آلیاژهای آلومینیوم : معرفی، انواع و کاربردهای آنها!

 

آلیاژهای آلومینیوم ترکیبات شیمیایی هستند که در آن عناصر دیگری به منظور افزایش خواص و در درجه اول برای افزایش مقاومت آلومینیم به نوع خالص آن اضافه می شوند.

 

این عناصر دیگر شامل آهن، سیلیکون، مس، منیزیم، منگنز و روی در سطوحی است که به طور ترکیبی ممکن است تا ۱۵ درصد از آلیاژ وزن را تشکیل دهد. آلیاژ سازی نیاز به مخلوط کامل آلومینیوم با این عناصر را دارد در حالی که آلومینیوم به شکل مذاب – مایع می باشد.

 

به آلیاژها یک عدد چهار رقمی اختصاص داده می شود که در آن رقم اول یک کلاس کلی یا سری را مشخص می کند که با عناصر آلیاژی اصلی آن مشخص می شود.

 

حقایقی در مورد آلیاژهای آلومینیوم

 

حقایقی در مورد آلیاژهای آلومینیوم

 

از دیدگاه علم شیمی خصوصیات آلومینیوم مانند استحکام، چگالی، کارایی، رسانایی الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی با افزودن عناصر دیگری مانند منیزیم، سیلیسیم یا روی تحت تأثیر قرار می گیرند.

 

از نظر کاربرد در وسایل نقلیه مانند بردلی، کاربرد دو آلیاژ آلومینیوم مختلف یکی سری ۷xxx و دیگری ۵xxx در ساخت آن می باشد. آلومینیوم در بسیاری دیگر از وسایل نقلیه نظامی نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

 

ظرف نوشیدنی مورد علاقه آمریکایی ها، قوطی آلومینیومی، از چند آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است. پوسته قوطی از ۳۰۰۴ تشکیل شده است و درب آن از ۵۱۸۲ ساخته شده است. بعضی اوقات برای تولید یک مورد بیش از یک آلیاژ لازم است.

 

آلیاژهای آلومینیوم را می توان از طریق عملیات حرارتی یا با سرما تقویت کرد. صفات یک آلیاژ خاص به دلیل ترکیبات افزودنی و تصفیه متفاوت است.

 

آلیاژهای آلومینیوم از دیدگاه تجاری!

 

آلیاژهای آلومینیوم از دیدگاه تجاری!

 

بر اساس مقاله ای که در وبسایت تخصصی آلومینیوم منتشر شده است، انواع آلیاژهای این ماده وجود دارد.

 

سری ۱xxx

 

آلیاژهای سری ۱xxx از آلومینیوم با خلوص ۹۹ درصد یا بالاتر تشکیل شده اند. این سری دارای مقاومت در برابر خوردگی، کارایی عالی و همچنین هدایت گرمایی و الکتریکی بالایی هستند.

 

به همین دلیل است که سری ۱xxx معمولاً برای انتقال یا شبکه برق، و خطوطی که شبکه های ملی را در سراسر ایالات متحده متصل می کنند، استفاده می شود. نام های معمول آلیاژ در این سری ۱۳۵۰ برای کاربردهای الکتریکی و ۱۱۰۰ برای سینی های بسته بندی مواد غذایی است.

 

آلیاژهای قابل تصفیه با حرارت

 

برخی از آلیاژها با عملیات حرارتی محلول و سپس خنک سازی یا خنک سازی سریع تقویت می شوند. عملیات حرارتی، فلز آلیاژ جامد را گرفته و آن را تا یک نقطه خاص گرم می کند.

 

عناصر آلیاژی به نام املاح، به طور همگن با آلومینیوم توزیع می شود و آنها را در یک محلول جامد قرار می دهد. این فلز متعاقباً خاموش می شود، یا به سرعت خنک می شود که باعث می شود اتم های محلول در محل منجمد شوند.

 

در نتیجه اتم های محلول با یک رسوب ریز توزیع شده ترکیب می شوند. این امر در دمای اتاق که پیری طبیعی نامیده می شود یا در عملیات کوره با درجه حرارت پایین که پیری مصنوعی نامیده می شود، رخ می دهد.

 

سری ۲xxx

 

سری 2xxx

 

در سری ۲xxx، مس به عنوان عنصر اصلی آلیاژ استفاده می شود و می تواند از طریق عملیات حرارتی محلول به طور قابل توجهی تقویت شود. این آلیاژها ترکیب خوبی با مقاومت بالا دارند، اما سطح مقاومت در برابر خوردگی جو را مانند بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم ندارند.

 

بنابراین، این آلیاژها معمولاً برای چنین کاربردهایی رنگ آمیزی یا روکش می شوند. آنها به طور کلی با آلیاژ خلوص بالا یا آلیاژ سری ۶xxx پوشانده شده اند تا مقاومت زیادی در برابر خوردگی داشته باشند. آلیاژ ۲۰۲۴ شاید شناخته شده ترین آلیاژ هواپیما باشد.

 

سری ۶xxx

 

سری ۶xxx همه کاره، قابل تصفیه با حرارت، بسیار شکل پذیر و قابل جوشکاری هستند و دارای مقاومت بالا همراه با مقاومت در برابر خوردگی عالی هستند. آلیاژهای این سری حاوی سیلیسیم و منیزیم هستند تا بتوانند در داخل آلیاژ سیلیکون منیزیم ایجاد کنند.

 

محصولات اکستروژن از سری ۶xxx اولین انتخاب برای کاربردهای معماری و ساختاری هستند. آلیاژ ۶۰۶۱ پرکاربردترین آلیاژ در این سری است و اغلب در قاب های کامیون و دریایی مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این، نسخه های خاصی از گوشی های موبایل آیفون از اکستروژن آلومینیوم سری ۶xxx استفاده کرده اند.

 

سری ۷xxx

 

عنصر روی عامل آلیاژی اولیه این سری است و وقتی منیزیم به مقدار کمتری اضافه شود، نتیجه آن یک آلیاژ با مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت می شود. عناصر دیگری مانند مس و کروم نیز ممکن است به مقدار کم اضافه شوند.

 

معمولاً آلیاژهای شناخته شده ۷۰۵۰ و ۷۰۷۵ هستند که به طور گسترده ای در صنعت هواپیما استفاده می شوند. ساعت آلومینیومی Apple®، که در سال ۲۰۱۵ تولید و توزیع شد، از آلیاژ سفارشی سری ۷xxx ساخته شده است.

 

آلیاژهای آلومینیوم غیر قابل حرارت

 

غیر قابل حرارت

 

آلیاژهای غیر حرارتی از طریق سرما زدگی تقویت می شوند. کار سرد در طی روش های نورد یا جعل رخ می دهد. به عنوان مثال، هنگام غلتاندن آلومینیوم و تبدیل به اندازه های نازک تر، قدرت آن بیشتر می شود.

 

این کار به این دلیل است که کار سرد باعث ایجاد دررفتگی و جای خالی در ساختار می شود، که از حرکت اتم ها نسبت به یکدیگر جلوگیری می کند و این موضوع موجب افزایش مقاومت فلز می شود. عناصر آلیاژی مانند منیزیم این اثر را تشدید می کند و در نتیجه حتی آلیاژ مقاومت بالاتری خواهد داشت.

 

سری ۳xxx

 

منگنز مهمترین عنصر آلیاژی در این سری است که اغلب مقادیر کمتری منیزیم به آن اضافه می شود. با این حال، تنها درصد محدودی از منگنز را می توان به طور موثر به آلومینیوم اضافه کرد.

 

۳۰۰۳ یک آلیاژ محبوب برای اهداف عمومی است زیرا دارای مقاومت متوسط ​​و کارایی خوبی می باشد و ممکن است در کاربردهایی مانند مبدل های حرارتی و ظروف پخت و پز مورد استفاده قرار گیرد. آلیاژ ۳۰۰۴ و تغییرات آن در بدنه قوطی های نوشیدنی آلومینیومی به کار برده می شوند.

 

سری ۴xxx

 

آلیاژهای سری ۴xxx با سیلیکون ترکیب می شوند، که می توانند در مقادیر کافی برای کاهش نقطه ذوب آلومینیوم، بدون ایجاد شکنندگی اضافه شوند.

 

به همین دلیل، سری ۴xxx سیم جوشکاری و آلیاژهای لحیم کاری بسیار خوبی را تولید می کند که در آن به نقطه ذوب پایین تری نیاز باشد. آلیاژ ۴۰۴۳ یکی از پرکاربردترین آلیاژهای پرکننده برای جوشکاری آلیاژهای سری ۶xxx برای کاربردهای ساختاری و خودرو است.

 

سری ۵xxx

 

منیزیم ماده آلیاژی اولیه در سری ۵xxx است و یکی از موثرترین و پرکاربردترین عناصر آلیاژی آلومینیوم است. آلیاژهای این سری دارای ویژگی های مقاومت متوسط ​​تا بالا و همچنین قابلیت جوشکاری و مقاومت در برابر خوردگی در محیط دریایی هستند.

 

به همین دلیل، آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم به طور گسترده ای در ساختمان و ساخت و ساز، مخازن ذخیره سازی، مخازن تحت فشار و کاربردهای دریایی استفاده می شود.

 

نمونه هایی از کاربردهای معمول این آلیاژ عبارتند از: ۵۰۵۲ در الکترونیک، ۵۰۸۳ در کاربردهای دریایی، ورق آنودایز ۵۰۰۵ برای کاربردهای معماری و ۵۱۸۲ در درب قوطی نوشیدنی آلومینیوم استفاده می شوند. ماشین جنگی بردلی ارتش آمریکا با آلومینیوم ۵۰۸۳ و سری ۷xxx ساخته شده است.

 

تولید آلیاژهای آلومینیوم جدید

 

تولید آلیاژهای آلومینیوم جدید

 

بیش از ۶۰ سال پیش، انجمن آلومینیوم سیستم تعیین آلیاژ فرفورژه را از طریق کمیته فنی استاندارد محصولات خود (TCPS) ایجاد کرد که در سال ۱۹۵۴ در ایالات متحده تصویب شد که سه سال بعد، این سیستم به عنوان استاندارد ملی آمریکا H35.1 تأیید شد.

 

این سیستم تعیین نام توسط امضا کنندگان بین المللی اعلامیه توافق در سال ۱۹۷۰ رسماً تصویب شد و به یک سیستم تعیین و تایید بین المللی تبدیل شد. در همان سال، کمیته استاندارد H35 در مورد آلیاژهای آلومینیوم توسط موسسه ملی استاندارد آمریکا (ANSI) مجاز شد و انجمن به عنوان دبیرخانه فعالیت می کند.

 

این انجمن از آن زمان تاکنون به عنوان اصلی ترین سازمان تنظیم استاندارد برای صنعت جهانی آلومینیوم عمل کرده است. سیستم ثبت آلیاژ در حال حاضر توسط TCPS انجمن اداره می شود.

 

کل مراحل، از ثبت آلیاژ جدید تا اختصاص یک تعیین جدید، بین ۶۰ تا ۹۰ روز طول می کشد. هنگامی که سیستم فعلی در ابتدا در سال ۱۹۵۴ توسعه یافت، این لیست شامل ۷۵ ترکیب شیمیایی منحصر به فرد بود.

 

امروزه بیش از ۵۳۰ ترکیب فعال از آلیاژهای آلومینیوم ثبت شده است و این تعداد همچنان در حال رشد می باشد. این آمار تأکید می کند که آلومینیوم در جهان مدرن ما چگونه همه کاره و همه گیر شده است.