ॲल्युमिनियम हा जगातील सर्वात मुबलक धातू आहे आणि पृथ्वीच्या कवचाच्या 8% भागाचा समावेश असलेला तिसरा सर्वात सामान्य घटक आहे. ॲल्युमिनियमच्या अष्टपैलुत्वामुळे ते स्टीलनंतर सर्वात जास्त वापरले जाणारे धातू बनते.

ॲल्युमिनियमचे उत्पादन

ॲल्युमिनियम बॉक्साईट या खनिजापासून तयार होतो. बायर प्रक्रियेद्वारे बॉक्साइटचे ॲल्युमिनियम ऑक्साईड (ॲल्युमिना) मध्ये रूपांतर होते. त्यानंतर इलेक्ट्रोलाइटिक सेल आणि हॉल-हेरोल्ट प्रक्रिया वापरून ॲल्युमिनाचे ॲल्युमिनियम धातूमध्ये रूपांतर केले जाते.

ॲल्युमिनियमची वार्षिक मागणी

जगभरातील ॲल्युमिनियमची मागणी दरवर्षी सुमारे 29 दशलक्ष टन आहे. सुमारे 22 दशलक्ष टन नवीन ॲल्युमिनियम आहे आणि 7 दशलक्ष टन पुनर्नवीनीकरण ॲल्युमिनियम स्क्रॅप आहे. पुनर्नवीनीकरण केलेल्या ॲल्युमिनियमचा वापर आर्थिक आणि पर्यावरणीयदृष्ट्या आकर्षक आहे. 1 टन नवीन ॲल्युमिनियम तयार करण्यासाठी 14,000 kWh लागतो. याउलट एक टन ॲल्युमिनिअम पुन्हा वितळण्यासाठी आणि रीसायकल करण्यासाठी यापैकी फक्त 5% लागतो. व्हर्जिन आणि पुनर्नवीनीकरण केलेल्या ॲल्युमिनियम मिश्र धातुंमध्ये गुणवत्तेत फरक नाही.

ॲल्युमिनियमचे अनुप्रयोग

शुद्धॲल्युमिनियममऊ, लवचिक, गंज प्रतिरोधक आहे आणि उच्च विद्युत चालकता आहे. हे फॉइल आणि कंडक्टर केबल्ससाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते, परंतु इतर ऍप्लिकेशन्ससाठी आवश्यक उच्च सामर्थ्य प्रदान करण्यासाठी इतर घटकांसह मिश्रित करणे आवश्यक आहे. ॲल्युमिनिअम हा सर्वात हलका अभियांत्रिकी धातूंपैकी एक आहे, ज्याची ताकद ते वजन गुणोत्तर स्टीलपेक्षा जास्त आहे.

सामर्थ्य, हलकीपणा, गंज प्रतिरोधकता, पुनर्वापरक्षमता आणि फॉर्मेबिलिटी यांसारख्या फायदेशीर गुणधर्मांच्या विविध संयोजनांचा वापर करून, ॲल्युमिनिअमचा वापर सतत वाढत असलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये केला जात आहे. उत्पादनांची ही श्रेणी स्ट्रक्चरल सामग्रीपासून ते पातळ पॅकेजिंग फॉइलपर्यंत असते.

मिश्रधातू पदनाम

ॲल्युमिनिअममध्ये सामान्यतः तांबे, जस्त, मॅग्नेशियम, सिलिकॉन, मँगनीज आणि लिथियम मिश्रित असते. क्रोमियम, टायटॅनियम, झिरकोनिअम, शिसे, बिस्मथ आणि निकेलचे लहान मिश्रण देखील केले जातात आणि लोह नेहमीच कमी प्रमाणात असते.

तेथे 300 पेक्षा जास्त रॉट केलेले मिश्र धातु आहेत ज्यात 50 सामान्य वापरात आहेत. ते सामान्यतः चार आकृती प्रणालीद्वारे ओळखले जातात ज्याचा उगम यूएसए मध्ये झाला आणि आता सर्वत्र स्वीकारला गेला आहे. तक्ता 1 गढलेल्या मिश्र धातुंसाठी प्रणालीचे वर्णन करते. कास्ट मिश्रधातूंमध्ये समान पदनाम असतात आणि ते पाच अंकी प्रणाली वापरतात.

तक्ता 1.ॲल्युमिनियम मिश्र धातुंसाठी पदनाम.

1XXX नामित ॲलॉयड ॲल्युमिनियम मिश्र धातुंसाठी, शेवटचे दोन अंक धातूची शुद्धता दर्शवतात. जेव्हा ॲल्युमिनियम शुद्धता जवळच्या 0.01 टक्के व्यक्त केली जाते तेव्हा ते दशांश बिंदूनंतरच्या शेवटच्या दोन अंकांच्या समतुल्य असतात. दुसरा अंक अशुद्धता मर्यादेतील बदल दर्शवितो. जर दुसरा अंक शून्य असेल, तर ते नैसर्गिक अशुद्धतेची मर्यादा आणि 1 ते 9, वैयक्तिक अशुद्धता किंवा मिश्रित घटक दर्शवितात.

2XXX ते 8XXX गटांसाठी, शेवटचे दोन अंक गटातील भिन्न ॲल्युमिनियम मिश्र धातु ओळखतात. दुसरा अंक मिश्रधातूतील बदल दर्शवितो. शून्याचा दुसरा अंक मूळ मिश्रधातू दर्शवतो आणि पूर्णांक 1 ते 9 सलग मिश्रधातूतील बदल दर्शवितात.

ॲल्युमिनियमचे भौतिक गुणधर्म

ॲल्युमिनियमची घनता

ॲल्युमिनिअमची घनता स्टील किंवा तांब्यापेक्षा सुमारे एक तृतीयांश घनता असते ज्यामुळे ते सर्वात हलके व्यावसायिकरित्या उपलब्ध धातूंपैकी एक बनते. परिणामी उच्च सामर्थ्य ते वजन गुणोत्तर हे एक महत्त्वपूर्ण संरचनात्मक सामग्री बनवते ज्यामुळे विशेषत: वाहतूक उद्योगांसाठी वाढीव पेलोड किंवा इंधन बचत होते.

ॲल्युमिनियमची ताकद

शुद्ध ॲल्युमिनियममध्ये उच्च तन्य शक्ती नसते. तथापि, मँगनीज, सिलिकॉन, तांबे आणि मॅग्नेशियम सारख्या मिश्रधातूच्या घटकांची भर घातल्याने ॲल्युमिनियमचे सामर्थ्य गुणधर्म वाढू शकतात आणि विशिष्ट अनुप्रयोगांसाठी तयार केलेल्या गुणधर्मांसह मिश्रधातू तयार करू शकतात.

ॲल्युमिनियमथंड वातावरणासाठी योग्य आहे. पोलादापेक्षा त्याचा फायदा आहे की त्याची कडकपणा टिकवून ठेवताना त्याची 'तन्य शक्ती कमी होत असलेल्या तापमानात वाढते. दुसरीकडे कमी तापमानात स्टील ठिसूळ होते.

ॲल्युमिनियमचा गंज प्रतिकार

हवेच्या संपर्कात आल्यावर, ॲल्युमिनियमच्या पृष्ठभागावर ॲल्युमिनियम ऑक्साईडचा थर जवळजवळ त्वरित तयार होतो. या थरात गंजासाठी उत्कृष्ट प्रतिकार आहे. हे बहुतेक ऍसिडस्ला बऱ्यापैकी प्रतिरोधक आहे परंतु अल्कलीस कमी प्रतिरोधक आहे.

ॲल्युमिनियमची थर्मल चालकता

ॲल्युमिनियमची थर्मल चालकता स्टीलच्या तुलनेत सुमारे तीन पट जास्त आहे. हे हीट-एक्स्चेंजर्स सारख्या थंड आणि गरम दोन्ही अनुप्रयोगांसाठी ॲल्युमिनियम एक महत्त्वपूर्ण सामग्री बनवते. बिनविषारी असल्याने या गुणधर्माचा अर्थ असा आहे की स्वयंपाकाची भांडी आणि स्वयंपाकघरातील भांडीमध्ये ॲल्युमिनियमचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

ॲल्युमिनियमची विद्युत चालकता

तांब्याबरोबरच, ॲल्युमिनियममध्ये विद्युत वाहक म्हणून वापरण्यासाठी पुरेशी उच्च विद्युत चालकता असते. जरी सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या कंडक्टिंग मिश्रधातूची चालकता (1350) एनेल केलेल्या तांब्याच्या सुमारे 62% असली तरी, ते फक्त एक तृतीयांश वजनाचे असते आणि म्हणूनच समान वजनाच्या तांब्याच्या तुलनेत दुप्पट वीज वाहून नेऊ शकते.

ॲल्युमिनियमची परावर्तकता

यूव्ही ते इन्फ्रा-रेड पर्यंत, ॲल्युमिनियम हे तेजस्वी ऊर्जेचे उत्कृष्ट परावर्तक आहे. सुमारे 80% ची दृश्यमान प्रकाश परावर्तकता म्हणजे ती प्रकाश फिक्स्चरमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते. परावर्तकतेचे समान गुणधर्म बनवतातॲल्युमिनियमहिवाळ्यात उष्णता कमी होण्यापासून इन्सुलेट करताना उन्हाळ्यात सूर्यकिरणांपासून संरक्षण करण्यासाठी एक इन्सुलेट सामग्री म्हणून आदर्श.

तक्ता 2.ॲल्युमिनियमसाठी गुणधर्म.

ॲल्युमिनियमचे यांत्रिक गुणधर्म

ॲल्युमिनियम अपयशाशिवाय गंभीरपणे विकृत होऊ शकते. हे रोलिंग, एक्सट्रूडिंग, ड्रॉइंग, मशीनिंग आणि इतर यांत्रिक प्रक्रियांद्वारे ॲल्युमिनियम तयार करण्यास अनुमती देते. हे उच्च सहनशीलतेवर देखील टाकले जाऊ शकते.

अलॉयिंग, कोल्ड वर्किंग आणि उष्णता-उपचार या सर्वांचा वापर ॲल्युमिनियमच्या गुणधर्मांना अनुकूल करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

शुद्ध ॲल्युमिनियमची तन्य शक्ती सुमारे 90 MPa आहे परंतु काही उष्णता-उपचार करण्यायोग्य मिश्रधातूंसाठी हे 690 MPa पेक्षा जास्त वाढवता येते.

ॲल्युमिनियम मानके

जुने BS1470 मानक नऊ EN मानकांनी बदलले आहे. EN मानके तक्ता 4 मध्ये दिली आहेत.

तक्ता 4.ॲल्युमिनियमसाठी EN मानक

EN मानके जुन्या मानकांपेक्षा भिन्न आहेत, BS1470 खालील भागात:

• रासायनिक रचना - अपरिवर्तित.
• मिश्र धातु क्रमांकन प्रणाली - अपरिवर्तित.
• उष्मा उपचार करण्यायोग्य मिश्र धातुंसाठी टेंपर पदनामांमध्ये आता विशेष टेम्पर्सची विस्तृत श्रेणी समाविष्ट आहे. मानक नसलेल्या अनुप्रयोगांसाठी (उदा. T6151) T ला सादर केल्यानंतर चार अंकांपर्यंत.
• उष्णतेवर उपचार करण्यायोग्य नसलेल्या मिश्र धातुंसाठी टेंपर पदनाम - विद्यमान टेंपर्स अपरिवर्तित आहेत परंतु ते कसे तयार केले जातात यानुसार टेम्पर्स आता अधिक व्यापकपणे परिभाषित केले आहेत. सॉफ्ट (O) टेम्पर आता H111 आहे आणि इंटरमीडिएट टेम्पर H112 सादर करण्यात आला आहे. मिश्रधातूसाठी 5251 टेंपर्स आता H32/H34/H36/H38 (H22/H24 च्या समतुल्य) म्हणून दाखवले आहेत. H19/H22 आणि H24 आता वेगळे दाखवले आहेत.
• यांत्रिक गुणधर्म - मागील आकृत्यांप्रमाणेच राहतात. 0.2% पुरावा ताण आता चाचणी प्रमाणपत्रांवर उद्धृत करणे आवश्यक आहे.
• सहिष्णुता विविध प्रमाणात घट्ट केली गेली आहे.
  

  ॲल्युमिनियमची उष्णता उपचार

  ॲल्युमिनियम मिश्र धातुंवर उष्णता उपचारांची श्रेणी लागू केली जाऊ शकते:

  • होमोजेनायझेशन - कास्टिंगनंतर गरम करून पृथक्करण काढून टाकणे.
  • एनीलिंग - वर्क-हार्डनिंग मिश्रधातूंना (1XXX, 3XXX आणि 5XXX) मऊ करण्यासाठी कोल्ड वर्किंग नंतर वापरले जाते.
  • वर्षाव किंवा वय कडक होणे (मिश्रधातू 2XXX, 6XXX आणि 7XXX).
  • पर्जन्य कठोर मिश्रधातूंचे वृद्धत्वापूर्वी ऊष्मा उपचार.
  • कोटिंग्जच्या उपचारासाठी स्टोव्हिंग
  • उष्णता उपचारानंतर पदनाम क्रमांकांमध्ये एक प्रत्यय जोडला जातो.
  • प्रत्यय F चा अर्थ "जसे की बनावट" आहे.
  • O चा अर्थ "ॲनेल्ड रॉट उत्पादने" आहे.
  • टी म्हणजे "उष्णतेवर उपचार" केले गेले आहे.
  • डब्ल्यू म्हणजे सामग्रीवर सोल्युशन उष्णता उपचार केले गेले आहे.
  • H म्हणजे उष्णता उपचार न करता येणाऱ्या मिश्रधातूंचा संदर्भ आहे जे "कोल्ड वर्क्ड" किंवा "स्ट्रेन हार्डन" असतात.
  • 3XXX, 4XXX आणि 5XXX गटांमध्ये नॉन-हीट उपचार करण्यायोग्य मिश्र धातु आहेत.