کاربرد آلومینیوم در صنعت

آلومینیوم چیست

بعد از مواد آهن ، آلومینیوم پرکاربردترین فلز است ، حتی اگر فقط 200 سال پیش کشف شده باشد. در اینجا دریابید که چرا اغلب از آن به عنوان فلز مدرنیته یاد می شود.

 

کجا آلومینیوم  وجود دارد؟

آلومینیوم متداول ترین فلز موجود در پوسته زمین است. با این حال ، به دلیل ویژگی پایه آن ، به طور طبیعی اتفاق نمی افتد ، بلکه تقریباً منحصراً به صورت سنگ معدن آلومینیوم متصل است.

 

بیشترین سنگ معدن آلومینیوم به کار رفته در صنعت به نام بوکسیت در سال 1821 در مشهور Les Baux-de-Provence در جنوب فرانسه کشف شد. از حدود 60٪ هیدروکسید آلومینیوم و حدود 30٪ اکسید آهن و سیلیسیم تشکیل شده است.

 

میزان ذخایر بوکسیت زمین بین 55 تا 75 میلیارد تن است. حدود 90٪ اینها نزدیک خط استوا هستند. مناطق اصلی تولید شامل استرالیا ، آفریقا ، کارائیب و برزیل است.

 

چه زمانی آلومینیوم کشف شد؟

 

در سال 1754 آقای مارگگراف عنصر ناشناخته ای را کشف کرد که سر همفری دیوی برای اولین بار در سال 1807 آن را “آلومینیوم” نامید. با این حال ، موفقیت در تولید بزرگ آلومینیوم تا پایان قرن نوزدهم رخ نداد. در آن زمان چارلز مارتین هال و پاول هرولت به طور مستقل ویژگی های اصلی الکترولیز آلومینیوم امروز را توصیف کردند.

 

 

 

تولید آلومینیوم

در تولید آلومینیوم ، بین آلومینیوم اولیه و ثانویه تمایز قایل می شود. آلومینیوم اولیه به آلومینیوم گفته می شود که به تازگی از بوکسیت استخراج می شود. به منظور استخراج آلومینیوم از سنگ معدن ، ابتدا اکسید آلومینیوم با استفاده از فرآیند به اصطلاح Bayer از بوکسیت حل می شود. سپس این را با الکترولیز جریان ذوب تقسیم می کنیم. 50 سال پیش ، برق مورد نیاز برای تولید 1 کیلوگرم آلومینیوم 21 کیلووات ساعت بود. با وجود بهبود بهره وری انرژی در سیستم های امروزی ، انرژی مورد نیاز هنوز 14 کیلووات ساعت است. به همین دلیل امروزه بیشتر از آلومینیوم ثانویه استفاده می شود که به میزان قابل توجهی انرژی نیاز دارد.

 

 

آلومینیوم بازیافتی را آلومینیوم ثانویه می نامند. ویژگی خاص این است که کیفیت در طی فرآیند بازیافت حفظ می شود. مزیت دیگر این است که برای ذوب مجدد فقط حدود 2 تا 4 کیلووات ساعت در هر کیلوگرم آلومینیوم مورد نیاز است.

 

همانند فولاد ، تنظیم خصوصیات آلومینیوم نیز امکان پذیر است. برای این منظور ، ذوب آلومینیوم در هنگام تولید با عناصر دیگر آلیاژ می شود. هنگامی که مذاب دارای خصوصیات دلخواه باشد ، آلومینیوم به صورت جامد ریخته می شود. سپس به ورق فلز یا پروفیل و همچنین انواع دیگر محصولات نیمه تمام پردازش می شود.

 

آلومینیوم معمولی شکل پذیری بسیار خوبی دارد ، به همین دلیل می توان آن را به نازک ترین فویل مانند ورق آلومینیوم نورد کرد. علاوه بر این ، اشکال بسیار پیچیده نیز از طریق اکستروژن امکان پذیر است. همه آلیاژها نمی توانند به یک اندازه درست شوند. بنابراین در هنگام پردازش آلومینیوم باید توجه داشت که هر آلیاژ دارای خواص مختلفی است.

 

خواص آلومینیوم به فولاد

فولاد و آلومینیوم موادی با خواص عالی هستند. به همین دلیل ، اینها از مهمترین فلزات صنعت هستند. مقایسه خصوصیات فلزات مفید است:

 

سنگین در برابر فلز سبک

آلومینیوم یکی از اصطلاحاً “فلزات سبک” است و چگالی آن 2.7 گرم بر سانتی متر مکعب است. از طرف دیگر ، آهن دارای چگالی 85/7 گرم بر سانتی متر مکعب است و یکی از فلزات سنگین است.

 

به همین دلیل ، آلومینیوم سبک تر برای ساخت و ساز سبک بسیار مناسب است ، زیرا مقاومت کششی هر دو فلز در برخی از مواد آلومینیومی قابل مقایسه است. با همان ابعاد ، محصولات ساخته شده از فولاد سه برابر سنگین تر از محصولات ساخته شده از آلومینیوم هستند. به همین دلیل ، آلیاژهای آلومینیوم برای سازه هایی که به جرم زیادی نیاز دارند ، مانند چکش یا غلتک بخار ، مناسب نیستند.