آلومینیوم در کجای زندگی روزمره یافت می شود؟ زمینه های کاربرد آلومینیوم صنایع نفت و شیمیایی

"فلز بالدار" یکی از رایج ترین فلزات در زندگی روزمره و تولید است. آلومینیوم برای ساخت پل ها، اتومبیل ها، هواپیماها و حتی گوشی های هوشمند استفاده می شود.

Life.ru در مورد جاهایی که می توان از آلومینیوم استفاده کرد صحبت می کند.

در آسمان و در فضا

آلومینیوم برای اولین بار در سال 1900 "پرواز" کرد - به شکل قاب و پروانه های کشتی هوایی بزرگ LZ-1 فردیناند زپلین. اما فلز خالص نرم فقط برای آهسته مناسب بود هواپیماسبک تر از هوا آلومینیوم واقعاً "بالدار" قبلاً پنج برابر قوی‌تر بود، زیرا حاوی منگنز، مس، منیزیم، روی در درصدهای مختلف بود - آسمان و فضا توسط انواع دورالومین تسخیر شد، آلیاژی که در آغاز قرن بیستم توسط مهندس آلمانی اختراع شد. آلفرد ویلم.

این ماده امیدوار کننده بود ، اما محدودیت های زیادی نیز داشت - به اصطلاح پیری نیاز داشت ، یعنی فوراً قدرت ذاتی آن را به دست نمی آورد ، بلکه فقط با گذشت زمان. و نمی‌توان آن را جوش داد... و با این حال، فتح فضا دقیقاً با دورالومین آغاز شد که برای ساختن توپ اولین ماهواره مصنوعی معروف زمین نیز استفاده شد.

خیلی بعد، در اوج عصر فضا، آلیاژها و مواد مبتنی بر آلومینیوم با خواص بسیار قابل توجه تر ظاهر شدند. به عنوان مثال، دوستی آلومینیوم با لیتیوم باعث شده است که قطعات هواپیما و موشک‌ها بدون کاهش استحکام بسیار سبک‌تر شوند و آلیاژهای تیتانیوم و نیکل دارای خاصیت «سخت شدن برودتی» هستند: در سرمای فضا، شکل‌پذیری و شکل‌پذیری آنها قدرت فقط افزایش می یابد پوست شاتل فضایی بوران از ترکیبی از آلومینیوم و اسکاندیم ساخته شده بود: صفحات آلومینیومی-منیزیمی بسیار کششی تر شدند، در حالی که انعطاف پذیری را حفظ کردند و نقطه ذوب را دو برابر کردند.

مواد مدرن تر آلیاژ نیستند، بلکه کامپوزیت هستند. اما حتی در آنها پایه اغلب آلومینیومی است. یکی از مواد مدرن و امیدوارکننده هوافضا "کامپوزیت بور-آلومینیوم" نام دارد، که در آن الیاف بور در یک ساندویچ با لایه‌هایی از فویل آلومینیومی نورد می‌شوند و یک فشارهای بالاو دما، یک ماده بسیار بادوام و سبک وزن است. برای مثال، تیغه‌های توربین موتورهای هواپیمای پیشرفته، میله‌های باربر آلومینیومی بور هستند که در یک «جلف» تیتانیومی پوشانده شده‌اند.

در صنعت خودرو و حمل و نقل

امروز مدل های جدید رنج روورو جگوار، سهم آلومینیوم در ساختار بدنه 81 درصد است. اولین آزمایش‌ها با بدنه‌های آلومینیومی معمولاً به آئودی نسبت داده می‌شود که A8 ساخته شده از آلیاژهای سبک را در سال 1994 ارائه کرد. با این حال، در آغاز قرن بیستم، این فلز سبک بر روی یک قاب چوبی بود سبک شرکتیبدنه خودروهای اسپرت معروف بریتانیایی مورگان. "تهاجم آلومینیوم" واقعی به صنعت خودرو در دهه 1970 آغاز شد، زمانی که کارخانه ها شروع به استفاده گسترده از این فلز برای بلوک های سیلندر موتور و بدنه جعبه دنده به جای چدن معمولی کردند. کمی بعد چرخ های آلیاژی سبک به جای چرخ های فولادی مهر و موم شده رایج شدند.

این روزها، روند کلیدی در صنعت خودرو، برق است. و آلیاژهای سبک مبتنی بر آلومینیوم به ویژه در بدنسازی اهمیت پیدا می کنند: فلز "صرفه جویی در انرژی" یک وسیله نقلیه الکتریکی را سبک تر می کند، به این معنی که با یک بار شارژ باتری، مسافت پیموده شده را افزایش می دهد. بدنه‌های آلومینیومی توسط برند تسلا استفاده می‌شود، یک ترندسند در بازار خودرو در آینده، و این در واقع گویای همه چیز است!

هنوز خودروهای داخلی با بدنه آلومینیومی وجود ندارد. اما مواد ضد زنگ و سبک وزن در حال حاضر شروع به نفوذ به بخش حمل و نقل روسیه کرده است. یک نمونه معمولی ترامواهای فوق مدرن Vityaz-M با سرعت بالا است که فضای داخلی آن کاملاً از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است که عملاً ابدی هستند و نیازی به لمس مداوم ندارند. شایان ذکر است که ایجاد یک فضای داخلی یک تراموا به 1.7 تن آلومینیوم نیاز دارد که توسط کارخانه آلومینیوم کراسنویارسک Rusala تامین می شود.

"سقف، دیوارها، قفسه ها - همه چیز آلومینیومی است و این فقط پوشش ورق نیست، جزئیات پیچیده هستند، ترکیبی از عناصر تکمیلی و باربر، و تونل هایی برای تهویه و سیم کشی،ویتالی دنگایف، مدیر کل شرکت قطعات ماشین‌سازی کراسنویارسک، جایی که فضای داخلی آلومینیومی ویتاز ساخته شد، می‌گوید. - به علاوه، علاوه بر زیبایی شناسی، ما بالاترین ایمنی را نیز داریم: برخلاف پلاستیک و مصنوعی، داخل آلومینیومی در صورت وقوع آتش سوزی، مواد مضری منتشر نمی کند!

در 17 مارس سال جاری، 13 تراموا Vityaz-M در اطراف مسکو حرکت کردند و تا 5 آوریل آنها صد هزار مسافر اول را جابجا کردند! این حمل و نقل شهری سریع و بی صدا با کابین 260 نفر، دارای وای فای، کنترل آب و هوا، مکان برای افراد معلول و کالسکه و سایر عناصر رفاهی، برای عمر مفید 30 سال طراحی شده است که دو برابر مدل های قبلی است. در سه سال آینده، پایتخت 300 دستگاه ویتاز دریافت می کند که 100 دستگاه از آنها در این فصل روی ریل خواهد بود.

در چاپگرهای آینده

چاپگرهای سه بعدی آماتور اولیه که از فیلامنت پلاستیکی چاپ می‌کنند، دیگر کسی را شگفت‌زده نمی‌کند. امروز عصر پرینت سه بعدی سریال کامل قطعات فلزی آغاز می شود. پودر آلومینیوم شاید رایج ترین ماده برای فناوری به نام AF باشد (از Additive Fabrication، "تولید افزودنی"). افزودنی در انگلیسی "مکمل" است و در این معنی عمیقنام این فناوری: بخشی از یک قسمت خالی تولید نمی شود که مواد اضافی در طول پردازش از آن جدا می شود، بلکه برعکس، با افزودن مواد به ناحیه کار ابزار.

پودر فلز از تلگراف دستگاه AF خارج می شود و لایه به لایه با لیزر به یک توده منفرد و قوی از آلومینیوم یکپارچه تبدیل می شود. قطعاتی که با استفاده از روش AF به صورت یکپارچه ساخته شده اند، با پیچیدگی فضایی خود تخیل را شگفت زده می کنند. انجام آنها با روش های کلاسیک حتی در مدرن ترین ماشین آلات فلزکاری غیرممکن است! با توجه به طراحی روباز، قطعات ایجاد شده بر روی ماشین های چاپ افزودنی از پودرهای آلیاژ آلومینیوم دارای استحکام یکپارچه هستند، در حالی که چندین برابر سبک تر هستند. آنها بدون ضایعات و به سرعت تولید می شوند - چنین "بندهای" فلزی در زیست پزشکی، هوانوردی و فضانوردی، مکانیک دقیق، در ساخت قالب ها و غیره ضروری هستند.

تا همین اواخر، تمام فناوری های مربوط به ساخت افزودنی خارجی بودند. اما اکنون آنالوگ های داخلی به طور فعال در حال توسعه هستند. به عنوان مثال، در دانشگاه فدرال اورال (دانشگاه فدرال اورال) یک تاسیسات آزمایشی برای تولید پودرهای فلزی برای چاپ AF-3D در حال آماده سازی است. این روش بر اساس اصل پاشش آلومینیوم مذاب با یک جت گاز بی اثر عمل می کند.

در ساختمان و روشنایی

آلومینیوم همچنین می تواند یک ماده نما و سقف باشد که عمر مفید آن به چند سال محدود نمی شود و برای طراحان و نصاب ها بسیار راحت است! آلیاژها و کامپوزیت های ثبت اختراع ویژه با خواص مختلف برای ساخت و ساز - Alclad، Kal-Alloy، Kalzip، Dwall Iridium ساخته شده اند. از آلومینیوم می توان برای مهر زنی قطعاتی که صفحه سقف با عناصر باربر یکپارچه است استفاده کرد. برای مثال برای ایجاد سقف های استادیوم جمع شونده این امر ضروری است.

پوشش‌دهی شده با نوع خاصی از فلوروپلیمر مربوط به تفلون، قطعات سقف آلومینیومی می‌توانند بارهای زیادی از باد و بارندگی را تحمل کنند. و هنگام ساخت سقف هایی با اندازه بسیار زیاد، که طول کل ورق از لبه تا لبه می تواند به چندین ده متر برسد، از فناوری خاصی استفاده می شود که توسعه آن نیز با پلاستیکی بودن آلومینیوم امکان پذیر شد. برای جلوگیری از اتصال نامطمئن بسیاری از ورق‌های کوچک، نوار آلومینیومی به عرض چند متر که به شکل یک رول بزرگ در می‌آید، به محل ساخت‌وساز آورده می‌شود و درست در محل ساخت‌وساز از دستگاه مخصوصی عبور می‌کند که باعث می‌شود نوار یکنواخت پروفیل شود. و بنابراین سفت و سخت. پروفیل آلومینیومی در امتداد راهنماهای مخصوص با غلطک بر روی سقف ساختمان تغذیه می شود. این فناوری توسط گروه British Corus، یکی از پیشروان جهان در تولید ورق های سقف آلومینیومی (در حال حاضر بخشی از فولاد تاتا) توسعه یافته است.

در کشور ما، معماری آلومینیوم واقعاً اکنون در حال گسترش است، و از نرخ های جهانی عقب مانده است، اما به شدت به آنها می رسد - نمونه های اخیر اجرا شامل سقف ورزشگاه زنیت آرنا در سن پترزبورگ، امکانات یونیورسیاد کازان، سوچی است. فرودگاه، یک پل منحصر به فرد آلیاژی سبک که در حال ساخت در نیژنی نووگورود و سایر اشیاء است.

ساختمان ساخته شده است، سقف ساخته شده است، اکنون به نور نیاز داریم! و در اینجا آلومینیوم به روند بازگشته است. این نه تنها یک فلز "بالدار"، بلکه یک "فلز نور" است. در حال حاضر میلیاردها لامپ ال ای دی در جهان در حال سوختن هستند و هر ثانیه بر تعداد آنها افزوده می شود. هر لامپ دارای یک هیت سینک آلومینیومی است که گرمای اضافی کریستال های LED را از بین می برد و از گرم شدن بیش از حد آنها جلوگیری می کند. اما آلومینیوم نقش بسیار مهم تری در ساخت پایه خود LED ها ایفا می کند - leucosapphire. این نام یک کریستال مصنوعی است که از اکسید آلومینیوم خالص ساخته شده است. امروزه تن‌ها مواد اولیه کریستال عمدتاً از خارج وارد می‌شود، اما اخیراً در نابرژنیه چلنی با حمایت Rostec اولین خط تولید اکسید آلومینیوم با خلوص بالا برای رشد تک بلورهای لوکوزافیر راه‌اندازی شد. انجمن آلومینیوم متقاعد شده است که ظرف 2-3 سال شرکت های ما قادر خواهند بود واردات اکسید آلومینیوم بسیار خالص را به روسیه کاملاً جایگزین کنند که به شدت تولید LED داخلی را تحریک می کند.

در زندگی ما - همه جا ...

... ما همیشه در مورد آن نمی دانیم! تقریباً تمام ابزارهای با کیفیت بالا بر اساس آلیاژهای آلومینیوم ساخته می شوند: قاب و روکش گوشی های هوشمند، تبلت ها، لپ تاپ ها، کیس های پاور بانک و موارد دیگر. تجهیزات ورزشی، کالسکه کودک، ظروف پخت و پز، رادیاتور، یراق آلات مبلمان - لیست مناطقی که از فلز سبک استفاده می شود بی پایان است. اما چرا ما همیشه در این مورد نمی دانیم؟ واقعیت این است که آلومینیوم و آلیاژهای آن به شکل "برهنه"، مانند آن قاشق آلومینیومی شناخته شده اما ناامیدکننده قدیمی، این روزها تقریباً هرگز یافت نمی شوند. امروزه توپ توسط فناوری آندایزینگ کنترل می شود که به قطعات ساخته شده از آلومینیوم و آلیاژهای آن اجازه می دهد تا با یک فیلم اکسید مقاوم و مقاوم در برابر سایش پوشش داده شوند. آنودایز کردن دستان شما را لکه نمی کند و تقریباً به هر رنگ و بافتی می رسد.

یکی از امیدوارکننده ترین قسمت های آلومینیومی خانگی، قاب دوچرخه است. فریم آلومینیومی آن بسیار سبک است و باعث می شود دوچرخه را بلند کنید و آن را سوار کنید. در صورت آسیب دیدن رنگ، فریم زنگ نمی‌زند، افزودنی‌های آلیاژی فلز را بسیار مستحکم می‌کنند و فن‌آوری‌هایی به نام‌های «تخت» و «هیدروفرمینگ» امکان تولید لوله‌هایی با ضخامت متغیر و با هر گونه خمیدگی را فراهم می‌کند و قاب را دقیقاً در جایی که می‌تواند روشن و محکم می‌کند. نیاز است.

میلیون ها دوچرخه - یک بازار بزرگ! این در حالی است که در حال حاضر فریم تمامی دو چرخ های فروخته شده و مونتاژ شده در کشورمان وارداتی است... با این حال، یک انقلاب کوچک در این زمینه پدید آمده است: مهندسان Rusal یک آلیاژ جدید ویژه، ایده‌آل برای قاب دوچرخه ساخته‌اند و در تلاش برای توسعه تولید قاب در کشور ما هستند.لئونید خزانوف، معاون سردبیر مجله تامین و فروش فلزات می گوید. - این پروژه توسط Rusal به عنوان تنها پشتیبانی می شود سازنده روسیآلومینیوم، واقع در نابرژنه چلنی، کارخانه پروفیل آلومینیوم Tatprof، آماده ساخت لوله برای قاب، و شرکت داخلی- مونتاژ دوچرخه "Velomotors". اگر مقیاس تولید برنامه‌ریزی‌شده محقق شود، قاب‌های ما باید ارزان‌تر از چینی‌ها و در عین حال از نظر کیفیت بسیار بالاتر شوند.»

روسیه پیشتاز جهانی آلومینیوم و یکی از سه تولید کننده برتر این فلز است. اتحاد جماهیر شوروی ساخت کارخانه های ذوب آلومینیوم را در اوایل سی قرن بیستم آغاز کرد و تا اواسط دهه به طور کامل از شر واردات خلاص شد. با این حال، به طرز عجیبی، ما واقعاً اکنون وارد "عصر آلومینیوم" می شویم. مالک اصلی Rusal، اولگ دریپااسکا، بارها اعلام کرده است که سطح مصرف آلومینیوم در روسیه بسیار کمتر از میانگین جهانی است و امروز بالاخره زمان شکسته شدن این روند و حداکثر تلاش و منابع برای ایجاد ظرفیت های پردازش در روسیه فرا رسیده است. کشور و جایگزین محصولات وارداتی، که کیفیت آن اغلب در معرض بسیاری از سوالات است.

برای سال‌های متمادی، مهندسان طراح از استفاده از آلومینیوم به دلیل قدیمی بودن اجتناب کردند اسناد نظارتیآلیاژها و کامپوزیت های آلومینیوم به سادگی ظاهر نشدند - امروزه استانداردها، GOST ها و SNIP ها مطابق با روح زمان تجدید نظر و به روز می شوند. و تقریباً تمام حوزه های صنعت منتظر کشف زمینه های جدید استفاده از این فلز هستند.

عکس ها از منابع باز

آژانس فدرال آموزش فدراسیون روسیه

دانشگاه دولتی فناوری

موسسه فولاد و آلیاژهای مسکو

المپیاد روسیه برای دانش آموزان

"فناوری های نوآورانهو علم مواد"

مرحله دوم: رقابت علمی و خلاقانه

جهت (نمایه):

"علم مواد و فناوری مواد جدید

"خواص آلومینیوم و زمینه های کاربرد در صنعت و زندگی روزمره"

من کار را انجام دادم:

زایتسف ویکتور ولادیسلاوویچ

مسکو، 2009

1. معرفی

4. کاربرد آلومینیوم و آلیاژهای آن در صنعت و زندگی روزمره

4.1 هوانوردی

4.2 کشتی سازی

4.3 حمل و نقل ریلی

4.4 حمل و نقل خودرو

4.5 ساخت و ساز

4.6 صنایع نفت و شیمیایی

4.7 ظروف آلومینیومی

5. نتیجه گیری

5.1. آلومینیوم - مواد آینده

6. فهرست منابع استفاده شده

1. معرفی

در مقاله خود با موضوع "خواص آلومینیوم و زمینه های کاربرد در صنعت و زندگی روزمره" می خواهم به ویژگی این فلز و برتری آن نسبت به سایرین اشاره کنم. تمام متن من گواه این است که آلومینیوم فلز آینده است و بدون آن برای ما سخت خواهد بود پیشرفتهای بعدی.

1.1 تعریف کلی آلومینیوم

آلومینیوم (لات آلومینیوم، از آلومن - آلوم) - عنصر شیمیایی III گرم. جدول تناوبی، عدد اتمی 13، جرم اتمی 26.98154. فلز نقره ای سفید، سبک وزن، انعطاف پذیر، با رسانایی الکتریکی بالا، ذوب = 660 درجه سانتیگراد. از نظر شیمیایی فعال (در هوا با یک فیلم اکسید محافظ پوشیده می شود). از نظر شیوع در طبیعت، رتبه سوم را در بین عناصر و رتبه اول را در میان فلزات (8.8٪ از جرم پوسته زمین) دارد. از نظر رسانایی الکتریکی، آلومینیوم در جایگاه چهارم قرار دارد و بعد از نقره (در مقام اول)، مس و طلا در رتبه دوم قرار دارد که با توجه به قیمت پایین آلومینیوم، اهمیت عملی زیادی دارد. آلومینیوم دو برابر آهن و 350 برابر بیشتر از ترکیب مس، روی، کروم، قلع و سرب وجود دارد. چگالی آن فقط 2.7 * 10 3 است کیلوگرم بر متر 3. آلومینیوم دارای یک شبکه مکعبی رو به مرکز است و در دماهای 269- درجه سانتیگراد تا نقطه ذوب (660 درجه سانتیگراد) پایدار است. رسانایی حرارتی در 24 درجه سانتیگراد 2.37 W×cm -1 ×K -1 است. مقاومت الکتریکی آلومینیوم خلوص بالا(99.99%) در دمای 20 درجه سانتیگراد 2.6548×10 -8 اهم × متر یا 65 درصد مقاومت الکتریکی استاندارد بین المللی مس آنیل شده است. بازتاب سطح پرداخت شده بیش از 90٪ است.

1.2 تاریخچه تولید آلومینیوم

کشف مستند آلومینیوم در سال 1825 اتفاق افتاد. این فلز برای اولین بار توسط فیزیکدان دانمارکی هانس کریستین اورستد به دست آمد، زمانی که او آن را با اثر آمالگام پتاسیم بر روی کلرید آلومینیوم بی آب (که با عبور کلر از مخلوط داغ اکسید آلومینیوم و زغال سنگ به دست می‌آید) جدا کرد. ). با تقطیر جیوه، اورستد آلومینیوم را به دست آورد، اگرچه به ناخالصی آلوده بود. در سال 1827، فریدریش ولر، شیمیدان آلمانی، آلومینیوم را به صورت پودر با احیای هگزافلوئوروآلومینات با پتاسیم به دست آورد. روش مدرنتولید آلومینیوم در سال 1886 توسط یک محقق جوان آمریکایی به نام چارلز مارتین هال کشف شد. (از سال 1855 تا 1890، تنها 200 تن آلومینیوم تولید شد و در طول یک دهه بعد، با استفاده از روش هال، 28000 تن از این فلز در سراسر جهان تولید شد.) آلومینیوم با خلوص بیش از 99.99 درصد برای اولین بار با الکترولیز در سال 1920 به دست آمد. در سال 1925، ادواردز اطلاعاتی در مورد خواص فیزیکی و مکانیکی چنین آلومینیومی منتشر کرد. در سال 1938 تیلور، ویلی، اسمیت و ادواردز مقاله‌ای منتشر کردند که برخی از خواص آلومینیوم با خلوص 99.996 درصد را که در فرانسه با الکترولیز به دست آمده است، نشان می‌دهد. اولین ویرایش تک نگاری در مورد خواص آلومینیوم در سال 1967 منتشر شد. تا همین اواخر، اعتقاد بر این بود که آلومینیوم، به عنوان یک فلز بسیار فعال، نمی تواند در طبیعت در حالت آزاد وجود داشته باشد، اما در سال 1978. در سنگ های سکوی سیبری، آلومینیوم بومی کشف شد - به شکل کریستال های نخ مانند به طول تنها 0.5 میلی متر (با ضخامت نخ چندین میکرومتر). آلومینیوم بومی نیز در خاک ماه کشف شد که از مناطق دریاهای بحران و فراوانی به زمین آورده شد. اعتقاد بر این است که فلز آلومینیوم می تواند از تراکم گاز تشکیل شود. با افزایش شدید دما، هالیدهای آلومینیوم تجزیه می‌شوند و به حالتی با ظرفیت فلز پایین‌تر، به عنوان مثال، AlCl تبدیل می‌شوند. هنگامی که چنین ترکیبی با کاهش دما و عدم وجود اکسیژن متراکم می شود، یک واکنش عدم تناسب در فاز جامد رخ می دهد: برخی از اتم های آلومینیوم اکسید شده و به حالت سه ظرفیتی معمول می روند و برخی کاهش می یابند. آلومینیوم تک ظرفیتی را فقط می توان به فلز کاهش داد: 3AlCl > 2Al + AlCl3. این فرض همچنین توسط شکل نخ مانند کریستال های آلومینیومی بومی پشتیبانی می شود. به طور معمول، کریستال های این ساختار به دلیل رشد سریع از فاز گاز تشکیل می شود. این احتمال وجود دارد که قطعات آلومینیومی میکروسکوپی در خاک ماه به روش مشابهی تشکیل شده باشند.

2. طبقه بندی آلومینیوم بر اساس درجه خلوص و خواص مکانیکی آن

در سال‌های بعد، به دلیل سهولت نسبی تولید و ویژگی‌های جذاب، آثار زیادی در مورد خواص آلومینیوم منتشر شد. آلومینیوم خالص به طور عمده در الکترونیک کاربرد گسترده ای پیدا کرده است - از خازن های الکترولیتی تا اوج مهندسی الکترونیک - ریزپردازنده ها. در کرایوالکترونیک، کرایومغناطیس. روش های جدیدتر برای به دست آوردن آلومینیوم خالص عبارتند از روش خالص سازی ناحیه، کریستالیزاسیون از آمالگام (آلیاژهای آلومینیوم با جیوه) و جداسازی از محلول های قلیایی. درجه خلوص آلومینیوم با مقدار مقاومت الکتریکی در دماهای پایین کنترل می شود. طبقه بندی زیر از آلومینیوم بر اساس سطح خلوص در حال حاضر استفاده می شود:

خواص مکانیکی آلومینیوم در دمای اتاق:

3. عناصر آلیاژی اصلی در آلیاژهای آلومینیوم و عملکرد آنها

آلومینیوم خالص یک فلز نسبتا نرم است - تقریباً سه برابر نرمتر از مس، بنابراین حتی صفحات و میله های آلومینیومی نسبتاً ضخیم به راحتی خم می شوند، اما وقتی آلومینیوم آلیاژهایی را تشکیل می دهد (تعداد زیادی از آنها وجود دارد)، سختی آن می تواند ده برابر شود. پرکاربردترین:

بریلیم برای کاهش اکسیداسیون در دماهای بالا اضافه می شود. افزودنی های کوچک بریلیم (0.01 - 0.05٪) در آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم برای بهبود سیالیت در تولید قطعات موتور احتراق داخلی (پیستون ها و سرسیلندرها) استفاده می شود.

بور برای افزایش هدایت الکتریکی و به عنوان یک افزودنی تصفیه معرفی شده است. بور به آلیاژهای آلومینیومی که در آن استفاده می شود وارد می شود انرژی هسته ای(به جز قطعات راکتور)، زیرا نوترون ها را جذب می کند و از انتشار تشعشعات جلوگیری می کند. بور به طور متوسط ​​0.095 - 0.1٪ معرفی می شود.

بیسموت. فلزات با نقطه ذوب پایین، مانند بیسموت، سرب، قلع، کادمیوم، به آلیاژهای آلومینیوم وارد می شوند تا قابلیت ماشین کاری را بهبود بخشند. این عناصر فازهای نرم و قابل ذوبی را تشکیل می دهند که به شکنندگی تراشه و روانکاری برش کمک می کند.

گالیم به مقدار 0.01 - 0.1٪ به آلیاژها اضافه می شود و سپس از آن آندهای مصرفی ساخته می شود.

اهن. این در مقادیر کم (0.04٪) در تولید سیم برای افزایش استحکام و بهبود ویژگی های خزش معرفی می شود. آهن همچنین هنگام ریخته گری در قالب سرد چسبندگی به دیواره های قالب را کاهش می دهد.

ایندیوم افزودن 0.05 - 0.2٪ آلیاژهای آلومینیوم را در طول پیری تقویت می کند، به ویژه با محتوای مس کم. افزودنی های ایندیوم در آلیاژهای حاوی آلومینیوم-کادمیم استفاده می شود.

تقریباً 0.3 درصد کادمیوم برای افزایش استحکام و بهبود خواص خوردگی آلیاژها معرفی شده است.

کلسیم باعث انعطاف پذیری می شود. آلیاژ با محتوای کلسیم 5٪ دارای اثر فوق پلاستیک است.

سیلیکون پرمصرف ترین افزودنی در آلیاژهای ریخته گری است. به مقدار 0.5 - 4 درصد تمایل به ترک خوردگی را کاهش می دهد. ترکیب سیلیکون و منیزیم امکان آب بندی حرارتی آلیاژ را فراهم می کند.

منیزیم. افزودن منیزیم به طور قابل توجهی استحکام را بدون کاهش شکل پذیری افزایش می دهد، جوش پذیری را افزایش می دهد و مقاومت به خوردگی آلیاژ را افزایش می دهد.

مس آلیاژها را تقویت می کند، حداکثر استحکام با محتوای مس 4 تا 6 درصد حاصل می شود. آلیاژهای مس در تولید پیستون برای موتورهای احتراق داخلی و قطعات ریخته‌گری شده هواپیما با کیفیت بالا استفاده می‌شوند.

قلع عملکرد برش را بهبود می بخشد.

تیتانیوم وظیفه اصلی تیتانیوم در آلیاژها، پالایش دانه در قطعات ریخته گری و شمش است که استحکام و یکنواختی خواص را در کل حجم افزایش می دهد.

آلومینیوم یکی از رایج ترین و ارزان ترین فلزات است. تصور زندگی مدرن بدون آن دشوار است. جای تعجب نیست که آلومینیوم را فلز قرن بیستم می نامند. به خوبی به پردازش کمک می کند: آهنگری، مهر زنی، نورد، کشیدن، پرس. آلومینیوم خالص یک فلز نسبتا نرم است. از آن برای ساخت سیم های برق، قطعات ساختاری، فویل برای محصولات غذایی، ظروف آشپزخانه و رنگ نقره ای. این فلز زیبا و سبک وزن به طور گسترده ای در ساخت و ساز و فناوری هوانوردی استفاده می شود. آلومینیوم نور را به خوبی منعکس می کند. بنابراین برای ساخت آینه به روش رسوب فلز در خلاء استفاده می شود.

آلومینیوم به دلیل افزایش شکل پذیری آن در صنعت از اهمیت زیادی برخوردار است. سطح بالاهدایت حرارتی و الکتریکی، خوردگی کم، از آنجایی که فیلم Al2O3 تشکیل شده روی سطح به عنوان محافظ در برابر اکسیداسیون عمل می کند. آلومینیوم محصولات نورد نازک عالی، فویل و پروفیل های هر شکلی را با استفاده از پرس و انواع دیگر پردازش فشار تولید می کند. از آن خلق می کنند انواع متفاوتسیم های مورد استفاده در تجهیزات الکتریکی
آلومینیوم، مانند آهن، به ندرت به صورت خالص استفاده می شود. برای به دست آوردن کیفیت مفید مطلوب، مقادیر کمی (حداکثر 1٪) از عناصر دیگر، به نام عناصر آلیاژی، در تولید اضافه می شود. به این ترتیب آلیاژهای آهن، آلومینیوم و سایر فلزات به دست می آید.

پارامترهای فیزیکی آلیاژهای آلومینیوم

آلیاژهای آلومینیوم چگالی اندکی با چگالی دارند فلز خالص(2.7 گرم بر سانتی متر مکعب). از 2.65 گرم بر سانتی متر مکعب برای آلیاژ AMg6 تا 2.85 گرم در سانتی متر مکعب برای آلیاژ V95 متغیر است.
روش آلیاژسازی تقریباً هیچ تأثیری بر مدول الاستیک و مدول برشی ندارد. به عنوان مثال، مدول الاستیسیته دورالومین تقویت شده D16T تقریباً مشابه مدول الاستیسیته فلز خالص A5 است (E = 7100 kgf/mm2). با این حال، با توجه به این واقعیت که حداکثر سیالیت آلیاژها چندین واحد بیشتر از حداکثر سیالیت آلومینیوم خالص است، آلیاژهای آلومینیوم می توانند به عنوان یک ماده ساختاری با سطوح مختلف بار استفاده شوند (همه به مارک آلیاژ بستگی دارد. و شرایط آن).
با توجه به شاخص چگالی کم، مقادیر ویژه حداکثر استحکام، حداکثر سیالیت و مدول الاستیک (پارامترهای مربوطه تقسیم بر مقدار چگالی) برای آلیاژهای آلومینیومی قوی را می توان با مقادیر ویژه یکسان برای فولاد و تیتانیوم مقایسه کرد. آلیاژها این امکان را برای آلیاژهای آلومینیومی با استحکام بالا با فولاد و تیتانیوم فراهم می کند، اما فقط تا دمای بیش از 200 درجه سانتیگراد.
اکثر آلیاژهای آلومینیوم در مقایسه با آلومینیوم خالص، هدایت الکتریکی و حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی و جوش پذیری بدتری دارند.
مشخص است که آلیاژهایی با درجه آلیاژی بالاتر با هدایت الکتریکی و حرارتی به طور قابل توجهی کمتر مشخص می شوند. این شاخص ها مستقیماً به وضعیت آلیاژ بستگی دارند.
بهترین خواص خوردگی آلیاژهای آلومینیوم در آلیاژهای AMts، AMg، AD31 و بدترین آن در آلیاژهای با مقاومت بالا D16، V95، AK مشاهده می شود. علاوه بر این، عملکرد خوردگی آلیاژهای تقویت شده با حرارت تا حد زیادی به رژیم خاموش کردن و پیری بستگی دارد. به عنوان مثال، آلیاژ D16 اغلب در حالت پیری طبیعی استفاده می شود. اما در دماهای بالاتر از 80 درجه سانتی گراد، شاخص های خوردگی آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و برای استفاده در شرایط بیشتر دمای بالاپیری مصنوعی اغلب استفاده می شود.
AMts و آلیاژهای Amg به خوبی برای انواع جوشکاری مناسب هستند. در طی فرآیند جوشکاری فولاد سرد کار شده در منطقه درز جوشآنیل انجام می شود، به همین دلیل استحکام جوش برابر با استحکام مواد پایه در حالت آنیل است.

انواع آلیاژهای آلومینیوم

امروزه تولید آلیاژهای آلومینیوم بسیار توسعه یافته است. دو نوع آلیاژ آلومینیوم وجود دارد:

• قابل تغییر شکل، که از آن ورق، لوله، پروفیل، بسته، مهر و موم ایجاد می کنند
• ریخته گری هایی که ریخته گری شکل از آنها انجام می شود.

استفاده گسترده از آلیاژهای آلومینیوم به دلیل خواص آنهاست. چنین آلیاژهایی در هوانوردی، خودروسازی، کشتی سازی و سایر زمینه های اقتصاد ملی بسیار محبوب هستند.
آلیاژهای غیر سخت شونده Al-Mn (AMts) و Al-Mg (AMg) مواد مقاوم در برابر خوردگی هستند که از آنها مخازن گاز، مخازن نفت و بدنه کشتی ساخته می شود.
آلیاژهای قابل سخت شدن Al - Mg - Si (AB, AD31, AD33) برای ایجاد تیغه ها و قطعات کابین هلیکوپتر و درام چرخ هواپیمای دریایی استفاده می شود.
آلیاژ آلومینیوم و مس - دورالومین یا دورالومین. آلیاژ سیلیکون سیلومین نامیده می شود. آلیاژ منگنز - AMts مقاومت در برابر خوردگی را افزایش داده است. عناصری مانند نیکل، تیتانیم، کروم، آهن در آلیاژ به افزایش مقاومت حرارتی آلیاژها، مهار فرآیند انتشار و وجود لیتیوم و بریلیم باعث افزایش مدول الاستیک می شود.
آلیاژهای آلومینیوم مقاوم در برابر حرارت سیستم‌های Al - Cu - Mn (D20, D21) و Al - Cu - Mg - Fe - Ni (AK - 4 - 1) برای ایجاد پیستون‌ها، سرسیلندرها، دیسک‌ها، تیغه‌های کمپرسور و غیره استفاده می‌شوند. قطعاتی که باید در دمای 300 درجه سانتیگراد کار کنند. مقاومت حرارتی را می توان با آلیاژ Ni, Fe, Ti, (D20, D21, AK - 4 - 1) بدست آورد.
آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری برای ایجاد ریخته گری استفاده می شود. اینها آلیاژهای Al - Si (سیلومین)، Al - Cu (duralumin)، Al - Mg (Amg) هستند. در میان سیلومین ها، شایان ذکر است آلیاژهای Al - Si (AL - 2)، Al - Si - Mg (AL - 4، AL - 9، AL - 34)، تقویت شده توسط عملیات حرارتی. سیلومین ها به خوبی برای ریخته گری و همچنین برش و جوشکاری مناسب هستند.
آلیاژهای ریختگی با استحکام بالا و مقاوم در برابر حرارت از Al - Cu - Mn (AL - 19)، Al - Cu - Mn - Ni (AL - 33)، Al - Si - Cu - Mg (AL - 3, AL - 5) ) سیستم های. آنهایی که تحت فرآیند آلیاژسازی با کروم، نیکل، کلر یا روی قرار گرفته اند، می توانند تا دمای 300 درجه سانتیگراد را تحمل کنند. از آنها برای ایجاد پیستون، سر بلوک و سیلندر استفاده می شود.
پودر آلومینیوم تف جوشی شده (SAP) با فشار دادن پودر آلومینیوم (700 مگاپاسکال) در دمای 500 تا 600 درجه سانتی گراد تولید می شود. SAP با افزایش مقاومت و مقاومت حرارتی تا 500 درجه سانتیگراد مشخص می شود.

گریدهای آلیاژ آلومینیوم

ویژگی های خاصی از آلیاژهای آلومینیوم با گریدهای خاص این آلیاژها مطابقت دارد. استانداردهای بین المللی و ملی به رسمیت شناخته شده (قبلا DIN آلمانی وجود داشت و امروز EN اروپایی، ASTM آمریکایی و ISO بین المللی) درست مانند GOST های روسیه، آلومینیوم خالص و آلیاژهای آن را جداگانه در نظر می گیرند. طبق این اسناد، آلومینیوم خالص به گریدها تقسیم می شود و نه به آلیاژها.
تمام گریدهای آلومینیوم به دو دسته تقسیم می شوند:

• آلومینیوم با خلوص بالا (99.95%)
• آلومینیوم فنی حاوی حدود 1٪ ناخالصی یا مواد افزودنی.

استاندارد EN 573-3 انواع مختلف خلوص آلومینیوم را تعریف می کند، به عنوان مثال، "آلومینیوم EN AW 1050A" و آلیاژهای آلومینیوم، به عنوان مثال، "آلیاژ EN AW 6060". در همان زمان، آلومینیوم اغلب یک آلیاژ نامیده می شود، به عنوان مثال، "آلیاژ آلومینیوم 1050A".
در استانداردهای روسیه، به عنوان مثال، در سند GOST 4784-97 "آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم فرفورژه" و سایر اسناد در مورد آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم، به جای عبارت "تعیین" از عبارت مشابه "درجه" فقط در زبان انگلیسی استفاده می شود. معادل "درجه". با توجه به استانداردهای موجود، باید از عباراتی مانند "آلومینیوم درجه AD0" و "آلیاژ آلومینیوم درجه AD31" استفاده کنید.
با این حال، اغلب اصطلاح "گرید" فقط برای آلومینیوم استفاده می شود و آلیاژهای آلومینیوم به سادگی "آلیاژهای آلومینیوم" بدون هیچ مارکی نامیده می شوند، به عنوان مثال، "آلیاژ آلومینیوم AD31".
گاهی اوقات افراد اصطلاح "برند" را با اصطلاح "برچسب زدن" اشتباه می گیرند. GOST 2.314-68 اصطلاح علامت گذاری را به عنوان مجموعه ای از علائم مشخص کننده یک محصول، به عنوان مثال، نامگذاری، کد، شماره دسته (سری)، تاریخ تولید، علامت تجاری شرکت تعریف می کند. در این مورد، نام تجاری یک نام نصب یا حمل و نقل است. بنابراین، نام گذاری یا درجه آلیاژ فقط بخش کوچکی از علامت گذاری است، نه خود علامت گذاری.
درجه آلومینیوم یا آلیاژ به یکی از انتهای شمش یا خوک اعمال می شود. با استفاده از رنگ پاک نشدنی، نوارهای رنگی اعمال می شود که به عنوان علامت گذاری عمل می کنند. به عنوان مثال، طبق GOST 11069-2001، آلومینیوم درجه A995 با چهار نوار عمودی سبز مشخص شده است.
طبق سند GOST 11069-2001، نمرات آلومینیوم با اعداد پس از نقطه اعشار در درصد آلومینیوم تعیین می شود: A999، A995، A99، A85، A8، A7، A6، A5 و A0. در عین حال، خالص ترین آلومینیوم A999 است که حاوی 99.999٪ آلومینیوم است. برای آزمایشات آزمایشگاهی استفاده می شود. که در بخش صنعتیآنها از آلومینیوم با خلوص بالا - از 99.95 تا 99.995٪ و خلوص فنی - از 99.0 تا 99.85٪ استفاده می کنند.

شرایط (فرآوری) محصولات نیمه تمام از آلیاژهای آلومینیوم تغییر شکل پذیر

علامت گذاری		شرط، هدف
		پس از ساخت، بدون عملیات حرارتی اضافی. درجه سخت شدن و ویژگی های مکانیکیکنترل نشده است
		نورد گرم
		فشرده داغ
		آنیل شده (نرم). بالاترین شکل پذیری و پایداری ابعادی
		کار سرد (سرد کار)
		به شدت سرد کار شده (با نورد ورق حدود 20 درصد برای حداکثر سخت شدن)
		سه چهارم (3/4) کار سرد، افزایش قدرت
		نیمه سخت شده (1/2)، افزایش استحکام
		یک چهارم (1/4) کار سرد، افزایش قدرت
		سخت شده* (ناپایدار، مدت زمان پیری طبیعی پس از سخت شدن معمولا نشان داده شده است)، افزایش استحکام
		مزاج + طبیعی کهنه شده. به دست آوردن استحکام کافی بالا، افزایش شکل پذیری، مقاومت در برابر ترک و مقاومت در برابر خستگی
		سخت شده + کهنه مصنوعی برای حداکثر استحکام
		مزاج + مصنوعی پیر شده. بهبود ویژگی های مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر ترک، شکل پذیری با کاهش اندکی در استحکام. در علامت گذاری روسی، افزایش رقم اول یک حرف نشان دهنده افزایش درجه پیری و نرم شدن است.
	T31، T36، T37، T39	مزاج + طبیعی کهنه + سرد سخت شده. عدد دوم درجه تغییر شکل سخت شدن سرد را نشان می دهد. افزایش استحکام در حالی که ویژگی های انعطاف پذیری و مقاومت در برابر ترک را کاهش می دهد
	T81، T83، T86، T87	سخت شده + سرد - سخت شده + مصنوعی کهنه شده است. درجه تغییر شکل (سخت شدن) با عدد دوم نشان داده می شود. تقویت
		مزاج + کهنه مصنوعی + سرد سخت شده. افزایش استحکام، به ویژه هنگامی که با فرآیند شکل دهی قطعه ترکیب می شود

در حال حاضر آلومینیوم و آلیاژهای آن در بسیاری از زمینه های صنعت و فناوری استفاده می شود. آلومینیوم و آلیاژهای آن عمدتاً توسط صنایع هوایی و خودروسازی استفاده می شود. آلومینیوم همچنین به طور گسترده در صنایع دیگر استفاده می شود: مهندسی مکانیک، مهندسی برق و ساخت ابزار، ساخت و ساز صنعتی و عمرانی، صنایع شیمیایی و تولید کالاهای مصرفی.

در صنعت هواپیماسازی، آلومینیوم به فلز اصلی تبدیل شده است زیرا استفاده از آن امکان حل مشکل کاهش وزن را فراهم می کند. وسیله نقلیهو کارایی استفاده از آنها را به طور چشمگیری افزایش می دهد. ساختار هواپیما، موتور، بلوک، سرسیلندر، میل لنگ، جعبه دنده، پمپ و سایر قطعات از آلومینیوم و آلیاژهای آن ساخته شده است.

در صنعت برق از آلومینیوم و آلیاژهای آن برای ساخت کابل ها، شینه ها، خازن ها و یکسو کننده ها استفاده می شود. جریان متناوب. در ساخت ابزار در تولید تجهیزات فیلم و عکاسی، تجهیزات رادیو تلفن و انواع ابزارهای کنترل و اندازه گیری استفاده می شود.

آلومینیوم به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و غیر سمی بودن به طور گسترده در ساخت تجهیزات برای تولید و ذخیره سازی اسید نیتریک قوی، پراکسید هیدروژن، مواد آلی و محصولات غذایی استفاده می شود.

فویل آلومینیومی بسیار رایج شده است مواد بسته بندی، زیرا بسیار قوی تر و ارزان تر از قلع است. آلومینیوم همچنین به طور گسترده ای برای ساخت ظروف برای کنسرو کردن و نگهداری مواد غذایی استفاده می شود. کشاورزی. اما ذخیره سازی محدود به کوزه های کوچک نیست.

آلومینیوم همچنین به طور گسترده در صنایع نظامی در ساخت هواپیما، تانک، تاسیسات توپخانه، موشک، عوامل آتش زا و برای بسیاری از اهداف دیگر در تجهیزات نظامی استفاده می شود.

آلومینیوم با خلوص بالا به طور گسترده در زمینه های جدید فناوری مانند انرژی هسته ای, الکترونیک نیمه هادی, رادار.

آلومینیوم به عنوان یک پوشش ضد خوردگی به طور گسترده ای از سطوح فلزی در برابر اثر مواد شیمیایی مختلف و خوردگی جوی محافظت می کند، به همین دلیل است که به طور گسترده ای در تولید مواد مختلف استفاده می شود.

یکی دیگر که به طور گسترده استفاده می شود دارایی مفیدآلومینیوم - بازتاب بالای آن. از این رو سطوح انعکاسی مختلفی از منعکس کننده های گرمایش و روشنایی و آینه ها از آن ساخته می شود.

آلومینیوم در صنعت متالورژی به عنوان یک عامل کاهنده در تولید تعدادی از فلزات مانند کروم، کلسیم و منگنز استفاده می شود. همچنین برای اکسید زدایی فولاد و جوشکاری قطعات فولادی استفاده می شود.

در ساخت و سازهای صنعتی و عمرانی نمی توان بدون آلومینیوم و آلیاژهای آن کار کرد. برای ساخت قاب های ساختمانی، خرپاها، قاب پنجره ها، پله ها و غیره استفاده می شود. برای مثال در کانادا مصرف آلومینیوم برای این منظور حدود 30 درصد کل مصرف است، در ایالات متحده آمریکا بیش از 20 درصد است.

با توجه به تمام روش‌های فوق در استفاده از آلومینیوم می‌توان گفت که آلومینیوم از نظر مقیاس تولید و اهمیت در اقتصاد جایگاه اول را در بین سایر فلزات غیرآهنی دارد.

امروزه، جهان بیش از 50 میلیون تن آلومینیوم در سال تولید می کند، به عنوان مثال، در سال 2008، طبق گزارش انجمن آلومینیوم آمریکا - 53 میلیون تن.

• این همه کجا می رود؟
• در چه صنایعی کاربرد دارد؟
• کجا در زندگی روزمره با آن مواجه می شویم؟

مصرف در صنعت و زندگی

شکل زیر هشت بخش صنعتی و ساختمانی را نشان می‌دهد که در آن‌ها آلومینیوم به شدت مورد استفاده قرار می‌گیرد. درصد سهم بخش های مختلف صنعتی در کل مصرف بر اساس آمار موسسه بین المللی آلومینیوم در سال 2007 ارائه شده است. از آن زمان، من فکر می کنم که تصویر به طور کلی تغییر نکرده است، و این داده ها کاملا مرتبط هستند.

کاربرد آلومینیوم در محصولات نهایی صنعتی

صنایع اصلی که به طور فعال از آلومینیوم استفاده می کنند عبارتند از:

• ساخت و ساز
• بسته بندی محصول
• صنعت برق
• مهندسی حمل و نقل
• ساخت ماشین آلات و تجهیزات
• تولید کالا برای زندگی روزمره
• متالورژی پودر
• اکسید زدایی فولاد در متالورژی آهنی