Ալյումինը աշխարհի ամենատարածված մետաղն է և երրորդ ամենատարածված տարրը՝ կազմելով երկրի կեղևի 8%-ը։ Ալյումինի բազմակողմանիությունը այն դարձնում է պողպատից հետո ամենատարածված մետաղը։
Ալյումինի արտադրություն
Ալյումինը ստացվում է բոքսիտ հանքանյութից: Բոքսիտը վերածվում է ալյումինի օքսիդի (ալյումինի) Բայերի գործընթացի միջոցով: Այնուհետև ալյումինան վերածվում է մետաղական ալյումինի՝ օգտագործելով էլեկտրոլիտիկ բջիջներ և Հոլ-Էրոուլի գործընթաց:
Ալյումինի տարեկան պահանջարկը
Ալյումինի համաշխարհային պահանջարկը տարեկան կազմում է մոտ 29 միլիոն տոննա: Մոտ 22 միլիոն տոննա նոր ալյումին է, իսկ 7 միլիոն տոննա՝ վերամշակված ալյումինի ջարդոն: Վերամշակված ալյումինի օգտագործումը տնտեսապես և շրջակա միջավայրի համար գրավիչ է: 1 տոննա նոր ալյումին արտադրելու համար անհրաժեշտ է 14,000 կՎտժ: Եվ հակառակը, մեկ տոննա ալյումինի վերահալման և վերամշակման համար անհրաժեշտ է ընդամենը 5%-ը: Անմշակ և վերամշակված ալյումինե համաձուլվածքների միջև որակի տարբերություն չկա:
Ալյումինի կիրառությունները
ՄաքուրալյումինԱյն փափուկ է, ճկուն, կոռոզիակայուն և ունի բարձր էլեկտրահաղորդականություն։ Այն լայնորեն օգտագործվում է փայլաթիթեղի և հաղորդիչ մալուխների համար, սակայն այլ տարրերի հետ համաձուլվածքը անհրաժեշտ է՝ այլ կիրառությունների համար անհրաժեշտ ավելի բարձր ամրությունն ապահովելու համար։ Ալյումինը ամենաթեթև ինժեներական մետաղներից մեկն է, որն ունի պողպատից ավելի բարձր ամրության և քաշի հարաբերակցություն։
Օգտագործելով իր առավելությունների տարբեր համադրություններ, ինչպիսիք են ամրությունը, թեթևությունը, կոռոզիայի դիմադրությունը, վերամշակելիությունը և ձևավորման հնարավորությունը, ալյումինը կիրառվում է անընդհատ աճող թվով կիրառություններում: Այս արտադրանքի տեսականին տատանվում է կառուցվածքային նյութերից մինչև բարակ փաթեթավորման փայլաթիթեղներ:
Ալյումինե անվանումներ
Ալյումինը ամենից հաճախ համաձուլվում է պղնձի, ցինկի, մագնեզիումի, սիլիցիումի, մանգանի և լիթիումի հետ։ Պատրաստվում են նաև քրոմի, տիտանի, ցիրկոնիումի, կապարի, բիսմութի և նիկելի փոքր հավելումներ, իսկ երկաթը միշտ առկա է փոքր քանակությամբ։
Կան ավելի քան 300 կռածո համաձուլվածքներ, որոնցից 50-ը լայնորեն օգտագործվում են: Դրանք սովորաբար նույնականացվում են չորսանիշ համակարգով, որը սկիզբ է առել ԱՄՆ-ում և այժմ համընդհանուր ընդունված է: Աղյուսակ 1-ը նկարագրում է կռածո համաձուլվածքների համակարգը: Ձուլածո համաձուլվածքներն ունեն նմանատիպ անվանումներ և օգտագործում են հնգանիշ համակարգ:
Աղյուսակ 1։Կռածո ալյումինե համաձուլվածքների անվանումներ։
| Համաձուլվածքային տարր | Կռած |
|---|---|
| Ոչ մեկը (99%+ ալյումին) | 1XXX |
| Պղինձ | 2XXX |
| Մանգան | 3XXX |
| Սիլիկոն | 4XXX |
| Մագնեզիում | 5XXX |
| Մագնեզիում + Սիլիցիում | 6XXX |
| Ցինկ | 7XXX |
| Լիթիում | 8XXX |
1XXX համարով նշված չլեգիրված մշակված ալյումինե համաձուլվածքների համար վերջին երկու թվանշանները ներկայացնում են մետաղի մաքրությունը: Դրանք համարժեք են տասնորդական կետից հետո վերջին երկու թվանշաններին, երբ ալյումինի մաքրությունը արտահայտվում է մոտակա 0.01 տոկոսի ճշտությամբ: Երկրորդ թվանշանը ցույց է տալիս խառնուրդների սահմանների փոփոխությունները: Եթե երկրորդ թվանշանը զրո է, դա նշանակում է չլեգիրված ալյումին, որն ունի բնական խառնուրդների սահմաններ, իսկ 1-ից մինչև 9-ը՝ առանձին խառնուրդներ կամ համաձուլվածքային տարրեր:
2XXX-ից մինչև 8XXX խմբերի համար վերջին երկու թվանշանները ցույց են տալիս խմբի տարբեր ալյումինե համաձուլվածքները: Երկրորդ թվանշանը ցույց է տալիս համաձուլվածքի փոփոխությունները: Երկրորդ թվանշանը՝ զրոն, ցույց է տալիս սկզբնական համաձուլվածքը, իսկ 1-ից 9 ամբողջ թվերը՝ համաձուլվածքի հաջորդական փոփոխությունները:
Ալյումինի ֆիզիկական հատկությունները
Ալյումինի խտությունը
Ալյումինի խտությունը պողպատի կամ պղնձի խտության մոտ մեկ երրորդն է, ինչը այն դարձնում է առևտրային առումով ամենաթեթև մետաղներից մեկը։ Արդյունքում ստացված ամրության և քաշի բարձր հարաբերակցությունը այն դարձնում է կարևոր կառուցվածքային նյութ, որը թույլ է տալիս մեծացնել օգտակար բեռները կամ խնայել վառելիքը, մասնավորապես, տրանսպորտային արդյունաբերության համար։
Ալյումինի ամրությունը
Մաքուր ալյումինը բարձր ձգման ամրություն չունի։ Այնուամենայնիվ, համաձուլվածքային տարրերի, ինչպիսիք են մանգանը, սիլիցիումը, պղինձը և մագնեզիումը, ավելացումը կարող է բարձրացնել ալյումինի ամրության հատկությունները և ստանալ համաձուլվածք՝ որոշակի կիրառություններին հարմարեցված հատկություններով։
ԱլյումինՀարմար է ցուրտ միջավայրերի համար։ Այն առավելություն ունի պողպատի նկատմամբ, քանի որ դրա ձգման ամրությունը մեծանում է ջերմաստիճանի նվազման հետ՝ միաժամանակ պահպանելով իր ամրությունը։ Մյուս կողմից, պողպատը դառնում է փխրուն ցածր ջերմաստիճաններում։
Ալյումինի կոռոզիայի դիմադրություն
Օդի հետ շփման ժամանակ ալյումինի մակերեսին գրեթե անմիջապես առաջանում է ալյումինի օքսիդի շերտ։ Այս շերտը գերազանց դիմադրողականություն ունի կոռոզիայի նկատմամբ։ Այն բավականին դիմացկուն է թթուների մեծ մասի նկատմամբ, բայց պակաս դիմացկուն է ալկալիների նկատմամբ։
Ալյումինի ջերմահաղորդականությունը
Ալյումինի ջերմահաղորդականությունը մոտ երեք անգամ ավելի մեծ է, քան պողպատինը։ Սա ալյումինը դարձնում է կարևոր նյութ ինչպես սառեցման, այնպես էլ ջեռուցման կիրառությունների համար, ինչպիսիք են ջերմափոխանակիչները։ Այս հատկությունը, զուգորդված ոչ թունավոր լինելու հետ, նշանակում է, որ ալյումինը լայնորեն օգտագործվում է խոհանոցային պարագաներում և պարագաներում։
Ալյումինի էլեկտրական հաղորդունակությունը
Պղնձի հետ մեկտեղ, ալյումինը ունի բավականին բարձր էլեկտրահաղորդականություն՝ որպես էլեկտրական հաղորդիչ օգտագործելու համար: Չնայած լայնորեն օգտագործվող հաղորդիչ համաձուլվածքի (1350) հաղորդականությունը կազմում է թրծված պղնձի հաղորդականության ընդամենը մոտ 62%-ը, այն կազմում է քաշի ընդամենը մեկ երրորդը և, հետևաբար, կարող է անցկացնել երկու անգամ ավելի շատ էլեկտրաէներգիա՝ համեմատած նույն քաշի պղնձի հետ:
Ալյումինի անդրադարձունակությունը
Ուլտրամանուշակագույնից մինչև ինֆրակարմիր, ալյումինը ճառագայթային էներգիայի գերազանց անդրադարձիչ է: Տեսանելի լույսի մոտ 80% անդրադարձունակությունը նշանակում է, որ այն լայնորեն օգտագործվում է լուսամփոփներում: Անդրադարձունակության նույն հատկությունները դարձնում են...ալյումինիդեալական է որպես մեկուսիչ նյութ՝ ամռանը արևի ճառագայթներից պաշտպանվելու համար, իսկ ձմռանը՝ ջերմության կորստից խուսափելու համար։
Աղյուսակ 2։Ալյումինի հատկությունները։
| Հողատարածք | Արժեք |
|---|---|
| Ատոմային թիվ | 13 |
| Ատոմային քաշ (գ/մոլ) | 26.98 |
| Վալենսիա | 3 |
| Բյուրեղային կառուցվածք | ՀԴԿ |
| Հալման կետ (°C) | 660.2 |
| Եռման կետ (°C) | 2480 |
| Միջին տեսակարար ջերմությունը (0-100°C) (կալ/գ.°C) | 0.219 |
| Ջերմահաղորդականություն (0-100°C) (կալ/սմ² °C) | 0.57 |
| Գծային ընդարձակման գործակիցը (0-100°C) (x10-6/°C) | 23.5 |
| Էլեկտրական դիմադրություն 20°C-ում (Ω.սմ) | 2.69 |
| Խտություն (գ/սմ3) | 2.6898 |
| Առաձգականության մոդուլ (GPa) | 68.3 |
| Պուասոնի հարաբերակցություն | 0.34 |
Ալյումինի մեխանիկական հատկությունները
Ալյումինը կարող է խիստ դեֆորմացվել առանց վնասվելու։ Սա թույլ է տալիս ալյումին ձևավորել գլանման, արտամղման, ձգման, մեքենայացման և այլ մեխանիկական գործընթացների միջոցով։ Այն նաև կարող է ձուլվել բարձր հանդուրժողականությամբ։
Ալյումինի հատկությունները կարգավորելու համար կարող են օգտագործվել համաձուլվածքների ստեղծում, սառը մշակում և ջերմային մշակում:
Մաքուր ալյումինի ձգման ամրությունը մոտ 90 ՄՊա է, սակայն որոշ ջերմամշակվող համաձուլվածքների դեպքում այն կարող է մեծացվել մինչև 690 ՄՊա-ից բարձր։
Ալյումինի ստանդարտներ
Հին BS1470 ստանդարտը փոխարինվել է ինը EN ստանդարտներով: EN ստանդարտները ներկայացված են աղյուսակ 4-ում:
Աղյուսակ 4։Ալյումինի EN ստանդարտներ
| Ստանդարտ | Շրջանակ |
|---|---|
| EN485-1 | Ստուգման և առաքման տեխնիկական պայմաններ |
| EN485-2 | Մեխանիկական հատկություններ |
| EN485-3 | Տաք գլորված նյութի հանդուրժողականությունները |
| EN485-4 | Սառը գլորված նյութի հանդուրժողականությունները |
| EN515 | Ջերմաստիճանի նշանակումներ |
| EN573-1 | Թվային համաձուլվածքների նշանակման համակարգ |
| EN573-2 | Քիմիական խորհրդանիշների նշանակման համակարգ |
| EN573-3 | Քիմիական կազմը |
| EN573-4 | Արտադրանքի ձևերը տարբեր համաձուլվածքներում |
EN ստանդարտները տարբերվում են հին BS1470 ստանդարտից հետևյալ ոլորտներում՝
- Քիմիական կազմը՝ անփոփոխ։
- Ալյումինե համարակալման համակարգ՝ անփոփոխ։
- Ջերմամշակվող համաձուլվածքների ջերմաստիճանի նշանակումները այժմ ընդգրկում են հատուկ ջերմաստիճանների ավելի լայն շրջանակ: Ոչ ստանդարտ կիրառությունների համար (օրինակ՝ T6151) ներդրվել է T-ից հետո մինչև չորս նիշ:
- Ջերմամշակման ենթակա չլինող համաձուլվածքների ջերմաստիճանի նշանակումները. առկա ջերմաստիճանները անփոփոխ են, բայց ջերմաստիճանները այժմ ավելի համապարփակ են սահմանվում՝ ելնելով դրանց ստեղծման եղանակից: Փափուկ (O) ջերմաստիճանն այժմ H111 է, և ներդրվել է միջանկյալ ջերմաստիճան H112: 5251 համաձուլվածքի համար ջերմաստիճանները այժմ ցույց են տրված որպես H32/H34/H36/H38 (համարժեք է H22/H24-ին և այլն): H19/H22 և H24-ը այժմ ցույց են տրված առանձին:
- Մեխանիկական հատկությունները՝ մնում են նախորդ ցուցանիշների նման։ Փորձարկման վկայականներում այժմ պետք է նշված լինի 0.2% Proof Stress-ի արժեքը։
- Հանդուրժողականությունը խստացվել է տարբեր աստիճաններով։
Ալյումինի ջերմային մշակում
Ալյումինե համաձուլվածքների վրա կարող են կիրառվել ջերմային մշակման մի շարք տեսակներ.
- Հոմոգենացում՝ ձուլումից հետո տաքացման միջոցով տարանջատման վերացում:
- Շիկացում – օգտագործվում է սառը մշակումից հետո՝ կարծրացող համաձուլվածքները (1XXX, 3XXX և 5XXX) մեղմացնելու համար։
- Տեղումների կամ տարիքային կարծրացման հետևանքով (համաձուլվածքներ 2XXX, 6XXX և 7XXX):
- Տեղումային կարծրացման համաձուլվածքների ծերացումից առաջ լուծույթային ջերմային մշակում։
- Ծածկույթների չորացման համար նախատեսված վառարան
- Ջերմային մշակումից հետո նշանակման համարներին ավելացվում է վերջածանց։
- F վերջածանցը նշանակում է «ինչպես պատրաստված է»։
- O-ն նշանակում է «թրծված կռած արտադրանք»։
- T-ն նշանակում է, որ այն ենթարկվել է «ջերմամշակման»։
- W-ն նշանակում է, որ նյութը ենթարկվել է ջերմային մշակման լուծույթում։
- H-ը վերաբերում է ջերմամշակման ենթակա չլինող համաձուլվածքներին, որոնք «սառը մշակված» կամ «լարումով կարծրացված» են։
- Ջերմամշակման չենթարկվող համաձուլվածքները 3XXX, 4XXX և 5XXX խմբերի համաձուլվածքներն են։
Հրապարակման ժամանակը. Հունիս-16-2021
