آلومینیوم چیست؟ | ویژگی های فلز آلومینیوم | آلیاژها | کاربرد آلومینیوم در خودرو و هواپیما | ساختمان سازی | صنعت برق | زندگی روزمره
آلومینیوم از عناصر شیمیایی مشهور با نماد AL و عدد اتمی ۱۳ است که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد. این فلز عنصری نرم، غیر مغناطیسی و شکل پذیر به رنگ سفید نقره ای است.
آلومینیوم به دلیل خواص منحصر به فرد آن شناخته شده و در زمینه های مختلف از حمل و نقل گرفته تا ساخت و ساز، الکتریسته و تولید کالاهای مصرفی کاربرد دارد.
برای آشنایی با آلومینیوم و کاربردهای متنوع آن در ادامه مطلب با کوکا همراه باشید.
آلومینیوم چیست؟
آلومینیوم از فلزات پر کاربرد در سراسر دنیا است که از نظر جرم فراوان ترین فلز در پوسته زمین و سومین عنصر فراوان بعد از اکسیژن و سیلیکون محسوب می شود.
سنگ معدنی اصلی این فلز بوکسیت و ماده اولیه آن آلومینا (Al2O3) است که یک پودر سفید ترکیبی از آلومینیوم و اکسیژن می باشد.
از آن جا که آلومینیوم به شدت واکنش پذیر است در حالت طبیعی معمولا به صورت خالص یافت نمی شود، در حالی که در بیش از ۲۷۰ ماده معدنی مختلف به صورت ترکیبی حضور دارد.
اکسیدها و سولفات ها از جمله آلومینیوم سولفات مفیدترین ترکیبات آلومینیومی محسوب می شوند.
ویژگی های آلومینیوم
آلومینیوم بسیار محبوب و پر مصرف است زیرا:
- وزن کمی دارد
- قوی و با دوام است
- در برابر خوردگی مقاوم است
- رسانای الکتریستیه است
- انعطاف پذیر و شکل پذیر است
- بی بو است
همچنین از نظر تئوری ۱۰۰ درصد قابل بازیافت است و خواص طبیعی اش را از دست نمی دهد.
آلیاژهای آلومینیوم
آلیاژهای آلومینیوم آلیاژهایی هستند که علاوه بر آلومینیوم که حدود ۹۰ تا ۹۶ درصد آن ها را تشکیل داده حاوی یک یا چند عنصر دیگر نیز می باشند.
این آلیاژها به هشت دسته کلی تقسیم شده اند که شامل سری های ۱۰۰۰ تا ۸۰۰۰ می باشد. از بهترین عناصری که در آلیاژهای آلومینیوم حضور دارند می توان به روی، منیزیم، مس و سیلسیوم اشاره کرد.
کاربردهای آلومینیوم
در مورد کاربردهای بی نظیر آلومینیوم باید بگوییم هیچ فلز دیگری با آن قابل مقایسه نیست، اگرچه برخی کاربردهای آن ممکن است بلافاصله قابل تشخیص نباشند. به عنوان مثال آیا می دانستنید از آلومینیوم در تولید شیشه نیز استفاده می شود؟
در ادامه به تعدادی از مهم ترین کاربردهای آلومینیوم اشاره می کنیم:
۱. حمل و نقل
به دلیل نسبت مقاومت به وزن بی نظیر آلومینیوم، از این فلز در زمینه های مختلف حمل و نقل استفاده می شود. به عنوان مثال سبک وزن بودن آن باعث شده برای حرکت خودرو نیروی کمتری نیاز باشد که به بازدهی بیشتر سوخت منجر می شود.
اگرچه آلومینیوم محکم ترین فلز جهان نمی باشد اما آلیاژ آن با سایر فلزات به افزایش مقاومت آن کمک می کند. مقاومت در برابر خوردگی نیز از دیگر ویژگی های مهم آلومینیوم است که نیاز به پوشش های ضد خوردگی سنگین و گران قیمت را برطرف می کند.
آلومینیوم در مقایسه با فولاد کارایی سوخت را افزایش داده و دی اکسید کربن کمتری از خود ساطع می کند، به همین دلیل اگرچه صنعت خودرو هنوز تا حد زیادی به فولاد متکی است اما تلاش برای افزایش بازده سوختی و کاهش انتشار دی اکسید کربن باعث افزایش استفاده از آلومینیوم در این صنعت شده است.
کارشناسان پیش بینی کرده اند متوسط استفاده آلومینیوم در خودرو تا سال ۲۰۲۵ تا ۶۰ درصد افزایش خواهد یافت.
علاوه بر این سیستم های ریلی پر سرعت مانند شینکانسن در ژاپن از آلومینیوم استفاده می کنند، این فلز به طراحان امکان می دهد تا با کاهش مقاومت در برابر اصطحکاک وزن قطارها را کاهش دهند.
آلومینیوم به عنوان فلز بال دار نیز شناخته شده زیرا به دلیل سبک بودن، محکم بودن و انعطاف پذیری آن برای استفاده در هواپیما ایده آل است.
در واقع آلومینیوم قبل از این که حتی هواپیما اختراع شود در ساخت کشتی های هوایی زپلین استفاده می شده است. امروزه هواپیماهای مدرن از آلیاژهای آلومینیوم در قسمت های مختلف، از بدنه هواپیما گرفته تا کابین خلبان استفاده می کنند.
حتی فضا پیماهایی همچون شاتل های فضایی نیز حاوی ۵۰ تا ۹۰ درصد آلیاژهای آلومینیوم در قطعات خود هستند.
۲. ساخت و ساز
ساختمان هایی که در آن ها از آلومینیوم استفاده شده به دلیل مقاومت این فلز در برابر خوردگی به تعمیر و نگهداری نیاز ندارند.
این فلز از نظر حرارتی نیز کارآمد بوده و به گرم نگه داشتن منازل در فصل زمستان و خنک ماندن آن ها در تابستان کمک می کند.
آلومینیوم از فلزات منعطفی است که می توان آن را به هر شکل دلخواه خم کرده، برش یا جوش داد. این ویژگی به معماران سبک مدرن اجازه می دهد تا در استفاده از این فلز بر عکس چوب، پلاستیک و فولاد دست شان باز باشد.
اولین ساختمانی که در آن به طور گسترده از آلومینیوم استفاده شده ساختمان امپایر استیت در نیویورک است که در سال ۱۹۳۱ ساخته شده است. امروزه از این فلز به وفور در ساخت ساختمان های بلند و پل ها استفاده می شود.
سبک وزن بودن آلومینیوم، کار با آن را ساده و سریع کرده و به کاهش سایر هزینه ها کمک کرده است در حالی که یک ساختمان ساخته شده از فولاد به دلیل وزن زیاد آن، به پایه های بسیار عمیق تری نیاز دارد که باعث افزایش هزینه ها می شود.
علاوه بر این پنجره ها معمولا در معرض رطوبت و هوا قرار دارند و آلومینیوم بهترین ماده برای ساخت قاب های پنجره محسوب می شود زیرا به دلیل سبک بودن، مقاومت در برابر خوردگی و همچنین ارزان بودن برای کار در فضای باز ایده آل است.
۳. برق
اگرچه آلومینیوم تنها از ۶۳ درصد خاصیت رسانایی الکتریکی مس برخوردار است اما چگالی کم این فلز آن را به بهترین گزینه برای خطوط برق راه دور تبدیل کرده است، در حالی که استفاده از مس در این موارد می تواند باعث سنگین تر شدن و گران تر شدن سازه های پشتیبانی شود.
علاوه بر این شکل پذیری آلومینیوم از مس بیشتر بوده و راحت تر به سیم تبدیل می شود، همچنین مقاومت به خوردگی آن به محافظت سیم در برابر عناصر مختلف کمک می کند.
آلومینیوم علاوه بر خطوط برق و کابل ها در موتورها، لوازم خانگی و سیستم های قدرت نیز استفاده می شود. آنتن تلویزیون، دیش های ماهواره و حتی برخی لامپ های LED نیز از آلومینیوم ساخته شده اند.
۴. کالاهای مصرفی
شکل ظاهری آلومینیوم یکی از دلایل اصلی استفاده گسترده آن در ساخت کالاهای مصرفی می باشد.
امروزه استفاده از آلومینیوم در ساخت تلفن های هوشمند، تبلت ها، لپ تاپ ها، تلویزیون های صفحه تخت افزایش یافته است زیرا ظاهر این فلز باعث شده لوازم مصرفی در عین سبک و بادوام بودن، جذابیت خاصی داشته باشند.
در واقع آلومینیوم ترکیب ایده آلی از زیبایی و عملکرد ارائه می دهد که برای محصولات مصرفی اهمیت زیادی دارد.
آلومینیوم از پلاستیک محکم تر و قوی تر و از فولاد سبک تر است، همچنین باعث پخش سریع گرما می شود تا لوازم الکترونیکی بیش از حد داغ نشوند، به همین دلیل به مرور جای قطعات پلاستیکی و فولادی در محصولات مصرفی را خواهد گرفت. به عنوان مثال کمپانی اپل اغلب از قطعات آلومینیومی در آیفون ها و مک بوک ها استفاده می کند.
طراحان داخلی عاشق کار با آلومینیوم هستند زیرا شکل دهی آن ساده تر بوده و ظاهر جذابی به فضا می بخشد، این فلز در ساخت میز، صندلی، لامپ ها، قاب عکس ها و پنل های تزئینی کاربرد دارد.
آلومینیوم در ساخت وسایل آشپزخانه نیز جایگاه ویژه ای دارد و قابلمه ها و تابه ها و حتی فویل آشپزخانه نیز از آلومینیوم ساخته شده اند. این محصولات گرما را به خوبی هدایت کرده، غیر سمی هستند، در برابر خوردگی مقاوم بوده و به راحتی تمیز می شوند.
فویل به عنوان مانعی برای آب و اکسیژن عمل کرده و از آن برای جلوگیری از عوامل بیماری زا در بسته بندی مواد غذایی همچون ساندویچ، لبنیات و برنج استفاده می شود.
قوطی های آلومینیومی نیز از رایج ترین کاربردهای آلومینیوم در بسته بندی مواد غذایی و نوشیدنی ها می باشند، کمپانی کوکا کولا و پپسی از سال ۱۹۶۷ از قوطی های آلومینیومی استفاده می کنند.
۵. سایر کاربردها
از آلومینیوم در آینه های سیلندر گاز، ظروف، بازتابنده گرما، ساعت، تجهیزات دریایی، چوب های گلف، چوب بیس بال، راکت ها، دیسک های فشرده، شیشه، رنگ، سنگ های قیمتی، سرامیک، زیورآلات، لوگوها، کاربراتورها، فیلترهای هوا، دینام و سکه ها نیز استفاده می شود.
سوالات رایج
آلومینیوم نرم و خشک چیست؟
آلومینیوم نرم به آلومینیومی گفته می شود که از درصد خلوص بسیار بالایی برخوردار بوده و در واقع بهترین نوع آلومینیوم محسوب می شود در حالی که آلومینیوم خشک خلوص کمتری دارد. موارد استفاده این دو نوع آلومینیوم نیز تفاوت هایی با هم دارد.
چرا آلومینیوم زنگ نمی زند؟
منظور از زنگ زدن اکسید آهن می باشد اما از آن جا که در آلومینیوم، آهن وجود ندارد این فلز زنگ نمی زند.
فرایند اکسیداسیون در آلومینیوم نیز رخ می دهد، با این حال اکسید آلومینیوم نسبت به آلیاژ آلومینیوم سطح زیرین آن در برابر خوردگی مقاوم تر است و به محافظت از آلومینیوم کمک می کند.
منابع: metalsupermarkets – wikipedia
