowie bei der Möbelherstellung verwendet. Aluminiumlegierungen werden in der Kryotechnik verwendet. Der erhöhte Reflexionsgrad in Verbindung mit den niedrigen Kosten und der einfachen Vakuumabscheidung machen Aluminium zum optimalen Werkstoff für die Herstellung von Spiegeln.
Aluminium wird auch für die Herstellung von Fassaden-, Antirutsch- und Dekorationsbeschichtungen verwendet. In der Automobilindustrie wird es für die Herstellung von Schwellen und Stufen verwendet. Gewalzte Bleche werden im Bauwesen, in der Brennstoff-, Lebensmittel- und chemischen Industrie sowie im Bauwesen und im Maschinenbau verwendet. Aufgrund ihrer funktionellen Eigenschaften werden Bleche in der Bauindustrie am häufigsten als Dämm- oder Verkleidungsmaterial verwendet.
