铝越来越受欢迎
铝是世界上储量第三丰富的元素,也是地壳中储量最丰富的金属。铝占地球核心质量的8%以上。然而,与其他金属(如铁)相比,它很难提炼。由于这个原因,铝的使用落后于其他金属产品,而有效和经济有效的方法被开发来克服这些复杂性。
铝和钢铁工业之间存在许多相似之处。依赖于地球表面发生的矿物矿石的萃取金属。两者的制造过程都是能量密集且涉及的将液体金属倒入铸件中或使用连续铸造机器。铝和钢铁还竞争了汽车和航空航天行业的类似市场。然而,这些金属的加工和性质存在显着差异。

铝加工
铝土矿是一种沉积岩,含有高铝含量;通常,约46-60%。铝土矿经常被几米的岩石和粘土覆盖,在铝土矿可以恢复之前必须首先去除。然后铝土矿在被运输以进行处理之前穿过破碎或洗涤厂。
19世纪80年代中期,发明了两种截然不同的方法,并被系列使用来生产铝。拜耳法使用化学方法从铝土矿中提取铝。霍尔-埃罗特法使用电解法从氧化铝或拜耳法生产的氧化铝中提取铝。

拜耳过程
铝土矿被粉碎并与苛性钠混合,制成含有矿石细颗粒的矿浆。矿浆的温度在140℃- 280℃之间,具体取决于被加工的矿石。在此期间,铝溶解到苛性钠溶液中。所有的杂质从溶液中沉淀出来,形成一种叫做赤泥的残留物。
该方法的最终步骤是将种子晶体加入苛性钠溶液中。溶解的氧化铝附着于这些种子晶体。来自拜耳工艺的最终产品是氧化铝或氧化铝,具有白色粉末的外观。
Hall-Heroult过程
铝厂的还原单元由一系列的还原罐或电解槽组成。每个罐子都是由碳衬里的钢壳制成的。熔化的冰晶石(一种含氟化物的矿物)被倒入每个锅中,碳电极从顶部插入溶液中。当电流通过冰晶石溶液时,铝与氧气分离,形成二氧化碳气体。铝液会聚集在锅底。
然后,氧化铝液定期从还原罐中被吸到真空桶中。它被转移到熔炉中,在模具中或通过连铸机铸成钢锭。通过这种方法生产的铝纯度约为99.8%。铝生产的电解过程是非常耗能的,每吨产量需要15兆瓦时。因此,大多数冶炼厂都位于发电厂(如水力发电厂)旁边。
铝铸件
一旦铝被提取和加工,下一步就涉及将其铸造成产品形式。通过将熔融金属倒入已经通过所需的最终产物的图案的模具中倒入模具中形成铝铸件。三种常见类型的模塑方法用于生产铸件:压铸、永久型铸造、砂型铸造。
压铸
压铸是利用压力将熔化的铝强制注入钢模具。这种类型的铸件经常用于大批量生产的零件,这需要最少的数量整理和加工。压铸周期短,但模具成本高。加压铸造系统创造了一个高强度的表面,但较弱的内部比永久型铸造。压铸有两种:低压压铸和高压压铸。
良好的强度值
低强度值
适用于自动化
适用于自动化
简单的模具和机器技术
复杂昂贵的模具
慢铸造周期
铸造周期短
较低的投资和运营成本
投资和运营成本高
最小壁厚约为3毫米
适用于薄壁零件
金属型铸造
永久模具铸造用途钢或其他金属模芯。将铝浇注到模具中可形成坚固的铸件。永久模具用于创建高度可重复的一致性零件。它们的快速冷却速率产生了更一致的组织,这可以显著提高力学性能。
永久型铸造用于制造合金车轮。铝制车轮也比钢轮,旋转所需的能量更少。它们提供了更高的燃油效率,以及更好的操控、加速和刹车。然而,对于重型工业轨道应用,钢车轮更常用。它们的耐用性使它们几乎不可能弯曲或开裂。当在轨道上使用时,钢轮更能容忍轨道的不规则性,增加了安全性。

砂模铸造
砂铸件是通过将细砂混合物包装在所需产品的图案周围而创造的。图案略大于最终产品,以允许铝在冷却时收缩。砂型铸造是经济的,因为砂子可以多次重复使用。这对于创建大型造型或那些有详细设计的也很有效。前期的加工成本很低,但每个零件的价格较高,这使得砂型铸造更适合于专业铸造而不是大规模生产。
铝液的控制直接关系到铸件的质量。在熔化的铝中加入合金元素,以达到所需的铝品位和性能。控制铝合金的添加和分布将确保产品是良好的,并具有预期的机械性能。
铝凝固时呈柱状组织。这些柱子生长到与另一个颗粒接触的地方——颗粒越多,分子结构就越精细。晶粒细化使用钛和硼来创造晶核位置来实现这种精细结构。
氢气是一种杂质,它会在铝铸件凝固时产生气孔,从而导致缺陷。在铸造过程中,脱气和净化气体是必需的,以保持环境中没有任何可能对最终产品产生负面影响的杂质。
铸造合金
各种铸造合金可用于最终的应用。每一种铸造合金都有其自身的特点,如可焊性、可加工性、耐腐蚀性和热处理属性。
熔融铝具有可控制的几种特性,以最大化铸造性能。熔融铝容易拾取熔融状态下的氢气和氧化物,并且对轻微的微量元素敏感。虽然一些装饰或商用铸件可能不需要额外的加工,但进一步的整理通常有益。紧密熔体控制和专业的熔融金属加工技术可以提供增强的机械性能。
铝饰面和涂料
铝的美学魅力之一是它的高反射率。这一特性已被用于制造具有清洁表面光洁度的高端消费品。表面自然形成的薄氧化层进一步加强了这一点。此层可通过阳极氧化使其变厚。氧化层的存在有效地密封铝从进一步的氧化,使它非常耐腐蚀。各种表面处理和涂层可以帮助铝达到这种光泽和持久的质量。
完成
某些铝合金经过热处理以提高其在特定应用中的性能。固态铸铝被加热到预定的温度,这导致分子组织均匀分布在整个材料。然后快速冷却使微观结构保持不变,从而获得理想的性能。
不能热处理的合金通过冷加工完成,主要是轧制。由于分子紧密地结合在一起,使微结构中的缺陷最小化,金属强度大大提高。
涂料
铝有一个高质量的表面处理,已经是审美愉悦。然而,不同的涂层可以为漆面提供更多的好处。
PVDF涂料
PVDF涂料是一种溶剂型涂料,具有很高的耐候性。然而,它们可以被刮伤。PVDF不会因暴露在阳光下而褪色,可以制成金属外观。
液体涂料
液体涂料比PVDF涂料更经济,但其性能也不尽如人意。它们的光洁度较低,耐候性也不强。
粉末涂料
粉末涂料满足最严格的耐用性规范与PVDF涂层相同。它们具有优异的表面外观,并且在建筑窗口和门框的应用中,以及诸如类似的场地家具护柱和自行车架子。它们能承受更大的磨损,通常在酒店和商店等人流密集的地方使用。
阳极氧化
阳极氧化法用于增厚被氧化的表面层,提高产品的耐腐蚀性能。涂层坚硬,耐用,自我修复,使其成为建筑师的热门选择。阳极氧化过程是使用一系列浸渍槽进行的。

铝制特性
众所周知,铝的重量轻。事实上,它几乎比铁,密度为2700公斤/米3.。值得注意的是,铝的低密度并不影响其强度。铝合金具有广泛的强度特性,抗拉强度从70 MPa到700 MPa不等。在低温下,铝的强度增加,而在高温下,铝的强度降低。
铝也可以很容易地加工,并且由于较低的密度所需的功率也较低。铝的高延展性使其易于挤压。这使得产品可以弯曲和轧制,这是创建铝箔的关键特征。
铝质量和标准
铝产品是根据产品中使用的合金材料进行认证的。最常见的合金元素包括:
- 硅
- 铁
- 铜
- 镁
- 锌
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> 99. yz
- 优异的耐蚀性和加工性
- 高导热和导电性
- 传输
- 电网线路
2xYZ.
> 99. yz
铜
是的
- 高强度和韧性
- 较低的耐蚀性
- 飞机
3xYZ.
> 99. yz
锰
没有
- 中等强度
- 良好的可加工性
- 热交换器
- 厨具
- 饮料罐头
4xYZ.
> 99. yz
硅
没有
- 熔点较低,无脆性
- 焊接导线
- 钎焊棒
5 xyz
> 99. yz
镁
没有
- 中等到高强度
- 耐海洋环境腐蚀
- 良好的焊接性
- 建筑和建筑
- 储油罐
- 压力容器
- 海洋应用
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> 99. yz
硅和镁
是的
- 适度高强度
- 优良的耐腐蚀性能
- 高焊性
- 建筑
- 结构
- 卡车
- 海洋帧
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> 99. yz
锌
是的
- 非常高的强度
- 飞机
- 苹果的手表
健康和安全
在霍尔-埃罗特过程中,大量的气体被释放出来。这些气体被捕获和处理,因为有毒的氟化物必须在释放到大气中之前被清除。铝的生产过程会产生一氧化碳2,导致铝产品的碳足占型较高。许多厂商沿着铝合金定位可再生能源而不是用化石燃料发电。
以可溶性形式,Al3 +,铝对植物有毒。酸性土壤倾向于加快释放Al3 +并降低了这些油田的产品产量。由于世界上几乎一半的可耕地是酸性的,铝对作物产量的负面影响可能是严重的。
人体也会受到铝的影响。大量摄入铝对健康的影响包括增加患阿尔茨海默氏症和某些癌症的风险,尽管这还没有得到最终证实。高浓度时,铝是一种神经毒素,会影响大脑和骨骼结构。铝存在于发酵剂、乳化剂、着色剂以及一些抗酸产品中。
铝的应用程序
铝是一种圆润的金属,具有光亮的表面,迎合了包括各种商业和家庭用品在内的多样化市场。

航空航天
航空航天工业的发展很大程度上依赖于铝产品的开发。它们的特性结合在一起,特别是它的重量和强度都很轻,使人类能够开发出强度和重量足以逃离地球大气层的交通工具。莱特兄弟在他们的第一架木结构双翼飞机的发动机曲轴箱中使用了铝。现代商业运输飞机80%由铝组成,铝主要存在于机身,尤其是机身和机翼上。铝广泛应用于航天工业,用于制造航天飞机和国际空间站的结构。

建筑和建筑
电网和电力传输线已经转移到铝而不是铜作为基础。这是由于其优良的导电性和重量轻,适用于加长电缆。铝合金也用于建筑提供坚固的框架,可以处理大型玻璃窗格的重大重量。建筑师在机场和高层建筑中广泛使用这些特征。

网站家具
虽然大多数场地陈设(长椅、垃圾箱、自行车架等)都是固定的,可拆卸护柱是一种交通引导装置,可以放置在适当的位置,以防止车辆进入,或移开以允许车辆进入。由于金属的轻度,铝经常被用于可移动的系柱应用;对于活动人员来说,搬入或搬离地点要容易得多。
食品与饮品
罐头食品和饮料是铝主导的另一个市场。铝罐冷却迅速,并提供了一个高印刷表面。高水平的可回收性也使铝成为这个行业的一个有吸引力的匹配品。它们还能保护密封在里面的味道和内容物的完整性,因为它们能抵御氧气、光线和其他污染物。

设备和技术
家用电器也受益于铝的性质。其热能使其成为制冷应用的理想选择,而重量轻使能容易移动和运输设备。随着“刷牙铝”的发展,可以为高端市场创造高度审美产品。该技术公司Apple已领导创建铝制笔记本电脑的方式,该铝制笔记本电脑由单一的铝块制成。平面电视还受益于铝的轻质性能;等效钢产品太重,不能挂在墙上。

汽车
汽车制造商在减少汽车碳足迹方面面临着更大的压力。轻量化的铝框架、车身面板和发动机通过提高燃油经济性来帮助实现这一目标。还有其他的环保好处,因为将近90%的汽车废铝被回收利用。
铝的回收
大多数铝可以再生。饮料罐和汽车零部件是高集水工业,材料被有效地收集和回收。使用过的铝一旦被收集起来,就会被带到一个处理设施,在那里它会被分类并进行清洗。然后将金属熔化,去除涂层、油墨和其他杂质。在这一阶段,可以根据需要加入合金,然后再铸成锭。这些钢锭可以供应给铸造厂用于铸造,或转移到其他制造商进行进一步加工。回收铝可以作为新产品在短短六周内返回市场。

铝制清洁和维护
大多数铝制品可以用清水或温和的肥皂或洗涤剂来保持清洁。在污渍比较顽固的地方,可以使用松节油或非蚀刻化学清洁剂。要获得更强的清洁能力,可以使用蜡基抛光剂、磨料蜡或磨料清洁剂。重要的是,铝产品清洗后要干燥,以避免条纹,清洁残留物必须从边缘和接头清除。
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