Tema

Ny kunskap kan ge bättre återvunnet aluminium

Att återanvända gjutet aluminium sparar stora mängder energi. Men tillförlitlighet och hållfasthet kan bli bättre. I en doktorsavhandling från Tekniska högskolan vid Jönköping University finns några pusselbitar.

I sitt arbete på ett materiallabb fick Anton Bjurenstedt ofta i uppdrag att ta reda på varför en gjuten komponent hade gått sönder. Men ingen ställde frågan hur man kunde undvika att samma sak upprepades. Han sökte sig därför till Tekniska Högskolan vid Jönköping University för att fördjupa sig i vad som försämrade hållfastheten hos gjutet aluminium.

Fordonsindustrin, som är storanvändare av gjutna komponenter, har krav på sig att 95 procent av vikten av en bil ska kunna återvinnas. Produktion av återvunnen aluminium kan dessutom spara mycket energi; så lite som 5 procent av den energi som behövs för att producera nytt aluminium går åt vid återvinning. Men idag används vanligtvis inte återvunnet aluminium i komponenter där det behövs hög säkerhet, eftersom hållfastheten och tillförlitlighet inte är tillräckligt hög.

Järnet en pusselbit
– När man blandar och smälter ner olika sorters skräp finns det en risk för att det innehåller mer och mer järn. Det är som att blanda ut salt i vatten; det går bara att lösa upp en viss mängd innan det bildas klumpar. I hög temperatur är järnet upplöst i aluminiumet, men när det stelnar bildas det som vi kallar för järnrika faser, mikroskopiskt små samlingar innehållandes järn i materialet, förklarar Anton Bjurenstedt.

Genom att förstå hur de järnrika faserna bildas, växer och påverkar mekaniska egenskaper, kan man göra återvunnet gjutet aluminium mer användbart. Och på lite längre sikt kanske de till och med kan bidra till en högre hållfasthet. Anton Bjurenstedt har bland annat genomfört experiment där han med hjälp av röntgenutrustning sett i realtid hur de järnrika faserna bildades när aluminiumet stelnade. Han har också genomfört dragprov i svepelektronmikroskop och undersökt brottytor och brottprofiler.

Oxider behåller sin bindning till det smälta aluminiumet, men mellan de två torra ytorna finns ingen bindning och den oxiden kommer att forma en spricka i smältan. Bild: Anton Bjurenstedt

Bland annat upptäckte han att om man tillsatte till exempel mangan eller krom förändrades formen på de järnrika faserna, de bildades lättare och fördelade sig sämre i materialet.

Oxid ett problem
Aluminiumoxid är ett annat problem som tas upp i avhandlingen. Det bildas lätt på ytan av smält aluminium, ungefär som ett tunt tyg som ligger ovanpå en deg. När ”degen” blandas dras ”tyget” ner i blandningen och bildar veck. Mellan ”tyget” och ”degen” är det bra fästkraft, men där vecken bildas fäster materialet inte ihop.

– Problemet med oxider är att de inte går att mäta, säger Anton Bjurenstedt. De flesta är överens om att de gör hållfastheten sämre, men ingen har kunnat hitta sambandet.

Avhandling
Anton Bjurenstedt försvarade framgångsrikt sin avhandling On the influence of imperfections on microstructure and properties of recycled Al-Si casting alloys den 15 september.

Kontakt
Anton Bjurenstedt nås på 070-6030122

Läs också

Lättare bedöma risk för badsårsfeber
20 oktober, 2017 | Umeå universitet
Allt mer järn i sjöarna gör vattnet brunt
20 oktober, 2017 | Lunds universitet
Ultrastarka gammastrålar kan ta oss bortom ljusets gränser
19 oktober, 2017 | Chalmers University of Technology
Urtida växthuseffekt gav oss brandskyddade träd
18 oktober, 2017 | Naturhistoriska riksmuseet

Vi finns där du är @forskningsnyhet

Ny kunskap kan ge bättre återvunnet aluminium

 lästid ~ 2 min