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

Cynhyrchu alwminiwm

Mae alwminiwm yn deillio o'r bocsit mwynol. Mae bocsit yn cael ei drawsnewid yn alwminiwm ocsid (alwmina) trwy'r broses bayer. Yna caiff yr alwmina ei drawsnewid yn fetel alwminiwm gan ddefnyddio celloedd electrolytig a'r broses Hall-Heroult.

Galw blynyddol alwminiwm

Mae'r galw ledled y byd am alwminiwm oddeutu 29 miliwn o dunelli y flwyddyn. Mae tua 22 miliwn o dunelli yn alwminiwm newydd ac mae 7 miliwn o dunelli yn cael ei ailgylchu yn sgrap alwminiwm. Mae'r defnydd o alwminiwm wedi'i ailgylchu yn gymhellol yn economaidd ac yn amgylcheddol. Mae'n cymryd 14,000 kWh i gynhyrchu 1 dunnell o alwminiwm newydd. I'r gwrthwyneb, dim ond 5% o hyn y mae'n ei gymryd i gofio ac ailgylchu un dunnell o alwminiwm. Nid oes gwahaniaeth o ran ansawdd rhwng aloion alwminiwm gwyryf ac ailgylchu.

Cymhwyso alwminiwm

Burachalwminiwmyn feddal, hydwyth, gwrthsefyll cyrydiad ac mae ganddo ddargludedd trydanol uchel. Fe'i defnyddir yn helaeth ar gyfer ceblau ffoil a dargludyddion, 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 fel cryfder, ysgafnder, ymwrthedd cyrydiad, ailgylchadwyedd a ffurfioldeb, mae alwminiwm yn cael ei ddefnyddio mewn nifer cynyddol o gymwysiadau. Mae'r ystod hon o gynhyrchion yn amrywio o ddeunyddiau strwythurol hyd at ffoil pecynnu tenau.

Dynodiadau aloi

Mae alwminiwm yn cael ei aloi yn fwyaf cyffredin gyda chopr, sinc, magnesiwm, silicon, manganîs a lithiwm. Gwneir ychwanegiadau bach o gromiwm, titaniwm, zirconium, plwm, bismuth a nicel hefyd ac yn ddieithriad mae haearn yn bresennol mewn symiau bach.

Mae dros 300 o aloion gyr gyda 50 yn gyffredin. Fe'u nodir fel arfer gan system pedair ffigur a darddodd yn UDA ac a dderbynnir yn gyffredinol bellach. 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 digymell a ddynodwyd yn 1xxx, mae'r ddau ddigid olaf yn cynrychioli purdeb y metel. Maent yn cyfateb i'r ddau ddigid diwethaf 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 digymell derfynau amhuredd naturiol ac 1 trwy 9, yn dynodi 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 dynodi addasiadau aloi. Mae ail ddigid o sero yn nodi'r aloi gwreiddiol ac mae cyfanrifau 1 i 9 yn nodi addasiadau aloi yn olynol.

Priodweddau ffisegol alwminiwm

Dwysedd alwminiwm

Mae gan alwminiwm ddwysedd oddeutu traean dur neu gopr gan ei wneud yn un o'r metelau ysgafnaf sydd ar gael yn fasnachol. Mae'r gymhareb cryfder uchel i bwysau o ganlyniad yn ei gwneud yn ddeunydd strwythurol pwysig sy'n caniatáu llwythi tâl uwch 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 yn yr ystyr bod ei gryfder tynnol yn cynyddu gyda thymheredd gostyngol wrth gadw ei galedwch. Mae dur ar y llaw arall yn mynd yn frau ar dymheredd isel.

Ymwrthedd 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 wrthwynebiad rhagorol i gyrydiad. Mae'n weddol wrthsefyll i'r mwyafrif o asidau ond yn llai gwrthsefyll alcalis.

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 exchangers gwres. O'i gyfuno ag ef, nid 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 cynnal a ddefnyddir yn gyffredin (1350), dim ond traean y pwysau ydyw ac felly gall ymddwyn ddwywaith cymaint o drydan o'i gymharu â chopr o'r un pwysau.

Adlewyrchiad alwminiwm

O UV i is-goch, mae alwminiwm yn adlewyrchydd rhagorol o egni pelydrol. Mae adlewyrchiad golau gweladwy o oddeutu 80% yn golygu ei fod yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn gosodiadau ysgafn. Mae'r un priodweddau adlewyrchiad yn ei wneudalwminiwmYn ddelfrydol fel deunydd inswleiddio i amddiffyn rhag pelydrau'r haul yn yr haf, wrth inswleiddio rhag colli gwres yn y gaeaf.

Tabl 2.Eiddo ar gyfer alwminiwm.

Priodweddau mecanyddol alwminiwm

Gellir dadffurfio alwminiwm yn ddifrifol heb fethiant. Mae hyn yn caniatáu i alwminiwm gael ei ffurfio trwy rolio, allwthio, darlunio, peiriannu a phrosesau mecanyddol eraill. Gellir ei daflu hefyd i oddefgarwch uchel.

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

Mae cryfder tynnol alwminiwm pur oddeutu 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 safonau EN. Rhoddir y safonau EN yn Nhabl 4.

Tabl 4.En safonau ar gyfer alwminiwm

Mae'r safonau EN yn wahanol i'r hen safon, BS1470 yn yr ardaloedd a ganlyn:

• Cyfansoddiadau Cemegol - Yn ddigyfnewid.
• System Rhifo Alloy - Yn ddigyfnewid.
• Mae dynodiadau tymer ar gyfer aloion y gellir eu trin â gwres bellach yn gorchuddio ystod ehangach o dymer arbennig. Mae hyd at bedwar digid ar ôl y t wedi'u cyflwyno ar gyfer cymwysiadau nad ydynt yn safonol (ee T6151).
• Dynodiadau tymer ar gyfer aloion y gellir eu trin â gwres - mae tymerau presennol yn ddigyfnewid ond mae tymer bellach yn cael eu diffinio'n fwy cynhwysfawr o ran sut maen nhw'n cael eu creu. Mae tymer meddal (O) bellach yn H111 ac mae tymer ganolraddol H112 wedi'i gyflwyno. Ar gyfer aloi 5251 mae tymer bellach yn cael eu dangos fel H32/H34/H36/H38 (sy'n cyfateb i H22/H24, ac ati). Bellach dangosir H19/H22 & H24 ar wahân.
• Priodweddau Mecanyddol - yn parhau i fod yn debyg i ffigurau blaenorol. Bellach mae'n rhaid dyfynnu straen prawf 0.2% ar dystysgrifau prawf.
• Mae goddefiannau wedi'u tynhau i raddau amrywiol.
  

  Trin gwres o alwminiwm

  Gellir cymhwyso ystod o driniaethau gwres i aloion alwminiwm:

  • Homogeneiddio - Tynnu gwahanu trwy gynhesu ar ôl castio.
  • Annealing-Defnyddir ar ôl gweithio oer i feddalu aloion caledu gwaith (1xxx, 3xxx a 5xxx).
  • Dyodiad neu galedu oedran (aloion 2xxx, 6xxx a 7xxx).
  • Triniaeth gwres toddiant cyn heneiddio aloion caledu dyodiad.
  • Stoi ar gyfer halltu haenau
  • Ar ôl triniaeth wres ychwanegir ôl -ddodiad at y rhifau dynodi.
  • Ystyr yr ôl -ddodiad f “fel y lluniwyd”.
  • Mae O yn golygu “cynhyrchion gyr anelio”.
  • Mae T yn golygu ei fod wedi cael ei “drin â gwres”.
  • Mae W yn golygu bod y deunydd wedi cael ei drin â gwres toddiant.
  • Mae H yn cyfeirio at aloion na ellir eu trin â gwres sy'n “gweithio'n oer” neu'n “straen caled”.
  • Yr aloion y gellir eu trin heb eu trin yw'r rhai yn y grwpiau 3xxx, 4xxx a 5xxx.