Alumini ni chuma kilicho na wingi zaidi duniani na ni kipengele cha tatu cha kawaida kinachojumuisha 8% ya ukoko wa dunia. Mchanganyiko wa alumini hufanya kuwa chuma kinachotumiwa zaidi baada ya chuma.

Uzalishaji wa Aluminium

Alumini inatokana na madini ya bauxite. Bauxite inabadilishwa kuwa oksidi ya alumini (alumina) kupitia Mchakato wa Bayer. Kisha alumina hubadilishwa kuwa chuma cha alumini kwa kutumia seli za kielektroniki na Mchakato wa Hall-Heroult.

Mahitaji ya Mwaka ya Alumini

Mahitaji ya alumini ulimwenguni kote ni karibu tani milioni 29 kwa mwaka. Takriban tani milioni 22 ni alumini mpya na tani milioni 7 ni mabaki ya alumini yaliyorejeshwa. Matumizi ya alumini iliyorejeshwa ni ya kiuchumi na ya mazingira. Inachukua kWh 14,000 kuzalisha tani 1 ya alumini mpya. Kinyume chake inachukua 5% tu ya hii kurekebisha na kusaga tani moja ya alumini. Hakuna tofauti katika ubora kati ya bikira na aloi za alumini zilizosindikwa.

Maombi ya Aluminium

Safialuminini laini, ductile, sugu kutu na ina conductivity ya juu ya umeme. Inatumika sana kwa nyaya za foil na conductor, lakini kuunganisha na vipengele vingine ni muhimu ili kutoa nguvu za juu zinazohitajika kwa matumizi mengine. Alumini ni moja ya metali nyepesi za uhandisi, yenye uwiano wa nguvu kwa uzito bora kuliko chuma.

Kwa kutumia michanganyiko mbalimbali ya sifa zake za faida kama vile nguvu, wepesi, upinzani wa kutu, urejeleaji na uundaji, alumini inatumika katika idadi inayoongezeka ya programu. Safu hii ya bidhaa ni kati ya vifaa vya muundo hadi foil nyembamba za ufungaji.

Majina ya Aloi

Alumini hutumiwa kwa kawaida na shaba, zinki, magnesiamu, silicon, manganese na lithiamu. Nyongeza ndogo za chromium, titanium, zirconium, risasi, bismuth na nikeli pia hufanywa na chuma hupatikana kila wakati kwa idadi ndogo.

Kuna zaidi ya aloi 300 zilizotengenezwa na 50 za matumizi ya kawaida. Kawaida hutambulishwa na mfumo wa takwimu nne ambao ulianzia Marekani na sasa unakubalika ulimwenguni kote. Jedwali la 1 linaelezea mfumo wa aloi zilizopigwa. Aloi za Cast zina sifa zinazofanana na hutumia mfumo wa tarakimu tano.

Jedwali 1.Uteuzi wa aloi za alumini zilizotengenezwa.

Kwa aloi za alumini zilizopigwa ambazo hazijawekwa 1XXX, tarakimu mbili za mwisho zinawakilisha usafi wa chuma. Ni sawa na tarakimu mbili za mwisho baada ya nukta ya desimali wakati ubora wa alumini unapoonyeshwa kwa asilimia 0.01 iliyo karibu zaidi. Nambari ya pili inaonyesha marekebisho katika mipaka ya uchafu. Ikiwa tarakimu ya pili ni sifuri, inaonyesha alumini isiyo na maji yenye mipaka ya uchafu wa asili na 1 hadi 9, inaonyesha uchafu wa mtu binafsi au vipengele vya alloying.

Kwa vikundi 2XXX hadi 8XXX, tarakimu mbili za mwisho zinabainisha aloi tofauti za alumini kwenye kikundi. Nambari ya pili inaonyesha marekebisho ya aloi. Nambari ya pili ya sifuri inaonyesha aloi ya asili na nambari 1 hadi 9 zinaonyesha marekebisho ya aloi mfululizo.

Sifa za Kimwili za Alumini

Uzito wa Aluminium

Alumini ina msongamano karibu theluthi moja ya chuma au shaba na kuifanya kuwa moja ya metali nyepesi zaidi zinazopatikana kibiashara. Uwiano wa matokeo ya juu ya nguvu kwa uzito huifanya kuwa nyenzo muhimu ya kimuundo inayoruhusu kuongezeka kwa malipo au kuokoa mafuta kwa tasnia ya usafirishaji.

Nguvu ya Aluminium

Alumini safi haina nguvu ya juu ya mkazo. Hata hivyo, kuongezwa kwa vipengele vya aloi kama vile manganese, silicon, shaba na magnesiamu kunaweza kuongeza sifa za uimara za alumini na kutoa aloi yenye sifa zinazolengwa kwa matumizi fulani.

Aluminiinafaa kwa mazingira ya baridi. Ina faida zaidi ya chuma kwa kuwa 'nguvu yake ya kustahimili huongezeka kwa kupungua kwa halijoto huku ikihifadhi ukakamavu wake. Chuma kwa upande mwingine huwa brittle kwa joto la chini.

Upinzani wa kutu wa Alumini

Inapofunuliwa na hewa, safu ya oksidi ya alumini huunda karibu mara moja kwenye uso wa alumini. Safu hii ina upinzani bora kwa kutu. Ni sugu kwa asidi nyingi lakini sugu kidogo kwa alkali.

Uendeshaji wa joto wa Alumini

Conductivity ya mafuta ya alumini ni karibu mara tatu zaidi kuliko ile ya chuma. Hii hufanya alumini kuwa nyenzo muhimu kwa programu za kupoeza na kupasha joto kama vile kubadilisha joto. Ikichanganywa na kutokuwa na sumu mali hii inamaanisha kuwa alumini hutumiwa sana katika vyombo vya kupikia na vyombo vya jikoni.

Upitishaji wa Umeme wa Alumini

Pamoja na shaba, alumini ina conductivity ya umeme ya juu ya kutosha kutumika kama kondakta wa umeme. Ingawa upitishaji wa aloi inayotumika kwa kawaida (1350) ni karibu 62% tu ya shaba iliyochujwa, ni theluthi moja tu ya uzani na kwa hivyo inaweza kutoa umeme mara mbili zaidi ikilinganishwa na shaba ya uzani sawa.

Reflectivity ya Alumini

Kutoka UV hadi infra-nyekundu, alumini ni kiakisi bora cha nishati inayong'aa. Mwakisi wa mwanga unaoonekana wa karibu 80% unamaanisha kuwa hutumiwa sana katika taa za kurekebisha. Sifa sawa za kutafakari hufanyaaluminibora kama nyenzo ya kuhami joto ili kulinda dhidi ya miale ya jua wakati wa kiangazi, huku ikihami dhidi ya upotezaji wa joto wakati wa msimu wa baridi.

Jedwali 2.Mali ya alumini.

Sifa za Mitambo za Alumini

Alumini inaweza kuharibika sana bila kushindwa. Hii inaruhusu alumini kuundwa kwa rolling, extruding, kuchora, machining na michakato mingine ya mitambo. Inaweza pia kutupwa kwa uvumilivu wa juu.

Aloi, kufanya kazi kwa baridi na kutibu joto vyote vinaweza kutumika kurekebisha sifa za alumini.

Nguvu ya mkazo ya alumini safi ni karibu MPa 90 lakini hii inaweza kuongezwa hadi zaidi ya MPa 690 kwa baadhi ya aloi zinazoweza kutibiwa joto.

Viwango vya Alumini

Kiwango cha zamani cha BS1470 kimebadilishwa na viwango tisa vya EN. Viwango vya EN vimetolewa kwenye jedwali 4.

Jedwali 4.Viwango vya EN vya alumini

Viwango vya EN vinatofautiana na viwango vya zamani, BS1470 katika maeneo yafuatayo:

• Muundo wa kemikali - haujabadilika.
• Mfumo wa nambari za aloi - haujabadilika.
• Uteuzi wa halijoto kwa aloi zinazotibika kwa joto sasa hufunika aina mbalimbali za hasira maalum. Hadi tarakimu nne baada ya T kuanzishwa kwa matumizi yasiyo ya kawaida (km T6151).
• Majina ya hasira kwa aloi zisizoweza kutibika kwa joto - halijoto iliyopo haijabadilika lakini hasira sasa imefafanuliwa kwa kina zaidi kulingana na jinsi zinavyoundwa. Hasira laini (O) sasa ni H111 na hasira ya kati H112 imeanzishwa. Kwa aloi 5251 hasira sasa zinaonyeshwa kama H32/H34/H36/H38 (sawa na H22/H24, nk). H19/H22 & H24 sasa zinaonyeshwa kando.
• Mali ya mitambo - kubaki sawa na takwimu zilizopita. Mkazo wa 0.2% wa Uthibitisho lazima sasa unukuliwe kwenye vyeti vya majaribio.
• Uvumilivu umeimarishwa kwa viwango tofauti.
  

  Matibabu ya joto ya Aluminium

  Aina kadhaa za matibabu ya joto zinaweza kutumika kwa aloi za alumini:

  • Homogenisation - kuondolewa kwa mgawanyiko kwa kupokanzwa baada ya kutupwa.
  • Annealing - hutumika baada ya kufanya kazi kwa baridi ili kulainisha aloi za kufanya kazi ngumu (1XXX, 3XXX na 5XXX).
  • Mvua au ugumu wa umri (aloi 2XXX, 6XXX na 7XXX).
  • Suluhisho la matibabu ya joto kabla ya kuzeeka kwa aloi za ugumu wa mvua.
  • Kupika kwa ajili ya kuponya mipako
  • Baada ya matibabu ya joto kiambishi tamati huongezwa kwa nambari za uteuzi.
  • Kiambishi tamati F kinamaanisha “kilivyotungwa”.
  • O ina maana "bidhaa zilizochongwa".
  • T ina maana kwamba imekuwa "kutibiwa joto".
  • W inamaanisha kuwa nyenzo zimetibiwa kwa joto.
  • H inarejelea aloi zisizoweza kutibika kwa joto ambazo "zinafanya kazi kwa baridi" au "shida iliyoimarishwa".
  • Aloi zisizoweza kutibika kwa joto ni zile zilizo katika vikundi 3XXX, 4XXX na 5XXX.