آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم + کتاب

استفاده از آلومینیوم و آلیاژهای آن در بسیاری از کاربردها مقرون به صرفه است، به طوری که از آن ها در صنایعی نظیر حمل و نقل، هوافضا، ساختمان سازی، قطعات هواپیما، قطعات خودرو، مخازن تحت فشار برای کاربردهای دمای پایین، اسباب و وسایل خانه مانند ظروف آشپزخانه استفاده می شود. بدون شک این گستره ­ی وسیع از کاربردهای آلومینیوم و آلیاژهای آن، از ویژگی های فوق­ العاده این فلز ناشی می شود. جمع شدن ترکیبی منحصر به فرد از ویژگی های مختلف در فلز آلومینیوم، سبب شده است که این فلز یکی از پر استفاده ­ترین مواد فلزی باشد، به طوری­ که در کاربر های متنوعی از فویل های بسته ­بندی تا کاربردهای استراتژیک مهندسی به کار گرفته می شود. آلومینیوم با داشتن چگالی (۲٫۷ گرم بر سانتی متر مکعب) برابر با یک سوم چگالی فولادها، نسبت به آن ها بسیار سبک ­تر است. چنین وزن پایینی به همراه استحکام بالا در بعضی از آلیاژهای آلومینیوم (حتی فراتر از استحکام فولاد)، امکان طراحی و تولید ساختارهایی با نسبت استحکام به وزن بالا را فراهم می ­آورد. چنین ساختارهایی، گزینه هایی بسیار مناسب برای استفاده در قطعات فضایی، ساخت فضاپیماها و همچنین وسایل نقلیه آبی و خاکی می باشد.

 

 

سطح آزاد آلومینیوم، به واسطه­ ی ترکیب شدن با اکسیژن محیط و تشکیل یک لایه نازک از اکسید آلومینیوم به ضخامت چند هزارم سانتی ­متر، مانع از تماس اکسیژن با لایه های زیرین آلومینیوم شده و از اکسید شدن بیشتر قطعه جلوگیری می کند. بنابراین اکسید شدن سطوح قطعات آلومینیومی می ­تواند از خوردگی آن ها در محیط های مختلف نظیر آب دریا، هوای مرطوب، تماس با مواد فیزیکی و شیمیایی گوناگون جلوگیری کند.

آلومنیوم قابلیت بازتاب بخش عمده ­ای از طول موج های نور مرئی (۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر) را دارد. این ویژگی سبب کاربرد این فلز در بازتابنده های نوری و ساخت صفحات محافظ در برابر نور، امواج رادیویی و تشعشع های حرارتی مادون قرمز شده است. لازم به ذکر است که برای برخورداری از توانایی بازتاب حداکثری، محصولات آلومینیومی بعد از ساخت پولیش می شوند. یکی از دلایل استفاده از آلومینیوم در ظروف آشپزخانه و همچنین مبدل های حرارتی آبی و روغنی، هدایت حرارتی بالای این فلز می باشد، به طوری که آلومینیوم بعد از نقره، مس و طلا دارای بیشترین هدایت حرارتی می باشد. همچنین آلومینیوم از هدایت الکتریکی بالایی برخوردار است، به طوری که در یک وزن مساوی با فلز مس، دو برابر این فلز از خود رسانایی الکتریکی نشان می­ دهد. به همین دلیل است که در کابل های طویل انتقال برق، که نیازمند رسانایی الکتریکی بالا توام با استحکام بالا است، از کابل های آلومینیومی تقویت شده با هسته فولادی استفاده می شود.

 

 

 

 

آلیاژهای آلومینیوم

آلیاژهای آلومینیوم بعد از فولادها، پرکاربردترین ماده­ ی فلزی است. معمولاً آلیاژهای آلومینیوم به دو دسته کلی طبقه ­بندی می شوند: آلیاژهای ریختگی و آلیاژهای کار پذیر. آلیاژهای کارپذیر از نقطه­ نظر ترکیب شیمیایی و ساختار میکروسکوپی با آلیاژهای ریختگی کاملاً تفاوت دارند. هر دو دسته از آلیاژهای ذکر شده، به ­طور مجزا به دو دسته ­­ی عملیات حرارتی پذیر و عملیات حرارتی ناپذیر تقسیم می شوند. منظور از عملیات حرارتی پذیر بودن آلیاژهای آلومینیوم آن است که بتوان استحکام آلیاژ را با فرایند رسوب سختی، افزایش داد. به طور کلی دسته­ ای از آلیاژهای ریختگی و کارپذیر که دارای عناصری مانند مس، منگنز، سیلیسیوم و روی می­ باشند، از قابلیت رسوب سخت شوندگی برخوردار هستند.

 

• آلیاژهای ریختگی آلومینیوم:

فرایند اصلی تولید آلیاژهای ریختگی، شامل ذوب و ریخته­ گری می باشد. در این دسته از آلیاژ ها، هدف، تولید شکل نهایی قطعه به وسیله مذاب ریزی مستقیم می باشد. برای تولید مذاب آلومینیوم های ریختگی از انواع مواد شارژ شامل شمش های اولیه آلومینیوم با خلوصی در حدود ۹۹٫۷ درصد، شمش های ثانویه ی حاصل از ذوب مجدد قراضه ها و برگشتی ها، قراضه ها، برگشتی ها شامل قطعات اسکرپ، سیستم های راهگاهی و تغذیه ها و در نهایت آلیاژساز یا آمیژن ها استفاده می شود.

 

در خصوص آلومینیوم های ریختگی، می توانید نوشته های زیر از عصر مواد را هم مشاهده بفرمایید:

• کاربردهای عمومی آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم – قسمت اول
• کاربردهای عمومی آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم – قسمت دوم
• اثر عناصر آلیاژی در آلومینیوم ریختگی – قسمت اول
• اثر عناصر آلیاژی در آلومینیوم ریختگی – قسمت دوم
• ۳۱ دلیل برای گسترش تولید و مصرف آلیاژهای ریختگی آلومینیوم
• تولید قطعات آلومینیومی به روش ریخته گری دایکاست + ویدیو
• ویدیویی دیدنی از کارخانه پیشرفته ریخته گری دایکاست آلومینیوم در تایوان

 

ریخته گری ماسه ای آلومینیوم

 

ریخته گری دایکاست آلومینیوم

 

 

• آلیاژهای کارپذیر آلومینیوم

در این دسته، ابتدا آلیاژ به صورت شمش ریخته­ شده و سپس تحت یکی از فرایندهای کارسرد مانند نورد، فورج، سوراخ­ کاری و … با توجه به محصول نهایی مورد نظر، قرار می­ گیرد. به طور معمول برای تهیه شمش کارپذیر یا نوردی، از دو روش مداوم و نیمه مداوم استفاده می شود. در استانداردهای انجمن آلومینیوم (Aluminum Association)، آلیاژهای کارپذیر به هشت گروه تقسیم می شوند. گروه مربوط به هر آلیاژ، با یک عدد چهار رقمی تعیین می شود.  طبق این استاندارد، عدد اول از سمت چپ بیانگر گروه اصلی آلیاژ است. با ثابت ماندن مقدار ارقام اول، سوم و چهارم در این نامگذاری، رقم دوم نشان دهنده این است که تغییر یا اصلاحی روی آلیاژ با کم و زیاد کردن عناصر یا کاهش ناخالصی ها انجام گرفته یا نگرفته است. بدین صورت که اگر رقم دوم صفر باشد نشان دهنده آلیاژ اصلی و عدم اصلاح آن است. در صورتی که رقم دوم از ۱ تا ۹ باشد، نشان دهنده اصلاح آلیاژی است.

مفهوم ارقام سوم و چهارم در گروه ۱، مقدار حداقل خلوص آلومینیوم است. برای مثال، ۱۰۷۰ نشان دهنده آلومینیوم با خلوص ۹۹٫۷۰، ۱۱۴۵ نشان دهنده آلومینیوم با خلوص ۹۹٫۴۵ و ۱۲۰۰ نشان دهنده آلومینیوم با خلوص ۹۹٫۰۰ است.

برخلاف سری ۱XXX، ارقام سوم و چهارم در گروه های ۲ تا ۸ معنی خاصی نداشته و تنها آلیاژهای یک گروه را از هم تفکیک می کند. مثلاً در آلیاژ ۷۰۷۵، ۷۵ دارای مفهوم خاصی نیست.

 

هشت گروه آلیاژی ذکر شده، دارای ترکیب شیمیایی و خواصی متفاوت از یکدیگر می­ باشند، که در ادامه به شرح مختصری از آن ها می ­پردازیم:

   

آلومینیوم های سری ۱XXX

آلومینیوم تقریباً خالص؛ دارای کاربردهایی در صنایع غذایی، دارویی و رسانای قوی جریان الکتریسیته

 

آلومینیوم های سری ۲XXX

آلیاژ آلومینیوم و مس؛ دارای کاربردهایی در صنایع هوایی، ابزار آلات و قطعات ماشین

 

آلومینیوم های سری ۳XXX

آلیاژ آلومینیوم و منگنز؛ دارای ویژگی هایی نظیر مقاومت به خوردگی، تراشکاری خوب و خواص مکانیکی مطلوب

 

آلومینیوم های سری ۴XXX

آلیاژ آلومینیوم و سیلیسیم؛ با قابلیت شکل پذیری و سیالیت خوب

 

آلومینیوم های سری ۵XXX

آلیاژ آلومینیوم و منیزیم؛ دارای ویژگی هایی نظیر مقاومت به خوردگی، مقاومت به خستگی و جوش پذیری مطلوب

 

آلومینیوم های سری ۶XXX

آلیاژ آلومینیوم، منیزیم و سیلیسیم؛ دارای کاربردهایی در صنایع هوایی، دریایی، لوله سازی و مقاومت به خوردگی و جوش پذیری مطلوب

 

آلومینیوم های سری ۷XXX

آلیاژ آلومینیوم و روی؛ دارای ویژگی هایی نظیر مقاومت به خوردگی و استحکام بسیار بالا

 

آلومینیوم های سری ۸XXX

آلیاژ آلومینیوم با سایر عناصر (مانند لیتیوم)؛ دارای ویژگی هایی نظیر قابلیت تراشکاری خوب و مقاومت در برابر خوردگی داغ

 

بدون شک تصور دنیای مدرن امروزه بدون آلومینیوم و آلیاژهای آن غیرممکن است، لذا برای شناخت بیشتر این فلز و دسترسی به نکات و توضیحات تکمیلی در این حوزه، پیشنهاد می شود بخش آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم از کتاب “Alloying: Understanding the Basics” ویرایش شده توسط Joseph R. Davis و از انتشارات ASM را از وب سایت عصر مواد دریافت کرده و مطالعه فرمایید:

 

 

Aluminum and Aluminum Alloys

 

فرمت: PDF

تعداد صفحه: ۶۸

زبان: انگلیسی

حجم: ۱٫۶۵ مگابایت

لینک دانلود: