L'aluminiu hè u metallu u più abbundante di u mondu è hè u terzu elementu u più cumunu chì cumprende l'8% di a crosta terrestre. A versatilità di l'aluminiu ne face u metallu u più utilizatu dopu à l'acciaiu.
Pruduzzione d'aluminiu
L'aluminiu hè derivatu da u minerale bauxite. A bauxite hè cunvertita in ossidu d'aluminiu (alumina) via u prucessu Bayer. L'alumina hè tandu cunvertita in metallu d'aluminiu aduprendu cellule elettrolitiche è u prucessu Hall-Heroult.
Dumanda annuale di aluminiu
A dumanda mundiale d'aluminiu hè di circa 29 milioni di tunnellate à l'annu. Circa 22 milioni di tunnellate sò aluminiu novu è 7 milioni di tunnellate sò rottami d'aluminiu riciclatu. L'usu di l'aluminiu riciclatu hè ecunomicamente è ambientalmente attraente. Ci vole 14.000 kWh per pruduce 1 tunnellata d'aluminiu novu. À u cuntrariu, ci vole solu u 5% di questu per rifunde è riciclà una tunnellata d'aluminiu. Ùn ci hè differenza di qualità trà e leghe d'aluminiu vergine è riciclate.
Applicazioni di l'aluminiu
Purualuminiuhè dolce, duttile, resistente à a currusione è hà una alta cunduttività elettrica. Hè largamente adupratu per i cavi in foglia è cunduttori, ma a lega cù altri elementi hè necessaria per furnisce e più alte forze necessarie per altre applicazioni. L'aluminiu hè unu di i metalli d'ingegneria più ligeri, cù un rapportu resistenza/pesu superiore à l'acciaiu.
Utilizendu diverse cumminazzioni di e so proprietà vantaghjose cum'è a resistenza, a leggerezza, a resistenza à a corrosione, a riciclabilità è a furmabilità, l'aluminiu hè impiegatu in un numeru sempre crescente d'applicazioni. Questa gamma di prudutti varieghja da i materiali strutturali à e foglie d'imballaggio sottili.
Designazioni di lega
L'aluminiu hè più cumunimenti alliatu cù u rame, u zincu, u magnesiu, u siliciu, u manganese è u litiu. Piccule aggiunte di cromu, titaniu, zirconiu, piombu, bismutu è nichelu sò ancu fatte è u ferru hè invariabilmente presente in piccule quantità.
Ci sò più di 300 leghe lavorate, cù 50 in usu cumunu. Sò nurmalmente identificate da un sistema à quattru cifre chì hè natu in i Stati Uniti è hè oghje universalmente accettatu. A Tavula 1 descrive u sistema per e leghe lavorate. E leghe fuse anu designazioni simili è utilizanu un sistema à cinque cifre.
Tavula 1.Designazioni per leghe d'aluminiu battute.
| Elementu di lega | Battu |
|---|---|
| Nimu (99%+ Aluminiu) | 1XXX |
| Rame | 2XXX |
| Manganese | 3XXX |
| Siliciu | 4XXX |
| Magnesiu | 5XXX |
| Magnesiu + Siliciu | 6XXX |
| Zingu | 7XXX |
| Litiu | 8XXX |
Per e leghe d'aluminiu battutu senza lega designate 1XXX, l'ultime duie cifre rapprisentanu a purità di u metallu. Sò equivalenti à l'ultime duie cifre dopu à a virgula quandu a purità di l'aluminiu hè espressa à u 0,01 per centu più vicinu. A seconda cifra indica mudificazioni in i limiti d'impurità. Se a seconda cifra hè zero, indica l'aluminiu senza lega chì hà limiti d'impurità naturali è da 1 à 9, indicanu impurità individuali o elementi di lega.
Per i gruppi da 2XXX à 8XXX, l'ultimi dui cifri identificanu diverse leghe d'aluminiu in u gruppu. U secondu cifru indica e mudificazioni di a lega. Un secondu cifru di zero indica a lega originale è i numeri interi da 1 à 9 indicanu mudificazioni consecutive di a lega.
Proprietà fisiche di l'aluminiu
Densità di l'aluminiu
L'aluminiu hà una densità circa un terzu di quella di l'acciaiu o di u rame, ciò chì ne face unu di i metalli più ligeri dispunibili in u cummerciu. U risultatu hè un altu rapportu resistenza-pesu chì ne face un materiale strutturale impurtante chì permette un aumentu di i carichi utili o un risparmiu di carburante per l'industrie di i trasporti in particulare.
Forza di l'aluminiu
L'aluminiu puru ùn hà micca una resistenza à a trazione elevata. Tuttavia, l'aghjunta di elementi di lega cum'è manganese, siliciu, rame è magnesiu pò aumentà e proprietà di resistenza di l'aluminiu è pruduce una lega cù proprietà adattate à applicazioni particulari.
Aluminiuhè bè adattatu à l'ambienti freti. Hà u vantaghju annantu à l'acciaiu chì a so resistenza à a trazione aumenta cù a diminuzione di a temperatura pur mantenendu a so tenacità. L'acciaiu invece diventa fragile à basse temperature.
Resistenza à a corrosione di l'aluminiu
Quandu hè espostu à l'aria, un stratu d'ossidu d'aluminiu si forma guasi istantaneamente nantu à a superficia di l'aluminiu. Stu stratu hà una eccellente resistenza à a currusione. Hè abbastanza resistente à a maiò parte di l'acidi, ma menu resistente à l'alcali.
Cunduttività Termica di l'Aluminiu
A cunduttività termica di l'aluminiu hè circa trè volte più grande di quella di l'acciaiu. Questu face di l'aluminiu un materiale impurtante sia per l'applicazioni di raffreddamentu sia per u riscaldamentu, cum'è i scambiatori di calore. Cumbinatu cù u fattu ch'ellu ùn hè micca tossicu, sta pruprietà significa chì l'aluminiu hè largamente adupratu in utensili di cucina è stoviglie.
Cunduttività elettrica di l'aluminiu
Inseme cù u rame, l'aluminiu hà una cunduttività elettrica abbastanza alta per esse adupratu cum'è cunduttore elettricu. Ancu s'è a cunduttività di a lega cunduttrice cumunemente aduprata (1350) hè solu intornu à u 62% di u rame ricottu, hè solu un terzu di u pesu è pò dunque cunduttà u doppiu di l'elettricità paragunata à u rame di u listessu pesu.
Riflettività di l'aluminiu
Da l'UV à l'infrarossu, l'aluminiu hè un eccellente riflettore di l'energia radiante. A riflettività di a luce visibile di circa 80% significa chì hè largamente adupratu in i lampadari. E stesse proprietà di riflettività rendenualuminiuideale cum'è materiale isolante per prutege da i raggi di u sole in estate, mentre isola da a perdita di calore in inverno.
Tavula 2.Proprietà di l'aluminiu.
| Pruprietà | Valore |
|---|---|
| Numeru Atomicu | 13 |
| Pesu Atomicu (g/mol) | 26,98 |
| Valenza | 3 |
| Struttura Cristalina | FCC |
| Puntu di fusione (°C) | 660.2 |
| Puntu d'ebullizione (°C) | 2480 |
| Calore Specificu Mediu (0-100°C) (cal/g.°C) | 0,219 |
| Cunduttività termica (0-100°C) (cal/cm. °C) | 0,57 |
| Coefficiente di Espansione Lineare (0-100°C) (x10-6/°C) | 23,5 |
| Resistività elettrica à 20°C (Ω.cm) | 2.69 |
| Densità (g/cm3) | 2.6898 |
| Modulu di Elasticità (GPa) | 68.3 |
| Rapportu di Poisson | 0,34 |
Proprietà Meccaniche di l'Aluminiu
L'aluminiu pò esse deformatu severamente senza fallimentu. Questu permette di furmà l'aluminiu per laminazione, estrusione, trafilatura, machinazione è altri prucessi meccanichi. Pò ancu esse funditu cù una alta tolleranza.
A lega, a lavorazione à fretu è u trattamentu termicu ponu esse aduprati per adattà e proprietà di l'aluminiu.
A resistenza à a trazione di l'aluminiu puru hè intornu à 90 MPa, ma questu pò esse aumentatu à più di 690 MPa per alcune leghe trattabili termicamente.
Norme d'aluminiu
A vechja norma BS1470 hè stata rimpiazzata da nove norme EN. E norme EN sò date in a tavula 4.
Tavula 4.Norme EN per l'aluminiu
| Standardu | Scopu |
|---|---|
| EN485-1 | Cundizioni tecniche per l'ispezione è a consegna |
| EN485-2 | Proprietà meccaniche |
| EN485-3 | Tolleranze per u materiale laminatu à caldu |
| EN485-4 | Tolleranze per u materiale laminatu à fretu |
| EN515 | Designazioni di temperamentu |
| EN573-1 | Sistema di designazione numerica di leghe |
| EN573-2 | Sistema di designazione di simboli chimichi |
| EN573-3 | Cumposizioni chimiche |
| EN573-4 | Forme di prudutti in diverse leghe |
E norme EN sò diverse da a vechja norma, BS1470, in i seguenti duminii:
- Cumpusizioni chimiche - invariate.
- Sistema di numerazione di leghe - invariatu.
- E designazioni di temperamentu per e leghe trattabili termicamente coprenu avà una gamma più larga di temperamenti speciali. Finu à quattru cifre dopu a T sò state introdutte per applicazioni non standard (per esempiu T6151).
- Designazioni di tempera per e leghe micca trattabili termicamente - i tempera esistenti sò invariati, ma i tempera sò avà definiti in modu più cumpletu in termini di cumu sò creati. U temperamentu dolce (O) hè avà H111 è hè statu introduttu un temperamentu intermediu H112. Per a lega 5251, i temperamenti sò avà mostrati cum'è H32/H34/H36/H38 (equivalente à H22/H24, ecc.). H19/H22 è H24 sò avà mostrati separatamente.
- Proprietà meccaniche - restanu simili à e cifre precedenti. A tensione di prova di 0,2% deve esse avà citata nantu à i certificati di prova.
- E tolleranze sò state strette à diversi gradi.
Trattamentu termicu di l'aluminiu
Una varietà di trattamenti termichi ponu esse applicati à e leghe d'aluminiu:
- Omogeneizazione - a rimuzione di a segregazione per riscaldamentu dopu a fusione.
- Ricottura - aduprata dopu a lavorazione à fretu per ammorbidisce e leghe di incrudimentu (1XXX, 3XXX è 5XXX).
- Precipitazione o indurimentu per invecchiamento (leghe 2XXX, 6XXX è 7XXX).
- Trattamentu termicu in suluzione prima di l'invecchiamentu di e leghe chì induriscenu per precipitazione.
- Stufatura per a polimerizazione di rivestimenti
- Dopu u trattamentu termicu, un suffissu hè aghjuntu à i numeri di designazione.
- U suffissu F significa "cum'è fabricatu".
- O significa "prodotti forgiati ricotti".
- T significa ch'ellu hè statu "trattatu termicamente".
- W significa chì u materiale hè statu trattatu termicamente in soluzione.
- H si riferisce à e leghe micca trattabili termicamente chì sò "lavorate à fretu" o "indurite per deformazione".
- E leghe micca trattabili termicamente sò quelle di i gruppi 3XXX, 4XXX è 5XXX.
Data di publicazione: 16 di ghjugnu 2021