GENERAL FEATURES
Aluminum, which is found in nature as bauxite ore, is one of the most abundant elements in the world. It is obtained by decomposition by electrolysis method. Pure aluminum is a soft metal, but its alloys are about 15 times stronger than its pure form. Its weight is about one-third that of steel or copper. It can be easily forged, machined and shaped. It has very high corrosion resistance. It is non-toxic and non-magnetic. Aluminum is an environmentally friendly metal and can be recycled endlessly. The energy used for recycling is approximately 5% of the energy used for its initial recovery. It is used in the production of millions of different products in many branches of industry and has a very important place in the world economy. It is indispensable in the automotive, aerospace and defense industries that require lightness and high strength properties. It also finds wide use in the construction and furniture industry where aesthetics is at the forefront.
HISTORY
Although it is known that Friedrich Wöhler was the first person to decompose aluminum by mixing anhydrous aluminum chloride with potassium in 1827, it was produced in an impure form by Hans Christian Øersted, a Danish physicist and chemist, about two years ago. Therefore, in the chemistry literature, Øersted's name is mentioned as the person who discovered aluminum. French Henri Saint-Claire Deville developed Wöhler's method in 1846 by using sodium instead of the more expensive potassium. In 1886, the American Charles Martin Hall applied for a patent on the production of aluminum by an electrolytic process, and in the same year the French Paul Héroult developed the same technique in Europe, completely unaware of Hall's discovery. For this reason, the Hall-Heroult process, named after two scientists, is the basic method used all over the world in the extraction of aluminum from its ore today.
KEY FEATURES
Atomic Number: | 13 |
Element Series: | Metals |
Group, Period, Block: | 13, 3, p |
Atomic Weight: | 26.9815386(8) g/mol |
Electron Arrangement: | Ne 3s2 3p1 |
Electrons per Energy Level: | 2, 8, 3 |
PHYSICAL CHARACTERISTICS
State of Matter: | Solid |
Density: | 2.70 g/cm³ |
Liquid Density: | 2.375 g/cm³ |
Melting Point: | 933.47 °K (660.32 °C) |
Boiling Point: | 2792 °K (2519 °C) |
Melting Point: | 10.71 kJ/mol |
Heat of Evaporation: | 294.0 kJ/mol |
Heat Capacity: | 24.2 J/(mol •K) |
ATOM PROPERTIES
Crystal Structure: | Yüzey merkezli kübik |
Oxidation Level: | (3+) (amfoter oksit) |
Electronegativity: | 1,61 Pauling ölçeği |
Ionization Energy: | 577,5 kJ/mol |
Atomic radius: | 143 pm |
Atomic Radius (calc.): | 118 pm |
Covalent radius: | 118 pm |
OTHER FEATURES
Elektrik Direnci: | 26,50 nΩ•m (20°C'de) |
Isıl İletkenlik: | 237 W/(m•K) |
Isıl Genleşme: | 23,1 µm/(m•K) (25°C'de) |
Ses Hızı: | 5000 m/s (20 °C'de) |
Mohs Sertliği: | 2,75 |
Vickers Sertliği: | 167 MPa |
Brinell Sertliği: | 245 MPa |
ALLOYS
Alüminyum alaşımlarının mekanik, fiziksel ve kimyasal özellikleri alaşım elementlerine ve mikroyapısına bağlı olarak değişir. Alüminyuma katılan en önemli alaşım elementleri bakır, mangan, silisyum, magnezyum ve çinkodur.
Alüminyum alaşımları dövme ve döküm alaşımları olarak iki gruba ayrılır. Dövme alaşımlarının, plastik deformasyon kabiliyeti iyi olup kolayca şekillendirilebilirler. Alüminyum dövme ve döküm alaşımlarının büyük bir kısmına ısıl işlem uygulanabilmektedir.
Amerikan alüminyum birliğine göre, alüminyum dövme alaşımları dört harfle sınıflandırılmaktadır. Bu sınıflandırma şu şekildedir:
1XXX: Saf Alüminyum: Genellikle elektrik ve kimya endüstrisinde kullanılmaktadır.
2XXX: Al-Cu Alaşımları: Esas alaşım elementi bakırdır. Başta magnezyum olmak üzere diğer alaşım elementleri de bulunabilir, yüksek mukavemet istenen havacılık sektöründe yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
3XXX: Al-Mn Alaşımları: Esas alaşım elementi mangandır. Boru, sıvı tankları ve mimari uygulamalarda kullanılmaktadır.
4XXX: Al-Si Alaşımları: Esas alaşım elementi silisyumdur. Termal genleşme katsayısı düşük, aşınma direnci ve korozyon dayanımı yüksek alaşımlardır. Kaynaklı yapılarda, levha üretiminde, otomobil parçaları üretiminde kullanılmaktadır.
5XXX: Al-Mg Alaşımları: Esas alaşım elementi magnezyumdur. Magnezyum oranı arttıkça sertlik ve mukavemet artar fakat süneklik azalır. Denizel korozyona karşı direnci yüksek olduğundan, bu ortamda çalışacak yapıların imalatında kullanılmaktadır.
6XXX: Al-Mg-Si Alaşımları: Esas alaşım elementleri magnezyum ve silisyumdur. Şekillendirilme kabiliyeti yüksek olan bu alaşımlar özellikle ekstrüzyon ile üretilen parçaların imalatında sıklıkla kullanılır.
7XXX: Al-Zn Alaşımlar: Bakır esas alaşım elementi olup, magnezyum, krom ve zirkonyum ilave alaşım elementleridir. 7XXX serisi, alüminyum alaşımlarının en yüksek mukavemete sahip olanıdır. Uçak parçaları yapımı ve diğer yüksek dayanım istenen yerlerde kullanılır.
8XXX: Al-Li Alaşımları: Esas alaşım elementi lityum olup, kalay eklentiside yapılabilmektedir. Özellikle uçak ve uzay yapılarında kullanılmaya başlanan bu malzeme, iyi yorulma direnci ve iyi tokluk özelliklerine sahiptir. Fakat diğer Al alaşımları ile karşılaştırıldığında üretim maliyetleri yüksektir.
Alüminyum alaşımları dövme ve döküm alaşımları olarak iki gruba ayrılır. Dövme alaşımlarının, plastik deformasyon kabiliyeti iyi olup kolayca şekillendirilebilirler. Alüminyum dövme ve döküm alaşımlarının büyük bir kısmına ısıl işlem uygulanabilmektedir.
Amerikan alüminyum birliğine göre, alüminyum dövme alaşımları dört harfle sınıflandırılmaktadır. Bu sınıflandırma şu şekildedir:
1XXX: Saf Alüminyum: Genellikle elektrik ve kimya endüstrisinde kullanılmaktadır.
2XXX: Al-Cu Alaşımları: Esas alaşım elementi bakırdır. Başta magnezyum olmak üzere diğer alaşım elementleri de bulunabilir, yüksek mukavemet istenen havacılık sektöründe yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
3XXX: Al-Mn Alaşımları: Esas alaşım elementi mangandır. Boru, sıvı tankları ve mimari uygulamalarda kullanılmaktadır.
4XXX: Al-Si Alaşımları: Esas alaşım elementi silisyumdur. Termal genleşme katsayısı düşük, aşınma direnci ve korozyon dayanımı yüksek alaşımlardır. Kaynaklı yapılarda, levha üretiminde, otomobil parçaları üretiminde kullanılmaktadır.
5XXX: Al-Mg Alaşımları: Esas alaşım elementi magnezyumdur. Magnezyum oranı arttıkça sertlik ve mukavemet artar fakat süneklik azalır. Denizel korozyona karşı direnci yüksek olduğundan, bu ortamda çalışacak yapıların imalatında kullanılmaktadır.
6XXX: Al-Mg-Si Alaşımları: Esas alaşım elementleri magnezyum ve silisyumdur. Şekillendirilme kabiliyeti yüksek olan bu alaşımlar özellikle ekstrüzyon ile üretilen parçaların imalatında sıklıkla kullanılır.
7XXX: Al-Zn Alaşımlar: Bakır esas alaşım elementi olup, magnezyum, krom ve zirkonyum ilave alaşım elementleridir. 7XXX serisi, alüminyum alaşımlarının en yüksek mukavemete sahip olanıdır. Uçak parçaları yapımı ve diğer yüksek dayanım istenen yerlerde kullanılır.
8XXX: Al-Li Alaşımları: Esas alaşım elementi lityum olup, kalay eklentiside yapılabilmektedir. Özellikle uçak ve uzay yapılarında kullanılmaya başlanan bu malzeme, iyi yorulma direnci ve iyi tokluk özelliklerine sahiptir. Fakat diğer Al alaşımları ile karşılaştırıldığında üretim maliyetleri yüksektir.