ალუმინი მსოფლიოში ყველაზე გავრცელებული ლითონია და დედამიწის ქერქის 8%-ს შეადგენს, რაც მას მესამე ყველაზე გავრცელებულ ელემენტს შორის აქცევს. ალუმინის მრავალფეროვნება მას ფოლადის შემდეგ ყველაზე ფართოდ გამოყენებულ ლითონად აქცევს.
ალუმინის წარმოება
ალუმინი მიიღება მინერალ ბოქსიტიდან. ბოქსიტი გარდაიქმნება ალუმინის ოქსიდად (ალუმინის ოქსიდად) ბაიერის პროცესით. შემდეგ ალუმინი გარდაიქმნება ლითონურ ალუმინად ელექტროლიტური ელემენტებისა და ჰოლ-ეროლტის პროცესის გამოყენებით.
ალუმინის წლიური მოთხოვნა
ალუმინზე მსოფლიო მოთხოვნა წელიწადში დაახლოებით 29 მილიონი ტონაა. დაახლოებით 22 მილიონი ტონა ახალი ალუმინია, ხოლო 7 მილიონი ტონა გადამუშავებული ალუმინის ჯართი. გადამუშავებული ალუმინის გამოყენება ეკონომიკურად და ეკოლოგიურად მიმზიდველია. 1 ტონა ახალი ალუმინის წარმოებისთვის 14 000 კვტ.სთ ენერგიაა საჭირო. პირიქით, ერთი ტონა ალუმინის ხელახლა დნობასა და გადამუშავებას მხოლოდ ამ ენერგიის 5% სჭირდება. ხარისხში არანაირი განსხვავება არ არის ხელუხლებელ და გადამუშავებულ ალუმინის შენადნობებს შორის.
ალუმინის გამოყენება
სუფთაალუმინირბილი, დრეკადი, კოროზიისადმი მდგრადი და მაღალი ელექტროგამტარობისაა. ფართოდ გამოიყენება ფოლგისა და გამტარი კაბელებისთვის, თუმცა სხვა დანიშნულებით საჭირო უფრო მაღალი სიმტკიცის უზრუნველსაყოფად აუცილებელია სხვა ელემენტებთან შენადნობა. ალუმინი ერთ-ერთი ყველაზე მსუბუქი საინჟინრო ლითონია, რომელსაც სიმტკიცისა და წონის თანაფარდობა ფოლადზე მაღალი აქვს.
მისი უპირატესობების სხვადასხვა კომბინაციის გამოყენებით, როგორიცაა სიმტკიცე, სიმსუბუქე, კოროზიისადმი მდგრადობა, გადამუშავებადობა და ფორმირების უნარი, ალუმინი სულ უფრო მეტ გამოყენებას იწყებს. პროდუქციის ეს ასორტიმენტი მოიცავს როგორც სტრუქტურულ მასალებს, ასევე თხელ შესაფუთ ფოლგებს.
შენადნობის აღნიშვნები
ალუმინი ყველაზე ხშირად შენადნობულია სპილენძთან, თუთიასთან, მაგნიუმთან, სილიციუმთან, მანგანუმთან და ლითიუმთან. ასევე მიიღება ქრომის, ტიტანის, ცირკონიუმის, ტყვიის, ბისმუტის და ნიკელის მცირე დანამატები და რკინა უცვლელად მცირე რაოდენობითაა წარმოდგენილი.
არსებობს 300-ზე მეტი ჭედური შენადნობი, რომელთაგან 50 ფართოდ გამოიყენება. ისინი, როგორც წესი, ოთხნიშნა სისტემით იდენტიფიცირდება, რომელიც აშშ-ში წარმოიშვა და ამჟამად უნივერსალურად აღიარებულია. ცხრილი 1 აღწერს ჭედური შენადნობების სისტემას. ჩამოსხმული შენადნობები მსგავსი აღნიშვნებით ხასიათდება და ხუთნიშნა სისტემას იყენებს.
ცხრილი 1.ჭედური ალუმინის შენადნობების აღნიშვნები.
| შენადნობის ელემენტი | ნაჭედი |
|---|---|
| არცერთი (99%+ ალუმინი) | 1XXX |
| სპილენძი | 2XXX |
| მანგანუმი | 3XXX |
| სილიკონი | 4XXX |
| მაგნიუმი | 5XXX |
| მაგნიუმი + სილიციუმი | 6XXX |
| თუთია | 7XXX |
| ლითიუმი | 8XXX |
1XXX ნომრით აღნიშნული უშენო ალუმინის შენადნობებისთვის, ბოლო ორი ციფრი წარმოადგენს ლითონის სისუფთავეს. ისინი ტოლია ათწილადის შემდეგ ბოლო ორი ციფრისა, როდესაც ალუმინის სისუფთავე გამოისახება უახლოეს 0.01 პროცენტამდე. მეორე ციფრი მიუთითებს მინარევების ლიმიტების ცვლილებებზე. თუ მეორე ციფრი ნულის ტოლია, ეს მიუთითებს უშენო ალუმინზე ბუნებრივი მინარევების ლიმიტების მქონე, ხოლო 1-დან 9-მდე მიუთითებს ცალკეულ მინარევებზე ან შენადნობ ელემენტებზე.
2XXX-დან 8XXX-მდე ჯგუფებისთვის, ბოლო ორი ციფრი ჯგუფში სხვადასხვა ალუმინის შენადნობებს აღნიშნავს. მეორე ციფრი შენადნობის მოდიფიკაციებს აღნიშნავს. მეორე ციფრი ნული თავდაპირველ შენადნობს აღნიშნავს, ხოლო მთელი რიცხვები 1-დან 9-მდე შენადნობის თანმიმდევრულ მოდიფიკაციებს აღნიშნავს.
ალუმინის ფიზიკური თვისებები
ალუმინის სიმკვრივე
ალუმინის სიმკვრივე დაახლოებით ფოლადის ან სპილენძის სიმკვრივის ერთი მესამედია, რაც მას კომერციულად ხელმისაწვდომ ერთ-ერთ ყველაზე მსუბუქ ლითონად აქცევს. შედეგად მიღებული მაღალი სიმტკიცისა და წონის თანაფარდობა მას მნიშვნელოვან სტრუქტურულ მასალად აქცევს, რაც, კერძოდ, სატრანსპორტო ინდუსტრიებისთვის ტვირთის გაზრდის ან საწვავის დაზოგვის საშუალებას იძლევა.
ალუმინის სიმტკიცე
სუფთა ალუმინს არ აქვს მაღალი დაჭიმვის სიმტკიცე. თუმცა, ისეთი შენადნობის ელემენტების დამატებამ, როგორიცაა მანგანუმი, სილიციუმი, სპილენძი და მაგნიუმი, შეიძლება გაზარდოს ალუმინის სიმტკიცის თვისებები და წარმოქმნას შენადნობი, რომლის თვისებებიც მორგებულია კონკრეტულ გამოყენებაზე.
ალუმინიკარგად ეგუება ცივ გარემოს. მას უპირატესობა აქვს ფოლადთან შედარებით იმით, რომ მისი დაჭიმვის სიმტკიცე იზრდება ტემპერატურის კლებასთან ერთად და ამავდროულად ინარჩუნებს სიმტკიცეს. მეორეს მხრივ, ფოლადი დაბალ ტემპერატურაზე მყიფე ხდება.
ალუმინის კოროზიისადმი მდგრადობა
ჰაერთან შეხებისას, ალუმინის ზედაპირზე თითქმის მყისიერად წარმოიქმნება ალუმინის ოქსიდის ფენა. ამ ფენას აქვს შესანიშნავი კოროზიისადმი მდგრადობა. ის საკმაოდ მდგრადია მჟავების უმეტესობის მიმართ, მაგრამ ნაკლებად მდგრადია ტუტეების მიმართ.
ალუმინის თბოგამტარობა
ალუმინის თბოგამტარობა დაახლოებით სამჯერ აღემატება ფოლადისას. ეს ალუმინს მნიშვნელოვან მასალად აქცევს როგორც გაგრილებისთვის, ასევე გათბობისთვის, როგორიცაა სითბოს გადამცვლელები. არატოქსიკურობასთან ერთად, ეს თვისება იმას ნიშნავს, რომ ალუმინი ფართოდ გამოიყენება სამზარეულოს ჭურჭელსა და ჭურჭელში.
ალუმინის ელექტროგამტარობა
სპილენძთან ერთად, ალუმინს აქვს საკმარისად მაღალი ელექტროგამტარობა ელექტროგამტარობის გამოსაყენებლად. მიუხედავად იმისა, რომ ფართოდ გამოყენებული გამტარი შენადნობის (1350) გამტარობა გახურებული სპილენძის მხოლოდ დაახლოებით 62%-ია, მისი წონა მხოლოდ ერთი მესამედია და შესაბამისად, იმავე წონის სპილენძთან შედარებით, მას შეუძლია ორჯერ მეტი ელექტროენერგიის გატარება.
ალუმინის არეკვლა
ულტრაიისფერი გამოსხივებიდან ინფრაწითელამდე, ალუმინი გამოსხივების ენერგიის შესანიშნავი ამრეკლავია. ხილული სინათლის დაახლოებით 80%-იანი ამრეკლავობა ნიშნავს, რომ ის ფართოდ გამოიყენება განათების მოწყობილობებში. იგივე თვისებები ამრეკლავობას ქმნის.ალუმინიიდეალურია, როგორც საიზოლაციო მასალა ზაფხულში მზის სხივებისგან დასაცავად, ხოლო ზამთარში სითბოს დაკარგვისგან იზოლაციისთვის.
ცხრილი 2.ალუმინის თვისებები.
| ქონება | ღირებულება |
|---|---|
| ატომური რიცხვი | 13 |
| ატომური წონა (გ/მოლ) | 26.98 |
| ვალენტობა | 3 |
| კრისტალური სტრუქტურა | ფედერალური საკომუნიკაციო კომისიის |
| დნობის წერტილი (°C) | 660.2 |
| დუღილის წერტილი (°C) | 2480 |
| საშუალო სპეციფიკური სითბო (0-100°C) (კალ/გ.°C) | 0.219 |
| თბოგამტარობა (0-100°C) (კალ/სმ² °C) | 0.57 |
| ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტი (0-100°C) (x10-6/°C) | 23.5 |
| ელექტრული წინაღობა 20°C-ზე (Ω.სმ) | 2.69 |
| სიმკვრივე (გ/სმ3) | 2.6898 |
| ელასტიურობის მოდული (GPa) | 68.3 |
| პუასონის თანაფარდობა | 0.34 |
ალუმინის მექანიკური თვისებები
ალუმინი შეიძლება მძიმედ დეფორმირებული იყოს დაზიანების გარეშე. ეს საშუალებას იძლევა ალუმინის ფორმირება მოხდეს გლინვით, ექსტრუდირებით, გაჭიმვით, დამუშავებით და სხვა მექანიკური პროცესებით. ასევე შესაძლებელია მისი ჩამოსხმა მაღალი ტოლერანტობით.
ალუმინის თვისებების გასაუმჯობესებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას შენადნობა, ცივი დამუშავება და თერმული დამუშავება.
სუფთა ალუმინის დაჭიმვის სიმტკიცე დაახლოებით 90 მპა-ია, თუმცა ზოგიერთი თერმულად დამუშავებადი შენადნობისთვის ეს სიმტკიცე შეიძლება გაიზარდოს 690 მპა-ზე მეტამდე.
ალუმინის სტანდარტები
ძველი BS1470 სტანდარტი შეიცვალა ცხრა EN სტანდარტით. EN სტანდარტები მოცემულია ცხრილში 4.
ცხრილი 4.ალუმინის EN სტანდარტები
| სტანდარტული | ფარგლები |
|---|---|
| EN485-1 | შემოწმებისა და მიწოდების ტექნიკური პირობები |
| EN485-2 | მექანიკური თვისებები |
| EN485-3 | ცხელი ნაგლინი მასალის ტოლერანტობა |
| EN485-4 | ცივი ნაგლინი მასალის ტოლერანტობა |
| EN515 | ტემპერატურის აღნიშვნები |
| EN573-1 | რიცხვითი შენადნობის აღნიშვნის სისტემა |
| EN573-2 | ქიმიური სიმბოლოების აღნიშვნის სისტემა |
| EN573-3 | ქიმიური შემადგენლობა |
| EN573-4 | პროდუქტის ფორმები სხვადასხვა შენადნობებში |
EN სტანდარტები ძველი სტანდარტისგან, BS1470-ისგან, შემდეგი სფეროებით განსხვავდება:
- ქიმიური შემადგენლობა - უცვლელი.
- შენადნობის ნუმერაციის სისტემა - უცვლელი.
- თერმულად დამუშავებადი შენადნობების ტემპერატურის აღნიშვნები ამჟამად მოიცავს სპეციალური ტემპერატურის უფრო ფართო სპექტრს. არასტანდარტული გამოყენებისთვის (მაგ. T6151) შემოღებულ იქნა T-ს შემდეგ ოთხ ციფრამდე.
- არათერმულად დამუშავებადი შენადნობების ტემპერატურის აღნიშვნები - არსებული ტემპერატურა უცვლელია, მაგრამ ტემპერატურა ახლა უფრო ყოვლისმომცველია მათი შექმნის მეთოდის მიხედვით. რბილი (O) ტემპერატურა ახლა არის H111 და შემოღებულ იქნა შუალედური ტემპერატურა H112. შენადნობის 5251 ტემპერატურის აღნიშვნები ახლა ნაჩვენებია, როგორც H32/H34/H36/H38 (ექვივალენტურია H22/H24-ისა და ა.შ.). H19/H22 და H24 ახლა ცალ-ცალკეა ნაჩვენები.
- მექანიკური თვისებები - წინა მაჩვენებლების მსგავსი რჩება. ტესტირების სერტიფიკატებზე ახლა მითითებული უნდა იყოს 0.2%-იანი გამძლეობის ძაბვა.
- ტოლერანტობა სხვადასხვა ხარისხით გამკაცრდა.
ალუმინის თერმული დამუშავება
ალუმინის შენადნობებზე შეიძლება გამოყენებულ იქნას თერმული დამუშავების სხვადასხვა მეთოდი:
- ჰომოგენიზაცია - სეგრეგაციის მოცილება ჩამოსხმის შემდეგ გაცხელებით.
- გამოწვა – გამოიყენება ცივი დამუშავების შემდეგ გამკვრივებული შენადნობების (1XXX, 3XXX და 5XXX) დარბილებისთვის.
- ნალექით ან დაბერებით გამკვრივებით (შენადნობები 2XXX, 6XXX და 7XXX).
- ნალექით გამყარებული შენადნობების დაძველებამდე ხსნარით თერმული დამუშავება.
- საფარების გამყარებისთვის განკუთვნილი ღუმელი
- თერმული დამუშავების შემდეგ, აღნიშვნის ნომრებს სუფიქსი ემატება.
- სუფიქსი F ნიშნავს „როგორც შეთხზულს“.
- O ნიშნავს „გახურებულ, გაცხელებულ ნაკეთობებს“.
- T ნიშნავს, რომ ის „თერმულად დამუშავებულია“.
- W ნიშნავს, რომ მასალა გაიარა ხსნარით თერმული დამუშავება.
- H ეხება თერმულად არა-დამუშავებად შენადნობებს, რომლებიც „ცივად დამუშავებულია“ ან „დეფორმაციით გამაგრებულია“.
- თერმულად არადამუშავებადი შენადნობებია 3XXX, 4XXX და 5XXX ჯგუფების შენადნობები.
გამოქვეყნების დრო: 2021 წლის 16 ივნისი
