استخدامات الألومنيوم وتطبيقاته

من ويكي الجامعة, مركز التعليم الحر
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
ألومنيوم نقي.

'الألومِنْيوم' هو فلز خفيف ، لونه فضِّي ويمكن تشكيله بسهولة ويمكن أن يُطرق إلى ألواح سميكة لاستخدامه في الدَّبابات المصفحة،. ويمكن سحبه على شكل أسلاك أو تصنيعه في شكل علب. والألومنيوم لا يصدأ، ويقاوم التآكل بفعل الظروف الجويَّة أو المواد الكيميائية.

والألومنيوم النَّقي لَيِّن وصلابته محدودة. ولهذا السَّبب فإنَّ منتجي الألومنيوم عادة ما يُكوِّنون سبائك من الألومنيوم، التي تتكوّن من الألومنيوم المضاف إليه كميات قليلة من النُّحاس والمغنسيوم والزنك وعناصر أُخرى. وتضيف هذه العناصر قوة وصفات أُخرى إلى الألومنيوم لتجعله فلزًا نافعًا جدًا. وفي الحقيقة فإنَّ العالم يستخدم الألومنيوم أكثر من أي فلز آخر، عدا الحديد والصُّلب.

والألومنيوم أكثر العناصر الفلزية الموجودة في القشرة الأرضية وثالث العناصر وفرة بصفة عامة بعد الأكسجين والسليكون. ويكوِّن الألومنيوم حوالي 8% من القشرة الأرضية. وهو - بعكس بعض الفلزات الأخرى مثل الذَّهب والفضة - فإنه لا يوجد مطلقًا بحالة نقية (غير متحدة) في الطَّبيعة، لكنه يوجد دائمًا متحدًا مع عناصر أخرى. ولم تتوفر للإنسان وسيلة لفصل الألومنيوم عن العناصر المتحدة به حتى القرن التاسع عشر. وفي هذا الوقت طوَّر العلماء طُرقًا لفصل الألومنيوم وإنتاجه في حالة نَقِيَّة. ومنذ ذلك الحين تم استخدام هذه الطُّرق لإنتاج الألومنيوم.

الألمنيوم أو الألومنيوم عنصر في الجدول الدوري وفلز خفيف يرمز له بالرمز "Al". وهو مستخدم في صناعة الطائرات نظرًا لخفته. وهو من أكثر المعادن تواجداً على سطح الكرة الأرضية في الهواء والماء والتربة.


يوجد الألمنيوم في الطبيعه على شكله المتحد مع بعض العناصر ولا يوجد بشكل مفرد ويكون موجود ا في الصخور والقشرة الأرضية ويعتبر ألألمنيوم من العناصر المكونة للقشرة الأرضية ويأتي في الرتبة الثالثة بنسبة 8% حيث الأكسجين يأتي بنسبة 5% بينما السيلكون يأتي بنسبة5% ويستخدم لصنع اوانى الطهى وهياكل الطائرات لانة خفيف

خاماته[عدل]

الفلسبار- الجرافيت- البوكسيت –

حيث يوجد بدرجة أساسية في البوكسيت ويكون على شكلAl2O3ألأمنيا

البوكسيت : درجة انصهارة50

الفولاذ:15

==

ومن ثم يتحد الأكسجين الذري بقضبان الجرافيت فيحدث التالي C+ C+O2C فتتكون فيما بعد لنا المعادلة العامة التالية :

7AL2O3+12C14A

خواص الألمنيوم الفيزيائية[عدل]

- فلز ابيض فضي لامع

- له الخواص الفيزيائية

- درجة كثافته 2.7كجم/سم3

- درجة انصهارة658 للل

خواصه الكيميائية[عدل]

- عامل مختزل شديد الإتحاد بالأكسجين

- الخاصية الأنوفوتيرية أي تفاعلة مع الاحماض حيث يتفاعل مع حمض الهيدروكوريك

- وحمض الكبريتيك ولا يتفاعل مع حمض النتريك سوى كان مخفف أو مركز بسبب تكون طبقة اكسييد الألمنيوم .

- تفاعله مع القواعد

- تفاعله مع الافلزات [1]

مركبات الألومنيوم[عدل]

لأن الألومنيوم وفير ومعظم سميته المعرض مشتق منخفض، ومركبات من الألومنيوم تتمتع بنطاق واسع وأحياناتطبيقات واسعة النطاق.

الألومينا[عدل]

قالب:رئيسي

ويتم إنتاج أكسيد الألومنيوم (Al2O3) وهيدروكسيدات المرتبطة أو المستخرجة من المعادن على نطاق واسع. يتم تحويل الغالبية العظمى من هذه المادة على الألومنيوم المعدنية. ويستخدم حوالي 10٪ من الطاقة الإنتاجية لتطبيقات أخرى. ومن بين الاستخدامات الرئيسية كماصه ، على سبيل المثال الألومينا إزالة المياه من النفط والغاز، لتمكينالعمليات اللاحقة التي تسمم من الرطوبة. أكاسيد الألومنيوم هي المواد الحفازة المشتركة للعمليات الصناعية، على سبيل المثال عملية كلوز لتحويل كبريتيد الهيدروجين على الكبريت في المصافي وللالألكلة الأمينات. و"مدعومة"محفزات صناعية كثيرة، وهذا يعني بشكل عام أن تتوزع حافزا باهظة الثمن (على سبيل المثال، والبلاتين) أكثر منالمواد السطحية منطقة عالية مثل الألومينا. كونه مادة من الصعب جدا (صلابة موس 9)، ويستخدم على نطاق واسع باعتبارها كاشط الألومينا وإنتاج التطبيقات التي تستغل الخمول لها، على سبيل المثال، في ارتفاع ضغط مصابيح الصوديوم

الكبريتات[عدل]

عدة من سلفات الألومنيوم تجد تطبيقات. ويتم إنتاج كبريتات الألومنيوم (Al2 (SO4) 3 (H2O) 18) على مقياس السنوي عدة مليارات من الكيلوغرامات. ويتم استهلاك ما يقرب من نصف الإنتاج في مجال معالجة المياه. التطبيقالرئيسي التالي هو في صناعة الورق. ويستخدم أيضا على أنه لاذع، في إطفاء الحريق، وذلك المضافات الغذائية، والتدقيق في النار، ودباغة الجلود في. الألومنيوم كبريتات الامونيوم، وهو ما يسمى أيضا شبة الأمونيوم (NH4) الومنيوم (SO4) 2 • 12H2O، يستخدم كأساس لاذع ودباغة الجلود في . كبريتات البوتاسيوم الألومنيوم([الالومنيوم (K)] (SO4) 2) (H2O) ويستخدم بالمثل. استهلاك كل من الشبة آخذ في الانخفاض.

الكلوريدات[عدل]

يستخدم كلوريد الألومنيوم (AlCl3) في تكرير النفط وانتاج المطاط الصناعي والبوليمرات. على الرغم من أنه يحتوي على اسم مماثل، والألمنيوم الكلوروهيدرات لها تطبيقات أقل ومختلفة جدا، على سبيل المثال كعامل تصلبوالتعرق المضاد. فهي سيطة في إنتاج معدن الألمنيوم.

سبائك الألومنيوم[عدل]

Add caption here

سبائك الألمونيوم هي سبائك لمعدن الألمونيوم وهو أكثر المعادن انتشارا. عناصر صناعة السبائك النموذجية هي النحاس والمغنيسيوم والمنجنيز السيليكون، والزنك. هناك نوعان من التصنيفات الرئيسية، وهما سبائك الصب وسبائك المطاوع، وكلاهما وتنقسم إلى الفئات للحرارة يمكن معالجتها حراريا وقئات لا يمكن معالجتها , ويستخدم حوالي 85٪ من الألومنيوم لمنتجات المطاوع، على سبيل المثال الالواح الملفوفة ، والرقائق وسحب. سبائك الألمنيوم تسفر عن منتجات فعالة من حيث التكلفة نظرا لدرجة انصهار منخفضة، وعلى الرغم من أن لديهم عموما أقل قوة الشد من سبائك المطاوع. ومن أهم سبائك الالمونوم سبيكة السيلكون _ المونيوم ، حيث تحتوى على نسبة عالية من من السيليكون (4.0٪) إلى( 13٪)تساهم في إعطاء الخصائص الصب جيد. وتستخدم على نطاق واسع سبائك الألومنيوم في الإنشاءات الهندسية والمكونات التي تتطلب خفة الوزن أو المقاومة للتآكل. وكانت تتألف في معظمها من سبائك الألمنيوم خفيفة الوزن واثنين من المعادن المغنيسيوم مهم جدا في صناعةالطيران منذ نوعا ما قبل عام 1940. المغنيسيوم سبائك الألومنيوم وكلاهما أخف من سبائك الألومنيوم وغيرها من أقل القابلة للاشتعال من السبائك التي تحتوي على نسبة عالية جدا من المغنيسيوم. وسوف السطوح سبائك الألمنيوم إبقاء تألق واضح في هذه البيئة الجافة نظرا لتشكيل طبقة واضحة واقية من أكسيدالألومنيوم. في بيئة رطبة، ويمكن للتآكل كلفاني تحدث عندما يتم وضع سبائك الألومنيوم في الاتصال الكهربائية مع معادن أخرى مع مزيد من إمكانات تآكل سلبي من الألومنيوم. يتم تسجيل التراكيب سبيكة الألومنيوم مع جمعية الألومنيوم. العديد من المنظمات نشر أكثر معايير محددة لصنعسبائك الألومنيوم، بما في ذلك جمعية مهندسي السيارات للمواصفات والمقاييس، وتحديدا في الفضاء معايير فرعية، وASTM الدولية

اعتبارات الحرارة حساسية[عدل]

في كثير من الأحيان، لا بد أيضا حساسية المعدن للحرارة ينبغي النظر فيها. معقد حتى إجراء ورشة عمل روتيني نسبيا التي تنطوي على التدفئة من خلال حقيقة أن الألومنيوم، على عكس الصلب، وسوف تذوب دون الحمراء المتوهجة الأولى. تشكيل العمليات حيث يتم استخدام ضربة الشعلة لذلك يتطلب بعض الخبرة، وذلك لأن أي علامات مرئية تكشف عن مدى قرب المواد هي للذوبان. الألومنيوم هو أيضا يخضع للضغوط الداخلية والتوترات عند محموما ذلك ان ميل المعدن للتسلل تحت هذه الضغوط يميل إلى أن يؤدي إلى تشوهات تأخر. على سبيل المثال، لوحظ عموما تزييفها أو تشقق محموما رؤساء اسطوانة الالومنيوم والسيارات، وسنوات في بعض الأحيان في وقت لاحق، كما هو ميل ملحومة إطارات دراجة الألومنيوم إلى تطور تدريجيا من المحاذاة من الضغوط من عملية اللحام. وهكذا، فإن صناعة الطيران يتجنب حرارة تماما من خلال الانضمام إلى أجزاء مع مواد لاصقة أو السحابات الميكانيكية. واستخدم الربط لاصقة في بعض إطارات دراجة في 1970s، وكانت النتائج مؤسفة عندما أنابيب الألومنيوم للتآكل قليلا، وتخفيف لاصقة وانهيار الإطار. ويمكن أن يعفى تشدد في الألومنيوم محموما من قبل المعالجة الحرارية للأجزاء في فرن والتبريد تدريجيا، في الواقع الصلب الضغوط. حتى الآن قد تصبح هذه الأجزاء لا تزال مشوهة، بحيث معالجة الحرارية، من إطارات الدراجات الهوائية الملحومة، على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي إلى أن يصبح جزءا كبيرا المنحرفة. إذا كان الاختلال ليس حادا جدا، قد تكون عازمة على أجزاء المبردة في المحاذاة. بالطبع، إذا تم تصميمه بشكل صحيح الإطار لصلابة (انظر أعلاه)، أن الانحناء سوف يتطلب قوة هائلة. التعصب للألمنيوم لدرجات حرارة عالية وليس ثمة ما يمنع استخدامها في الصواريخ، وحتى للاستخدام في بناء غرف الاحتراق حيث الغازات يمكن أن تصل إلى 3500 ك. وأجينا محرك المرحلة العليا استخدام تصميم الألومنيوم تبريد بشكل مجدد لبعض أجزاء من فوهة، بما في ذلك الحلق الحرجة حراريا المنطقة؛ في الحقيقة الموصلية الحرارية عالية جدا من الألومنيوم منع الحنجرة من الوصول إلى درجة انصهار حتى في ظل تدفق هائل للحرارة، مما أدى إلى عنصر خفيفة الوزن يمكن الاعتماد عليها. بسبب الموصلية العالية والسعر المنخفض نسبيا مقارنة مع النحاس في 1960s، وقدم الألومنيوم في ذلك الوقت عن الأسلاك الكهربائية المنزلية في أمريكا الشمالية، على الرغم من لم المباريات كثير مصممة لقبول أسلاك الألمنيوم.لكن جلبت استخدام جديد بعض المشاكل: زيادة معامل التمدد الحراري من الألمنيوم يسبب الأسلاك لتوسيع وانكماش نسبي للاتصال معدن المسمار متباينة، وتخفيف في نهاية المطاف الاتصال. ألمونيوم لديه ميل إلى "الزحف" تحت ضغط مستمر ثابت (بدرجة أكبر مع ارتفاع درجات الحرارة)، وتخفيف مرة أخرى الاتصال. تآكل كلفاني من المعادن المختلفة، يزيد من المقاومة الكهربائية للاتصال. أدى كل هذا في الاتصالات المحمومة وفضفاضة، وهذا بدوره أدى في بعض الحرائق. بناة ثم أصبح حذرا من استخدام الأسلاك، والعديد من الولايات القضائية حظرت استخدامه في أحجام صغيرة جدا، في البناء الجديد. بعد أحدث التجهيزات في نهاية المطاف عرضت مع الاتصالات تهدف إلى تخفيف وتجنب الانهاك. في البداية اتسمت انهم "آل / النحاس"، لكنها تحمل معها الآن "CO / ALR" الترميز. طريقة أخرى لتفادي مشكلة التدفئة أن تثني سلك الألومنيوم إلى "ضفيرة" قصيرة من الأسلاك النحاسية. وذلك صحيح الضغط العالي تجعيد بواسطة أداة الصحيح هو ما يكفي من ضيق للحد من أي التمدد الحراري للألومنيوم

استخدامات الالومنيوم وتطبيقاته[عدل]

بعض من العديد من الاستخدامات لمعدن الألمنيوم في:

النقل (السيارات والطائرات والشاحنات وعربات السكك الحديدية والسفن البحرية، والدراجات، وغيرها) كماورقة، أنبوب، وسبائك، الخ.
التعبئة والتغليف (علب، فويل، الخ.)
البناء (النوافذ والأبواب، والأسلاك انحياز بناء، وغيرها). 
مجموعة واسعة من الأدوات المنزلية، من أواني الطبخ والساعات ومضارب لعبة البيسبول. 
أعمدة إنارة الشارع، صواري المراكب الشراعية وأعمدة المشي، الخ.
القذائف الخارجي من الالكترونيات الاستهلاكية، وأيضا لحالات مثل المعدات معدات التصوير الفوتوغرافي.
خطوط نقل كهربائية لتوزيع الطاقة الكهربائية
 الصلب MkM  وقطع المغناطيس ألنيكو
سوبر الألومنيوم النقي ، وتستخدم في مجال الالكترونيات والأقراص المدمجة.
المشتتات الحرارية  للاجهزة الالكترونية مثل الترانزستورات وحدات المعالجة المركزية.
المادة الركيزة الأساسية من المعادن والنحاس مكسوة رقائق تستخدم في إضاءة عالية السطوع الصمام.
ويستخدم مسحوق الألومنيوم في الطلاء، و في الألعاب النارية مثل وقود الصواريخ الصلبة 
ويمكن تفاعل الألومنيوم مع حمض الهيدروكلوريك أو مع هيدروكسيد الصوديوم لإنتاج غاز الهيدروجين.
ضرب النقود المعدنية  مجموعة متنوعة من البلدان، بما في ذلك فرنسا وإيطاليا وبولندا وفنلندا ورومانيا، وإسرائيل، ويوغوسلافيا السابقة، قد أصدرت في سبائك الألومنيوم أو الألومنيوم والنحاس.
بعض الموديلات الرياضية قيثارة الألومنيوم لوحات بالماس على السطح من الصكوك، وعادة إما من الكروم أوأسود. وكلاهما معروف كرامر القيثارات وفول ترافيس لأنها أنتجت القيثارات مع أعناق المصنوعة من الألومنيوم، والتي تعطي صك صوت واضح للغاية.[2]

مجالات التطبيق من الألمنيوم في عام 2009[عدل]

بناء 27٪ التعبئة والتغليف 16٪ هندسة 14٪ نقل 36٪ آخرون 7٪

تطبيقات سبائك الالومنيوم[عدل]

الألومنيوم عادة ما يكون مخلوط - يستخدم كأداة معدن نقي فقط عند المقاومة للتآكل و / أو قابلية أكثر أهمية من قوة أوصلابة. ويمكن إيداع طبقة رقيقة من الألومنيوم على سطح مستو لترسب بخار البدنية أو (نادرا جدا) ترسيب الأبخرةالكيميائية أو المواد الكيميائية وسيلة أخرى لتكوين الطلاءات الضوئية والمرايا. وتستخدم سبائك الألومنيوم مع مجموعة واسعة من العقارات في الإنشاءات الهندسية. وتصنف النظم سبيكة من خلال نظام رقم (ANSI) أو بواسطة أسماء تشير إلى ناخبيهم صناعة السبائك الرئيسية (DIN و ISO). على قوة ومتانة سبائك الألومنيوم تختلف بشكل واسع، ليس فقط نتيجة لمكونات سبيكة محددة، ولكن أيضا نتيجةالمعالجة الحرارية وعمليات التصنيع. وعدم معرفة هذه الجوانب لديه من وقت لآخر أدى إلى الهياكل المصممة بطريقة غير سليمة، واكتسبت سمعة سيئة الألومنيوم. واحد قيد هيكلية مهمة من سبائك الألومنيوم هو قوتهم والتعب. وعلى عكس الفولاذ، وسبائك الالومنيوم ليس لهما حدود واضحة المعالم والتعب، وهذا يعني أن فشل التعب يحدث في نهاية المطاف، تحت أحمال دوري حتى صغيرة جدا. وهذا يعني أن المهندسين يجب تقييم هذه الأحمال وتصميم من أجل حياة ثابت بدلا من أن تكون حياة لانهائية. خاصية أخرى هامة من سبائك الألومنيوم هو حساسيتها للحرارة. وتزيد من صعوبة الإجراءات التي تنطوي على ورشة للتدفئة من حقيقة أن الألومنيوم، على عكس الصلب، ويذوب دون الحمراء المتوهجة الأولى. تشكيل العمليات حيث يتم استخدام ضربة الشعلة بالتالي تتطلب بعض الخبرة، حيث لا علامات بصرية تكشف عن مدى قرب المواد هي للذوبان. سبائك الألومنيوم، شأنها شأن جميع السبائك الهيكلية، كما تخضع للضغوط الداخلية بعد عمليات التسخين مثل اللحام والصب. المشكلة مع سبائك الألومنيوم في هذا الصدد هي وجهة نظرهم انصهار منخفضة، مما يجعلها أكثر عرضة للتشوهات من تخفيف التوتر الناجم حراريا. ويمكن أن يتم تخفيف التوتر تسيطر عليها أثناء التصنيع بواسطة المعالجة الحرارية للأجزاء في الفرن، تليها تدريجي التبريد في الواقع الصلب الضغوط. نقطة انصهار منخفضة من سبائك الالومنيوم وليس ثمة ما يمنع من استخدامها في الصواريخ، وحتى للاستخدام في بناء غرف الاحتراق حيث الغازات يمكن أن تصل إلى 3500 كيلفن. استخدام محرك أجينا المرحلة العليا تصميم الألومنيوم المبرد لبعض أجزاء من فوهة، بما في ذلك منطقة حلقه الحاسمة حراريا

استخدامات سبائك الالومنيوم:[عدل]

• في بناء طائرات مختلفة

• يتم استخدام نطاق واسع في صنع قطع غيار السيارات وقطع محرك، وعجلات، وأجزاء حيوية أخرى

• في أغراض البناء والتشييد مثل لمواد التسقيف والنوافذ والأبواب، والجبهات والستائر

• للحصول على تصنيع مكونات مختلفة من الأجهزة التي تحتاج إلى التسامح عالية

• للحصول على صنع معدات وصول وسلالم

أسواق الكهرباء[عدل]

المنتجات الرئيسية التي يتم استخدام الألومنيوم في التطبيقات الكهربائية والكابلات الكهربائية والموصلات حافلة، حيث الكهربائية العالية الموصلية (IACS 60٪) يجعل من الألومنيوم بديلا فعالا من حيث التكلفة للنحاس

أسواق البناء والتشييد[عدل]

البناء والتشييد وتشمل تلك المتطلبات المعمارية أو الهيكلية معا.

وتشمل المباني السكنية، واجهات المحلات التجارية والهياكل، ومراكز المؤتمرات والمناطق والطرق السريعة

الجسور والهياكل على جانب الطريق، ومجموعة متنوعة من الخزانات

وسائل النقل[عدل]

في سوق النقل لديها أقسام فرعية رئيسية عديدة، السيارات، وشاحنة، مركبة رياضية متعددة الاستخدامات (SUV)، حافلة، وشاحنة و هياكل السيارات يتطلب مزيجا من الألومنيوم الواح تصب لسحب الألمنيوم لتغطية جميع الفرص جيدة لزيادة الأميال البنزين والحد من الملوثات

Add caption here

الطائرات والطيران والفضاء[عدل]

. الطائرات والطيران التطبيقات تتطلب قوة عالية جنبا إلى جنب معا الاعتمادا على محدد عنصر، صلابة عالية، ومقاومة التآكل العالية، أو ارتفاع معامل او الثلاثه سويا لذا يستخدم الالومنيوم

تطبيقات التغليف[عدل]

تطبيقات التغليف يتطلب إما ليونة كبيرة وتآكل مقاومة للتطبيقات الفويل والتغليف أو قوة كبيرة و قابلية للصلب التطبيقات ورقة حاوية فنستخدم الالومنيوم في هذه التطبيقات


البترول ومكونات الصناعة الكيميائية[عدل]

تركيبة ممتازة من قوة عالية جنبا إلى جنب مع ارتفاع مقاومة للتآكل بالاضافة إلى قابلية اللحام يوجد عددا من سبائك الالومنيوم مثالية لتطبيقات صناعة الكيماويات

النقل بالسكك الحديدية[عدل]

قدر لصناعة السيارات الشاحنة والهيئات، والألمنيوم يفسح المجال ل عربة القطار الهيكلية والتطبيقات لوحة الخارجية

النقل البحري[عدل]

سبائك الالومنيوم كثيرة تحمل بسهولة الهجوم تآكل البحرية المياه المالحة وهكذا تجد تطبيقات في القوارب والسفن والمحطات البحرية، و المكونات الأخرى[3]

بطاريات الألومنيوم الهوائية[عدل]

الألومنيوم في الهواء أو بطاريات الالومنيوم الهوائيه تنتج الكهرباء من ردود فعل من الأوكسجين في الهواء مع الألومنيوم. لديهم واحدة من أكثر المناطق كثافة الطاقة في جميع البطاريات، ولكنها لا تستخدم على نطاق واسع بسبب مشاكل سابقة مع والتكلفة عمرها الافتراضي، بدء الوقت، وإزالة ثانوية، والتي فرضت قيودا على استخدامها في التطبيقات العسكرية في المقام الأول. سيارة كهربائية مع بطاريات الألومنيوم لديها امكانات لمدة عشر إلى خمس عشرة مرة مجموعة من بطاريات الرصاص الحمضية مع الوزن ما مجموعه أقل بكثير، على حساب تعقيد نظام زيادة كبيرة. الألومنيوم في الهواء البطاريات هي الخلايا الأولية، أي غير قابلة لإعادة الشحن. مرة واحدة ويتم استهلاك أنود الألومنيوم عن طريق تفاعل مع الأوكسجين في الغلاف الجوي في القطب السالب مغمورة في المنحل بالكهرباء المياه القائمة لتشكيل رطب أكسيد الألومنيوم، والبطارية لم يعد انتاج الكهرباء. ومع ذلك، قد يكون من الممكن لإعادة شحن البطارية ميكانيكيا مع الأنودات الألومنيوم الجديدة جعلت من إعادة تدوير أكسيد الألومنيوم المائية. وإعادة تدوير هذه ضرورية إذا الألومنيوم في الهواء البطاريات هي التي يتعين اعتمادها على نطاق واسع.[4] [5]

المراجع[عدل]