Alüminyum

Alüminyum BURAK'ın uzmanlık alanıdır. Alüminyum metalini tanıtalım.

Genç bir metal Üç tane ana malzeme grubu vardır. Bunlar metaller, seramikler ve polimerlerdir. Aluminyum, metal grubu içerisinde yer alan ve bu grupta yer kabuğunda en çok bulunan metaldir, aynı zamanda en çok bulunan üçüncü elementtir.

Saf halde bulunmaması ve saf olarak elde edilmesi için gerekli enerji ve üretim zorluklarından dolayı alüminyum en çok bulunan metal olmasına rağmen oldukça genç bir metaldir.

Alüminyum Talep Artışı

• Enerji tasarrufu
• Hafiflik
• Fabrikasyon kolaylığı
• Geri dönüşüm ve yeniden değerlendirilme


Üretim Aşaması
Alüminyum boksit cevherinden Bayer prosesi ile alümina elde edilmesinden sonra ikinci kademede alüminanın elektrolizi ile üretilir. Bu iki kademeden oluşan üretim maliyeti yüksek enerji giderlerinden ve proseslerin zorluğundan kaynaklanır. Ama bir nokta var ki o da alüminyumun geri kazanılabilir olmasıdır.

Örnekleyelim
Cevherden 1 ton Alüminyum üretmek için gerekli olan enerji tam 17000 kwh’dir. Geri dönüşüm hurdasından ise aynı miktarda Alüminyum üretmek için gerekli enerji sadece 250 kwh’dir.

Enerji Tasarrufu
Enerji balans eşitliği kavramı vardır.
•  
  • E1: Malzemenin üretilmesi için gerekli enerji
  • E2: Malzemeyi kullanarak sağlanan enerji tasarrufu

Alüminyum hafif bir metaldir ve bu özelliği ile otomobil gibi araçlarda yakıt (enerji) tasarrufu sağlar. Aracımızı üretirken alüminyum alaşımı kullandığımızda o alaşımı orada kullanmanın yüksek bir enerji bedeli var.

İşin güzel tarafına gelelim…

Alüminyum kasaya sahip bir araç satın aldığımızda onu kullanırken yaptığımız enerji tasarrufu, onu üretirken harcanan enerjiden daha fazladır.

E2 > E1
Enerji kaynaklarının doğru kullanımı için göz ardı edilmemeli…

Geri Dönüşüm
Alüminyum için hurda dediğimiz şey proses şartlarından kaynaklanan bir üretim kaybından yada içindekini tüketerek attığımız içecek kutularından başka bir şey değildir. Alüminyum yüzde yüz geri dönüşebilir bir malzemedir ve bu özelliğiyle kaynakları sınırsızdır. Geri dönüşüm aşamasında döküm parametrelerinin optimizasyonu ve kompozisyon kontrolü birinci kalite üretim için yeterlidir.


Emin olun alüminyum her zaman alüminyumdur… Hurdası yüksek değer içerir.


Kullanılan alüminyumun % 30’u hurdaların geri kazanılmasından elde edilir. Elektrik,inşaat ve taşıt sektörlerinde kullanılan alüminyumun %70’i defalarca geri kazanılır.


Bir detay... Alüminyum içecek kutularının geri dönüşümü Avrupa’da %37 Amerika’da ise %66.5’tir. İçecek kutularının geri dönüşümü tüketim hızından dolayı daha çabuk ve kolay değerlendirilir fakat bir alüminyum cephe sisteminin ömrü bulunduğu yapının ömrüne paralel olarak ortalama 50 yıldır, cephe profilinin geri dönüşümü için uzun yıllar beklemek gerekir.

Çevreye ve enerji ekonomisine katkısını düşünürsek alüminyum içecek kutularının geri dönüşümünü teşvik edelim…
Saf alüminyumun genel özelliklerine detaylı bir göz atalım…
• Yerkabuğunda en çok bulunan üçüncü elementtir.
• Boksit madeni temel hammaddesidir.
• En yeni fakat en çok kullanılan demir dışı metaldir.
• Alüminyum içeren mineraller oldukça stabildir.
• Fiziksel ve kimyasal özellikler saflığına bağlıdır.
• Saflık derecelerine göre terminoloji;
• %99: Düşük derece saflık
• %9-99.9: Ticari
• 99.9-99.95: Süper saflık
• Düşük yoğunluk
• Yüksek elektrik ve ısıl iletkenlik >
• Yüksek yansıma
• Mükemmel korozyon direnci
• Alaşımlama ile yüksek mukavemet
• İmal usullerine yatkın(Döküm, plastik şekil verme, kaynak, talaşlı imalat,yüzey işlem)
• Ticari saflıktaki alüminyumda temel empüriteler Fe ve Si’dir.

Mekanik özellikler

• Saf alüminyumda bulunan empüriteler malzemenin çekme mukavemetini arttırır.
• Alaşımlama ile yüksek mukavemetli çeliğe denk dayanım elde edilebilir.

Fiziksel özellikler
• Ergime sıcaklığı; 660.50
• Buharlaşma sıcaklığı; 24940
• Katı yoğunluğu; 2699 kg/m3
• 7000 yoğunluğu; 2357 kg/m3
• 200’de gen.katsayısı; 23x10-6/K
• 250’de termal iletkenlik; 237 W/cmK
• Ergime ısısı; 397J/g
• Buharlaşma ısısı; 10.8 kJ/g
• Isı kapasitesi; 0.90 J/gK
• Atomik ve kristal yapı Atom numarası; 13
• Atom ağırlığı; 26.98
• Farklı izotopları var. Kristal kafes yapısı yüzey merkezli kübiktir.
• Koordinasyon sayısı 12’dir.
• Atom çapı 2.86x10-6dir.

Şimdi kullandığımız 6063 Al-Mg-Si alaşımında elde edilen mukavemet değerine nasıl bir mekanizma ile ulaşıldığını teknik olarak açıklayalım.
Çökelti sertleşmesi mekanizması 6063 alaşımının mukavemet kazanmasında etkin çalışan üç aşamalı bir mekanizmadır.


• Çözeltiye alma
• Hızlı soğutma
• Yaşlandırma (Termik)

İlk iki aşama pres ısıl işlemi olarak tanımlanır ve mukavemet artışına altyapı bu aşamalarda sağlanır. Yaşlandırma aşaması ise endüstride termik olarak adlandırılır ve nihai mukavemet bu ısıl işlem sonunda kazanılır.

Mikroyapıda bir örneği halka içerisine alınan siyah partiküller alaşımın kompozisyonu ve gördüğü termomekaniksel işlemler gereği oluşan Mg2Si intermetalik fazıdır. Oluşan bu faz plastik deformasyona karşı gerilme anlarında yüklenen dislokasyonların hareketini sınırlar yeni dislokasyonlar oluşmasına sebep verir ve dislokasyon kilitlenmesi meydana gelir.Bu mikro boyuttaki tanelerin yükleme anlarında dislokasyonlarla girdiği etkileşim sonucu bu mekanizma ile arzulanan mukavemet değerlerine 6063 alüminyum alaşımda ulaşabiliyoruz.