Aluminium und seine Legierungen

Aluminium und seine Legierungen

Allgemeine Merkmale Aluminiums

Aluminium (Elementsymbol Al) ist aufgrund seiner Eigenschaften auch der Werkstoff des 21. Jahrhunderts genannt. Reines Aluminium ist ein silbergläzendes Metall mit mehreren hervorragenden Eigenschaften – leicht, ungiftig, nichtmagnetisch, nicht brennbar. Es hat festen Aggregatzustand, gehört zu Metallen. Reines Aluminium ist ein ziemlich weiches Metall. Zur Sicherung gewünschter mechanischer Eigenschaften kann es mit anderen Metallen – Legierungselementen – legiert werden.

 

 

Derzeitige Hauptanwendungsbereiche Aluminiums

  • Verkehr
  • Bauwesen
  • Maschinenbauindustrie und Metallurgie
  • Energiewirtschaft und Elektrotechnikindustrie
  • Nahrungsmittelindustrie
  • chemische Industrie (Rohrleitungen, Tauscher)
  • Ferienindustrie und Sport
  • sonstige Anwendungsbereiche (Schmuckwarenindustrie)
  • Aufteilung von Aluminiumlegierungen nach Legierung
 
Chemisches Symbol Al
Gitter K12
Dichte 2.6989 g.cm-3 (pri 0 °C)
Schmelztemperatur 660.4 °C
Siedetemperatur 2494 °C
Wärmeleitfähigkeit 247 W.m-1 (pri 25 °C)

 

 

 

1xxx Gruppe

Diese Gruppe enthält hochwertiges nicht legiertes Aluminium mit einer Reinheit von 99,00 % oder höher. Nicht legiertes Aluminium wird in manchen Bereichen verwendet, besonders in der elektrotechnischen und chemischen Industrie. Es ist durch ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, niedrige Werte mechanischer Eigenschaften und hervorragende Umformbarkeit gekennzeichnet. Die wichtigste Verunreinigung stellen Eisen und Silizium dar. Typische Anwendungsbereiche sind chemische Geräte, Scheinwerfer, Wärmetauscher, Verpackungsmaterial u.ä. Festigkeit ungefähr 40 – 60 MPa.

 

2xxx Gruppe

Kupfer (Cu) ist das Hauptlegierungselement, oft mit Silizium als dem zweiten Legierungselement. Nach Behandlung durch lösendes Glühen und nach Kaltaushärtung sind ihre mechanischen Eigenschaften gleich wie bei nicht legiertem kohlenstoffarmem Stahl. Ihre Korrosionsbeständigkeit kann man zum Beispiel durch Abdeckung mit einer Reinaluminiumschicht verbessern. Legierungen der 2xxx-Gruppe sind besonders für Teile und Konstruktionen geeignet, die ein hohes Verhältnis von Festigkeits- und Gewichtswerten erfordern. Festigkeit ungefähr 400 MPa.

 

 

 

3xxx Gruppe

Das Hauptlegierungselement ist Mangan (Mn). Aus technischen Gründen kann nur ungefähr 1,5 % Mangans dem Aluminium durch Legierung hinzugefügt werden, deshalb wird Mangan als Hauptkomponente nur einigen Legierungen hinzugefügt. Anwendung finden sie bei der Herstellung von Messwerken, wie Getränkedosen, Kochgeschirr, Kanister und Verkehrszeichen.

 

4xxx Gruppe

Das Hauptlegierungselement ist Silizium (Si). Dieses kann in ausreichender Menge (bis zu 12 %) hinzugefügt werden, damit eine wesentliche Verringerung des Schmelzpunktes ohne Erhöhung der Zerbrechlichkeit erreicht wird. Aus diesen Gründen werden Aluminium-Silizium-Legierungen häufig als Zusatzwerkstoff beim Schweißen und als Bindematerial verwendet. Die meisten Legierungen dieser Gruppe werden nicht durch Wärmebehandlung ausgehärtet. Legierungen mit ausreichender Siliziummenge verfärben sich bei anodischer Oxidation dunkelgrau bis anthrazitgrau und deshalb werden Teile besonders in der Architektur verwendet.

 

 

 

5xxx Gruppe

Das Hauptlegierungselement ist Magnesium (Mg). In Kombination mit Mangan (Mn) kann die Legierung nach Aushärtung durchschnittliche bis hohe Härte erreichen. Legierungen dieser Gruppe haben gute Korrosionsbeständigkeit in der Meeresumwelt. Legierungen dieser Gruppe verwendet man in der Architektur, als Dekorationsrahmen, als Getränkedosen, im Schiffbau, für kryogene Zwecke usw. Festigkeit ungefähr 200 – 350 MPa.

 

6xxx Gruppe

Legierungen der 6xxx-Gruppe enthalten die Legierungselemente Silizium und Magnesium. Legierungen dieser Gruppe können nach Behandlung durch lösendes Glühen (Zustand T4) umgeformt werden und schließlich können sie durch Aushärten in den T6-Zustand gebracht werden. Im T4-Zustand ist der Werkstoff leicht umformbar. Die Schweißeignung, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitungsfähigkeit dieser Legierungen ist in der Regel gut. Man benutzt sie bei der Herstellung von Rahmen von Fahrrädern und Verkehrsmitteln, Geländern (von Brücken) usw. Legierungen der 6xxx-Gruppe sind für die Oberflächenbehandlung durch die Technologie anodischer Oxidation geeignet. Festigkeit ungefähr 200 – 350 MPa

 

 

 

7xxx Gruppe

Das Legierungselement ist Zink. Legierungen dieser Gruppe sind die festesten Legierungen von allen Gruppen, wenn die Festigkeit 450 – 500 MPa und in einigen Fällen bis 600 MPa erreichen kann. Diese Legierungen sind anfällig für interkristalline Korrosion, besonders nach Schweißen.

 

8xxx Gruppe

Sonstige Legierungselemente (Lithium eingeschlossen) enthaltende Legierungen.

 

 

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