Leicht, Sicher, Grün

Aluminium

Das in der Natur als Bauxiterz verfügbare Aluminium ist eines der häufigsten Elemente in der Welt. Es wird durch Trennung im Elektrolyseverfahren erhalten. Reines Aluminium ist ein weiches Metall, aber seine Legierungen sind im Durchschnitt 15 Mal resistenter als ihr reiner Zustand. Sein Gewicht beträgt etwa ein Drittel Stahl oder Kupfer. Es kann leicht geschmiedet, maschinell bearbeitet und geformt werden. Sehr hohe Korrosionsbeständigkeit. Es ist nicht giftig oder magnetisch. Aluminium ist ein umweltfreundliches Metall und kann unendlich oft recycelt werden. Die für das Recycling verwendete Energie beträgt etwa 5% der Energie, die zur Gewinnung des ersten benötigt wird. Es wird für den Bau von Millionen verschiedener Produkte in vielen Industriezweigen verwendet und hat einen sehr wichtigen Platz in der Weltwirtschaft. Es ist in der Automobil-, Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie, die Leichtigkeit und hohe Festigkeitseigenschaften erfordern, unverzichtbar. Es hat einen breiten Einsatzbereich in der Bau- und Möbelindustrie, wo die Ästhetik im Vordergrund steht.

Die Geschichte von Aluminium

‘Wir bevorzugen Aluminium, um eine bessere Welt aufzubauen’

Die Geschichte von Aluminium

Obwohl bekannt ist, dass Friedrich Wöhler 1827 als erster Aluminium zerlegte, indem er wasserfreies Aluminiumchlorid mit Kalium mischte, wurde es zwei Jahre vor diesem Datum von Hans Christian Øersted, einem dänischen Physiker und Chemiker, in unreiner Form hergestellt. Daher wird in der Chemieliteratur der Name von Øersted als die Person gefunden, die Aluminium entdeckte. Der Franzose Henri Saint-Claire Deville entwickelte 1846 Wöhlers Methode, bei der er Natrium anstelle von Kalium verwendete, was teurer ist.

Im Jahr 1886 reichte der Amerikaner Charles Martin Hall eine Patentanmeldung zum Erwerb von Aluminium durch einen elektrolytischen Prozess ein. Im selben Jahr entwickelte der Franzose Paul Héroult die gleiche Technik in Europa, ohne sich dieser Erfindung bewusst zu sein. Daher ist der Hall-Heroult-Prozess, in dem die beiden Wissenschaftler genannt werden, die Hauptmethode, die heute bei der Herstellung von Aluminium aus dem Erz verwendet wird.

Hauptmerkmale

Atomzahl: 13
Element-Reihe: Metalle
Gruppe, Periode, Block: 13, 3, p
Atomgewicht: 26,9815386(8) g/mol
Elektronensequenz: Ne 3s2 3p1
Elektronen pro Energieniveau:
2, 8, 3

Physikalische Eigenschaften

Aggregatzustand: Fest
Dichte: 2,70 g/cm³
Fluiddichte: 2,375 g/cm³
Schmelzpunkt: 933,47 °K (660,32 °C)
Siedepunkt 2792 °K (2519 °C)
Schmelztemperatur: 10,71 kJ/mol
Verdampfungstemperatur: 294,0 kJ/mol
Wärmekapazität: 24,2 J/(mol•K)

Atom Eigenschaften

Kristallstruktur: Oberfläche zentriert kubisch
Oxidationsstufen: (3+) (amphoteres Oxid)
Elektronegativität: 1.61 Paulingskala
Ionisationsenergie: 577,5 kJ/mol
Atomarer Radius: 143 pm
Atomarer Radius (hes.): 118 pm
Kovalenter Radius: 118 pm

Andere Eigenschaften

Elektrischer Widerstand: 26,50 nΩ•m (20°C)
Wärmeleitfähigkeit: 237 W/(m•K)
Thermische Expansion: 23,1 µm/(m•K) (25°C)
Schallgeschwindigkeit: 5000 m/s (bei 20 °C)
Mohs Härte: 2,75
Vickers Härte: 167 MPa
Brinellhärte: 245 MPa




Legierungen

Mechanische, physikalische und chemische Eigenschaften von Aluminiumlegierungen variieren in Abhängigkeit von Legierungselementen und Mikrostruktur. Die wichtigsten an Aluminium beteiligten Legierungselemente sind Kupfer, Mangan, Silizium, Magnesium und Zink. Aluminiumlegierungen werden in zwei Gruppen als Schmiede- und Gusslegierungen unterteilt. Geschmiedete Legierungen haben eine gute plastische Verformbarkeit und können leicht geformt werden. Die Wärmebehandlung kann bei den meisten Teilen von Aluminium-Schmiede- und Gusslegierungen angewendet werden. Laut dem amerikanischen Aluminiumverband werden Aluminium-Schmiedelegierungen in vier Buchstaben eingeteilt. Diese Klassifizierung ist folgendermaßen:

1XXX: Reines Aluminium: Wird meist in der Elektro- und Chemieindustrie verwendet.                                                                                                                                       

2XXX: Al-Cu-Legierungen: Das Hauptlegierungselement ist Kupfer. Andere Legierungselemente können gefunden werden, insbesondere Magnesium, und sie werden häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet, wo eine hohe Festigkeit erforderlich ist.

3XXX:Al-Mn-Legierungen: Das Hauptlegierungselement ist Mangan. Es wird in Rohren, Flüssigkeitstanks und architektonischen Anwendungen verwendet.

4XXX: Al-Si-Legierungen: Das Hauptlegierungselement ist Silizium. Sie haben einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine hohe Korrosionsbeständigkeit. Es wird in der Produktion von Schweißkonstruktionen, Plattenherstellung, Autoteilen verwendet.

5XXX: Al-Mg-Legierungen: Das Hauptlegierungselement ist Magnesium. Härte und Festigkeit nehmen zu, wenn das Magnesiumverhältnis zunimmt, aber die Dehnbarkeit abnimmt. Da es eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Meerwasser aufweist, wird es bei der Herstellung von Strukturen verwendet, die in dieser Umgebung funktionieren.

6XXX: Al-Mg-Si-Legierungen: Die Hauptlegierungselemente sind Magnesium und Silizium. Diese hochverformbaren Legierungen werden oft bei der Herstellung von extrudierten Teilen verwendet.

7XXX: Al-Zn-Legierungen: Kupfer ist hauptsächlich ein Legierungselement, wobei Magnesium-, Chrom- und Zirkonium-Additionselemente sind. Die 7XXX-Serie ist diejenige mit der höchsten Festigkeit von Aluminiumlegierungen. Es wird beim Bau von Flugzeugteilen und anderen hoch widerstandsfähigen Stellen verwendet.

8XXX: Al-Li-Legierungen: Das Hauptlegierungselement ist Lithium und kann aus Zinn bestehen. Dieses Material, das insbesondere in Flugzeugen und Raumstrukturen verwendet wird, weist eine gute Dauerfestigkeit und gute Zähigkeitseigenschaften auf. Die Produktionskosten sind jedoch höher als bei anderen Al-Legierungen