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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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