Aluminium ist ein leichtes und dehnbares Metall. Es gehört zur Gruppe III des Periodensystems, trägt die Bezeichnung Al, hat eine Ordnungszahl von 13 und eine Atommasse von 26,98154.
Die Bedeutung von Aluminium
Aluminium hat außergewöhnliche Eigenschaften, die seine vielfältigen Einsatzmöglichkeiten erklären. Nach Eisen ist es der zweitbeliebteste Werkstoff. Verformbares Aluminium lässt sich leicht in jede beliebige Form bringen, und die Oxidschicht macht es korrosionsbeständig, so dass die Lebensdauer von Aluminiumprodukten länger ist. Darüber hinaus sind die hohe elektrische Leitfähigkeit, die Ungiftigkeit und die einfache Verarbeitung zu nennen.
Diese physikalischen Eigenschaften von Aluminium bestimmen seine Beliebtheit. Aluminium ist unverzichtbar bei der Herstellung von Automobilen, Eisenbahnwaggons und Schiffen. Eine breite Palette von Aluminiumprodukten wird im modernen Bauwesen verwendet. Aluminium ist das wichtigste Material für den Bau von Hochspannungsleitungen. Ungefähr die Hälfte der jährlich weltweit verkauften Küchengeräte wird aus diesem Metall hergestellt. Getränkedosen aus Aluminium sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken, und in Apotheken gibt es keine in Aluminiumfolie verpackten Medikamente mehr. Die Bedeutung von Aluminium für die moderne Wirtschaft kann kaum überschätzt werden. Und der Verbrauch von Aluminium und seinen Legierungen ist indirekt ein Indikator für den technologischen Entwicklungs- und Innovationsstand der gesamten Wirtschaft.
Wie hoch ist die Dichte von Aluminium?
Die geringe Dichte von Aluminium ist einer seiner Hauptvorteile. Das Verhältnis zwischen Aluminium und anderen Metallen stellt sich wie folgt dar:
- Aluminium: 2,70 g/cm3.
- Titan: 4,51 g/cm3.
- Magnesium: 1,74 g/cm3.
- Beryllium: 1,85 g/cm3.
Die Dichte von Aluminium und anderen Werkstoffen ist eine physikalische Größe, die das Verhältnis zwischen der Masse des Werkstoffs und dem eingenommenen Volumen beschreibt. Die SI-Maßeinheit für die Dichte ist kg/m3. Für die Dichte von Aluminium wird jedoch häufig die anschaulichere Maßeinheit g/cm3 verwendet.
Die Dichte eines Materials hängt von der Temperatur ab. Sie nimmt in der Regel mit steigender Temperatur ab. Andererseits nimmt das spezifische Volumen - das Volumen pro Masseneinheit - mit steigender Temperatur zu. Dieses Phänomen wird als Wärmeausdehnung bezeichnet. Sie wird in der Regel als Wärmeausdehnungskoeffizient ausgedrückt, der die Längenänderung in Abhängigkeit von der Temperaturstufe angibt, zum Beispiel mm/mm/°C.
Theoretische Dichte von Aluminium
Im Vergleich zu anderen Metallen beträgt die theoretische Dichte von Aluminium bei Raumtemperatur (20 °C) 2698,72 kg/m3. Wenn Aluminium von einem festen in einen flüssigen Zustand übergeht, sinkt seine Dichte stark von 2,55 auf 2,34 g/cm 3 .
Bei der Analyse der Festigkeit von Aluminium ist es wichtig, die Unterschiede zwischen den verschiedenen Legierungen zu berücksichtigen. Die Unterschiede in der Dichte der verschiedenen Aluminiumlegierungen sind darauf zurückzuführen, dass sie unterschiedliche Legierungselemente in unterschiedlichen Mengen enthalten. Andererseits sind einige Legierungselemente leichter als Aluminium, während andere schwerer sind. Legierungselemente, die leichter sind als Aluminium, sind:
- Silizium (2,33 g/cm3).
- Magnesium (1,74 g/cm3).
- Lithium (0,533 g/cm3).
Legierungselemente, die schwerer sind als Aluminium, sind:
- Eisen (7,87 g/cm3).
- Mangan (7,40 g/cm3).
- Kupfer (8,96 g/cm3).
- Zink (7,13 g/cm3).
Die leichtesten und schwersten Aluminiumlegierungen
Wie bereits erwähnt, hängen die Festigkeit und Dichte von Aluminium von der Legierung ab. Eine der leichtesten Aluminiumlegierungen ist die Gusslegierung 518.0 (7,5-8,5% Magnesium) - 2,53 g pro Kubikzentimeter. Die schwersten Aluminiumlegierungen sind die Gusslegierungen 222.0 und 238.0 mit einem Nennkupfergehalt von 10 %. Ihre Nenndichte beträgt 2,95 g pro Kubikzentimeter. Die leichteste Legierung zum Umformen ist die Aluminium-Lithium-Legierung 8090 mit einem Nennlithiumgehalt von 2,0 %. Ihre Nenndichte beträgt 2,55 g pro Kubikzentimeter. Die schwerste Aluminiumlegierung für die Umformung ist die Legierung 7175: 2,85 g pro Kubikzentimeter. Die physikalischen Eigenschaften von Aluminium bestimmen die Verwendung der verschiedenen Legierungsarten. Von den zehn Schlüsselindustrien gehören fünf zum Verkehrssektor, der ein wichtiger Bereich für die Entwicklung von Leichtbauanwendungen ist, die einen hohen Aluminiumanteil erfordern. Die anderen fünf sind die Informationstechnologie, die Robotik, die Energieerzeugung, die Landmaschinen und die Medizin, die ebenfalls wichtige Anwendungen für Aluminium darstellen.
