Come produrre leghe di alluminio

L'abbondanza naturale e la bassa densità dell'alluminio ispirano i progettisti a trovare molti usi per questo materiale. L'aggiunta di piccole quantità di altri metalli lo rende abbastanza duro da essere un materiale strutturale.

Per molti anni i costruttori di aerei hanno utilizzato l'alluminio. Oltre a essere leggeri, i materiali devono essere rigidi e in grado di sopportare temperature estreme. Il litio, l'elemento metallico più leggero, può agire come impurità sostitutiva in un cristallo di alluminio. È stato riscontrato che il rame aumenta la resistenza delle leghe alluminio-litio. Anche il magnesio può essere utilizzato come elemento di lega al posto del litio. Le leghe non sono altrettanto resistenti alla corrosione. L'ossido di alluminio si forma sulla superficie dell'alluminio puro, creando un rivestimento protettivo, ma la sua formazione viene interrotta dalla presenza di impurità.
La semplice miscelazione di litio o magnesio con l'alluminio non è sufficiente per ottenere un metallo rigido. Nel bronzo, i grandi atomi di stagno rendono difficile lo scorrimento degli atomi di rame lungo i loro piani di scorrimento. Nell'acciaio, i piccoli atomi di carbonio riempiono gli interstizi del reticolo di ferro, impedendo ai piani di ferro di scivolare. Il litio e il magnesio non sono più grandi dell'alluminio e, se si trovano nei siti del reticolo, non impediscono agli atomi di scivolare.
Un processo chiamato indurimento per precipitazione riduce la malleabilità di una lega di alluminio. Il materiale viene riscaldato a una temperatura inferiore al punto di fusione. Questo aumenta la quantità di impurità che si scioglie nell'alluminio. La lega viene lasciata raffreddare a una velocità particolare e lasciata invecchiare per diversi giorni.

Sebbene un atomo di litio o di magnesio si inserisca nel reticolo di alluminio, non è così fortemente legato agli atomi di alluminio circostanti come lo sarebbe un atomo di alluminio corrispondente. Il reticolo subisce una certa tensione, distorcendosi. Il calore permette agli atomi di impurità di spostarsi nel cristallo. Quando alcuni atomi di litio si incontrano, si legano e formano un precipitato, un ammasso di atomi con un reticolo diverso (più piccolo). I precipitati bloccano i piani di scorrimento nel reticolo dell'alluminio. Il materiale con precipitati è significativamente più duro.
Le leghe di alluminio possono anche essere lavorate a freddo. La laminazione e la pressatura distorcono i grani e ne riducono le dimensioni.