مقاله شرکت سهامی آلومینیم ایران ( ایرالکو )‌

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله شرکت سهامی آلومینیم ایران ( ایرالکو )‌ دارای ۱۵۵ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله شرکت سهامی آلومینیم ایران ( ایرالکو )‌  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله شرکت سهامی آلومینیم ایران ( ایرالکو )‌،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن مقاله شرکت سهامی آلومینیم ایران ( ایرالکو )‌ :

شرکت سهامی آلومینیم ایران ( ایرالکو )‌

ایرالکو به عنوان اولین تولید کننده شمشهای آلومینیم در ایران ، در زمینی به مساحت ۲۳۲ هکتار در کیلومتر ۵ جاده اراک – تهران واقع گردیده است . موضوع تأ‌سیس کارخانه ایرالکو در سال ۱۳۴۶ به تصویب هیأت دولت رسید . اقدامات مربوط به نصب تأسیسات و ساختمان از سال ۱۳۴۸ آغاز گردید و در سال ۱۳۵۱ با دو خط تولید و ظرفیت ۴۵۰۰۰ تن در سال مورد بهره برداری قرار گرفت .

پس از پیروزی انقلاب اسلامی و افزودن سه خط دیگر به پروسه تولید ، ظرفیت تولیدی کارخانه به ۱۲۰۰۰۰ تن در سال رسید که شامل انواع شمشها به صورت تی بار ، هزار پوندی ، آلیاژها ی ریخته گری ، بیلت ، اسلب ، شمشهای … E . C می باشد .
حدود ۱۱ هزار کارخانه و کارگاه با بیش از ۲۵۰ هزار نفر در صنایع وابسته به آلومینیم اشتغال دارند.
کنترل آلودگی و فضای سبز

ایرالکو به عنوان یک واحد تولیدی که نقش بسزایی در تولید فلز استرتژیک آلومینیم در کشور دارد ، همواره در راستای حفظ محیط زیست و کنترل آلاینده ها گامهای بزرگی را برداشته است :
۱- ایجاد ۱۲۰ هکتار فضای سبز و جنگل کاری .

۲- افزایش کاشت چمن در نقاط مختلف شرکت به مساحت ۱۹ هزار متر مربع که
بخشی از آن در قالب دو زمین چمن ورزشی فوتبال می باشد .
۳- تغییر سوخت گازوئیل به گاز جهت کنترل آلودگی کارگاه ریخت .

۴- نصب سیستم dust collector در کارگاه آند سازی د ر سال ۱۳۶۹ که با استانداردهای روز اروپا برابری می کند و از پراکنده شدن ذرات گردوغبار در اندازه های ۳/ . میکرون تا ۴/ . میلیمتر در فضا جلوگیری شده و به چرخه تولید بازگشت می یابد .
۵- نصب سیستم کنترل آلودگی dry scrubber در سال ۱۳۷۴ در کارگاه پخت آند قدیم ،میزان انتشار تار یا قید به ۲۰ میلی گرم در هر متر مکعب کاهش یافته است .

۶- نصب سیستم کنترل آلودگی الکترواستاتیک (‌E.S. P )‌در سال ۱۳۷۵ در کارگاه پخت آند جدید ، میزان انتشار قید یا تار به کمتر از ۵۰ میلی گرم در هر متر مکعب کاهش یافته که با استانداردهای روز اروپا برابری می کند .

کارگاه احیاء
در این کارگاه با استفاده از روش (( هال هرولت )) با عبور جریان الکتریسیته از محلول آلومینا (Al 2 O 3 )‌ در کریولیت (‌ Na 3 Al F6 ) مذاب و در دمای ۹۷۰ – ۹۵۰ درجه سانتی گراد آلومینیم مذاب تولید می شود . از نظر تکنولوژی سیستم موجود از نوع پیش پخت prebaked می باشد و نحوه قرار گرفتن دیگها پهلو به پهلو side by side است که شامل ۵ خط و ۷۰۰ دیگ می باشد . با توجه به تکنولوژی موجود ، مقدار مصرفی جریان برق به ازای هر کیلو گرم فلز تولیدیK Wh / Kg – Al 5/17 – ۱۷ می باشد که جریان مصرفی توسط دو خط فشار قویKv 230 متناوب وارد رکیت فایر ( یکسو کننده )‌شده و جریان ( A.C ‌)‌به ( D . C ) تبدیل می

گردد . با توجه به نحوه قرار گرفتن دیگها به صورت سری ، آمپر عبوری در کلیه دیگها ثابت و ولتاژ مصرفی دیگ نیز بر حسب مقاومت متفاوت است . در این کارگاه به ازای هر کیلو گرم فلز تولیدی نیاز به ۲ کیلو گرم آلومینامی باشد . الکترولیت در پروسه تولید آلومینیم کریولیت ( Na 3 Al F 6 ) می باشد که علاوه بر نقش کمک ذوب برای آلومینا ، دمای ذوب آن را تا ۹۶۰ درجه سانتی گراد پایین می آورد و به عنوان هادی جریان تبادلات الکتریکی و تجزیه آلومینا را به عهده دارد .

کارگاه ریخت
این کارگاه با استفاده از انواع کوره های نگهدارنده ، ذوب مجدد ، کوره های یکنواخت کننده دستگاههای D.C تبدیل مستقیم عمودی و افقی و پیک ماشین اتوماتیک و دستی نقش بسزایی در تولید انواع آلیاژهای ریختگی و کاپذیر آلومینیم در استانداردهای مختلف AA ، Lm 2 ، Lm 21 ،Lm 24 , , GB , ISO ، DIN و … راداراست .

فلز مذاب محصول کارگاه احیاء توسط پاتیل های محل مذاب به کارگاه ریخت ( شمش ریزی ) انتقال می یابد ، تا پس از توزین ، نمونه هایی از آن به منظور تعیین آنالیز شیمیائی به آزمایشگاه ارسال گردد . عملیات کیفی مذاب و آلیاژسازی بنا به سفارش مشتریان با افزایش هاردندهای ( Hardeners )‌مورد نیاز و سایر افزودنیها به مذاب انجام می پذیرد . در پایان پس از برش ، بسته بندی و حک که شناسائی و ردیابی بر روی آنها تحویل انبار محصول می شود ظرفیت اسمی این کارگاه ۱۲۰۰۰۰ تن انواع آلیاژ ریختگی و کاپذیر می باشد .

کربن پلنت
در این کارگاه آندهای مورد نیاز سلولهای احیاء تولید شده و مواد مخصوص میکس (‌MIX )‌ جهت آستر کاری دیگهای احیاء تهیه می گردد.
این کارگاه به دو بخش ساخت و پخت آند تقسیم می شود :
کارگاه ساخت آند ( Green Mill )‌
مواد اولیه ( کک ، قیر H . S . P )‌جهت ساخت آند خام ( Green Mill ) بعد از کنترل میزان ، اندازه گیری ، دانه بندی و تعیین درصد اختلاط و اتمام زمان هر میکسر (‌Mixer ) خمیره آماده و جهت پرس شدن و تبدیل به بلوکهای مکعبی شکل توسط نقاله مربوط به دستگاههای پرس ارسال می گردد . میانگین تقریبی زمان اختلاط در مخلوط کننده ها ۸۰ – ۵۵ دقیقه و درجه حرارت مبنا بین ۲۳۰ – ۲۲۰ درجه سانتی گراد می باشد .
کارگاه پخت آند

این کارگاه شامل دو بخش پخت قدیم ( روباز )‌و پخت جدید ( روبسته )‌می باشد . عملیات پخت آند در یک دوره چند روزه صورت می گیرد . این عملیات شامل مراحل بارگیری ، پیش گرم ، پیش پخت ، پخت ، سود کردن و تخلیه می باشد .
کارگاه پخت آند قدیم

۶۰ سکشن در این کارگاه وجود دارد که هر کدام ۵ ( pit )‌ می باشد آندها در ۶ ردیف ۱۲ تایی در هر ( pit )‌چیده می شوند . اندازه گیری درجه حرارت (‌ pit )‌یا کوره توسط حرارت سنج انجام می گیرد .
کارگاه پخت جدید

این کارگاه شامل ۴۶ سکشن که هر سکشن دارای ۵ (‌pit )‌و ظرفیت ۱۴۰ تا ۱۴۵ بلوک می باشد.
توزیع برق
تولید آلومینیم تنها به روش تجزیه الکتریکی و با مصرف بالای انرژی همراه می باشد حتی در کشورهایی که دارای تکنولوژی پیشرفته هستند نیز تولید آلومینیم نسبت به تولید سایر فلزات از مصرف انرژی بالائی برخوردار می باشد .
پست ۲۳۰ کیلو وات ایرالکو

مصرف انرژی کارخانه تولید آلومینیم ایران ( ایرالکو )‌۲۷۰ مگا وات ساعت است که برابر مصرف بخش عمده ای از انرژی مصرفی در استان مرکزی می باشد و به این علت تأسیسات گسترده و پیشرفته ای برای تبدیل ولتاژ خطوط انتقال انرژی ۲۳۰ کیلو وات به انرژی مورد مصرف کارخانه نصب گردیده که به طور کلی شامل سه بخش ( بی )‌ورودی و پنج بخش (‌بی ) خروجی ، تبدیل ولتاژ ۲۳۰ کیلو ولت با قدرت ۶۲۵ مگا ولت آمپر را به عهده دارد .
یکسو کننده ( رکیتفایر )‌

این قسمت دارای ۲۰ گروه تجهیزات تبدیل ولتاژ ۲۰ کیلو ولت به ولتاژ ۸۰۰ ولت می باشد که از به هم پیوستن هر چهار گروه در مجموع پنج خط تولید جریان مستقیم به قدرت حدود ۱۰۰ کیلوآمپر و ۸۰۰ ولت P . C به وجود می آورند که مورد استفاده سالنهای احیاء قرار می گیرد .
کنترل مرغوبیت
واحدهای کنترل مرغوبیت شامل بخشهای ذیل می باشد :
۱- کنترل کیفیت ریخت .
۲- کنترل کیفیت احیاء‌.
۳- کنترل کیفیت توزین .
۴- کنترل کیفیت توزین .

۱- واحد کنترل کیفیت کارگاه ریخت :
این واحد ضمن مسئولیت کنترل ، نظارت و صحت اعمال کیفی انجام شده در کارگاه ریخت و جداسازی محصولات تولید شده نامنطبق ، نظارت دقیق مراحل تولید از قبیل مواد شارژ ، تقدم ، تأخر ، مقدار افزودنیها و کنترل دقیق آنالیز مطابق با استانداردهای معین و آنالیز در خواستی مشتری را به عهده دارد .
۲- کنترل کیفیت کارگاه احیاء :

کنترل مواد مصرفی کارگاه احیاء به ویژه آلومینا ، کریولیت و آلومینیم فلوراید و … از مراحل خرید و مصرف را به عهده دارد . کنترل فرآیند تولید کارگاه شامل وضعیت دیگها ، انرژی مصرفی ،‌اندازه گیری افت ولت آند ، کاتد و اتصالات و … را به عهده دارد .
۳- کنترل کیفیت توزین :
این واحد وظیفه توزین کلیه مواد ورودی ( مواد اولیه و … )‌و مواد خروجی (‌محصولات و … )‌و بعضی مواد در گردش داخلی را به عهده دارد .
۴-کنترل کیفیت آند :‌

کنترل مواد اولیه شامل پترولیوم کک ، قیر H.S.P آنتراسیت ، فاندری کک و قیر L . S . P بر عهده این بخش است . کنترل کیفیت فرآیند تولید به شرح ذیل می باشد :
ایستگاه بعد از پرس .
ایستگاه پخت .
ایستگاه تمیز کننده .
میله گذاری .
آزمایشگاه مرکزی

آزمایشگاه مرکزی شامل ۵ بخش اصلی می باشد :
۱- بخش کوانتومتری ( Quantomter )‌
این بخش مجهز به دو دستگاه کوانتومتری بسیار پیشرفته و مدرن در سه پایه آلومینیم آهن و مس همراه با دستگاههای تراش و نمونه سازی می باشد . کلیه آلیاژهای آلومینیمی آهنی و مسی نمونه های در حال تولید ، ریخته گری و نمونه های خارج از کارخانه را به صورت دقیق آنالیز می کند .
۲-۳- بخشهای شیمی و شیمی فیزیک :

این دو بخش مجهز به وسایل و تجهیزات آزمایشگاهی مختلف از قبیل دستگاه جذب اتمی ، دستگاه آنالیز کربن – سولفور ، دستگاه اندازه گیری ویسکوزیته ، اسپکتروفتومتر تجهیزات لازم جهت آنالیز کک ، قیر ، آند و غیره می باشد . آنالیز نمونه های قسمتهای مختلف کارخانه و خارج از آن ، آزمایشهایی از قبیل رشیو ( ratio ) ، کلسیم فلوراید ، فری آلومینا ، نقطه نرمی قیر ، تعیین ناخالصیهای قیر و کک و آنالیز هاردنرها را انجام می دهد .
۴- بخش X – RAY :

این بخش مجهز به دو دستگاه (‌X rd و Xr f )‌ می باشد که کلیه نمونه های مواد اولیه مصرفی در شرکت و در حال فرآیند را آنالیز می کند .
۵ – بخش دانه بندی :
این بخش جهت دانه بندی نمونه های مختلف ، مجهز به کراشرها ، ویبداتورها و الکلهایی با مشهای مختلف می باشد .

تاریخچه و خواص آلومینیم

مقدمه
تقریبا ۵/۷ درصد کل پوسته زمین از آلو مینیم تشکیل شده است که پس از اکسیژن (۲/۴۹ درصد ) و سیلسیم (۸/۲۵ درصد )فراوانترین عنصر است و آهن پر مصرف و قدیمی فقط ۴/۳ درصد پوسته زمین را تشکیل میدهد .این عنصر با وجود فراوانی هیچ وقت بصورت آزاد در طبیعت یافت نمی شود و بلکه بیشتر در ترکیب با سایر عناصر و بخصوص اکسیژن وجود دارد . در واقع تا اواسط قرن هیجدهم شیمیدانها حتی به وجود آن نیز پی نبرده بودند . البته صدها سال از یکی ا

ز ترکیبات آن بصورت سولفات آلومینیم و به اسم آلومALUM بعنوان عامل گرفتن رنگ استفاده میشد . در سال ۱۷۴۶ یک شیمیدان آلمانی به اسم A. Marggraf موفق به تهیه اکسید آلومینیم از آلوم شد که وجود این عنصر را ثابت نمود . اولین قدم برای تولید آلومینیم فلزی از اکسید آن در سال ۱۷۶۰ برداشته شد و پس از آن توسط شیمیدا نهای مختلف از جمله شیمیدان معروف فرانسوی لاوازیه Lavoisier دنبال گردید . همه این کوششها با شکست مواجه گردید . در حدود سال ۱۸۰۰ میلادی دانشمند انگلیسی Sir Humphry Davy از مخلوطی از خاکستر (Pot –ash ) اکسید آلومینیم (آلومینا ) که هنوز شناخنه شده نبود .

و سیم آهنی در یک بوته پلاتینی جریانی الکتریکی عبور داد . نتیجه عمل تولید ترکیبی از آهن و یک فلز جدید بود . Davy این فلز را آلومینیم Aluminum (یا شاید آلومینیم Aluminium ) که از Alum می آید نامید. (کلمه Alum از کلمه لاتین Alumen که به معنی ماده ای که دارای مزه گس است مشتق شده است )
این عمل ثابت نمود که آلومینا حاوی یک فلز است سپس آزمایشهای دیگر ادامه یافت.

افتخار تولید اولین قطعات آلومینیم خالص فلزی به شیمیست دانمارکی بنام H.C. Oerstaed تعلق دارد. البته او نتوانست برای بار دوم آزمایش خود را با موفقیت تکرار کند. همکار جوان اوF.Woler آزمایشای او را دنبال کرده و توانست بقدر کافی آلومینیم خالص تولید نماید تا سبکی وزن و قابلیت چکش کاری آن را به نمایش بگذارید.

در سال ۱۸۵۲ قیمت آلومینیم تولیدی در آزمایشگاه در حدود هر کیلو ۱۲۰۰ دلار بود. این فلز با این قیمت زیاد و قابل مقایسه با قیمت طلا توانست به عنوان وسائل و تزئینات روی میز وارد کاخ امپراتور ناپلئون سوم شود . به پیشنهاد ناپلئون افراد زیادی از شیمیدا نها ی فرانسوی به تحقیق در مورد تولید عملی این فلز بر آمدند تا ازاین فلز سبک برای تجهیزات جنگی استفاده نمایند. H.S.C.Deville یکی از شیمیدانهایی بود که به این کار پرداخت و دریافت که میتوان با استفاده از بوته پلاتینی مقدار زیادی آلومینیم تولید نمود بنابراین مخلوط آلومینا – آهن را مستقیما داخل کوره قرار داد و به این ترتیب حرارت بیشتری در اختیار مخلوط گذاشت.

به این طریق بود که Deville توانست در سال ۱۸۵۹ قیمت تولید یک کیلو آلومینیم را به حدود ۵/۳۷ دلار برساند. حتی با این مخارج نیز آلومینیم نمی توانست موفقیت اصلی خود را بیابد. تقریبا صد سال پس از اولین پیشنهاد ناپلئون بود که استفاده عملی و اقتصادی از آلومینیم بواقعیت پیوست .

Deville در خلال تحقیقات خود اولین روش غیر شیمیائی تولید آلومینیم را بدست آورد. این روش (که بطور همزمان بوسیله یک دانشمند آلمانی به نام B.B.Fame انجام گرفته بود. )از احیاء کلرور آلومینیم در یک حمام مذاب کلرور سدیم تشکیل می شد . با عبور یک جریان برق از این مذاب آلومینیم فلزی آزاد می شد.

بهر حال یک کشف دیگر نیز مورد نیاز بود تا این فلز به مقادیر زیاد قابل تهیه می شد. روش Deville نیاز به تبدیل گران قیمت آلومینا به کلرور آلومینیم قبل از عمل الکترولیبز داشت . در سال ۱۸۸۶ در یک رشته عملیات تحقیقاتی دو دانشمند جوان به طور همزمان ولی مستقل از هم توانستند این مرحله گران قیمت تبدیل را حذف نمایند. این دو دانشمند هر دو متولد ۱۸۶۳ (اولی در تاریخ ۶ دسامبر و دومی در تاریخ ۱۰ آوریل )

C.M.Hall در امریکا و P.L.Heroult در فرانسه بودند . هر دو در یک زمان (تقریبا اواخر فوریه ۱۸۸۶ )دریافتند که به جای کلرور آلومینیم می توان خود آلومینا را در کریولیت مذاب که یک کانی طبیعی فلوئور سدیم – آلومینیم است حل نمود. (وقتی که یک جریان مستقیم از مخلوط مذاب آلومینا کریولیت در یک بوته کربنی عبور داده شود آلومینا به آلومینیم فلزی و اکسیژن تجزیه می گردد . آلومینیم در ته بوته رسوب کرده در حالیکه اکسیژن با کربن ترکیب شده و تشکیل منو اکسید کربن و دی اکسید کربن میدهد. )

جالبترین مطلب در مورد این دو دانشمندآن بود که گر چه هر یک مستقل و بلافاصله هزارها کیلو متر دور از هم در کشور خود به تحقیق مشغول بودند ولی به فاصله دو ماه تقاضای ثبت کار خود را از کشورهای خود نمودند. تاریخ تقاضای Heroult در ۲۳ آوریل ۱۸۸۶ و از Hall در ۹ ژوئیه همان سال بود . البته این کشف ابتدا به اسم Hall ثبت گردید . ظاهرا او قبل از Heroult موفق به اثبات فرآیند احیاء و تولید آلومینیم گردید و Heroult بیشتر به یافتن روشی برای تولید آلیاژهای آلومینیم تمایل نشان میداد . موضوع دیگر آنکه تاریخ فوت دو دانشمند که هر دو در سال ۱۹۱۴ Hall در تاریخ ۲۷ دسامبر و Heroult در تاریخ ۹ مه اتفاق افتاد نیز طول عمری مساوی را برای آنها بر جای گذاشت.

مهمترین عمل تکمیلی بر روی فرآیند Hall – Heroult در حدود دو سال بعد از معرفی آن بود.
شیمیست آلمانی K.Bayer روش جدیدی برای تهیه آلومینا از سنگ معدن بوکسیت کم سیلیس بوجود آورد که در سال ۱۸۸۸ به اسم او ثبت گردید و با این فرآیند پایه صنعت آلومینیم ریخته شد.

فرایند Bayer در فصل مربوطه به تفصیل توضیح داده خواهد شد ولی باید ذکر گردد که Hall و Heroult و
Bayer مسئول تولیدعملی آلومینیم تجارتی محسوب می گردند. در طول مدت فقط ۴۰ سال یعنی تا سال ۱۹۰۰ قیمت یک کیلو آلومینیم خالص تولیدی از ۱۲۰۰ دلار به حدود ۱ دلار رسید و سپس بتدریج از این مقدار نیز کمتر شده و تا سال ۱۹۷۳ با فقط یک استثناء ( در خلال جنگ جهانی اول ) این قیمت به تا ۶۳/.دلار رسید. (مقایسه قیمت جهانی )

با توجه به مطالب فوق می توان گفت که آلومینیم و آلیاژهای آن دارای قدمت نسبتا کوتاهی بعنوان یک ماده صنعتی می باشند. با اینحال بعلت انواع خواص مورد نیاز صنعت مدرن که در آلومینیم یافت می شود مصرف و تولید آن هر سال در حال افزایش است و آینده وسیع و پیشرفته ای برای آن پیش بینی می گردد.

تا قبل از جنگ جهانی دوم آلومینیم بیشتر به عنوان وسائل و ظروف آشپز خانه معرفی شده و مصرف آن در کابلهای انتقال الکتریسیته با ولتاژ زیاد نیز توسع یافته بود ولی در خلال جنگ نیاز به طرحهای جدید هواپیما و آلیاژهای پر استحکام توسعه و مصارف جدید آلومینیم را سرعت بخشید. پس از جنگ نیز مصارف شهری – صنعتی آلومینیم گسترده گشت و امروزه این فلز به عنوان یک ماده اولیه مهم محسوب شده و در بازار جهان مانند فولاد و در واقع پس از فولاد مهمترین و پر مصرفترین ماده مصرفی می باشد.

خواص جادوئی آلومینیم
خواص جادوئی و عالی آلومینیم در این نکته نهفته است که اغلب خواص مورد استفاده آن از سایر فلزات پیشی می گیرد. یکی از دلائل آن این است که محصول این صنعت نه فقط آلومینیم بلکه آلومینیم ها یعنی گروه کامل آنهاست. در حال حاضر تعداد بیش از دویست آلیاژ تجارتی علاوه بر تعدادی به عنوان آلیاژهای آزمایشی موجود می باشد. هر یک از این آلیاژها به منظور خاصی طراحی شده و هر کدام دارای خواص مشخصه خود میباشد ولی کلیه آنها دارای یک رشته

خواص مشترک می باشند مثلا سبکی وزن در کلیه آنها دیده می شود . سایر خواص مثل نسبت استحکام به وزن بالا در بعضی آلیاژهای خاص دیده می شود. در این فصل خواص آلومینیم دمورد برسی قرار خواد گرفت و نشان داده خواهد شد که چگونه این فلز در بین مواد صنعتی جای خاصی را اشغال نموده است.

آلومینیم دارای تعداد زیادی خواص مهم است که باعث مورد توجه قرار گرفتن آن توسط سازندگان و مصرف کنندگان آن گردیده است . در واقع می توان گفت که هیچ فلز یا خانوادهای از فلزات یک چنین ترکیبی از خواص مورد نظر را چون آلومینیم ندارند.برخی از آلیاژهای آلومینیم از نظر کیفیت های مختلف ز تمام فلزات پیشی گرفته اند . سعی خواهد شد هر یک از خواص مهم آلومینیم به تفصیل شرح داده شود.

۱- وزن مخصوص کم
یک متر مکعب آلومینیم خالص ۸/۲۸۲۷ کیلو گرم وزن دارد و یک متر مکعب از سنگینترین آلیاژهای آلومینیم (یعنی آلیاژهای حاوی مس و روی ) دارای وزنی در حدود ۲۹۵۳ کیلو گرم است. حتی این سنگینترین آلباژهای آلومینیم نیز حداقل ۱۶۷۸ کیلو گرم در هر متر مکعب سبکتر از وزن هم حجم سایر فلزات ساختمانی (بجز منیزیم )است.

۱- حمل و نقل ارزانتر : چه در مورد حمل و نقل کالاهای آلومینیمی و چه در مورد وسیله نقلیه ساخته شده از آلومینیم .
۲- ظرفیت بیشتر : امکان صرفه جوئی در وزن ساختمانهای آبومینیمی به خوبی در پایه ها و تاسیسات حفاری چاههای نفت دیده می شود. لوله های حفاری که شافت مته حفاری نیز محسوب می گردد امروزه از آلومینیم ساخته می شود . وزن کم این لوله ها خود می تواند ظرفیت دکل حفاری که باید تمام وزن سیم مته را تحمل نماید دو برابر کند.

۳- صرفه جوئی در کار : به علت سبکی که به معنی نصب سریعتر و اقتصادی تر ساختمانها تعداد کمتر کارگر مورد نیاز و خستگی کمتر استفاده از وسائل آلومینیمی خانگی است .

۴- ممان اینرسی کمتر : در نتیجه دانسیته کمتر آلومینیم ممان اینرسی قطعات آلومینیمی کمتر می گردد . این کلمه نام علمی برای تمایل یک قطعه برای متوقف و یا در حالت یکنواخت ماندن مگر اینکه یک نیروی خارجی اعمال گردد می باشد. هر چه قطعه سنگینتر باشد ممان اینرسی آن بیشتر و کار بیشتری برای حرکت دادن و یا متوقف کردن آن مورد نیاز است . ماشینکارهای سریع مدرن امروزی نیاز به موادی با ممان اینرسی کم دارد طوری که به توان به سرعت و با بازدهی خوب دستگاه را بکار انداخت و یا از کارباز داشت. این مطلب مخصوصا برای دستگاهای بسته بندی و ماشینهای چاپ با قطعات دارای حرکت متناوب صادق است .

۵- تعداد قطعات بیشتر به ازای هر کیلو وزن : وزن کمتر به معنی تعداد قطعات بیشتر به ازای هر کیلو وزن است . میخ و پیچ و مهره و واشر آلومینیمی را می توان به ازای واحد وزن تا سه برابر تعداد قطعات مشابه فولادی ساخت.
۲- مقاومت زیاد در مقابل خوردگی

یکی دیگراز خواص مشخصه آلیاژها آلومینیم مقاومت در مقابل خوردگی است .
آلومینیم خالص وقتی که در هوا قرار گیرد بلافاصله با یک لایه چسبیده اکسید آلومینیمی پوشیده می شود این لایه پوششی مانع خوردگی می گردد . اگر در اثر سا ئیدگی این لایه کنده شود بلافاصله دوباره تشکیل می گردد . ضخامت این لایه نازک طبیعی در حدود ۰۲۵/۰ میکرون ( یک میکرون = یک هزارم میلی متر )است با این وجود بقدری محکم است که مانع مؤثری در مقابل اغلب مواد خورنده محسوب می گردد. (شکل ۱-۱ )

استن

بنزن
برم
دی سولفور کربن فلز آلومینیم
تتراکلروکربن
بنزین
لایه اکسید لبنیات آلومینیم
روغنهای خوراکی
کلرورآمونیم نمکهای سرب نمکهای جیوه
شکل ۱-۱ مقاومت آلومینیم در مقابل انواع مواد

آلومینیم زنگ نمی زند : آلومینیم نمی تواند زنگ بزند . بنا به تعریف واژه زنگ زدن فقط برای آهن و آلیاژهای آن بکار میرود. سایر فلزات خورده می شوند و البته کلیه مواد در شرایط مناسب خورده می گردند . در هر حال آلومینیم مقاوم خوردگی است. این فلز در مقابل بسیاری از مواد شیمیائی صنعتی و مواد شیمیائی موجود در اتمسفر مقاوم است . البته برخی از آلیاژهای خاص آلومینیم نسبت به دیگران مقاومتراست . برای مثال گروه آلیاژهای Al -Mg مخصوصا در مقابل هوا و آب دریا مقاوم است . از طرف دیگر آلیاژهای آلومینیم حاوی مس یا روی از نظر مقاومت خوردگی ضعیف تر و از نظر استحکام مکانیکی قویتر می باشند.

از نقطه نظر تکنیکی آلومینیم Amphoteric یعنی دارای خواص متضاد است . این بدان معنی که آلومینیم ممکن است بوسیله محلولهای قوی اسیدی یا قلیائی مورد حمله قرار گیرد . در هر حال دو دشمن اصلی آلومینیم فلزات سرب و جیوه می باشند. نمکهای این عناصر مثلا استات سرب یا کلرور جیوه به شدت بر روی آلومینیم تاثیر بد می گذارد . برخی از مواد شیمیائی خاص نیز باعث خورده شدن آلومینیم می گردد که دو نمونه آن کلرور آمونیم و هیدرواکسید باریم است و مقاومت به خوردگی آلومینیم مصارف متعددی را برای آن حاصل نموده است که مهمترین مورد آن در صنایع غذائی و شیمیائی است. صدها ماده شیمیائی

مختلف را می توان به سهولت و بدون خطر در دستگاهها و تجهیزات آلومینیمی مورد استفاده قرار داد . این مطلب به خوبی در مورد تولید مواد خوراکی نیز صادق است . موادی چون کره و سایر لبنیات روغن محلولهای شکر دار و آب مقطر تاثیری بر روی آلومینیم در درجات حرارت عمل ندارند . مایاتی چون آب سیب آب لیمو و غیره تا ۳۸ درجه سانتیگراد هیچ اثری بر روی آلومینیم نمی گذارند.
برخی از مواد شیمیائی دیگر از جمله استن خالص بنزن گاز برم گازهای نفتی چون بوتان و پروپان دی سولفور کربن و تترا کلرور کربن بنزین و نفت خام نیز هیچگونه اثری بر روی آلومینیم ندارند .

البته در این کتاب امکان مشخص کردن کلیه شرایطی که آلومینیم در آن شرایط تحت تاثیر مواد خورنده قرار می گیرد وجود ندارد . بنابراین دانستن تاثیر این شرایط قبل از توصیه یک آلیاژ خاص برای یک مورد مصرف غیر عادی الزامی است .
اگر مقاومت طبیعی آلومینیم برای بعضی از محیطها کافی نباشد در آنصورت روشهائی وجود دارد که بتوان مقاومت آن را افزایش داد و برخی از این روشها عبارتند از پوشش دادن با آلومینیم Alcladding آندایزه کردن (آبکاری ) Andoizing پوشش سخت دادن Hard Coating و محافظت کاتدی Cathodic protection . در زیر هر یک از این روشها بطور مختصر شرح داده می شود .

پوشش آلومینیمی دادن Alcladding : بطور کلی آلیاژهای آلومینیم با استحکام زیاد از نظر خوردگی کم مقاومت ترین آنها محسوب می گردند. این مطلب بخصوص در مورد آلیاژهای حاوی در صدهای زیاد مس یا روی صادق است . از طرف دیگر مقاومت به خوردگی آلومینیم بسیار زیاد است . پوشش آلومینیمی دادن یکی از روشهای افزایش مقاومت خوردگی به یک آلیاژ با استحکام زیاد است . در این فرآیند یک لایه آلومینیم خالص به سطح آلیاژ مورد نظر متصل شده و در نتیجه مجموعه حاصل خواص مورد نظر حاصل می شود . این روش مخصوصا در محصولات ورقه ای مناسب است .

آندایز کردن (آبکاری ) Anodizing : در این روش از مقاومت زیاد در مقابل خوردگی لایه پوششی که بلافاصله بر روی سطح آلومینیم تازه بریده شده تشکیل می گردد استفاده می شود . همانگونه که قبلا ذکر گردید این لایه عامل مقاومت به خوردگی طبیعی این فلز است . آندایزه کردن در واقع یک نوع ضخیم کردن لایه اکسیدی به ضخامت تا چندین هزار برابر ضخامت لایه اکسید طبیعی است . نتیجه عمل لایه ای است سخت با ضخامت حدود ۵/۲۵ میکرون بر تمام سطح

آلومینیم که علاوه بر مقاومت به خوردگی در مقابل سایش نیز استحکام کافی دارد . آندایزه کردن یک روش الکتریکی است که انواع مختلف آن اساسا از نظر محلولی که فلز در آن مورد عمل قرار می گیرد و ضخامت لایه اکسیدی حاصل فرق می نماید از این طریق پوشش دادن علاوه بر حفاظت سطحی گاهی به منظور تز ئینی نیز استفاده می گردد. اگر فلز آندایز شده را با انواع رنگهای مختلف پوشش دهند رنگ حاصل تقریبا به صورت قسمتی از اکسید سطحی بدست می آید .

پوشش سخت دادن Hard Coating : یکی از فرآیندهای آندایز کردن است که به تدریج اهمیت پیدا می کند و آنرا آندایز کردن سخت یا پوشش سخت دادن می نامند . این فر آیند گر چه در اساس مشابه آندایز کردن معمولی است ولی از چند نقطه نظر با آن تفاوت دارد.

در پوشش سخت محلول مورد استفاده اسید سولفوریک و درجه حرارت عمل پائین تر است . فرآیند به قدری ادامه می یابد که لایه اکسیدی به ضخامتی تا حدود ۵ برابر ضخامت آندایز کردن معمولی برسد . لایه حاصل ممکن است به ضخامتی تا حدود ۱۲۷ میکرون برسد که پوسته ای بسیار سخت است – موارد استفاده یک چنین پوشش سخت و مقاوم سائیدگی بسیار وسیع است . عمر مفید قطعاتی چون چرخ دنده ها و پیستون هواپیما – لوله تفنگ = چرخ دنده های کامپوتر – لبه های پره های هلی کوپتر و افشانکهای پیستوله های پاشش فلزات به این طریق افزایش داد.

حفاظت کاتدی Cathodic Protection : برخی از موارد مصرف دریائی آلومینیم نیاز به یک نوع حفاظت متفاوت با حفاظتهای فوق الذکر دارد . در اینگونه موارد فلز در آب دریا غوطه ور می گردد . مانند بدنه پائین کشتی ها که به مقاومت خوردگی بیشتری نیازمند هستند . این روش حفاظت در مقابل خوردگی در لوله های آلومینیمی زیر زمینی مخصوصا وقتی که فلزات دیگری نیز در خاک وجود داشته باشد مورد استفاده قرار می گیرد.

حفاظت کاتدی یک نوع کنترل خوردگی است که در آن یک میله یا صفحه آلومینیمی (آند ) برای حفظ و جلوگیری از بین رفتن ساختمان آلومینیمی مورد نظر (کاتد ) خود از بین می رود . میله یا صفحه از بین رونده از طریق یک مقاومت الکتریکی به ساختمان مورد حفاظت متصل می گردد. از این طریق عمل الکترو شیمیائی یک ولتاژ مستقیم جریان تولید می گردد که به جای خوردگی ساختمان مورد نظر باعث خورده شدن آند می شود . پس از تمام شدن قطعات آند قطعات جدیدی جایگزین می گردد و این عمل معمولا هر دو تا ده یال بر حسب شدت خوردگی انجام می گیرد.
۳- نسبت استحکام به وزن زیاد
مخصوص کم و مقاومت به خوردگی زیاد از جمله خواص مهم شناخته شده آلومینیم است . فاکتوری که واقعا مهم است ولی معمولا مورد توجه قرار نمی گیرد نسبت استحکام به وزن زیاد آلومینیم است . ( مقطع دو تیر H شکل را که یکی از فولاد و دیگری از آلومینیم ساخته شده است درنظر بگیرید . تیر فولادی دارای عرض ۱۰۱ میلی متر (۱۴ اینچ ) و عمق ۱۰۵ میلی متر (۱۲۵/۴ اینچ )و ابعاد تیر دیگر به ترتیب ۱۲۷ و ۱۵۳ میلی متر (۵و۶ اینچ ) . این دو تیر دارای صلبیت و

استحکام معادل هستند با این وجود وزن تیر آلومینیمی کمتر از نصف وزن تیر فولادی (به ازای هر واحد طول )است و نسبت استحکام به وزن در خمش این تیر آلومینیمی در حدود دو برابر تیر فولادی است . مثال دیگر ورقهای فلزی است . یک ورق فولادی به ضخامت ۹/۸ میلی متر و وزن حدود ۱۷/۷ گرم بر سانتی متر مربع را می توان با یک ورق آلومینیمی به ضخامت ۵/۱۲ میلی متر تعویض نمود طوری که تحت همان بار به همان مقدار فولاد خم شود و با این حال وزن آن فقط ۵/۳ گرم بر سانتی متر مربع باشد . در این حال نیز آلومینیم دارای نبت استحکام به وزنی حدود دو برابر فولاد است . البته عوامل مکانیکی دیگری نیز وجود دارد که در طراحی های قطعات آلومینیمی مورد توجه قرار می گیرد که به تدریج در مباحث بعدی به آنها پرداخته خواهد شد .
۴- هدایت الکتریکی زیاد

استاندارد هدایت الکتریکی بر اساس هدایت سیمی از مس آنیل شده تعیین می گردد.
استاندارد مس آنیل شده بین المللی (IACS ) بنابر قرارداد هدایت الکتریکی ۱۰۰ می باشد سایر مواد هادی نسبت به این عدد سنجیده می شوند .
البته مس در بین مواد هادی دارای بالاترین هدایت الکتریکی نیست . نقره بالاترین هدایت الکتریکی را دارا بوده طلا در مرتبه سوم قرار دارد و آلومینیم بعد از طلا مرتبه چهارم را حائز شده است . در واقع فقط دو فلز مس و آلومینیم هستند که در ساختن سیمهای هادی الکتریسیته مورد توجه قرار می گیرند . آلومینیم پر عیار دارای هدایت الکتریکی معادل ۶/۶۴ درصد ( بر اساس واحد حجم ) IACS است . این مقدار در آلیاژ آلومینیم که برای مصارف الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد یعنی آلیاژ EC به کمی پائین تر از ۶۲ درصد در حالت آنیل شده و ۶۱ درصد در حالت کمی سخت تر افت می کند . از نقطه نظر علمی این به چه معنی است ؟
ابتدا چنین به نظر می رسد که مس برای هادیهای الکتریکی بر آلومینیم ترجیح داده می شود.این مقایسه بر اساس مبنای حجمی است ولی باید در نظر داشت که فلزات را بر اساس وزن به فروش می رسانند . اکنون اگر قیمت واحد وزن را در نظر بگیریم کدامیک از فلزات مس و آلو مینیم ترجیح داده خواهد شد. ؟
آلومینیم دارای وزنی کمتر از یک سوم وزن مس است (در واحد حجم ) بنابراین برای هادیهایی با وزن معادل هدایت الکتریکی آلیاژ EC بیش از دو برابر هدایت الکتریکی مس آنیل شده استاندارد است . بر عکس برای هدایت الکتریکی معادل هادی آلومینیمی از نظر وزن نصف وزن هادی مسی را داشته و بنابراین از نظر اقتصادی به صرفه تر است .

برای مثال دکلهای حمال کابلهای فشار قوی را وقتی که کابلها از آلومینیم ساخته شده باشد می توان از قطعات ساختمانی سبکتر ساخت یا می توان در فواصل دورتر از هم نصب نمود زیرا این فواصل بستگی به وزن کابل دارد . در ضمن به علت سبکتر بودن کابل مخارج نصب نیز کمتر است .
اگر استحکامی بیشتر از استحکام کابل آلومینیمی مورد نیاز باشد معمولا از یک کابل آلومینیمی ترکیبی با مغزی فولادی استفاده می شود . این کابل که کابل آلومینیمی تقویت شده با فولاد(ACSR ) نامیده می شود دارای استحکام فولاد پوشش شده با روی و هدایت زیاد آلومینیم می باشد . این نوع کابلها به اشکا مختلف استاندارد یافت می شود . بدیهی است در محاسبات فوق فقط به مسئله قیمت و نصب توجه شده است و راندمان الکتریکی تلفات آن و احتمال گرم شدن سیم مورد مقایسه قرار نگرفته است .

۵-هدایت حرارتی زیاد
هدایت حرارتی چهار فلز از هادی ترین فلزات به همان ترتیب هدایت الکتریکی آنها کاهش می یابد نقره دارای بالاترین هدایت حرارتی می باشد که سپس مس و طلا و در آخر آلومینیم قرار می گیرد. در اینجا نیز فقط دو فلز مس و آلومینیم دارای اهمیت تجارتی هستند .
ساخت ظروف آشپزخانه آلومینیمی مهمترین مورد استفاده هدایت حرارتی بالا است . در این ظروف لازم است که حرارت تا حد امکان سریع و یکنواخت از پائین به بالا و کناره های ظروف هدایت گردد

مناطق داغ موضعی می تواند باعث سوختن و چسبیدن غذا شود . همچنین هدایت حرارتی که باعث کاهش بازده حرارتی می گردد . وقتی که هدایت سریع حرارتی در یک فلز مورد نظر باشد آلومینیم اهمیت دارد . پوسته رادیاتور اتومبیل مثال خوبی است . در این مورد پوسته فلزی سریعا حرارت را از مایع سرد کننده در حال گردش (آب در بیشتر موارد ) جذب کرده و در نتیجه مایع سرد شده به سرعت به موتور بر میگردد . مبدلهای حرارتی دیگر نیز وقتی که از آلومینیم ساخته شود بازدهی بیشتری دارد . حرارت از قسمتهای داخلی سیلندرهای هوای فشرده (کمپرسور )به سرعت به وسیله دیواره ها جذب شده و به شدت به پره های خارجی منتقل می گردد که سپس به طریق تشعشعی به هوای مجاور منعکس می گردد .

در صنایع تولیدی اغلب تبادل حرارتی بین مایع و مایع انجام می گیرد تا بین مایع و هوا فقط وقتی می توان عمر مفید را افزایش داد که سیلان کامل مایع ادامه یابد . لوله آلومینیمی علاوه بر تبادل حرارتی سریع دارای سطوح داخلی صاف بوده که پوسته نیز بر روی آن تشکیل نمی شود یعنی از ابتدا می توان از لوله های با قطر کوچکتر استفاده نمود زیرا در نظر گرفتن اضافه قطر برای تشکیل پوسته در حین کار در مورد لوله های آلومینیمی لزومی ندارد .

گرچه نرخ ضریب انتقال حرارت آلومینیم نسبتا زیاد است ولی برخی از آلیاژهای آن دارای نرخ انتقال حرارتی بیشتری نسبت به دیگران می باشند . نرخ انتقال حرارتی فلز آلیاژ نشده ۵۰/۰ است . این نرخبرای انواع آلیاژهای مختلف از ۵۰/۰ تا ۲۶/۰ متغیر است و ممکن است به حالت و سختی آلیاژ در یک آلیاژ خاص نیز تغییر نماید .

۶- قابلیت انعکاس
قابلیت انعکاس نوراز سطح یک فلز بیشتر به شرائط سطحی بستگی دارد تا به خود فلز . البته به طور کلی این مطلب درست است گرچه سطح برخی از فلزات را می توان بهتر از سایر فلزات صیقل داد . آلیاژهای سخت تر آلومینیم را می توان با درجه بالائی پرداخت نمود طوری که تا ۹۰ درصد نور تابشی را منعکس نماید. البته انعکاس نور از یک چنین سطح پرداخت شده ای را انعکاس آئینه ای می نامند که نوع انعکاسی است که در آئینه های معمولی یا آئینه یک تلسکوپ نجومی می توان دید. از طرف دیگر انعکاس از یک سطح مات یعنی سطحی خراش خورده بوسیله مواد ساینده انعکاس پراکنده نامیده می شود . عموما در یک

انعکاس پراکنده هیچگونه تصویر انعکاسی دیده نمی شود آلومینیم برس زده شده این نوع انعکاس را تولید می نماید و بنابراین این قطعات دارای سطح براقی نیستند . از این نوع سطوح در معماری استفاده می شود در واقع اغلب سطوح آلومینیمی مخلوطی از انعکاس پراکنده و انعکاس آئینه ای را تولید می نمایند .
بر خلاف انعکاس نور انعکاس حرارت در فلزات یک خاصیت ذاتی فلز بوده و اصولا به شرائط سطحی بستگی ندارد . برای مثال ورقهای شیروانی آلومینیمی مستقل از وضعیت و شرائط سطحی خود منعکس کننده عالی حرارت تشعشعی است . در نتیجه این انعکاس حرارت تشعشعی ورق آلومینیمی عایق حرارتی خوبی محسوب می گردد در هوای سرد نیز حرارت داخلی ساختمان توسط سطح زیر ورق شیروانی به داخل منعکس می گرد و در هوای گرم حرارت خارجی توسط سطح بالائی شیروانی انعکاس می یابد . بنا براین درجه حرارت داخل ساختمان تقریبا ثابت باقی می ماند .

در استفاده از ورق آلومینیمی در شیروانی برای مزارع و مرغداری ها از این خاصیت آلومینیم استفاده می شود . آزمایشات نشان داده است که دامهای محافظت شده از حرارت زیاد تابستان تولید بیشتری می دهند . وقتی که درجه حرارت مرغداری یا دامداری به زیر ۲۴ درجه سانتی گراد نگهداشته شود تولید تخم و شیر افزایش می یابد و حیوانات به ازای هر وزن معین غذای اضافی اضافه وزن بیشتری می یابند.

باید توجه شود که آلومینیم علاوه بر اینکه دارای هدایت حرارتی بالائی است (حرارت به سرعت در قطعه آلومینیمی منتقل می شود . ) انعکاس حرارتی زیاد نیز دارد (قطعه آلومینیمی قسمت بیشتر حرارت تشعشعی به سطح خود را منعکس مینماید . ) یک خاصیت حرارتی دیگر آلومینیم قابلیت انتشار حرارت Heat Emissivity است . قابلیت انتشار حرارتی به صورت اختلاف بین درصد قابلیت انعکاس و عدد صد بیان می شود . برای مثال ورق آلومینیمی با قابلیت انعکاسی ۸۳ درصد دارای قابلیت انتشار تئوری ۱۷ درصد است .

در انتقال یک مایع داغ یا یک گاز داغ بدون اینکه انرژی حرارتی زیادی تلف گردد از قابلیت انتشار حرارتی کم آلومینیم استفاده می شود . روشن ترین مثال در این مورد کانالهای حرارتی ساخته شده از ورق فلزی است . در اینجا منظور انتقال هوای داغ با حداقل ممکن تلفات حرارتی است . آزمایشات نشان داده است وقتی که کانالها از آلومینیم ساخته شده باشد تلفات حرارتی کمتر از حالتی است که در کانالهای آهنی گالوانیزه ایزوله شده اتفاق می افتد مسلما در این مورد مسئله اقتصاد اهمیت دارد.

در لوله های برخی از کارخانجات تولیدی به خصوص شیمیائی مایعات داغ بین مراحل مختلف عملیات باید کیلومترها در لوله ها منتقل گردد . استفاده از لوله های آلومینیمی اغلب منجر به مخارج ایزولاسیون کمتری می گردد . حتی در مورد مخازن ذخیره نیز شاید قابلیت انتشار حرارتی کم آلومینیم اهمیت بیشتری دارد زیرا سطوح وسیع فلزی واقع در آتمسفر به سرعت حرارت را خارج می نماید. اتلاف حرارتی از آلومینیم در اینگونه موارد مصرف به مقدار قابل توجهی کمتر از اتلاف حرارتی مثلا فولاد زنگ نزن است .
۷- خاصیت جرقه نزدن و غیر مغناطیسی بودن

در صنایع تولیدی اغلب نیاز به فلزات جرقه نزن برای آتمسفر های قابل احتراق است بر خی از موارد مصرف الکتریکی و الکترونیکی نیز نیاز به فلزات غیر مغناطیسی دارد به طور کلی آلومینیم می تواند هر دو این خواص را داشته باشد برای مثال وسائل نقلیه و ابزار مورد استفاده در معادن چون ریل های انتقال و دستگاههای تولید نور را اغلب از آلومینیم می سازند . صنعت نفت از نقطه نظر شرائط احتراق و انفجار در کار شدیدا به آلومینیم متکی است با وجود اینکه

Alnico یعنی آلیاژی که از آن قویترین مغناطیس دائمی ساخته می شود حاوی در حدود ۸ درصد آلومینیم است ولی آلومینیم غیر مغناطیسی است این مطلب در الکترونیک که اجزاء مختلف باید در مقابل حوزه های الکترو مغناطیسی که کارشان را مختل می کند محافظت گردد اهمیت قابل توجهی دارد همچنین قطعات متحرک ممکن است تحت تاثیر جریانهای مغناطیسی قرار گیرند با استفاده از آلومینیم برای ساختن این قطعات خطر فوق الذکر نیز از بین می رود اطاق کنترل زیر دریائی ها نباید دارای محیط و دیواره های فولادی که بر روی عقربه جهت نما تاثیر می گذارد باشد بنابراین اغلب قطعات فلزی مورد استفاده در اطاق کنترل زیر دریا ئی ها باید غیر آهنی باشد و آلومینیم اولین انتخاب است .

۸- شکل پذیری با روشهای مختلف
قبلا گفته شد که در حدود ۲۰۰ آلیاژ تجارتی آلومینیم اکنون در دسترس می باشد. تحقیقات برای تولید آلیاژهای جدید و برای مصارف خاص نیز دائما در حال انجام است . اغلب خواص مهم سایر فلزات را می توان حداقل در یکی از این آلیاژها یافت . علاوه بر وجود انواع آلیاژها هر آلیاژ نیز در اشکال مختلف تهیه می گردد.

از انواع مختلف محصولات آلومینیمی برخی از انواع خاص آن را آلیاژهای کار پذیر Wrought می نامند که حاصل کار مکانیکی بر روی آنهاست . به طور کلی این گونه محصولات شامل محصولاتی است که نورد شده کشش یافته یا اکسترود شده باشند . این نوع محصولات در فصول بعدی مورد بررسی بیشتر قرار خواهند گرفت . محصولات نورد شده شامل زرورق- ورق – صفحه و برخی شکلهای ساختمانی میله گرد ومیله چهار گوش می باشد . محصولات کشش یافته به صورت

سیم و لوله است . اشکال اکسترود شده ممکن است به صورت توپر تو خالی و به صورت میله گرد یا چهار گوش ساختمانی و لوله باشد . البته باید ذکر گردد که کلیه اشکال مختلف همه آلیاژها ساخته نمی شود بسیاری از آلیاژها به اشکال مختلف می سازند ولی برخی دیگر از نظر شکل محصول محدود هستند برای برخی از موارد استفاده خاص نیز می تواند اشکالی غیر از اشکال معین برای یک آلیاژ خاص بر اساس سفارش تهیه گردد در مورد محصولات نورد شده آلومینیمی علاوه بر انواع متنوع اشکال مختلف از هر آلیاژ انواع مختلف حالات و سختی های لازم نیز وجود دارد که هر کدام به جای خود باید مورد بحث قرار گیرد کلیه انواع مختلف عملیات تمام کاری تزئینی سطحی از جمله برس زدن پرداخت کردن رنگ زدن و غیره را می توان بر روی محصولات نورد شده آلومینیمی انجام داد.
برای کاهش دادن ضایعات مشتریان تولید کننده بعضی از محصولات آلومینیمی با اشکال خاصی چون گرده نیز تولید می شود . به این مجموعه قابلیت ریخته گری بسیاری از آلیاژهای آلومینیم را نیز در اشکال مختلف باید اضافه کرد در واقع انواع تقریبا نا محدود نوع حالت نوع آلیاژ شکل و فرم موجود برای آلومینیم باعث می شود که آلومینیم فلزی با ارزش با خواصی چون سبکی مقاومت خوردگی هدایت حرارتی زیاد و سایر خواص خوب معرفی گردد .
۹-استحکام بالا در درجه حرارت های کم

بسیاری از فلزاتی که در درجه حرارت محیط و بالاتر دارای استحکام زیادی هستند در درجه حرارت پائین شکننده می گردند که این پدیده در مطالعات درجات حرارت پائین (Cryogenic ) بسیار مؤثر است . در واقع این مطلب در مورد بسیاری از غیر فلزات نیز صادق است برای مثال لاستیک در درجات حرارت هوای مایع (۱۹۰ – درجه سانتی گراد ) چون شیشه شکننده است در حالی که استحکام آلومینیم با سرد تر شدن آن افزایش می یابد .

قبل از بررسی بیشتر این مطلب بهتر است به یک مقدمه پرداخته شود . Cryogenics عبارتست از مطالعه گازها در درجات حرارت پائین تر از ۱۵۰- فارنهایت (۱۰۱ درجه سانتی گراد )بتدریج این کلمه به معنی علم مربوط به مواد ساختمانی سوختها و سایر مواد در شرائط غیر عادی سرد به کار رفته است . پیشرفتهای قرن فضا اهمیت این علم را به شدت افزایش داده است . دربین کلیه موارد استفاده آلومینیم شاید هیچ موردی یافت نشود که از خواص جادوئی و غیر عادی این فلز استفاده نکرده باشد استحکام بالا – وزن کم – سهولت تغییر شکل – قیمت کم – مقاومت خوردگی و جرقه نزدن از جمله خواص مهم این فلز است که در مراحل

تولیدی – حمل و نقل و نگهداری گازهای مایع شده مورد استفاده قرار می گیرد . کلیه آلیاژهای آلومینیم با کاهش درجه حرارت مصرفی از ۲۴ درجه سانتی گراد به حدود ۳۰- سانتی گراد افزایش کمی در استحکام کشتی از خود نشان می دهند . و سپس تا حدود ۸۰- درجه سانتی گراد افزایش بیشتری در استحکام مشاهده می شود .

در هر حال افزایش قابل ملاحظه ای در خلال سرد شدن به ۱۹۶- درجه سانتی گراد اتفاق می افتد. در این مثال از یک گروه خاص آلیاژی (گروه ۵۰۰۰ ) استفاده شده است زیرا این آلیاژها مخصوصا برای موارد مصرف درجه حرارت پائین انتخاب می شوند .

آلیاژهای ریختگی نیز در درجه حرارت ۱۹۶- درجه سانتی گراد یک افزایش استحکام کششی از خود نشان می دهند ولی دارای انعطاف پذیری ضعیفی می باشند در واقع در درجات حرارت ۱۹۶- درجه سانتی گراد تا ۲۶۸- درجه سانتی گراد آلومینیم ارزانترین ماده مصرفی به شمار می آید چون استحکام آن در درجات حرارت پائین افزایش می یابد بنابر این نسبت استحکام به وزن آن در مقایسه درزجه حرارت محیط بهتر نیز می گردد .
۱۰-قیمت زیاد ضایعات و قراضه

چون آلومینیم دارای مقاومت خوردگی زیادی است و بنابراین دارای عمر مفید مصرفی طولانی می باشد بدین جهت مقدار ضایعات آن در مقایسه با فولاد نسبتا پائین است البته در هر حال مقدار قابل توجهی ضایعات به صورت بریده های کناری و سایر ضایعات عملیاتی در کارخانجات تولیدی به وجود می آید بر حسب شکل و نوع آلیاژ ضایعات و قراضه آلومینیم دارای قیمتی در حدود نصف قیمت اولیه آن است در حالی که قراضه فولادی تقریبا یک هشتم قیمت اولیه آن را دارا است در اقتصاد امروزی قیمت قراضه و ضایعات محصولات آلومینیمی چون قوطی ها – ظروف و غیره جای پر اهمیتی دارد .
۱۱- سمی نبودن
یکی از دلائل استفاده از آلومینیم برای پوشش و بسته بندی مواد غذائی سمی نبودن آن است . قسمت اعظم این نوع استفاده به صورت زرورق است ولی البته اشکال دیگری از آن نیز مورد استفاده قرار می گیرد سالهاست که ظروف پخت و پز آلومینیمی مورد استفاده قرار دارد .

وسائل و تجهیزات آلومینیمی تولید مواد غذائی در صنعت مورد استفاده کامل دارد درتمام اینگونه مصارف نه مواد غذائی بر روی آلومینیم تاثیر دارد و نه آلومینیم بر روی مواد غذائی در واقع ارزش آلومینیم خیلی بالاتر از سمی نبودن آن است آلومینیم می تواند در تماس بسیار نزدیک و فشرده با مواد غذائی قرار گیرد بدون اینکه بر روی طعم – رنگ و بوی آن تاثیر بگذارد حتی زرورق نازک آلومینیمی به خوبی غذا را بسته بندی نموده و آن را از نور محافظت کرده و مانع نفوذ یا خروج

بخار گردیده و بنابراین می تواند مواد غذائی را از دو عنصر خطر ناک یعنی نور و هوا محافظت نماید . تحقیقات وسیع نشان داده است که چیزی به نام مسموم کردن آلومینیم وجود ندارد در واقع علائمی از وجود آلومینیم در بسیاری از مواد غذائی از جمله لوبیا – هویج – پیاز – شیر و جگر دیده می شود علاوه بر موارد استفاده فوق الذکر از آلومینیم به اشکال مختلف در طبابت و جراحی استفاده میشود.

زرورق آلومینیم به آسانی قابل استرلیزه شدن توسط بخار بوده و برای پوشش مناطق بزرگ بدن که پوست آن توسط زخم از بین رفته است به کار می رود . از پودر آلومینیم با موفقیت برای خون بندی زخمهای باز و شفا بخشیدن سریع آن استفاده می شود چون پودر آلومینیم بر روی خون تاثیر شیمیائی نمی گذارد بنابراین می توان آن را مستقیما بر روی زخم پاشید . یک پوسته شدن آلومینیم است که باعث زخم بندی می گردد و مانع تبخیر مایع حیات و ورود باکتری های موجود در هوا به داخل آن میشود . یکی دیگر از موارد مصرف این فلز در پزشکی در معالجه تنگی نفس (Silicosis ) است در اینجا پودر آلومینیم تحت نظارت دقیق پزشک استنشاق می شود و عمل آن ظاهرا به این صورت است که ذرات سیلیس موجود در ریه را پوشش داده آنها را بدون خطر می سازد عمل دقیق در این مورد باعث می شود که تنگی نفس بیمار بلافاصله از بین برود .

۱۲-اتصال آسان
یکی دیگر از خواص بسیار مهم آلومینیم وقتی ظاهر می شود که طرق مختلف اتصال قطعات آلومینیمی مورد بررسی قرار می گیرد در واقع فقط تعداد بسیار محدودی روش اتصال است که نمی توان در مورد آلومینیم به کار برد برای سهولت در امر بررسی اتصال آلومینیم می توان آن را به دو گروه تقسیم نمود مکانیکی و حرارتی البته این تقسیم بندی کاملا فرضی است زیرا برخی از روشهای مکانیکی – حرارت را نیز به پیش می کشد که در آنها حرارت نقش دوم با کم اهمیت تری دارد . در اتصال حرارتی حرارت نقش اصلی را بازی می کند . فرآیندهای اتصال مکانیکی شامل پیچ و مهره کردن – پرچ کردن و اتصال چسبی است . روشهای حرارتی شامل لحیم کردن – لحیم کاری سخت و جوشکاری می گردد .

استخراج آلومینیم
مقدمه
همانگونه که قبلا گفته شد آلومینیم از نقطه نظر کمیت سومین عنصر روی زمین پس از اکسیژن و سیلیسیم است. آلومینیم در بسیاری از کانیهای سیلیکاتی چون فلدسپار و میکا وجود دارد .

چون برای تولید آلومینیم از طریق فرآیند Hall نیاز به آلومینا (اکسید آلومینیم ) خالص است بنابراین برخی از کانیهای داده شده برای تولید آلومینیم مناسب نیست زیرا استخراج آلومینیم خالص از این نوع کانیها از طریق فرآیند Bayer – Hall بسیار گران تمام می شود.
در هر حال فرآیندهای شیمیائی جدیدی وجود دارد که آلومینیم خالص تجارتی را از سنگ معدن ناخالص با درصد خلوص کم تولید می نماید. (جدول ۱-۲ درصد مقدار فلزات و عناصر موجود در پوسته زمین )

بوکسیت (Bauxite )معروفترین و متداولترین اکسید معدنی است که برای تولید آلومینیم بکار می رود . بوکسیت مخلوطی از هیدراتهای مابین دیاسپور با یک مل آب و ژیپس که دارای سه مل آب است می باشد . مقدار اکسید آلومینیم در بوکسیت معمولا بین ۵۰ تا ۶۰ درصد است . مواد اصلی دیگر در بوکسیت از اکسیدهای سیلیسیم – آهن – تیتانیم و آب تشکیل شده است .

به نظر می رسد که بوکسیت در اثر فساد فلدسپار و میکا حاصل شده باشد . تئوری عمل باین قرار است که پتاسیم و قسمتی از اکسیدهای سیلسیم بوسیله آب شسته شده و بدین ترتیب باعث افزایش مقدار اکسید آلومینیم هیدراته شده می گردد.
با وجود بررسیهائی که درباره تعداد زیادی از معادن بوکسیت ایران انجام گرفته است متاسفانه هنوز استفاده از مواد این معادن جهت بکارگیری در صنعت آلومینیم ایران آغاز نگردیده و کماکان آلومینای مصرفی تنها کارخانه تولید آلومینیم ایران (ایرالکو ) که بالغ بر ۹۱ هزار تن (با ظرفیت کامل )در سال است از استرالیا وارد می شود و ارز قابل توجهی جهت این کار از کشور خارج می گردد . آغاز مطالعات در رابطه با معادن بوکسیت در ایران به سال ۱۳۳۷ باز می گردد .

در این سال اولین مطالعه درباره معادن بوکسیت دیاسپوری منطقه بلبلوکرمان بود که ذخیره ای در حدود ۷ میلیون تن بوکسیت با عیار Al2O3 45 درصد برآورد شده بود . این مطالعات در سالهای بعدی در این منطقه و مناطق دیگر از طریق سازمان زمین شناسی کشور و سپس شرکت آلومیران پی گیری شد.
نتیجه مطالعات وجود معادن غنی بوکسیت در مناطق مختلف کشور بود که از نقطه نظر نوع بوکسیت بطور کلی به دو نوع اصلی بوهمیت و دیاسپوری تقسیم می گردد.

بوکسیت به مقادیر زیاد در قسمتهای مختلف زمین یافت می شود .

فرآیند بایرBayer برای تولید اکسید آلومینیم خالص
فرآیند بایر که در سال ۱۸۸۸ در آلمان توسط Korl Joseph Bayer بنا نهاده شده بود متداولترین روش تولید آلومینیم محسوب می گردد . فرآیند حل کردن سنگ معدن بوکسیت (هیدرات ناخالص آلومینیم ) در هیدروکسید سدیم که در آن اکسیدهای آهن – سیلسیم – و تیتانیم حل نمی شوند تشکیل گردیده است. سپس آلومینات سدیم تشکیل شده به هیدرواکسید آلومینیم تبدیل می گردد که پس از تکلیس آن اکسید آلومینیم حاصل می شود .
مرحله ۱- سنگ معدن در محل معدن ابتدا خشک و تکلیس شده تا مواد آلی آن حذف شده و در وزن مواد مورد حمل و نقل صرفه جوئی گردد. وجود مواد آلی باعث حل شدن مقداری آهن در جریان عملیات با هیدرواکسید سدیم می گردد .

مرحله ۲- بوکسیت خشک شده در یک آسیاب گلوله ای به اندازه تا حدود ۱۰۰ مش (Mesh )خرد می شود .
مرحله ۳- بوکسیت ریز خرد شده به خوبی با هیدرواکسید سدیم در یک مخزن فولادی که با بخار گرم می شود مخلوط می گردد . برای کاهش اتلاف آلومینا و محلول هیدرواکسید سدیم از طریق تشکیل سیلیکات (سدیم – آلومینیم ) به آن آهک اضافه می شود (واکنش ۱ )وقتی که آهک اضافه شود سیلیکات کلسیم به جای سیلیکات فوق الذکر تشکیل شده و بنابراین وجود سیلیس از انجام واکنش (۱ ) جلوگیری می نماید.
۱-۲NaAlO2 + 3SiO2 + 9 H2O Al2O3 .Na2o.3SiO2 .9H2O

۲- CaO + SiO2 CaSiO3 مشاهده می شود که سیلیس (SiO2 )ناخالصی بسیار ناخواسته ای در بوکسیت است . وجود آن باعث افزایش مقدار آهک و هیدرو اکسید سدیم لازم برای فرآیند بایر می گردد.

مخزن فولادی یا اتوکلاو بمدت ۸-۲ ساعت در درجات حرارت ۱۶۰-۱۵۰ درجه سانتی گراد (۳۲۰-۳۰۰ درجه فارنهایت ) و تحت فشار Psi 170-50 حرارت داده می شود . تمام هیدرات آلومینیم موجود در محلول هیدرو اکسید سدیم طبق واکنش زیر حل می گردد :

( لجن قرمز رنگ ) ناخالصی باقی مانده + Al2O3 . 3H2O +2NaOH 2NaAlO2 + 4H2O
برای تقویت و استفاده بعدی محلول سود مصرفی خاکستر (پودر ) سودا (Na2CO3 )به آن اضافه می شود . کربنات سدیم با آهک ترکیب شده و کربنات کلسیم جامد تشکیل می شود و بنابراین وارد محلول سود نمی گردد . (واکنش زیر )

(جامد ) Na2CO3 +CaO +H2O 2NaOH + CaCO3
مرحله ۴- محلول حاوی آلومینات سدیم ابتدا از طریق ته نشینی و فیلتر کردن ازباقی مانده غیر قابل حل جدا می شود – این باقی مانده غیر قابل حل (که لجن قرمز نامیده می شود ) اساسا از اکسیدهای آهن – سیلیسیم – تیتانیم و مقداری آلومینیم تشکیل گردیده است .

مرحله ۵- سپس محلول داغ حاوی آلومینات سدیم به برج خنک کننده منتقل می شود . این محلول که ۳۵-۲۴ درجه سانتی گراد (۹۵-۷۵ درجه فارنهایت ) سرد شده است توسط بلورهای بسیار ریزتر هیدرات آلومینیم خالص (Al2O3 . 3H2O )تلقیح شده و هسته بندی انجام می گیرد

اکنون که محلول فوق اشباع شده است توسط حبابهای هوا مرتبا هم زده می شود بطوری که ذرات جامد رسوب نشوند . از این طریق تری هیدرات آلومینیم بتدریج از محلول خارج می شود . بلورهای بزرگ برای تکلیس شدن و بلورهای ریز به محلول برای هسته بندی بیشتر فرستاده می شود . محلول آلومینات سدیم مصرفی برای حل کردن بوکسیت بیشتر به ابتدای فر آیند فرستاده می شود . واکنش رسوب گیری آلومینات سدیم به شرح زیر است :

NaAlO2 + 2H2O Al ( OH3 ) + NaOH

مرحله ۶- Al (OH 3 ) درشت حاصل با آب شسته می شود تا سودا جدا گردد و سپس به دستگاه تکلیس فرستاده می شود .
مرحله ۷- هیدرو اکسید آلومینیم در ۱۰۹۳ درجه سانتی گراد ((۲۰۰۰ درجه فارنهایت ) تکلیس می شود تا آب خود را از دست بدهد و اکسید آلومینیم خالص (Al2O3 ) تولید می گردد . این واکنش به صورت زیر است :
۲Al (OH ) 3 Al2O3 + 3H2O

ماده اولیه اصلی مورد نیاز برای تولید آلومینینم – آلومینا است . در خلال فرآیند بایر برای تولید آلومینای خالص دقت زیادی باید انجام گیرد زیرا هر گونه ناخالصی موجود در آلومینا منجر به حضور ناخالصی در آلومینیم حاصل خواهد شد . همچنین هر چه نا خالصی مثلا سیلیسیم و آهن موجود در بوکسیت کمتر باشد تولید آلومینای خالص آسانتر و ارزانتر خواهد بود .
احیاء آلومینا (الکترولیز اکسید آلومینیم )
مرحله بعدی در تولید آلومینیم شامل تبدیل آلومینا به آلومینیم فلزی از طریق احیاء الکترولیتی است. فرآیند تجارتی اصلی امروزه از حل کردن آلومینا در کریولیت مذاب و الکترولیز محلول حاصل تشکیل می گردد .
آلومینا در کریولیت مذاب یونیزه می شود :
= +++
Al2O3 2Al + 3O
در کاتد ( الکترود منفی ) آلومینیم تشکیل می گردد
+ + +
۶e + 2Al 2Al
در آند ( قطب مثبت )اکسیژن تولید می شود
=
۳O 1 1/2O2 + 6e

اکسیژن متصاعد شده در فرآیند با آندهای کربنی ترکیب شده و تشکیل مخلوطی از منواکسید کربن و دی اکسید کربن می دهد .