الألومنيوم هو المعادن الأكثر وفرة في العالم ، وهو العنصر الثالث الأكثر شيوعًا الذي يضم 8 ٪ من قشرة الأرض. براعة الألومنيوم تجعله المعدن الأكثر استخدامًا على نطاق واسع بعد الصلب.

إنتاج الألومنيوم

يتم اشتقاق الألومنيوم من البوكسيت المعدني. يتم تحويل البوكسيت إلى أكسيد الألومنيوم (الألومينا) عبر عملية باير. ثم يتم تحويل الألومينا إلى معدن الألومنيوم باستخدام الخلايا الكهربائية وعملية هيرولت.

الطلب السنوي للألمنيوم

الطلب في جميع أنحاء العالم على الألومنيوم حوالي 29 مليون طن في السنة. حوالي 22 مليون طن من الألومنيوم الجديد و 7 ملايين طن يتم إعادة تدويرها من الألومنيوم. استخدام الألمنيوم المعاد تدويره هو مقنع اقتصاديًا وبيئيًا. يستغرق 14000 كيلو واط في الساعة لإنتاج 1 طن من الألمنيوم الجديد. على العكس من ذلك ، لا يستغرق الأمر سوى 5 ٪ من هذا لذكر وإعادة تدوير طن واحد من الألمنيوم. لا يوجد فرق في الجودة بين سبائك الألمنيوم المعاد تدويره.

تطبيقات الألومنيوم

نقيالألومنيومهو ناعم ، الدكتايل ، مقاوم للتآكل وله موصلية كهربائية عالية. يتم استخدامه على نطاق واسع لكابلات الرقائق والموصل ، ولكن السبائك مع العناصر الأخرى ضروري لتوفير نقاط القوة الأعلى اللازمة للتطبيقات الأخرى. الألومنيوم هو واحد من أخف المعادن الهندسية ، مع نسبة القوة إلى الوزن متفوقة على الصلب.

من خلال استخدام مجموعات مختلفة من خصائصها المفيدة مثل القوة والخفة ومقاومة التآكل وإعادة التدوير والقدرة على التكوين ، يتم استخدام الألومنيوم في عدد متزايد من التطبيقات. تتراوح هذه المجموعة من المنتجات من المواد الهيكلية وحتى رقائق التعبئة الرقيقة.

تسميات السبائك

يشيء الألومنيوم مع النحاس والزنك والمغنيسيوم والسيليكون والمنغنيز والليثيوم. الإضافات الصغيرة من الكروم ، التيتانيوم ، الزركونيوم ، الرصاص ، البزموت والنيكل مصنوعة أيضا الحديد موجود دائما بكميات صغيرة.

هناك أكثر من 300 سبائك مطاربة مع 50 استخدام مشترك. يتم تحديدها عادةً بواسطة نظام أربعة أرقام نشأ في الولايات المتحدة الأمريكية وهو الآن مقبول عالميًا. يصف الجدول 1 نظام السبائك المطاوع. تحتوي السبائك المصبوب على تسميات مماثلة واستخدام نظام خمسة أرقام.

الجدول 1.تسميات لسبائك الألمنيوم المطاوع.

لسبائك الألمنيوم المطاوع غير المخصصة 1xxx ، يمثل آخر الرقمين نقاء المعدن. هم ما يعادل الرقمين الأخيرين بعد النقطة العشرية عندما يتم التعبير عن نقاء الألومنيوم إلى أقرب 0.01 في المئة. الرقم الثاني يشير إلى التعديلات في حدود الشوائب. إذا كان الرقم الثاني هو الصفر ، فإنه يشير إلى أن الألومنيوم غير المبطن له حدود شجاعة طبيعية و 1 إلى 9 ، تشير إلى شوائب فردية أو عناصر صناعة السبائك.

بالنسبة لمجموعات 2xxx إلى 8xxx ، تحدد آخر رقمين سبائك الألومنيوم المختلفة في المجموعة. الرقم الثاني يشير إلى تعديلات السبائك. يشير الرقم الثاني من الصفر إلى السبائك الأصلية والأعداد الصحيحة من 1 إلى 9 تشير إلى تعديلات متتالية من السبائك.

الخصائص الفيزيائية للألمنيوم

كثافة الألومنيوم

يحتوي الألومنيوم على كثافة حوالي ثلث الفولاذ أو النحاس مما يجعلها واحدة من أخف المعادن المتوفرة تجاريا. نسبة القوة العالية إلى الوزن تجعلها مادة هيكلية مهمة تسمح بزيادة الحمولة أو توفير الوقود لصناعات النقل على وجه الخصوص.

قوة الألومنيوم

الألومنيوم النقي ليس لديه قوة شد عالية. ومع ذلك ، فإن إضافة عناصر صناعة السبائك مثل المنغنيز والسيليكون والنحاس والمغنيسيوم يمكن أن تزيد من خصائص قوة الألومنيوم وتنتج سبيكة مع خصائص مصممة لتطبيقات معينة.

الألومنيوممناسبة تمامًا للبيئات الباردة. لديها ميزة على الصلب حيث تزداد قوة الشد مع انخفاض درجة الحرارة مع الحفاظ على صلوتها. الصلب من ناحية أخرى يصبح هش في درجات حرارة منخفضة.

مقاومة التآكل من الألمنيوم

عند تعرضها للهواء ، تتشكل طبقة من أكسيد الألومنيوم على الفور تقريبًا على سطح الألومنيوم. هذه الطبقة لديها مقاومة ممتازة للتآكل. إنه مقاوم إلى حد ما لمعظم الأحماض ولكنه أقل مقاومة للقلويات.

الموصلية الحرارية للألمنيوم

الموصلية الحرارية للألمنيوم أكبر ثلاث مرات من الصلب. هذا يجعل الألومنيوم مادة مهمة لكل من تطبيقات التبريد والتدفئة مثل مراسلي الحرارة. إلى جانب كونها غير سامة ، يعني هذا الخاصية أن الألومنيوم يستخدم على نطاق واسع في أواني الطهي وأدوات المطبخ.

الموصلية الكهربائية للألمنيوم

جنبا إلى جنب مع النحاس ، الألومنيوم لديه الموصلية الكهربائية عالية بما يكفي للاستخدام كموصل كهربائي. على الرغم من أن الموصلية للسبائك الموصلة الشائعة الاستخدام (1350) لا تقل عن 62 ٪ فقط من النحاس الصلب ، إلا أنه لا يمثل سوى ثلث الوزن وبالتالي يمكن أن يدير ضعف الكهرباء بالمقارنة مع النحاس من نفس الوزن.

انعكاس الألومنيوم

من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء ، يعتبر الألومنيوم عاكسًا ممتازًا للطاقة المشعة. انعكاس الضوء المرئي حوالي 80 ٪ يعني أنه يستخدم على نطاق واسع في تركيبات الإضاءة. نفس خصائص الانعكاس تجعلالألومنيوممثالي كمواد عازلة للحماية من أشعة الشمس في الصيف ، مع العزل ضد فقدان الحرارة في فصل الشتاء.

الجدول 2.خصائص الألومنيوم.

الخصائص الميكانيكية للألمنيوم

يمكن تشويه الألومنيوم بشدة دون فشل. يسمح ذلك بتشكيل الألومنيوم عن طريق المتداول ، والبثق ، والرسم ، والآلات والعمليات الميكانيكية الأخرى. يمكن أيضا أن يتم تصويرها إلى تسامح كبير.

يمكن استخدام كل ما عليك فعل السبائك والعمل البارد والمعالجة الحرارية لتكييف خصائص الألومنيوم.

تبلغ قوة الشد من الألمنيوم النقي حوالي 90 ميجا باسكال ولكن يمكن زيادة ذلك إلى أكثر من 690 ميجا باسكال لبعض السبائك القابلة للمعالجة بالحرارة.

معايير الألومنيوم

تم استبدال معيار BS1470 القديم بتسعة معايير. وترد معايير EN في الجدول 4.

الجدول 4.معايير الألمنيوم

تختلف معايير EN عن المعيار القديم ، BS1470 في المناطق التالية:

• التركيبات الكيميائية - دون تغيير.
• نظام ترقيم السبائك - دون تغيير.
• تغطي ترقيات المزاج للسبائك القابلة للعلاج الحرارية الآن مجموعة واسعة من الإغراءات الخاصة. ما يصل إلى أربعة أرقام بعد تقديم T للتطبيقات غير القياسية (على سبيل المثال T6151).
• ترميعات مزاج للسبائك غير القابلة للعلاج الحراري - لم تتغير الإغراءات الحالية ، لكن يتم الآن تعريف الإغراءات بشكل شامل من حيث كيفية إنشاءها. ناعم (O) مزاج هو الآن H111 وتم تقديم مزاج متوسطة H112. يتم الآن عرض الإغراءات من السبائك 5251 على أنها H32/H34/H36/H38 (أي ما يعادل H22/H24 ، إلخ). يتم عرض H19/H22 و H24 الآن بشكل منفصل.
• الخصائص الميكانيكية - تظل مشابهة للأرقام السابقة. 0.2 ٪ يجب الآن اقتباس الإجهاد الإثبات على شهادات الاختبار.
• تم تشديد التسامح بدرجات مختلفة.
  

  المعالجة الحرارية للألمنيوم

  يمكن تطبيق مجموعة من العلاجات الحرارية على سبائك الألومنيوم:

  • التجانس - إزالة الفصل عن طريق التدفئة بعد الصب.
  • الصلب-يستخدم بعد العمل البارد لتليين سبائك الصلب (1xxx ، 3xxx و 5xxx).
  • هطول الأمطار أو تصلب العمر (السبائك 2xxx ، 6xxx و 7xxx).
  • الحل المعالجة الحرارية قبل شيخوخة سبائك تصلب هطول الأمطار.
  • توفيه لعلاج الطلاء
  • بعد المعالجة الحرارية تتم إضافة لاحقة إلى أرقام التعيين.
  • اللاحقة F تعني "ملفقة".
  • س تعني "المنتجات المطاورة الصلب".
  • T يعني أنه تم "معالجة الحرارة".
  • W يعني أن المادة قد تم معالجتها بالحرارة.
  • تشير H إلى سبائك غير قابلة للعلاج غير الحرارية والتي "تعمل بارد" أو "تصلب الإجهاد".
  • السبائك غير القابلة للعلاج هي تلك الموجودة في مجموعات 3xxx و 4xxx و 5xxx.