Ál er algengasta málmurinn í heiminum og þriðja algengasta frumefnið, sem telur 8% af jarðskorpunni. Fjölhæfni áls gerir það að mest notaða málminum á eftir stáli.

Framleiðsla á áli

Ál er unnið úr steinefninu báxíti. Bauxít er breytt í áloxíð (súrál) með Bayer-ferlinu. Súrálið er síðan breytt í álmálm með rafgreiningarfrumum og Hall-Heroult-ferlinu.

Árleg eftirspurn eftir áli

Eftirspurn eftir áli um allan heim er um 29 milljónir tonna á ári. Um 22 milljónir tonna er nýtt ál og 7 milljónir tonna er endurunnið álúrgangur. Notkun endurunnins áls er hagkvæm og umhverfisvæn. Það þarf 14.000 kWh til að framleiða eitt tonn af nýju áli. Aftur á móti þarf aðeins 5% af þessu til að bræða og endurvinna eitt tonn af áli. Það er enginn gæðamunur á nýjum og endurunnum álblöndum.

Notkun áls

Hreintáler mjúkt, teygjanlegt, tæringarþolið og hefur mikla rafleiðni. Það er mikið notað í filmu- og leiðarakapla, en nauðsynlegt er að blanda því saman við önnur frumefni til að fá þann styrk sem þarf í öðrum tilgangi. Ál er einn léttasti verkfræðimálmurinn og hefur hlutfall styrks og þyngdar sem er betra en stál.

Með því að nýta ýmsar samsetningar af kostum sínum, svo sem styrk, léttleika, tæringarþol, endurvinnanleika og mótunarhæfni, er ál notað í sífellt fleiri tilgangi. Þetta úrval af vörum nær frá byggingarefnum til þunnra umbúðaþynna.

Heiti á málmblöndu

Ál er oftast blandað saman við kopar, sink, magnesíum, kísil, mangan og litíum. Einnig er bætt við smáum skömmtum af krómi, títan, sirkon, blýi, bismút og nikkel og járn er alltaf til staðar í litlu magni.

Það eru yfir 300 smíðaðar málmblöndur, þar af 50 í algengri notkun. Þær eru venjulega auðkenndar með fjögurra stafa kerfi sem á rætur sínar að rekja til Bandaríkjanna og er nú almennt viðurkennt. Tafla 1 lýsir kerfinu fyrir smíðaðar málmblöndur. Steyptar málmblöndur hafa svipaðar merkingar og nota fimm stafa kerfi.

Tafla 1.Heiti fyrir smíðaðar álblöndur.

Fyrir óblönduð smíðuð álmálmblöndum, merkt 1XXX, tákna síðustu tveir tölustafirnir hreinleika málmsins. Þeir jafngilda síðustu tveimur tölustöfunum eftir kommu þegar hreinleiki áls er gefinn upp með næstu 0,01 prósentu. Annar tölustafurinn gefur til kynna breytingar á óhreinindamörkum. Ef annar tölustafurinn er núll, gefur hann til kynna óblönduð ál með náttúrulegum óhreinindamörkum og 1 til 9 gefa til kynna einstök óhreinindi eða málmblönduefni.

Fyrir 2XXX til 8XXX flokkana tákna síðustu tveir tölustafirnir mismunandi álblöndur í flokknum. Annar tölustafurinn gefur til kynna breytingar á málmblöndunni. Annar tölustafurinn núll gefur til kynna upprunalegu málmblönduna og heiltölur 1 til 9 gefa til kynna samfelldar breytingar á málmblöndunni.

Eðliseiginleikar áls

Þéttleiki áls

Ál hefur um þriðjung af eðlisþyngd stáls eða kopars, sem gerir það að einum léttasta málminum sem fáanlegt er á markaði. Hátt hlutfall styrks og þyngdar gerir það að mikilvægu byggingarefni sem gerir kleift að auka farmþunga eða spara eldsneyti, sérstaklega fyrir flutningageirann.

Styrkur áls

Hreint ál hefur ekki mikinn togstyrk. Hins vegar getur viðbót málmblönduþátta eins og mangans, kísils, kopars og magnesíums aukið styrkleika áls og framleitt málmblöndu með eiginleikum sem eru sniðnir að tilteknum notkunarsviðum.

ÁlHentar vel í köldu umhverfi. Það hefur þann kost fram yfir stál að togstyrkur þess eykst með lækkandi hitastigi en heldur samt seiglu sinni. Stál hins vegar verður brothætt við lágt hitastig.

Tæringarþol áls

Þegar ál kemst í snertingu við loft myndast lag af áloxíði næstum samstundis á yfirborði álsins. Þetta lag hefur framúrskarandi tæringarþol. Það er frekar ónæmt fyrir flestum sýrum en minna ónæmt fyrir basískum efnum.

Varmaleiðni áls

Varmaleiðni áls er um þrisvar sinnum meiri en stáls. Þetta gerir ál að mikilvægu efni bæði fyrir kælingu og hitun, svo sem varmaskipta. Auk þess að vera eiturefnalaus þýðir þessi eiginleiki að ál er mikið notað í eldunaráhöld og eldhúsáhöld.

Rafleiðni áls

Ásamt kopar hefur ál nógu mikla rafleiðni til að geta verið notuð sem rafleiðari. Þó að leiðni algengustu leiðandi málmblöndunnar (1350) sé aðeins um 62% af glóðuðum kopar, þá er hún aðeins þriðjungur léttari og getur því leitt tvöfalt meiri rafmagn samanborið við kopar af sömu þyngd.

Endurskinshæfni áls

Frá útfjólubláu til innrauðu geislunar er ál frábær endurskinsgjafi fyrir geislunarorku. Endurskinsgeta sýnilegs ljóss upp á um 80% þýðir að það er mikið notað í ljósabúnaði. Sömu eiginleikar endurskinsgetu geraálTilvalið sem einangrunarefni til að verjast sólargeislum á sumrin, en einangrar gegn hitatapi á veturna.

Tafla 2.Eiginleikar áls.

Vélrænir eiginleikar áls

Ál getur afmyndast verulega án þess að bila. Þetta gerir það mögulegt að móta ál með völsun, pressun, teikningu, vinnslu og öðrum vélrænum ferlum. Það er einnig hægt að steypa það með mikilli þolmörkum.

Málmblöndun, kaltvinnsla og hitameðferð er hægt að nota til að sníða eiginleika áls að þörfum.

Togstyrkur hreins áls er um 90 MPa en hann getur aukist í yfir 690 MPa fyrir sumar hitameðhöndlaðar málmblöndur.

Álstaðlar

Níu EN-staðlar hafa verið skipt út fyrir gamla BS1470 staðalinn. EN-staðlarnir eru sýndir í töflu 4.

Tafla 4.EN staðlar fyrir ál

EN staðlarnir eru frábrugðnir gamla staðlinum, BS1470, á eftirfarandi sviðum:

• Efnasamsetning – óbreytt.
• Númerakerfi málmblöndu – óbreytt.
• Hitaþolsmerkingar fyrir hitameðhöndluð málmblöndur ná nú yfir fjölbreyttari sérstakar hitþolsmerkingar. Allt að fjórir tölustafir eftir T-stafinn hafa verið kynntir fyrir óstaðlaðar notkunarleiðir (t.d. T6151).
• Hegðun heita fyrir málmblöndur sem ekki er hægt að hitameðhöndla – núverandi herðingar eru óbreyttar en herðingar eru nú skilgreindar ítarlegar með tilliti til þess hvernig þær eru búnar til. Mjúk herðing (O) er nú H111 og milliherðing H112 hefur verið kynnt til sögunnar. Fyrir málmblöndu 5251 eru herðingar nú sýndar sem H32/H34/H36/H38 (jafngildir H22/H24 o.s.frv.). H19/H22 og H24 eru nú sýnd sérstaklega.
• Vélrænir eiginleikar – eru svipaðir og fyrri tölur. 0,2% sönnunarspenna verður nú að vera tilgreind á prófunarvottorðum.
• Þolmörk hafa verið hert í ýmsum mæli.
  

  Hitameðferð á áli

  Hægt er að beita ýmsum hitameðferðum á álblöndum:

  • Einsleitni – fjarlæging aðskilnaðar með upphitun eftir steypu.
  • Glóðun – notuð eftir kalda vinnslu til að mýkja málmblöndur sem herða þarf með vinnslu (1XXX, 3XXX og 5XXX).
  • Úrkoma eða aldursherðing (málmblöndur 2XXX, 6XXX og 7XXX).
  • Hitameðferð með lausn fyrir öldrun úrkomuherðandi málmblöndur.
  • Ofnhitun til að herða húðun
  • Eftir hitameðferð er viðskeyti bætt við heitisnúmerin.
  • Viðskeytið F þýðir „eins og það er smíðað“.
  • O þýðir „glæddar smíðaðar vörur“.
  • T þýðir að það hefur verið „hitameðhöndlað“.
  • W þýðir að efnið hefur verið hitameðhöndlað í lausn.
  • H vísar til málmblöndur sem ekki er hægt að hitameðhöndla og eru „kaldunnar“ eða „álagshertar“.
  • Málmblöndurnar sem ekki er hægt að hitameðhöndla eru þær sem eru í 3XXX, 4XXX og 5XXX flokkunum.