Ny kunskap kan ge bättre återvunnet aluminium

Att återanvända gjutet aluminium sparar stora mängder energi. Men tillförlitlighet och hållfasthet kan bli bättre. I en ny doktorsavhandling från Tekniska högskolan vid Jönköping University har Anton Bjurenstedt hittat 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.

– 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.

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.

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.

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

Länk till avhandlingen Länk till annan webbplats, öppnas i nytt fönster.