Aluminium Lexikon – der Werkstoff von A–Z

Webers "Taschenlexikon Aluminium" beinhaltet die wichtigsten Fachbegriffe der Aluminium-Industrie und informiert über Wissenswertes rund um das Thema Aluminium von A wie Alaun bis Z wie Ziehen. Es ist als Einstieg in die Beschäftigung mit dem Werkstoff gedacht.

Legierungen

Unter einer Legierung versteht man die Mischung eines Grundme­talls mit einem oder mehreren Legierungselementen, die metal­lisch oder auch nichtmetallisch (wie Silizium) sein können. Das Ziel ist die Verbesserung von Eigenschaften des Grundmetalls, vor allem der Festigkeit und der Korrosionsbeständigkeit. Daher wird, wie fast alle Gebrauchsmetalle, auch Aluminium überwie­gend in Form von Legierungen verwendet, außer Rein- und Reinst-aluminium.

Man benennt die Legierungen gemäß der europäischen Normung nach dem Legierungselement mit dem höchsten Anteil, zum Bei­spiel (Aluminium)-Magnesium-Legierung. In den EN-Kurzzeichen folgen auf das Prefix EN AW (EN = Europäische Norm, AW = Alu­minium-Wrought Alloy (Knetlegierung)) das Kürzel "Al" für Alumi­nium sowie die chemischen Kürzel der Legierungselemente nach fallendem Prozentanteil, zum Beispiel Al Mg4,5Mn0,7 (4,5 % Mag­nesium sowie 0,7 % Mangan).

Alternativ gibt es auch ein numerisches Bezeichnungssystem mit Legierungsnummern (Knetlegierungen vierstellig, Gusslegierun­gen fünfstellig). Diese vermeiden Missverständnisse beim Übergang von der alten (DIN) auf die neue Normung (EN). So wird die oben beschriebene Legierung numerisch mit EN AW - 5083 bezeichnet, eine Guss­legierung hätte das Prefix EN AC - (C für Cast Alloy (Gusslegie­rung)), worauf die fünfstellige Legierungsnummer folgt (zum Bei­spiel EN AC - 43300 beziehungsweise EN AC - Al Si9Mg). Teilweise werden auch Produktnamen verwendet, zum Beispiel Duralumin® für gewisse Aluminium-Mangan-Legierungen.

Aluminiumlegierungen werden durch Schmelzen, Sintern oder mechanisches Vermengen hergestellt. Je nach Eignung für die Verarbeitung unterscheidet man Guss- und Knetlegierungen, dabei jeweils noch aushärtbare und nichtaushärtbare:

  • Ihre Festigkeit wird in erster Linie durch den Grad der Kaltumformung bestimmt;
  • In nichtaushärtbaren beziehungsweise naturharten Legierungen sind die Elemente (bei geringer Konzentration) vollständig gelöst. Diese Werkstoffe lassen sich gut umformen;
  • In aushärtbaren Legierungen liegen die zulegierten Elemente bei Raumtemperatur in Form von Ausscheidungen vor. Deren Verteilung bestimmt die Festigkeit. Durch Lösungsglühen bei 450 bis 550 °C, einer Wärmebehandlung, gehen die Elemente vollständig in Lösung. Der Zustand wird durch Abschrecken eingefroren. Kontrollierte Ausscheidung bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur (zirka 140 bis 190 °C) erhöht die Festigkeit weit über das durch Umformen erzielbare Maß.

 

Gusslegierungen

Hierbei handelt es sich um allein durch Gießen verformbare, bis zu 20 Prozent Legierungselemente enthaltende Legierungen mit Sili­zium, Magnesium und Kupfer. Gussteile werden in der Regel nicht mehr verformt. Grundmetall ist meist Recyclingaluminium. Pri­märaluminium wird nur für besondere Anwendungen verwendet. Gute Gießbarkeit (dank Silizium) hat Vorrang vor Festigkeit.

Knetlegierungen

Diese für gutes Umformen ("Kneten", zum Beispiel durch Strang­pressen, Schmieden oder Walzen) bestimmten Legierungen ent­halten bis zu zehn Prozent Legierungselemente. Magnesium ergibt nichtaushärtbare, aber meerwasserbeständige Werkstoffe. Eine aushärtbare Legierung ist zum Beispiel das klassische, 1909 von dem Deutschen Alfred Wilm entwickelte Duralumin® (Marken­name), das Kupfer, Mangan und Magnesium enthält.

Weitere EntwicklungenMechanisches Legieren:

Wenn Schmelzen oder Sintern nicht möglich ist (zum Beispiel mit Keramik), werden Pulver von Alu­minium und Legierungselement in Hochenergie-Kugelmühlen zerrieben, wobei ein Teil der Pulver miteinander verschweißt und legiert. Auch Legieren unter Explosionsdruck ist möglich, zum Beispiel mit Titanpulver zu leichten, festen Werkstoffen.

Aluminium-Lithium-Legierungen haben eine geringere Dichte als Reinaluminium und sind daher zum Beispiel für die Raum­fahrt interessant. Wegen der hohen Herstellungskosten werden sie in der Regel auch nur hier eingesetzt.