Aluminium und Al-Legierungen
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Aluminium und Al-Legierungen Ausgewählte Kapitel von der Materialwissenschaft MSc Präsentation Széchenyi István Universität Dr. Zsoldos Ibolya Ausgewählte Kapitel von der Materialwissenschaft Al-Legierungen REINALUMINIUM Aluminium gehört zu der Gruppe der Leichtmetalle und ist im Aspekt der Verwendung das wichtigste Leichtmetall. Für die ungarische Industrie ist es von außerordentlicher Wichtigkeit, da sein Erz, der Bauxit das einzige Erz ist, der heute noch in bedeutender Menge auffindbar ist. MSc Lehrmaterial Széchenyi István Universität Ausgewählte Kapitel von der Materialwissenschaft Al-Legierungen REINALUMINIUM Die Herstellung von Aluminium erfolgt in zwei Schritten. Im ersten Schritt wird aus dem Bauxit durch ein chemisches Verfahren Tonerde gewonnen (reines Al2O3). Aus der mit Kryolith gemischten Tonerde wird mit einer auf ungefähr 1000 0C durchgeführten Elektrolyse ein Rohaluminium mit 99…99,7%-iger Reinheit hergestellt. MSc Lehrmaterial Széchenyi István Universität Ausgewählte Kapitel von der Materialwissenschaft Al-Legierungen REINALUMINIUM Herstellung von Aluminium: Das reinste in der Industrie verwendete Aluminium ist das so genannte vierneuner Aluminium, welches über die Reinheit von 99,99% verfügt. Dies wird aus dem Rohaluminium mit erneuter Elektrolyse (im zweiten Schritt der Herstellung) gewonnen. Der Energiebedarf ist dabei demnach das Doppelte des Rohaluminiums, und wird deshalb nur in Fällen benutzt, wo die hohe Reinheit ein wichtiges Kriterium ist. Das hochwertige Aluminium weist nach Gold, Silber und Kupfer die vierthöchste elektrische Leitfähigkeit aller Metalle auf, und wird deshalb verbreitet als Material elektrischer Leitungen verwendet. Die elektrische Leitfähigkeit verschlechtert sich mit dem Verhältnis des Legierungselementes und des Legiermaterials linear oder quadratisch, deswegen braucht man in der Elektrotechnik Aluminium mit hoher Reinheit. MSc Lehrmaterial Széchenyi István Universität Ausgewählte Kapitel von der Materialwissenschaft Al-Legierungen REINALUMINIUM Aus den Eigenschaften ragt die Korrosionsbeständigkeit hervor, welches eine sich auf der Oberfläche ablagernde Oxidschicht (Al2O3) mit hohem Schmelzpunkt, guter Haftung und guter Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einwirkungen rechtfertigt. Die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert sich durch einige Legierungselemente (z.B.: Cu, Fe), weil durch die Wirkung des die Oberfläche berührenden Elektrolyts eine lokale galvanische Zelle entsteht. MSc Lehrmaterial Széchenyi István Universität Ausgewählte Kapitel von der Materialwissenschaft Al-Legierungen REINALUMINIUM Aluminium kristallisiert sich in dem oberflächenzentrierten kubischen Kristallsystem, deshalb ist seine plastische Umformbarkeit besser, als die anderer Metalle mit anderer Kristallstruktur. Die Dehnung ist beinahe um 50%, das ist viel größer als die des Weichstahles. Seine Dichte ist im Vergleich zu den Stählen niedrig: 2,7 kg/dm3. Sein Schmelzpunkt ist niedrig (660 0C), was bei Gießtechniken vorteilhaft ist. Es ist ein guter Wärmeleiter. Seine Festigkeit ist jedoch außerordentlich niedrig: seine Flussgrenze, Zugfestigkeit und Härte ist nicht einmal ein Viertel des Weichstahls, und kann deswegen (und wegen seines höheren Preises) unter den Baumaterialien nur dann wettbewerbsfähig sein, wenn die Festigkeit durch Legierung verbessert wird. MSc Lehrmaterial Széchenyi István Universität Ausgewählte Kapitel von der Materialwissenschaft Al-Legierungen ALUMINIUMLEGIERUNGEN Man kann die Legierungselemente des Aluminiums auf Grund ihrer Wirkung in die folgenden Hauptgruppen einteilen: • Festigkeit erhöhende Legierungselemente: Cu, Mg, Si. • Korrosionsbeständigkeit erhöhende Legierungselemente: Mn, Sb. • Kornfeinheit erhöhende Legierungselemente: Ti, Cr. • Wärmefestigkeit erhöhendes Legierungselement: Ni. • Zerspanbarkeit erhöhende Legierungselemente: Co, Fe, Bi. MSc Lehrmaterial Széchenyi István Universität Ausgewählte Kapitel von der Materialwissenschaft Al-Legierungen ALUMINIUMLEGIERUNGEN Man kann die Legierungselemente des Aluminiums auf Grund ihrer Wirkung in die folgenden Hauptgruppen einteilen: • Festigkeit erhöhende Legierungselemente: Cu, Mg, Si. • Korrosionsbeständigkeit erhöhende Legierungselemente: Mn, Sb. • Kornfeinheit erhöhende Legierungselemente: Ti, Cr. • Wärmefestigkeit erhöhendes Legierungselement: Ni. • Zerspanbarkeit erhöhende Legierungselemente: Co, Fe, Bi. MSc Lehrmaterial Széchenyi István Universität
