Ál er algengasti málmur heims og er þriðja algengasta frumefnið sem samanstendur af 8% af jarðskorpunni. Fjölhæfni áls gerir það að mest notuðu málmi á eftir stáli.

Framleiðsla á áli

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

Árleg eftirspurn eftir áli

Heimseftirspurn eftir áli er um 29 milljónir tonna á ári. Um 22 milljónir tonna er nýtt ál og 7 milljónir tonna er endurunnið álrusl. Notkun endurunnar áls er hagkvæm og umhverfisvæn. Það þarf 14.000 kWst til að framleiða 1 tonn af nýju áli. Aftur á móti þarf aðeins 5% af þessu til að endurbræða og endurvinna eitt tonn af áli. Það er enginn gæðamunur á ónýtri og endurunninni álblöndu.

Umsóknir á áli

Hreintálier mjúkt, sveigjanlegt, tæringarþolið og hefur mikla rafleiðni. Það er mikið notað fyrir filmu og leiðara snúrur, en málmblöndur með öðrum þáttum er nauðsynleg til að veita meiri styrkleika sem þarf fyrir önnur forrit. Ál er einn af léttustu verkfræðimálmunum, með styrkleika og þyngdarhlutfall sem er betra en stál.

Með því að nýta ýmsar samsetningar hagstæðra eiginleika þess eins og styrkleika, léttleika, tæringarþol, endurvinnanleika og mótunarhæfni, er ál notað í sífellt auknum fjölda notkunar. Þetta úrval af vörum er allt frá byggingarefni til þunnra umbúðaþynna.

Tilnefningar úr málmblöndu

Ál er oftast blandað með kopar, sinki, magnesíum, sílikoni, mangani og litíum. Lítil viðbætur af króm, títan, sirkon, blý, bismút og nikkel eru einnig gerðar og járn er undantekningarlaust til staðar í litlu magni.

Það eru yfir 300 unnu málmblöndur með 50 í almennri notkun. Þeir eru venjulega auðkenndir með fjögurra stafa kerfi sem er upprunnið í Bandaríkjunum og er nú almennt viðurkennt. Tafla 1 lýsir kerfinu fyrir unnu málmblöndur. Steyptar málmblöndur hafa svipaðar merkingar og nota fimm stafa kerfi.

Tafla 1.Tilnefningar fyrir unnu álblöndur.

Fyrir óblandað unnu álblendi sem merkt er 1XXX tákna síðustu tveir tölustafirnir hreinleika málmsins. Þeir eru jafngildir síðustu tveimur tölustöfum á eftir aukastaf þegar álhreinleiki er gefinn upp í næsta 0,01 prósent. Annar stafurinn gefur til kynna breytingar á óhreinindamörkum. Ef annar stafurinn er núll gefur það til kynna óblandað ál sem hefur náttúruleg óhreinindamörk og 1 til 9 gefa til kynna einstök óhreinindi eða málmblöndur.

Fyrir 2XXX til 8XXX hópana auðkenna síðustu tveir tölustafirnir mismunandi álblöndur í hópnum. Annar stafurinn gefur til kynna breytingar á álfelgur. Annar tölustafur 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 það bil þriðjung þess eðlismassa sem er af stáli eða kopar sem gerir það að einum af léttustu málmunum sem fáanlegir eru á markaði. Hátt hlutfall styrks og þyngdar sem af þessu leiðir gerir það að mikilvægu burðarefni sem gerir það kleift að auka farm eða eldsneytissparnað sérstaklega fyrir flutningaiðnað.

Styrkur áls

Hreint ál hefur ekki mikinn togstyrk. Hins vegar getur það að bæta við málmblöndurþáttum eins og mangani, kísil, kopar og magnesíum aukið styrkleikaeiginleika áls og framleitt málmblöndu með eiginleikum sem eru sérsniðnar að sérstökum notkunum.

Álhentar vel í köldu umhverfi. Það hefur þann kost fram yfir stál að togstyrkur þess eykst með lækkandi hitastigi en heldur seiglu. Stál verður aftur á móti brothætt við lágt hitastig.

Tæringarþol áls

Þegar það verður fyrir lofti myndast lag af áloxíði nánast samstundis á yfirborði áls. Þetta lag hefur framúrskarandi viðnám gegn tæringu. Það er nokkuð ónæmt fyrir flestum sýrum en minna ónæmt fyrir basum.

Varmaleiðni áls

Varmaleiðni áls er um þrisvar sinnum meiri en stáls. Þetta gerir ál að mikilvægu efni fyrir bæði kælingu og hitun eins og hitaskipta. Ásamt því að vera eitrað þýðir þessi eiginleiki að ál er mikið notað í eldunaráhöld og eldhúsbúnað.

Rafleiðni áls

Ásamt kopar hefur ál rafmagnsleiðni nógu hátt til að nota sem rafleiðari. Þó að leiðni hins almenna leiðandi málmblöndu (1350) sé aðeins um 62% af glóðu kopar, er hún aðeins þriðjungur þyngdar og getur því leitt tvöfalt meira rafmagn samanborið við kopar af sömu þyngd.

Endurskinsgeta áls

Frá UV til innrauðs, ál er frábært endurvarpa geislaorku. Endurspeglun sýnilegs ljóss um 80% þýðir að það er mikið notað í ljósabúnað. Sömu eiginleikar endurspeglunar geraálitilvalið sem einangrunarefni til að verjast sólargeislum á sumrin en einangrandi gegn hitatapi á veturna.

Tafla 2.Eiginleikar fyrir ál.

Vélrænni eiginleikar áls

Ál getur verið alvarlega vansköpuð án bilunar. Þetta gerir ál kleift að myndast með vals, pressu, teikningu, vinnslu og öðrum vélrænum ferlum. Það er líka hægt að steypa það með mikið þol.

Hægt er að nota málmblöndur, kaldvinnslu og hitameðhöndlun til að sérsníða eiginleika áls.

Togstyrkur hreins áls er um 90 MPa en hægt er að auka hann í yfir 690 MPa fyrir sumar hitameðhöndlaðar málmblöndur.

Álstaðlar

Gamla BS1470 staðlinum hefur verið skipt út fyrir níu EN staðla. EN staðlarnir eru gefnir upp í töflu 4.

Tafla 4.EN staðlar fyrir ál

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

• Efnasamsetning – óbreytt.
• Númerakerfi álfelgur – óbreytt.
• Herðaheiti fyrir hitameðhöndlaðar málmblöndur ná nú yfir fjölbreyttari sérstakri skapgerð. Allt að fjórir tölustafir á eftir T hafa verið kynntir fyrir óhefðbundin forrit (td T6151).
• Herðaheiti fyrir málmblöndur sem ekki er hægt að meðhöndla með hita - núverandi skapi er óbreytt en skapgerð er nú ítarlegri skilgreind með tilliti til þess hvernig þau eru búin til. Mjúk (O) skapið er nú H111 og millistig H112 hefur verið kynnt. Fyrir álfelgur 5251 eru hitastig nú sýnd sem H32/H34/H36/H38 (jafngildir H22/H24, osfrv.). H19/H22 & H24 eru nú sýndar sérstaklega.
• Vélrænir eiginleikar - haldast svipaðir og fyrri tölur. Nú þarf að gefa upp 0,2% Proof Stress á prófskírteinum.
• Vikmörk hafa verið hert að ýmsu leyti.
  

  Hitameðferð á áli

  Hægt er að beita ýmsum hitameðferðum á álblöndur:

  • Einsleitni – að fjarlægja aðskilnað með upphitun eftir steypu.
  • Glæðing – notað eftir kaldvinnslu til að mýkja vinnuherðandi málmblöndur (1XXX, 3XXX og 5XXX).
  • Úrkoma eða aldurshörðnun (blendi 2XXX, 6XXX og 7XXX).
  • Lausn hitameðferð fyrir öldrun úrkomu herðandi málmblöndur.
  • Eldavél til að herða húðun
  • Eftir hitameðferð er viðskeyti bætt við tilnefningarnúmerin.
  • Viðskeytið F þýðir „eins og tilbúið“.
  • O þýðir „glógaðar unnuvörur“.
  • T þýðir að það hafi verið „hitameðhöndlað“.
  • W þýðir að efnið hefur verið hitameðhöndlað með lausn.
  • H vísar til málmblöndur sem ekki er hitameðhöndlaðar sem eru „kaldvinnnar“ eða „spennuhertar“.
  • Óhitameðhöndlaðar málmblöndur eru þær í 3XXX, 4XXX og 5XXX hópunum.