Alwminiwm yw metel mwyaf helaeth y byd a dyma'r drydedd elfen fwyaf cyffredin sy'n cynnwys 8% o gramen y ddaear. Mae amlochredd alwminiwm yn ei gwneud yn fetel a ddefnyddir fwyaf ar ôl dur.

Cynhyrchu Alwminiwm

Mae alwminiwm yn deillio o'r bocsit mwynau. Trosir bocsit yn alwminiwm ocsid (alwmina) trwy'r Broses Bayer. Yna caiff yr alwmina ei drawsnewid i fetel alwminiwm gan ddefnyddio celloedd electrolytig a'r Broses Hall-Heroult.

Galw Blynyddol Alwminiwm

Mae'r galw byd-eang am alwminiwm tua 29 miliwn o dunelli y flwyddyn. Mae tua 22 miliwn o dunelli yn alwminiwm newydd ac mae 7 miliwn o dunelli yn sgrap alwminiwm wedi'i ailgylchu. Mae defnyddio alwminiwm wedi'i ailgylchu yn gymhellol yn economaidd ac yn amgylcheddol. Mae'n cymryd 14,000 kWh i gynhyrchu 1 tunnell o alwminiwm newydd. I'r gwrthwyneb, dim ond 5% o hyn sydd ei angen i ail-doddi ac ailgylchu un dunnell o alwminiwm. Nid oes unrhyw wahaniaeth mewn ansawdd rhwng aloion alwminiwm crai ac wedi'u hailgylchu.

Cymwysiadau Alwminiwm

Puralwminiwmyn feddal, yn hydwyth, yn gwrthsefyll cyrydiad ac mae ganddo ddargludedd trydanol uchel. Fe'i defnyddir yn helaeth ar gyfer ffoil a cheblau dargludo, ond mae angen aloi ag elfennau eraill i ddarparu'r cryfderau uwch sydd eu hangen ar gyfer cymwysiadau eraill. Alwminiwm yw un o'r metelau peirianneg ysgafnaf, gyda chymhareb cryfder i bwysau yn well na dur.

Trwy ddefnyddio cyfuniadau amrywiol o'i briodweddau manteisiol megis cryfder, ysgafnder, ymwrthedd cyrydiad, y gallu i ailgylchu a ffurfadwyedd, mae alwminiwm yn cael ei ddefnyddio mewn nifer cynyddol o gymwysiadau. Mae'r amrywiaeth hwn o gynhyrchion yn amrywio o ddeunyddiau strwythurol i ffoil pecynnu tenau.

Dynodiadau Aloi

Mae alwminiwm yn cael ei aloi fel arfer â chopr, sinc, magnesiwm, silicon, manganîs a lithiwm. Mae ychwanegiadau bach o gromiwm, titaniwm, zirconiwm, plwm, bismuth a nicel hefyd yn cael eu gwneud ac mae haearn yn ddieithriad yn bresennol mewn symiau bach.

Mae dros 300 o aloion gyr gyda 50 yn cael eu defnyddio'n gyffredin. Cânt eu hadnabod fel arfer gan system pedwar ffigwr a ddechreuodd yn UDA ac sydd bellach yn cael ei derbyn yn gyffredinol. Mae Tabl 1 yn disgrifio'r system ar gyfer aloion gyr. Mae gan aloion cast ddynodiadau tebyg ac maent yn defnyddio system pum digid.

Tabl 1 .Dynodiadau ar gyfer aloion alwminiwm gyr.

Ar gyfer aloion alwminiwm gyr heb eu aloi a ddynodwyd yn 1XXX, mae'r ddau ddigid olaf yn cynrychioli purdeb y metel. Maent yn cyfateb i'r ddau ddigid olaf ar ôl y pwynt degol pan fynegir purdeb alwminiwm i'r 0.01 y cant agosaf. Mae'r ail ddigid yn nodi addasiadau mewn terfynau amhuredd. Os yw'r ail ddigid yn sero, mae'n nodi bod gan alwminiwm heb ei aloi derfynau amhuredd naturiol ac 1 i 9, yn nodi amhureddau unigol neu elfennau aloi.

Ar gyfer y grwpiau 2XXX i 8XXX, mae'r ddau ddigid olaf yn nodi gwahanol aloion alwminiwm yn y grŵp. Mae'r ail ddigid yn nodi addasiadau aloi. Mae ail ddigid o sero yn nodi'r aloi gwreiddiol ac mae cyfanrifau 1 i 9 yn nodi addasiadau aloi olynol.

Priodweddau Ffisegol Alwminiwm

Dwysedd Alwminiwm

Mae gan alwminiwm ddwysedd tua thraean o ddur neu gopr sy'n golygu ei fod yn un o'r metelau ysgafnaf sydd ar gael yn fasnachol. Mae'r gymhareb cryfder a phwysau uchel o ganlyniad yn ei wneud yn ddeunydd strwythurol pwysig sy'n caniatáu mwy o lwythi tâl neu arbedion tanwydd ar gyfer diwydiannau trafnidiaeth yn benodol.

Cryfder Alwminiwm

Nid oes gan alwminiwm pur gryfder tynnol uchel. Fodd bynnag, gall ychwanegu elfennau aloi fel manganîs, silicon, copr a magnesiwm gynyddu priodweddau cryfder alwminiwm a chynhyrchu aloi gydag eiddo wedi'i deilwra i gymwysiadau penodol.

Alwminiwmyn addas iawn ar gyfer amgylcheddau oer. Mae ganddo'r fantais dros ddur gan fod ei gryfder tynnol yn cynyddu gyda thymheredd yn gostwng tra'n cadw ei galedwch. Mae dur ar y llaw arall yn mynd yn frau ar dymheredd isel.

Gwrthsefyll Cyrydiad Alwminiwm

Pan fydd yn agored i aer, mae haen o alwminiwm ocsid yn ffurfio bron yn syth ar wyneb alwminiwm. Mae gan yr haen hon ymwrthedd ardderchog i gyrydiad. Mae'n weddol gwrthsefyll y rhan fwyaf o asidau ond yn llai gwrthsefyll alcalïau.

Dargludedd Thermol Alwminiwm

Mae dargludedd thermol alwminiwm tua thair gwaith yn fwy na dur. Mae hyn yn gwneud alwminiwm yn ddeunydd pwysig ar gyfer cymwysiadau oeri a gwresogi fel cyfnewidwyr gwres. O'i gyfuno â'r ffaith nad yw'n wenwynig, mae'r eiddo hwn yn golygu bod alwminiwm yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn offer coginio a llestri cegin.

Dargludedd Trydanol Alwminiwm

Ynghyd â chopr, mae gan alwminiwm ddargludedd trydanol sy'n ddigon uchel i'w ddefnyddio fel dargludydd trydanol. Er mai dim ond tua 62% o gopr anelio yw dargludedd yr aloi dargludo a ddefnyddir yn gyffredin (1350), dim ond traean y pwysau ydyw ac felly gall ddargludo dwywaith cymaint o drydan o'i gymharu â chopr o'r un pwysau.

Adlewyrchedd Alwminiwm

O UV i is-goch, mae alwminiwm yn adlewyrchydd ardderchog o ynni pelydrol. Mae adlewyrchedd golau gweladwy o tua 80% yn golygu ei fod yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn gosodiadau golau. Mae'r un priodweddau adlewyrchedd yn gwneudalwminiwmyn ddelfrydol fel deunydd inswleiddio i amddiffyn rhag pelydrau'r haul yn yr haf, tra'n inswleiddio rhag colli gwres yn y gaeaf.

Tabl 2 .Priodweddau ar gyfer alwminiwm.

Priodweddau Mecanyddol Alwminiwm

Gall alwminiwm gael ei ddadffurfio'n ddifrifol heb fethiant. Mae hyn yn caniatáu i alwminiwm gael ei ffurfio trwy rolio, allwthio, lluniadu, peiriannu a phrosesau mecanyddol eraill. Gellir ei fwrw hefyd i oddefgarwch uchel.

Gellir defnyddio aloi, gweithio oer a thrin gwres i gyd i deilwra priodweddau alwminiwm.

Mae cryfder tynnol alwminiwm pur tua 90 MPa ond gellir cynyddu hyn i dros 690 MPa ar gyfer rhai aloion y gellir eu trin â gwres.

Safonau Alwminiwm

Mae'r hen safon BS1470 wedi'i disodli gan naw safon EN. Rhoddir y safonau EN yn nhabl 4.

Tabl 4 .Safonau EN ar gyfer alwminiwm

Mae safonau EN yn wahanol i'r hen safon, BS1470 yn y meysydd canlynol:

• Cyfansoddiadau cemegol - heb newid.
• System rhifo aloi - heb ei newid.
• Mae dynodiadau tymer ar gyfer aloion y gellir eu trin â gwres bellach yn cwmpasu ystod ehangach o dymerau arbennig. Hyd at bedwar digid ar ôl i'r T gael ei gyflwyno ar gyfer cymwysiadau ansafonol (ee T6151).
• Dynodiadau tymer ar gyfer aloion na ellir eu trin â gwres - nid yw'r tymerau presennol wedi newid ond mae tymerau bellach wedi'u diffinio'n fwy cynhwysfawr o ran sut y cânt eu creu. Mae tymer meddal (O) bellach yn H111 ac mae tymer canolradd H112 wedi'i gyflwyno. Ar gyfer aloi mae tymerau 5251 bellach yn cael eu dangos fel H32/H34/H36/H38 (sy'n cyfateb i H22/H24, ac ati). Mae H19/H22 a H24 bellach yn cael eu dangos ar wahân.
• Priodweddau mecanyddol – parhau i fod yn debyg i ffigurau blaenorol. Rhaid dyfynnu 0.2% Prawf Straen ar dystysgrifau prawf nawr.
• Mae goddefgarwch wedi'i dynhau i wahanol raddau.
  

  Trin Alwminiwm â Gwres

  Gellir cymhwyso ystod o driniaethau gwres i aloion alwminiwm:

  • Homogeneiddio - cael gwared ar wahanu trwy wresogi ar ôl castio.
  • Anelio - a ddefnyddir ar ôl gweithio oer i feddalu aloion caledu gwaith (1XXX, 3XXX a 5XXX).
  • Dyodiad neu galedu oedran (aloi 2XXX, 6XXX a 7XXX).
  • Triniaeth wres ateb cyn heneiddio o aloion caledu dyddodiad.
  • Stofio ar gyfer halltu haenau
  • Ar ôl triniaeth wres ychwanegir ôl-ddodiad at y rhifau dynodiad.
  • Mae'r ôl-ddodiad F yn golygu “fel y'i lluniwyd”.
  • Mae O yn golygu “cynhyrchion gyr annealed”.
  • Mae T yn golygu ei fod wedi cael ei drin â gwres.
  • Mae W yn golygu bod y deunydd wedi'i drin â gwres â thoddiant.
  • Mae H yn cyfeirio at aloion na ellir eu trin â gwres sy'n cael eu "gweithio'n oer" neu "wedi'u caledu gan straen".
  • Yr aloion na ellir eu trin â gwres yw'r rhai yn y grwpiau 3XXX, 4XXX a 5XXX.