Kapat
IMG_1108
Malzeme Bilimi 0

Alüminyum Alaşımları ve Üretim Yöntemleri

Alüminyum Nedir?

Alüminyum atom numarası 13, atom ağırlığı 26.981 g/mol, ergime sıcaklığı 660 °C olan gümüşümsü renkte ve 2.7 g/cm3 olan bir metaldir. Yer kabuğunda en çok bulunan metal olup elementler arasında dünyada en çok bulunan 3. elementtir. Oksijene afinitesi yüksek olduğundan doğada saf olarak değil oksit ya da silikat halde bulunur.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden David D. Hsu tarafından hazırlanan bir kimya web sitesi olan Chemicool’a göre, magnezyumun ekstra bir proton aldığı bir füzyon reaksiyonundan dolayı alüminyum oluşmuştur. Danish Hans Christian Oersted ilk alüminyum ekstraktifini 1825 yılında gerçekleştirmiştir.[1]

Alüminyum tercih sebepleri

  • Düşük yoğunluk (yoğunluğu çeliğin 3’te biri)
  • Spesifik mukavemet (s/r) Çelik= 58 MPa /g.cm-3 Alüminyum= 110 MPa /g.cm-3
  • Yüksek rijitlik
  • Şekil alabilme kabiliyeti
  • Alümina tabakası sayesinde uzun ömürlülük
  • İzotropik düzlemsel mekanik özellikler
  • Yüksek tokluk
  • Korozyon dayanınımı
  • İletkenlik
  • Geri dönüşüm

Tarihte alüminyumun teknik alanlarda kullanımından ziyade estetik anlamda da kullanımları çokça görülmüştür. Napolyon 19. yüzyılda sarayına gelen en seçkin misafirlerine alüminyumdan çatallar sunarken, diğer davetlilere altın çatallar verilirdi.

Benzer şekilde 1884 yılında inşa edilen The Washington Monument da dönemde çok değerli olan 2.834 kg alüminyumdan inşa edilmiştir.

Şekil 1: The Washington Monument’ın 1884 yılında ve günümüzdeki hali

Bunlarla birlikte Romanya’nın Cluj kentinde bulunan ve 250.000 yaşında olduğu iddia edilen bir taşın %90 alüminyum içermesi ve Romanyalı Ufo-bilimci Gheorghe Cohal’a göre test sonuçları cismin, Dünya’daki teknoloji ile yapılamayacak bir cisim olduğuna işaret etmesi alüminyum akılda yeni sorular bıraktı.

Şekil 2: 250.000 yaşında olduğu iddia edilen taş

Georgi Shonin ve Valeri Kubasov, Rus kozmonotlar Soviet Soyuz 6 görevi için 1969’da uzaya çıktıklarında çelik, alüminyum ve titanyum alaşımları üzerine kaynak denemeleri yapıp Dünyadaki farklılıkları incelemiştir.[2] [3]

Metalik Alüminyum Nasıl Elde Edilir?

Alüminyum yer kabuğunda saf halde bulunmadığından bir takım işlemlere maruz bırakılarak metalik alüminyum eldesi sağlanır. Al yer kabuğunda demir, silisyum, oksijen gibi elementlerle bileşik halde bulunur. Bu yapılardan en önemlilerinden biri de boksittir. Boksit, hidratlı alüminyum oksittir, saf alüminyum oksit Bayer Prosesi ile elde edilir.

Şekil 3: Bayer Prosesi şematik görünümü

Öncelikle ince öğütülmüş ve toz haline getirilmiş boksit, cevherdeki alüminyumu sodyum alüminata dönüştürecek şekilde reaksiyona sokulur.

Al2O3 + 2 NaOH à 2 NaAlO2 + H2O

Ferit ve silikalar barındıran alüminat solusyonu Al2(OH)3’ün çökelmesi için su ile yavaşça soğutulur.

NaAlO2 + 2H2O à Al(OH)3 + NaOH

Al(OH)3 koyulaşır, yıkanır ve Al2O3 eldesi için 1100 °C’de kalsinasyona sokulur.

Al2O3 ergiyik, kraylit(Na3AlF6) banyosunda çözünür ve karbon anotlar kullanılarak bir elektrolitik hücrede elektroliz edilir.

Al2O3’den Al eldesi ise Hall-Heroult Prosesi ile gerçekleşir.

Şekil 4: Hall-Heroult Prosesi şematik gösterimi

Bu işlemde elektroliz sayesinde ergiyik alüminyum sıvı durumda karbon katot astar etrafında çöker ve dibe batar. Anotta oksijen toplanır ve salınır. Çöken ergiyik Alüminyum boşaltılır ve gaz giderme işlemine tbi tutulur. Elde edilen alüminyum genellikle demir ve silisyum bulundurur ve %99,5-99,9 safiyettedir. [4]

ALÜMİNYUM ALAŞIMLARI KULLANIM ALANLARI

1xxx alaşımları

Genellikle transmisyonlar, kablolar gibi elektrik endüstrisinde kullanılır. 1350 elektrik uygulamasında kullanırken 1100 alaşımı gıda tepsisi üretiminde de kullanılır. 1050 alaşımı ise yalıtım malzemesi, filtre ve esnek boru(H18/H19) olarak kullanılabilir.

2xxx alaşımları

Yüksek mukavemet istenen havacılık(2024) uygulamalarında kullanılabilir.

3xxx alaşımları

Boru, sıvı tankları ve mimari uygulamalarda sıkça kullanılır.

4xxx alaşımları

Kaynaklı yapılarda, levha üretiminde, otomobil parçaları üretiminde kullanılmaktadır. 4043 alaşımı 6xxx serisi ile kaynak uygulamasında filler olarak sıkça kullanılır.

5xxx alaşımları

Basınçlı tanklar, denizaltı uygulamaları gibi korozif ortamlarda kullanılır. 5052 elektronik, 5083 deniz uygulamaları, 5005 levha mimari uygulamalar, 5182 içece kabı uygulamalarında kullanılır. Amerikan Ordusu’nun Bradley Fighting aracı 5083 ve 7xxx serisi alüminyum alaşımlarından yapılmıştır.

6xxx alaşımları

Ekstrüzyon uygulamalarında sıkça kullanılır. 6061 serisi deniz araçlarınde ve kamyonlarda sıkça kullanılır. Iphone 6 ekstrüzyonu da 6xxx serisi alaşımdan üretilmiştir.

7xxx alaşımları

Uçak parçaları yapımı ve diğer yüksek dayanım istenen yerlerde kullanılır. 7050 ve 7075 alaşımları havacılık endüstrisinde çok sık kullanılan iki alaşımdır. Apple Watch 2015 yılında 7xxx alaşımı ile üretilmiştir. Finstok uygulamalarında da kullanılabilir.(7072-H19)

8xxx alaşımları

İzolasyon(8006-0), finstok(8006-0/H22, 8011-0), esnek boru 8006-H22, 8011-0)[5][6]

Şekil 5: Alaşım serilerinin bazı farklılıkları

Şekil 6: Bazı alaşımların korozif ortamlardaki kullanımı ve dayanımı

Şekil 7: Bazı alaşımların fiziksel özellikleri

 

KAYNAKÇA

  1. Facts About Aluminum Stephanie Pappas, Live Science Contributor | September 28, 2014
  2. Microgravity Research in Support of Technologies for the Human Exploration and Development of Space and Planetary Bodies1 Jul 2000 by Committee on Microgravity Research and Space Studies Board-
  3. https://awo.aws.org/2015/07/welding-in-space/ Erişim tarihi: 01.43/11.08.2017
  4. (Metals Handbook, 8th ed.vol.7. American Society for Metals, 1972)
  5. Alüminyum ve Alaşımları Duzce University, Kaynaşlı Vocational College, Corrosion Research Laboratory
  6. http://www.aluminum.org/resources/industry-standards/aluminum-alloys-101 Erişim tarihi: 02.02/11.08.2017

BİNLERCE ABONE ARASINA KATIL

En kaliteli, en geçerli, en iyi mühendislik bilgilerini abone olarak, takipte kalarak öğrenebilirsin!

Abonelik işleminiz tamamlandı.

Hata oluştu.

MalzemeBilimi.Net'te yazar olarak siz de para kazanabilirsiniz! Yazar olmak için tıklayın!

Ahmet Seisoğlu

Ahmet Seisoğlu

Metalurji ve Malzeme Mühendisi

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir