{{Element|Ordnungszahl=13|Symbol=Al|Name=Aluminium|Atommasse=26,981538|EN=1,5|BP=2450 °C|MP=660 °C|Dichte=2,70 g/cm³|Ionenradius=57|Ivolt=577,54|Aradius=143,1|Enthalpie=326.4|IVolt2=1816,69|Wert=3|IVolt3=2744,8|Farbe=silbrig|Flamme=|Elektronenkonfiguration=[Ne] 3s2p1|EK-Wiki=[Ne] 3s<sup>2</sup>p<sup>1</sup>|pre=Magnesium|next=Silicium|Metall=Metall|E-Name=Aluminium|L-Name=|Verwendung=|Wortherkunft=Aluminium Es hat seinen Namen vom lateinischen Wort alumen (= Alaun).|L-Abk. bzw. redirect=#REDIRECT [[Aluminium]]|radioaktiv=|hoch=Bor|runter=Gallium|Bild-Element=|Bild-Verwendung=|www= wurde 1825 in Dänemark durch Oersted entdeckt.|E-Gruppe=|Sonstiges-kurz=Aluminium ist mit 8% das am häufigsten vorkommende [[Metalle|Metall]] der Erdkruste. |OZ3=013|WL=Sammlung|Text= == Herstellung von Aluminium als Werkstoff ==Der Werkstoff Aluminium ist ein guter elektrischer Leiter, besitzt eine gute Wärmeleitfähigkeit, eine große Dehnbarkeit und ist abhängig vom Reinheitsgrad, [[korrosion]]sbeständig.
Die [[Korrosion]]sbeständigkeit ist eine Folge von der starken Oxidationsneigung. Die sich bildende Oxidhaut schützt den Werkstoff und bildet sich bei Verletzung sofort neu.
=== Herstellung ===
Für die Gewinnung von Aluminiumoxid, dem Ausgangsprodukt der Aluminiumerzeugung durch [[Elektrolyse]], verwendet man Mineralien mit möglichst hohem Aluminiumgehalt, die für den Anschluss am wirtschaftlichsten sind.
* Reinst-Aluminium: Al 99,98 R
Der Werkstoff Aluminium hat bei einer [[Dichte]] von 2,7 kg/dm³ einen Schmelzpunkt von etwa 660°C. Er ist ein guter elektrischer Leiter, besitzt eine gute Wärmeleitfähigkeit, eine große Dehnbarkeit und ist abhängig vom Reinheitsgrad, [[korrosion]]sbeständig.Die [[Korrosion]]sbeständigkeit ist eine Folge von der starken Oxidationsneigung. Die sich bildende Oxidhaut schützt den Werkstoff und bildet sich bei Verletzung sofort neu. === Rein-Aluminium ===
Reinaluminium wird auf Grund seiner geringen [[Festigkeit]] von ~ 100 N/mm² nur begrenzt eingesetzt. Anwendungen sind Lebensmittelbehälter, Verpackungsfolien, Zierleisten, Schmuckwaren, Lampenkörper und –Reflektoren, Kochtöpfe und Geschirre. Die geringen [[Festigkeit]]swerte lassen sich durch Kaltverformung (z.B. Walzen, Drücken, Ziehen, Pressen) bis auf etwa 200 N/mm² steigern. Dabei verändert sich die [[Dehnung]], [[Härte]] usw. ebenfalls.
=== Aluminium-[[Legierungen]] ===
Um höheren Festigkeitsanforderungen (400-600 N/mm²) zu genügen, wird Aluminium mit bestimmten, u.U. sonst unerwünschten Partnern legiert. Dabei gehen Eigenschaften (z.B. [[Korrosion]]sbeständigkeit, geringer Verformungswiderstand) des Rein-Aluminiums verloren.
Diese wird von folgenden Ausscheidungshärtbaren Legierungstypen erfüllt:
* [[Al]]-[[Cu]]-[[Mg]] (AlCuMg 0,5 / AlCuMg 1,0): Bei dieser Legierungsart erfolgt die Ausscheidungshärtung auf Grund der höheren Löslichkeit der Cu-Al-Verbindung bei höheren Temperaturen. Da aber schon geringe Verunreinigungen (besonders durch Fe) die [[Diffusion]]svorgänge des [[Cu]] im Aluminium unterdrücken, enthalten [[Al]]-[[Cu]]-[[Legierungen]] meisten 0,5-1,0% [[Mg]], um diesen Einfluss aufzuheben. Daneben beschleunigt [[Mg]] die Ausscheidungsvorgänge. Durch den [[Cu]]-Gehalt nur bedingt schweißbar, [[korrosion]]sempfindlich, daher wird der Werkstoff plattiert.
* [[Al]]-[[Mg]]-[[Si]] (AlMgSi 0,5 / AlMgSi 1,0): Trotz großer Löslichkeit des [[Mg]] im [[Al]] härtet das System [[Al]]-[[Mg]] nicht aus. Erst durch den Zusatz von [[Silizium]] wird die [[Legierung]] [[Al]]-[[Mg]]-[[Si]] kalt- und warm ausscheidungshärtbar. Die Zerspanbarkeit und das Schweißverhalten sind gut.
* [[Al]]-[[Zn]]-[[Mg]] (AlZn, 4, 5 Mg 1): Bei dieser [[Legierung]] wird die Ausscheidungshärtbarkeit durch die Löslichkeit der [[Mg]]-[[Zn]]-Phase erreicht. Der Werkstoff ist kalt- und warm aushärtbar und wird für Schmiedeteile und Schweißkonstruktionen angewendet.
=== Kaltauslagern ===
Die wichtigsten Kaltauslagernden kaltauslagernden [[Legierungen ]] gehören zum Typ [[Al]]-[[Cu]]-[[Mg]].
Beim Kaltauslagern spielen sich folgende Vorgänge ab:
Beim Lösungsglühen (Homogenisieren) bei etwa 500°C soll das [[Kupfer]] im Aluminium gelöst werden.
Danach wird das Werkstück in Wasser abgeschreckt. Dadurch wird die normalerweise bei langsamer Abkühlung erfolgte Ausscheidung des Kupfers [[Kupfer]]s unterdrückt. Das gesamte [[Kupfer]] befindet sich jetzt in einer übersättigten Lösung. In diesem Zustand kann die Zugfestigkeit schon bis 40% über dem weichgeglühten Zustand liegen. Dabei ist der Werkstoff aber noch gut verformbar.An das Abschrecken schließt sich das Kaltauslagern (bei etwa 20°C) an. Nach wenigen Minuten beginnt sich die Ausscheidungshärtung durch den Anstieg von [[Härte]], [[Zugfestigkeit]] und [[Streckgrenze]] ohne nennenswerten Abfall der Bruchdehnung sowie durch Änderung physikalischer Eigenschaften (z.B. elektrische Leitfähigkeit) bemerkbar zu machen. Diese Vorgänge beruhen darauf, dass das Aluminiumgitter versucht, das in Lösung gehaltene [[Kupfer]] auszuscheiden. Dadurch kommt es zu [[Cu]]-reicheren Zonen, welche Gleitebene des Gefüges stärker blockieren.
Dieser Vorgang ist normalerweise nach etwa 5-8 Tagen abgeschlossen. Durch eine Temperaturerhöhung auf ~ 35°C lässt sich der Vorgang beschleunigen, eine Temperaturerniedrigung verzögert ihn.
ACHTUNG: DAS SCHWEIßEN AN DIESEN BLECHEN IST VERBOTEN!!!
=== Bezeichnung der Aluminium-Werkstoffe ===
Bei der Bezeichnung der Aluminium-Werkstoffe und Warmbehandlungszustände wird in der amerikanischen Normung zwischen nichtaushärtbaren und aushärtbaren [[Legierungen]] unterschieden.
== Schweißen von Aluminium ==
Wegen der Hochschmelzenden hochschmelzenden und dichten Oxide (Al2O3 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> = Tonerde) und wegen der Löslichkeit von [[Wasserstoff ]] H2 [[H]]<sub>2</sub> bringt das Schweißen von Aluminium und seinen [[Legierungen]] einige Schwierigkeiten mit sich.
Um überhaupt Schweißen zu können, muss die Oxidhaut entfernt werden. Dies geschieht entweder durch mechanische Vorbereitung (Schleifen) oder durch den Lichtbogen des Schweißverfahrens selber.
Aluminium reagiert mit [[WasserstoffWasser]] (2 Al + 3H2O ==3 [[Wasser|H<sub>2</sub>O]] [[Bild:Pfeil.gif]] Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Al2O3 + H2H<sub>2</sub>, die Löslichkeit beträgt 1 cm³ in 100 g Aluminium (schmelzflüssig). Im festen Zustand beträgt diese Löslichkeit nur noch 1/20-1/100. Daher scheidet sich [[Wasserstoff]]-Gas bei der Erstarrung aus und bildet Poren! Aus diesem Grund muss das [[Schutzgas]] absolut trocken sein und Feuchtigkeit sowie Verunreinigungen auf der Werkstückoberfläche entfernt werden.
Geschweißt wird Alu- und seine [[Legierungen]] mittels Wechselstrom und Hochfrequenzüberlagerung: Die Oxidhaut wird aufgerissen, wenn die positive Halbwelle an der Elektrode anliegt. Die Hochfrequenz wird überlagert, um den Nulldurchgang der Halbwelle zu überbrücken und den Lichtbogen zu stabilisieren. Außerdem ermöglicht die Hochfrequenzzündung ein berührungsfreies Zünden. Bei der Wechselstromschweißung wird die Elektrode stumpf gehalten, es kommt beim [[Schweißen]] zur Ausbildung einer Kugelkalotte.
