مقاله مشخصات عمومی آلومینیم و آلیاژهای آن

تعداد صفحات: ۲۳ | قابل ویرایش

مشخصات فیزیکی

آلومینیوم یکی از عناصر گروه سدیم در جدول تناوبی است که با تعداد پروتون ۱۳ و نوترون ۱۴ طبقه بندی الکترونی آن به صورت زیر می باشد که در نتیجه می توان علاوه بر ظرفیت ۳،ظرفیت ۱را نیز در بعضی شرایط برای آلومینیوم در نظر گرفت.

آلومینیوم از یک نوع ایزوتوپ تشکیل شده است وجرم اتمی آن در اندازه گیرهای فیزیکی ۱۰۹۹/۲۶ در اندازه گیرهای شیمیایی ۹۸/۲۶ تعیین گردیده است . شعاع اتمی این عنصر در   c o 25برابر   ۴۲۸۸۵/۱ آنگسترم و شعاع یونی آن از طریق روش گلداسمیت برابر  A  ۵۷/۰بدست آمده است که در ساختمان FCC وبدون هیچ گونه تغییر شکل آلوترو پیکی متبلور می شود.

مهمترین آلیاژهای صنعتی و تجارتی آلومینیوم عبارت از آلیاژهای این عنصر و عناصر دوره تناوبی سدیم مانند (منیزیم ، سلیسیم ) و عناصر دوره وابسته تناوب مانند مس ویا آلیاژهای توامی این دو گروه است.

سیلیسیم و منیزیم با اعداد اتمی ۱۴و۱۲ همسایه های اصلی آلومینیوم می باشند و بسیاری از کار بردهای تکنولوژیکی آلومینیوم بر اساس چنین همسایگی استوار است .ثابت کریستالی آلومینیومْ A 0414/4a= و مطابق شرایط فیزیکی قطر اتمی آن فرمول۸۵۷۷/۲ dAl =  می باشد . بدیهی است حلالیت آلومینیوم به نسبت زیادی به قطر اتمی آن بستگی  دارد و مطابق آنچه در مباحث متالورژی فیزیکی بیان می گردد اختلاف قطر اتم های حلال ومحلول نباید از ۱۵%تجاوز نماید،در حالی که شکل ساختمانی و الکترونهای مدار آخر نیزدر این حلالیت بی تاثیر نیستند.

مشخصات ریخته گری و ذوب

آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل نقطه ذوب کم و برخورداری از سیالیت بالنسبه خوب و همچنین گسترش خواص مکانیکی و فیزیکی در اثر آلیاژسازی و قبول پدیده های عملیات حرارتی و عملیات مکانیکی، در صتایع امروز از اهمیت زیادی بر خوردارند و روز به روز موارد مصرف این آلیاژ ها توسعه می یابد.

عناصر مختلف مانند سلیسیم ، منیزیم ، مس ، در خواص ریخته گری و مکانیکی این عنصر شدیدا تاثیر می کنند و یک رشته آلیاژهای صنعتی را پدید می آورند که از مقاومت مکانیکی، مقاومت به خورندگی و قابلیت ماشین کاری بسیار مطلوب برخوردارند. قابلیت جذب گاز و فعل و انفعالات شیمیایی در حالت مذاب از اهم مطالبی است که در ذوب و ریخته گری آلومینیوم مورد بحث قرار می گیرد و از این رو مستقلا در بخش سوم این کتاب مطالعه می شوند.

تقسیم بندی آلیاژها

آلیاژهای آلومینیوم در اولین مرحله به دو دسته تقسیم می گردند:

الف ـ آلیاژهای نوردی Wrought Alloys که قابلیت پذیرش انواع و اقسام کارهای مکانیکی نورد ، اکستروژن ، وفلزگری را دارند.

ب ـ آلیاهای ریختگی Casting Alloys  که در شکل ریزی و ریخته گری های آلومینیوم با گسترش بسیار مورد استفاده اند . آلیاژهای نوردی که در مباحث شکل دادن فلزات مورد مطالعه قرار می گیرند از طریق یکی از روش های شمش ریزی (مداوم ، نیمه مداوم ، منفرد ) تهیه می گردند و پس از قبول عملیات حرارتی لازم تحت تاثیر یکی از روش های عملیات مکانیکی به شکل نهائی در می آیند . مشخصات عمومی و ترکیب این نوع آلیاژها در جدول ۲-۱ درج گردیده است.

آلیاژهای ریختگی آلومینیوم که مورد بحث این کتاب نیز می باشند از طرق مختلف ریخته گری (ماسه ای ،پوسته ای ،فلزی و تحت فشار ) شکل می گیرند و مستقیما ویا بعد از عملیات حرارتی (در صورت لزوم ) در صنعت استفاده می شوند ،این آلیاژها در جداول ۳-۱ درج گردیده اند.

شمش های اولیه

این شمش ها در قطعات ۵ تا ۱۵ کیلوگرمی بر اساس درجه خلوص تهیه می شوند.

وزن شمش های خالصی که حاوی ترکیب دقیق شیمیائی می باشند معمولا از۵کیلوگرم تجاوز نمی نماید .استاندار ومشخصات شمش های اولیه در جداول ۳-۱ درج گردیده اند .این شمش ها معمولادر مورد ساخت قطعات که از کنترل کیفی بسیار مطلوب بر خودارند استفاده می شوند و قیمت آنها نیز بر حسب درجه خلوص و تقلیل نا خالصی ها به صورت تصاعدی افزایش می یابد.

در ساخت آلیاژ های آلومینوم ،بسیاری از عناصر مستقیما به آلیاژ مذاب افزوده می شوند که در این مورد شمش های اولیه خالص این عناصر  نیز مورد استفاده اند این شمش ها عبارتند از:

روی –شمش های روی با درجه خلوص۷/۹۸تا ۵/۹۹ درصد رویدر استاندارد های مختلف بین المللی تهیه می شوند و همواره حاوی ناخالصی ها ئی از قبیل مس،کا دمیوم ،آهن سرب وگاهی قلع و آنتیموان می باشند. در ذوب آلومینوم معمولا از شمش های روی با درجه خلوص ۹/۹۹ استفاده می شود تا میزان ناخالصی ها بخصوص آهن تقلیل یابد.