چگالی آلومینیوم
آلومینیوم به دلیل ویژگی‌های انعطاف‌پذیر و مطلوب بسیاری که دارد، یکی از محبوب‌ترین مواد صنعتی است. یکی از آن ویژگی ها چگالی آن است. آلومینیوم یک ماده سبک وزن است – در واقع، چگالی آن یک سوم چگالی فولاد است. آلومینیوم نسبت مقاومت به وزن بالایی دارد، به این معنی که علیرغم ماهیت سبک وزن، استحکام قابل توجهی را ارائه می دهد. این ویژگی‌ها به موادی تبدیل می‌شوند که کار کردن با آن آسان است، اما بادوام و قادر به مقاومت در برابر انواع کاربردهای صنعتی است.
در واقع، آلومینیوم مورد علاقه بسیاری از صنایع – از هوافضا و خودرو گرفته تا تجهیزات ورزشی – است، زیرا بسیار سبک و انعطاف پذیر است. چگالی آن به طور قابل توجهی کمتر از سایر فلزات است. اگر کنجکاو هستید، می‌توانید درباره اینکه کدام آلیاژهای سبک وزن آلومینیوم در صنایع هوافضا و خودروسازی وجود دارند، اطلاعات بیشتری کسب کنید.
چگالی آلومینیوم خالص چقدر است؟
چگالی آلومینیوم خالص به صورت جامد 2699 کیلوگرم بر متر مکعب (چگالی نظری بر اساس فاصله شبکه) و 2697-2699 کیلوگرم بر متر مکعب (مواد پلی کریستالی) است. چگالی مایع آلومینیوم خالص 2357 کیلوگرم بر متر مکعب در 973K و 2304 کیلوگرم بر مترمکعب در 1173K است.
چگالی چگونه محاسبه می شود؟
چگالی یک جسم عبارت است از تقسیم جرم جسم بر حجم آن. برای اهداف صنعت آلومینیوم، چگالی محاسبه‌ای بر اساس چگالی آلومینیوم خالص به اضافه ترکیب آن با سایر عناصر آلیاژی است. چگالی های محاسبه شده انجمن آلومینیوم می تواند به کاربران کمک کند تا اندازه گیری هایی مانند وزن در واحد طول، وزن در واحد سطح و سطح پوشش را محاسبه کنند.
چگونه چگالی بر اساس نوع آلومینیوم متفاوت است؟
در حالی که چگالی آلومینیوم خالص به طور کلی حدود 2.7 گرم بر سانتی متر مکعب در نظر گرفته می شود، استفاده از آلیاژها می تواند باعث شود که این عدد کمی متفاوت باشد. عناصر آلیاژی سنگین تر باعث افزایش وزن محصول می شود. به عنوان مثال، آلیاژهای سری 1xxx، چگالی هایی تولید می کنند که به چگالی آلومینیوم خالص نزدیک تر است. در واقع آلیاژهای این سری 99 درصد آلومینیوم خالص محسوب می شوند.
از طرف دیگر آلیاژهای سری 7xxx و سری 8xxx می توانند چگالی تا حدود 2.9 کیلوگرم بر متر مکعب تولید کنند. آلومینیوم 7075 مخصوصاً با 2.81 گرم بر سانتی‌متر مکعب، چگالی بالاتری نسبت به سایر آلیاژها دارد. در نتیجه، آلومینیوم 7075 یکی از بالاترین استحکام آلومینیوم موجود را ارائه می دهد (استحکام کششی نهایی آن تقریباً دو برابر آلومینیوم محبوب 6061 است).
جالب توجه است که آلیاژهای سری 4xxx (که ترکیب اصلی آلیاژی آنها سیلیکون است) می توانند چگالی هایی تولید کنند که به زیر وزن مخصوص آلومینیوم خالص 2.7 گرم بر سانتی متر مکعب می رسد. در مقادیر خاصی، سیلیکون باعث کاهش وزن مخصوص آلومینیوم می شود.
چگونه آلومینیوم از نظر چگالی با فلزات دیگر مقایسه می شود؟
چگالی کم یکی از مزایای اصلی آلومینیوم نسبت به سایر فلزات ساختاری است. آلومینیوم دارای چگالی است که در حدود یک سوم چگالی فولاد یا مس است. آلومینیوم به عنوان یکی از سبک ترین فلزات تجاری موجود، نسبت مقاومت به وزن بالایی را ارائه می دهد که آن را برای بسیاری از کاربردها و محصولات ساختاری مطلوب می کند. علاوه بر این، هزینه ساخت آن نسبت به فولاد کمتر است و چکش خواری، شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی بیشتری را ارائه می دهد.
مزایای چگالی آلومینیوم چیست؟
چگالی کم آلومینیوم به این معنی است که سبک وزن و جابجایی آن آسان است. اگرچه این ماده سبک وزن است، اما بسیار قوی است و به راحتی شکل می گیرد و به شکل اکسترود می شود. چگالی آلومینیوم در محصولاتی که سبکی یک ویژگی بسیار مهم در نظر گرفته می شود، مزیت قابل توجهی است. اینها شامل اجزای حمل و نقل (به ویژه هوافضا و خودرو)، ماشین آلات و لوازم خانگی است. سایر زمینه‌های استفاده که از چگالی کم آلومینیوم سود می‌برند، مصالح ساختمانی، بسته‌بندی، قطعات الکتریکی، اقلام خانگی و مواد غذایی/شیمیایی است.
چگالی کم آلومینیوم برای خودروسازان بسیار جذاب است، به عنوان مثال، به دلیل توانایی آن در مقایسه خوب با چگالی فولاد هنگام تشکیل قطعات و سازه های خودرو. چگالی کم آلومینیوم وزن خودرو را کاهش می دهد. از نقطه نظر وزن و هزینه، آلومینیوم رسانای گرمایی قوی تری نسبت به مس است. رسانایی حرارتی بالای آن باعث می شود آلومینیوم برای محصولات مبتنی بر حرارت مانند رادیاتورها و ظروف پخت و پز مناسب باشد.
به راحتی می توان فهمید که چرا چگالی کم آلومینیوم یک ویژگی مثبت در نظر گرفته می شود. ماهیت سبک وزن آن باعث می شود که به راحتی به اشکال مختلف شکل گرفته و جابجایی و جابجایی در فرآیند تولید آسان تر شود. با این حال، چگالی کم آلومینیوم – که با نسبت استحکام به وزن بالا مشخص شده است – آن را به انتخابی عالی برای مواد تبدیل می کند که در آن سبکی و در عین حال چقرمگی در اولویت قرار دارد.
تولید آلومینیوم
آلومینیوم از ماده معدنی بوکسیت به دست می آید. بوکسیت از طریق فرآیند بایر به اکسید آلومینیوم (آلومینا) تبدیل می شود. سپس آلومینا با استفاده از سلول های الکترولیتی و فرآیند هال-هروولت به فلز آلومینیوم تبدیل می شود.
تقاضای سالانه آلومینیوم
تقاضای جهانی برای آلومینیوم حدود 29 میلیون تن در سال است. حدود 22 میلیون تن آلومینیوم جدید و 7 میلیون تن ضایعات آلومینیوم بازیافتی است. استفاده از آلومینیوم بازیافتی از نظر اقتصادی و زیست محیطی قانع کننده است( مثلا برای تولید 1 تن آلومینیوم جدید به 14000 کیلووات ساعت نیاز است. برعکس، تنها 5 درصد از این مقدار برای ذوب مجدد و بازیافت یک تن آلومینیوم لازم است. هیچ تفاوتی در کیفیت بین آلیاژهای آلومینیم نو و بازیافتی وجود ندارد). به همین دلیل گروه صنعتی گلدن وین در صنعت ساخت و تولید درب و پنجره های الومینیومی در اصفهان همیشه پیشتازه بوده است.
کاربردهای آلومینیوم
آلومینیوم خالص نرم، انعطاف پذیر، مقاوم در برابر خوردگی و رسانایی الکتریکی بالایی است. به طور گسترده ای برای کابل های فویل و هادی استفاده می شود، اما آلیاژ کردن با عناصر دیگر برای تامین استحکام بالاتر مورد نیاز برای سایر کاربردها ضروری است. آلومینیوم یکی از سبک ترین فلزات مهندسی است که نسبت استحکام به وزن آن نسبت به فولاد برتری دارد.
آلومینیوم با استفاده از ترکیبات مختلف از خواص مفید خود مانند استحکام، سبکی، مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت بازیافت و شکل‌پذیری، در تعداد روزافزونی از کاربردها استفاده می‌شود مانند تولید درب و پنجره دوجداره آلومینیوم .
نامگذاری آلیاژ
آلومینیوم معمولاً با مس، روی، منیزیم، سیلیکون، منگنز و لیتیوم آلیاژ می شود. افزودنی های کوچکی از کروم، تیتانیوم، زیرکونیوم، سرب، بیسموت و نیکل نیز ساخته می شود و آهن همواره در مقادیر کم وجود دارد. بیش از 300 آلیاژ فرفورژه وجود دارد که 50 آلیاژ آن مورد استفاده رایج است.
