ॲल्युमिनियम हा जगातील सर्वात मुबलक प्रमाणात आढळणारा धातू आहे आणि पृथ्वीच्या कवचाचा ८% भाग असलेला तिसरा सर्वात सामान्य मूलद्रव्य आहे. ॲल्युमिनियमच्या बहुउपयोगीतेमुळे, पोलादानंतर तो सर्वाधिक वापरला जाणारा धातू बनला आहे.

ॲल्युमिनियमचे उत्पादन

ॲल्युमिनियम हे बॉक्साइट या खनिजापासून मिळवले जाते. बेयर प्रक्रियेद्वारे बॉक्साइटचे ॲल्युमिनियम ऑक्साईडमध्ये (ॲल्युमिना) रूपांतर केले जाते. त्यानंतर इलेक्ट्रोलाइटिक सेल्स आणि हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रियेचा वापर करून ॲल्युमिनाचे ॲल्युमिनियम धातूमध्ये रूपांतर केले जाते.

ॲल्युमिनियमची वार्षिक मागणी

जगभरात अॅल्युमिनियमची मागणी दरवर्षी सुमारे २९ दशलक्ष टन आहे. यापैकी सुमारे २२ दशलक्ष टन नवीन अॅल्युमिनियम आणि ७ दशलक्ष टन पुनर्वापर केलेला अॅल्युमिनियम स्क्रॅप असतो. पुनर्वापर केलेल्या अॅल्युमिनियमचा वापर आर्थिक आणि पर्यावरणीय दृष्ट्या आकर्षक आहे. १ टन नवीन अॅल्युमिनियम तयार करण्यासाठी १४,००० kWh ऊर्जा लागते. याउलट, एक टन अॅल्युमिनियम पुन्हा वितळवून त्याचा पुनर्वापर करण्यासाठी याच्या केवळ ५% ऊर्जा लागते. नवीन आणि पुनर्वापर केलेल्या अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंच्या गुणवत्तेत कोणताही फरक नसतो.

ॲल्युमिनियमचे उपयोग

शुद्धॲल्युमिनियमॲल्युमिनियम मऊ, लवचिक, गंजरोधक असून त्याची विद्युत वाहकता उच्च असते. याचा वापर फॉइल आणि कंडक्टर केबल्ससाठी मोठ्या प्रमाणावर केला जातो, परंतु इतर उपयोगांसाठी आवश्यक असलेली अधिक मजबुती मिळवण्यासाठी इतर मूलद्रव्यांसोबत त्याचे मिश्रण करणे आवश्यक असते. ॲल्युमिनियम हा सर्वात हलक्या अभियांत्रिकी धातूंपैकी एक असून, त्याचे वजन-शक्ती गुणोत्तर स्टीलपेक्षाही उत्तम आहे.

ॲल्युमिनियमच्या मजबुती, हलकेपणा, गंजरोधकता, पुनर्वापरक्षमता आणि आकार्यता यांसारख्या फायदेशीर गुणधर्मांच्या विविध संयोजनांचा उपयोग करून, त्याचा वापर अधिकाधिक अनुप्रयोगांमध्ये केला जात आहे. या उत्पादनांच्या श्रेणीमध्ये संरचनात्मक साहित्यापासून ते पातळ पॅकेजिंग फॉइल्सपर्यंतच्या उत्पादनांचा समावेश होतो.

मिश्रधातू पदनाम

ॲल्युमिनियम सामान्यतः तांबे, जस्त, मॅग्नेशियम, सिलिकॉन, मँगनीज आणि लिथियम यांच्यासोबत मिश्रधातू म्हणून बनवले जाते. क्रोमियम, टायटॅनियम, झिरकोनियम, शिसे, बिस्मथ आणि निकेल यांचीही अल्प प्रमाणात भर घातली जाते आणि लोह तर नेहमीच अल्प प्रमाणात असते.

३०० हून अधिक घडवलेले मिश्रधातू असून, त्यापैकी ५० सामान्य वापरात आहेत. त्यांना सामान्यतः चार-अंकी प्रणालीद्वारे ओळखले जाते, जी अमेरिकेत उगम पावली आणि आता सार्वत्रिकरित्या स्वीकारली गेली आहे. तक्ता १ मध्ये घडवलेल्या मिश्रधातूंची प्रणाली वर्णन केली आहे. ओतलेल्या मिश्रधातूंची पदनामेही अशीच असून, त्यासाठी पाच-अंकी प्रणाली वापरली जाते.

तक्ता १.घडवलेल्या ॲल्युमिनियम मिश्रधातूंची पदनामे.

1XXX असे दर्शविलेल्या अमिश्रित घडवलेल्या ॲल्युमिनियम मिश्रधातूंसाठी, शेवटचे दोन अंक धातूची शुद्धता दर्शवतात. जेव्हा ॲल्युमिनियमची शुद्धता जवळच्या 0.01 टक्क्यांपर्यंत व्यक्त केली जाते, तेव्हा हे अंक दशांश चिन्हा नंतरच्या शेवटच्या दोन अंकांच्या समतुल्य असतात. दुसरा अंक अशुद्धतेच्या मर्यादेतील बदल दर्शवतो. जर दुसरा अंक शून्य असेल, तर ते नैसर्गिक अशुद्धता मर्यादा असलेले अमिश्रित ॲल्युमिनियम दर्शवते आणि 1 ते 9 हे अंक वैयक्तिक अशुद्धता किंवा मिश्रधातू घटक दर्शवतात.

2XXX ते 8XXX या गटांसाठी, शेवटचे दोन अंक गटातील वेगवेगळे ॲल्युमिनियम मिश्रधातू ओळखतात. दुसरा अंक मिश्रधातूतील बदल दर्शवतो. दुसरा अंक शून्य असल्यास मूळ मिश्रधातू दर्शवला जातो आणि 1 ते 9 हे पूर्णांक मिश्रधातूतील क्रमशः बदल दर्शवतात.

ॲल्युमिनियमचे भौतिक गुणधर्म

ॲल्युमिनियमची घनता

ॲल्युमिनियमची घनता स्टील किंवा तांब्याच्या घनतेच्या सुमारे एक तृतीयांश असते, ज्यामुळे ते व्यावसायिकरित्या उपलब्ध असलेल्या सर्वात हलक्या धातूंपैकी एक बनते. परिणामी मिळणारे उच्च शक्ती-ते-वजन गुणोत्तर, त्याला एक महत्त्वाचे संरचनात्मक साहित्य बनवते, ज्यामुळे विशेषतः वाहतूक उद्योगांमध्ये वाढीव भारक्षमता किंवा इंधन बचत शक्य होते.

ॲल्युमिनियमची ताकद

शुद्ध ॲल्युमिनियममध्ये उच्च तन्य शक्ती नसते. तथापि, मॅंगनीज, सिलिकॉन, तांबे आणि मॅग्नेशियम यांसारखे मिश्रधातू घटक मिसळल्याने ॲल्युमिनियमचे सामर्थ्य गुणधर्म वाढवता येतात आणि विशिष्ट उपयोगांसाठी अनुकूल गुणधर्म असलेला मिश्रधातू तयार करता येतो.

ॲल्युमिनियमहे थंड वातावरणासाठी अत्यंत योग्य आहे. पोलादाच्या तुलनेत याचा एक फायदा असा आहे की, तापमान कमी झाल्यावर याची कणखरता कायम राहते आणि ताणशक्तीही वाढते. याउलट, पोलाद कमी तापमानात ठिसूळ होते.

ॲल्युमिनियमचा गंज प्रतिकार

हवेच्या संपर्कात आल्यावर ॲल्युमिनियमच्या पृष्ठभागावर ॲल्युमिनियम ऑक्साईडचा थर जवळजवळ तात्काळ तयार होतो. या थरात गंजरोधक क्षमता उत्कृष्ट असते. तो बहुतेक आम्लांना बऱ्यापैकी प्रतिरोधक असतो, परंतु अल्कलींना कमी प्रतिरोधक असतो.

ॲल्युमिनियमची औष्णिक वाहकता

ॲल्युमिनियमची औष्णिक वाहकता स्टीलपेक्षा सुमारे तीन पटीने जास्त असते. यामुळे ॲल्युमिनियम हे उष्णता-विनिमयकांसारख्या (हीट-एक्सचेंजर्स) शीतकरण आणि उष्णता या दोन्ही उपयोगांसाठी एक महत्त्वाचे साहित्य ठरते. ते विषारी नसल्याच्या गुणधर्मामुळे, स्वयंपाकाची भांडी आणि स्वयंपाकघरातील वस्तूंमध्ये ॲल्युमिनियमचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

ॲल्युमिनियमची विद्युत वाहकता

तांब्याप्रमाणेच, ॲल्युमिनियमची विद्युत वाहकता विद्युत वाहक म्हणून वापरण्याइतकी पुरेशी जास्त आहे. जरी सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या वाहक मिश्रधातू (1350) ची वाहकता तापवलेल्या तांब्याच्या केवळ ६२% असली तरी, त्याचे वजन फक्त एक तृतीयांश आहे आणि त्यामुळे ते समान वजनाच्या तांब्याच्या तुलनेत दुप्पट वीज वाहून नेऊ शकते.

ॲल्युमिनियमची परावर्तकता

अतिनील किरणांपासून अवरक्त किरणांपर्यंत, ॲल्युमिनियम किरणोत्सर्गी ऊर्जेचा एक उत्कृष्ट परावर्तक आहे. सुमारे ८०% दृश्य प्रकाश परावर्तकता असल्यामुळे, त्याचा वापर दिव्यांच्या उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. परावर्तकतेच्या याच गुणधर्मांमुळे...ॲल्युमिनियमउन्हाळ्यात सूर्यकिरणांपासून संरक्षण करण्यासाठी, तसेच हिवाळ्यात उष्णतेचा अपव्यय रोखण्यासाठी एक उष्णतारोधक सामग्री म्हणून आदर्श.

तक्ता २.ॲल्युमिनियमचे गुणधर्म.

ॲल्युमिनियमचे यांत्रिक गुणधर्म

ॲल्युमिनियमला ​​विनाअडथळा मोठ्या प्रमाणात विकृत केले जाऊ शकते. यामुळे ॲल्युमिनियमला ​​रोलिंग, एक्सट्रूडिंग, ड्रॉइंग, मशीनिंग आणि इतर यांत्रिक प्रक्रियांद्वारे आकार देणे शक्य होते. तसेच, त्याचे उच्च सहिष्णुतेसह (हाय टॉलरन्स) ओतकामही केले जाऊ शकते.

ॲल्युमिनियमचे गुणधर्म गरजेनुसार बदलण्यासाठी मिश्रधातूकरण, शीत प्रक्रिया आणि उष्णता प्रक्रिया या सर्वांचा उपयोग केला जाऊ शकतो.

शुद्ध ॲल्युमिनियमची तन्यता शक्ती सुमारे 90 MPa असते, परंतु काही उष्णता-उपचार करण्यायोग्य मिश्रधातूंसाठी ती 690 MPa पेक्षा जास्त वाढवता येते.

ॲल्युमिनियम मानके

जुन्या BS1470 मानकाच्या जागी नऊ EN मानके आली आहेत. EN मानके तक्ता ४ मध्ये दिली आहेत.

तक्ता ४.ॲल्युमिनियमसाठी EN मानके

EN मानके जुन्या BS1470 मानकांपेक्षा खालील क्षेत्रांमध्ये भिन्न आहेत:

• रासायनिक संरचना – अपरिवर्तित.
• मिश्रधातू क्रमांक पद्धती – अपरिवर्तित.
• उष्णता उपचार करण्यायोग्य मिश्रधातूंच्या टेम्पर पदनामांमध्ये आता विशेष टेम्परच्या विस्तृत श्रेणीचा समावेश होतो. गैर-मानक अनुप्रयोगांसाठी T नंतर चार अंकांपर्यंतचा समावेश करण्यात आला आहे (उदा. T6151).
• उष्णता उपचार न करता येणाऱ्या मिश्रधातूंचे टेम्पर पदनाम – विद्यमान टेम्पर अपरिवर्तित आहेत, परंतु ते कसे तयार केले जातात या संदर्भात आता टेम्पर अधिक व्यापकपणे परिभाषित केले आहेत. सॉफ्ट (O) टेम्पर आता H111 आहे आणि एक इंटरमीडिएट टेम्पर H112 सादर करण्यात आला आहे. मिश्रधातू 5251 साठी टेम्पर आता H32/H34/H36/H38 (H22/H24 इत्यादींच्या समतुल्य) म्हणून दर्शविले जातात. H19/H22 आणि H24 आता स्वतंत्रपणे दर्शविले जातात.
• यांत्रिक गुणधर्म – पूर्वीच्या आकड्यांप्रमाणेच राहतील. आता चाचणी प्रमाणपत्रांवर ०.२% प्रूफ स्ट्रेस नमूद करणे आवश्यक आहे.
• सहनशीलता विविध अंशांपर्यंत कडक करण्यात आली आहे.
  

  ॲल्युमिनियमची उष्णता प्रक्रिया

  ॲल्युमिनियम मिश्रधातूंवर विविध प्रकारच्या उष्णता प्रक्रिया केल्या जाऊ शकतात:

  • एकसमानीकरण – ओतकाम केल्यानंतर उष्णता देऊन विलगता काढून टाकणे.
  • ॲनीलिंग – कोल्ड वर्किंगनंतर वर्क-हार्डनिंग मिश्रधातू (1XXX, 3XXX आणि 5XXX) मऊ करण्यासाठी वापरले जाते.
  • अवक्षेपण किंवा एज हार्डनिंग (2XXX, 6XXX आणि 7XXX मिश्रधातू).
  • अवक्षेपण कठिनीकरण मिश्रधातूंच्या एजिंगपूर्वी द्रावण उष्णता उपचार.
  • लेपांच्या क्युरिंगकरिता स्टॉव्हिंग
  • उष्णता उपचारानंतर पदनाम क्रमांकांना प्रत्यय जोडला जातो.
  • F या प्रत्ययाचा अर्थ “तयार केलेले” असा होतो.
  • O म्हणजे “तापवून तयार केलेली उत्पादने”.
  • T चा अर्थ असा आहे की त्यावर “उष्णता प्रक्रिया” केली गेली आहे.
  • W म्हणजे पदार्थावर सोल्युशन हीट ट्रीटमेंट केली गेली आहे.
  • H म्हणजे उष्णता उपचार न करता येणारे असे मिश्रधातू, ज्यांवर “कोल्ड वर्किंग” किंवा “स्ट्रेन हार्डनिंग” केलेले असते.
  • 3XXX, 4XXX आणि 5XXX गटांमधील मिश्रधातू उष्णता उपचार न करण्यायोग्य आहेत.