Wat is aluminium

• gunstige sterkte/dichtheid verhouding (luchtvaart, voertuigen, kampeerspullen)
• gunstige elektrische geleiding/dichtheid verhouding (hoogspanningsleidingen)
• goede corrosieweerstand (weerbestendigheid in de bouw, spullen voor dagelijks gebruik)
• goede vervormbaarheid (extrusieprofielen, dungewalste folie, makkelijk te vouwen plaat)

Daarbij komen nog een aantal goed toepasbare eigenschappen waar druk gebruik van wordt gemaakt in de techniek

• niet ferromagnetisch
• geeft geen vonken
• goede bewerkbaarheid (gieten, verspanen, lassen)
• hoog reflecterend vermogen
• aantrekkelijk decoratief uiterlijk (anodiseren, eloxeren)

Veelzijdig constructiemateriaal   

Aluminium is geschikt voor vrijwel alle bekende bewerkings- en fabricagemethodes. Het kan tot zeer fijne vormen worden bewerkt zoals sierraden of bestek. Het kan worden geanodiseerd en gekleurd. het oppervlak kan spiegelend worden gemaakt. Er kan ook dusdanig worden geanodiseerd, dat er een extreem hard en slijtvast oppervlak wordt verkregen.

Aluminium is in tal van vormen leverbaar

• dunne plaat
• dikke plaat
• staf
• draad
• palen
• profielen
• giet- en smeedstukken
• folie
• poeder

Verder kan het op diverse van manieren worden gegoten tot eindproducten

• zandgieten
• coquillegieten
• spuitgieten

Ongelegeerd aluminium  

Zuiver aluminium is zacht en ductiel. De treksterkte bedraagt in zachtgegloeide toestand slechts ongeveer 90 N/mm2. Door middel van koudvervormen, zoals walsen, extruderen, draadtrekken, kan de sterkte van ongelegeerd aluminium op 210 N/mm2 worden gebracht. Ongelegeerd aluminium wordt vanwege zijn lage dichtheid en zijn goede corrosieweerstand en om zijn decoratieve uiterlijk toegpast.

Technisch zuiver aluminium is ongelegeerd aluminium met een zuiverheidsgraad tussen 99 en 99,9% (meestal zo'n 99,5% met als rest Fe en Si) en is verder vrij van bijmengingen die de corrosieweerstand nadelig zouden kunnen beïnvloeden. Het wordt ook vanwege zijn goede elektrische geleidbaarheid (k = 36.106 S/m) en zijn geringe gewicht (r = 2,7 kg/m3) gebruikt voor draad, kabel, stroomstaven enz. Dunne folie (tot 1/100 mm dik) dient als verpakkingsmateriaal, terwijl fijn aluminiumpoeder wordt gebruikt voor metallic lak.

Zeer zuiver aluminium bevat minstens 99,98% aluminium. Hierdoor ontstaat er een bijzonder goede glans, bijvoorbeeld voor reflectoren of sierraden.

Voor veel onderdelen en technische toepassingen wordt boven alles een hogere sterkte gevraagd dan zuiver aluminium bezit. De sterkte kan worden verhoogd door middel van legeren en eventueel door warmtebehandelen (uitscheidingsharding). De hoofdlegeringselementen zijn

• koper
• magnesium
• silicium
• zink
• mangaan

Aluminium kneedlegeringen  

De goede vervormbaarheid van aluminium doet zich ook voor bij de aluminium kneedlegeringen.

Niet hardbare kneedlegeringen zijn in wezen laaggelegeerde AlMg- en AlMn-legeringen. Hun sterkte kan worden verhoogd door middel van koudvervorming en ze beschikken over een hoge corrosieweerstand, ook tegen zeewater. Daarom worden ze veel toegapst in de plaatverwerking, als gevelbekleding, in de scheepsbouw, de voedingsmiddelenindustrie, maar ook in de vliegtuigbouw. De sterkte bij verhoogde temperatuur van AlMn-kneedlegeringen is beter dan die van de meeste andere Al-kneedlegeringen.

Hardbare kneedlegeringen worden gebruikt vanwege hun gunstige sterkte/dichtheid verhouding. Er staan heel wat basistypen ter beschikking

• AlCuMg-legeringen (duraluminium) bezitten hoge sterkte, zijn vanwege Mg versneld hardbaar en vanwege Cu maar matig corrosievast.
• AlMgSi-legeringen bereiken middelmatige sterkte, bezitten goede corrosievastheid en bezitten in koudverstevigde toestand een hoge elektrische geleidbaarheid (Aldrey-legering AlMg0,4Si0,6).
• AlZnMg-legeringen hebben niet die sterkte van duraluminium, maar zijn wezelijk corrosievaster en bovendien lasbaar. Met toevoeging van Cu bereiken ze de hoogste treksterkte (520 N/mm2) van alle aluminiumlegeringen.

De sterkte van hardbare kneedlegeringen kan bijzonder goed plaatsvinden door middel van warmharden of uitscheidingsharden. De eerste stap bestaat uit oplosgloeien bij relatief hoge temperatuur (gewoonlijk rond 500°C), om de legeringselementen volledig in de a-mengkristallen te laten oplossen. De tweede stap is een snel afschrikken tot kamertemperatuur, waardoor de vaste oplossing wordt ingevroren. Gedurende korte tijd is de legering in deze toestand vervormbaar (bijv. walsen), waarvan dan ook gebruik wordt gemaakt. De derde stap bestaat eruit dat de legering bij kamertemperatuur (koudharden), of bij een temperatuur van 200°C (warmharden), niet meer thermodynamisch stabiel is, maar dat de legeringselementen zich via diffusie in de vaste toestand uitscheiden. Aluminium met Cu en Mg neigt tot koudharden, terwijl aluminium met Mg en Si of met Mg en Zn juist liever warmharden.

Aluminium gietlegeringen  

Aluminiumlegeringen met eutectische samenstelling verlenen de gietstukken een fijnverdeelde, vaste gietstructuur en goede gietbaarheid

• AlSi-gietlegeringen met samenstelling rondom het eutecticum zijn de belangrijkste Al-gietlegeringen. Ze worden gebruikt voor spuitgieten, coquillegieten en zandgieten. GD-AlSi12 heeft de voorkeur vanwege zijn goede vloeibaarheid voor het gieten van dunwandige, druk- en vloeistofdichte gietstukken.
• AlSiMg-gietlegeringen zijn hardbaar. Als zandgietwerk zijn ze lasbaar. Hun vermoeiïngssterkte is na harding hoog.Als ondereutectische gietlegeringen worden ze gebruikt in de chemische industrie, in de vrachtwagenbouw en scheepsbouw en voor motorhuizen.
• AlSiCu-gietlegeringen zijn hardbaar, vanwege hun Cu gehalte gietbaar en zeer geschikt als spuitgietlegeringen voor algemeen gebruik alsmede voor gietstukken met goede sterkte.
• AlCuNi-gietlegeringen zijn geschikt voor warmvaste gietstukken waaraan hoge eisen worden gesteld. Voorbeeld is AlCu4Ni2Mg1,5Si voor cilinderkoppen.

Bewerking

Technisch zuiver aluminium en aluminium-kneedlegeringen zijn zeer goed koud- en waarmvervormbaar. Er kunnen in het bijzonder door middel van extruderen talrijke profielen worden gefabriceerd. De goede verspaanbaarheid van zachtgegloeid aluminium kan door bijlegeren met lood nog worden verbeterd (beste verspaanbaarheid). Geharde legeringen en voor een deel ook de Al-gietlegeringen zijn moeilijker te verspanen en veroorzaken vanwege hun hardheid hoge beitelslijtage.

De moeilijkheden bij het lassen berusten op de scheuringsneiging en de vorming van een goed hechtende oxidehuid (Al2O3 met een smelttemperatuur van 2060°C. De hardbare Al-kneedlegeringen kunnen tussenfasen vormen, die leiden tot brosse bestanddelen met uitgesproken scheuringsneiging. Alleen AlSi-gietlegeringen zijn vrij van lasscheuren.

Hardbaar met Cu of Zn gelegeerd aluminium is gevoelig voor corrosie, in tegenstelling tot het merendeel van de niet-hardbare kneedlegeringen. Ter verbetering hiervan kunnen dunne lagen worden aangebracht bestaande uit bijvoorbeeld zuiver aluminium of AlMn.

Voor gecompliceerde constructiedelen, die sterk moeten worden vervormd, wordt profijt getrokken van de superplastische eigenschappen van eutectische aluminiumlegeringen. Daarbij kunnen tegelijkertijd extreem hoge vervormingen (tot 1000% rek bij breuk) en hoge treksterkten (tot 420 N/mm2) worden bereikt. Voorbeelden van zulke legeringen zijn Al94,5Cu5Zr0,5 en Al22Zn78.S