एल्युमीनियम दुनिया की सबसे प्रचुर धातु है और तीसरा सबसे आम तत्व है जो पृथ्वी की परत का 8% हिस्सा है। एल्यूमीनियम की बहुमुखी प्रतिभा इसे स्टील के बाद सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली धातु बनाती है।

एल्युमीनियम का उत्पादन

एल्युमीनियम खनिज बॉक्साइट से प्राप्त होता है। बायर प्रक्रिया के माध्यम से बॉक्साइट को एल्यूमीनियम ऑक्साइड (एल्यूमिना) में परिवर्तित किया जाता है। एल्यूमिना को फिर इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं और हॉल-हेरोल्ट प्रक्रिया का उपयोग करके एल्यूमीनियम धातु में परिवर्तित किया जाता है।

एल्युमीनियम की वार्षिक मांग

दुनिया भर में एल्युमीनियम की मांग लगभग 29 मिलियन टन प्रति वर्ष है। लगभग 22 मिलियन टन नया एल्यूमीनियम है और 7 मिलियन टन पुनर्नवीनीकृत एल्यूमीनियम स्क्रैप है। पुनर्चक्रित एल्युमीनियम का उपयोग आर्थिक और पर्यावरण की दृष्टि से लाभदायक है। 1 टन नए एल्युमीनियम का उत्पादन करने में 14,000 kWh की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत एक टन एल्युमीनियम को दोबारा पिघलाने और रीसाइक्लिंग करने में इसका केवल 5% ही लगता है। वर्जिन और पुनर्नवीनीकरण एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के बीच गुणवत्ता में कोई अंतर नहीं है।

एल्युमीनियम के अनुप्रयोग

शुद्धअल्युमीनियमनरम, लचीला, संक्षारण प्रतिरोधी है और इसमें उच्च विद्युत चालकता है। इसका व्यापक रूप से फ़ॉइल और कंडक्टर केबलों के लिए उपयोग किया जाता है, लेकिन अन्य अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक उच्च शक्ति प्रदान करने के लिए अन्य तत्वों के साथ मिश्रधातु आवश्यक है। एल्युमीनियम सबसे हल्की इंजीनियरिंग धातुओं में से एक है, जिसका वजन और ताकत का अनुपात स्टील से बेहतर है।

मजबूती, हल्कापन, संक्षारण प्रतिरोध, पुनर्चक्रण और निर्माण क्षमता जैसे अपने लाभकारी गुणों के विभिन्न संयोजनों का उपयोग करके, एल्युमीनियम का उपयोग लगातार बढ़ती संख्या में किया जा रहा है। उत्पादों की यह श्रृंखला संरचनात्मक सामग्रियों से लेकर पतली पैकेजिंग फ़ॉइल तक होती है।

मिश्र धातु पदनाम

एल्युमीनियम आमतौर पर तांबा, जस्ता, मैग्नीशियम, सिलिकॉन, मैंगनीज और लिथियम के साथ मिश्रित होता है। क्रोमियम, टाइटेनियम, ज़िरकोनियम, सीसा, बिस्मथ और निकल की थोड़ी मात्रा भी डाली जाती है और लोहा हमेशा कम मात्रा में मौजूद होता है।

300 से अधिक गढ़ी हुई मिश्रधातुएँ हैं जिनमें से 50 आम उपयोग में हैं। इन्हें आम तौर पर चार अंक प्रणाली द्वारा पहचाना जाता है जिसकी उत्पत्ति संयुक्त राज्य अमेरिका में हुई और अब इसे सार्वभौमिक रूप से स्वीकार किया जाता है। तालिका 1 गढ़ा मिश्रधातु के लिए प्रणाली का वर्णन करती है। कास्ट मिश्र धातुओं में समान पदनाम होते हैं और पांच अंक प्रणाली का उपयोग करते हैं।

तालिका नंबर एक।गढ़ा एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए पदनाम।

1XXX नामित बिना मिश्रित गढ़ा एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए, अंतिम दो अंक धातु की शुद्धता का प्रतिनिधित्व करते हैं। जब एल्यूमीनियम की शुद्धता निकटतम 0.01 प्रतिशत तक व्यक्त की जाती है तो वे दशमलव बिंदु के बाद अंतिम दो अंकों के बराबर होते हैं। दूसरा अंक अशुद्धता सीमा में संशोधन को दर्शाता है। यदि दूसरा अंक शून्य है, तो यह प्राकृतिक अशुद्धता सीमा वाले शुद्ध एल्यूमीनियम को इंगित करता है और 1 से 9 तक, व्यक्तिगत अशुद्धियों या मिश्र धातु तत्वों को इंगित करता है।

2XXX से 8XXX समूहों के लिए, अंतिम दो अंक समूह में विभिन्न एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की पहचान करते हैं। दूसरा अंक मिश्र धातु संशोधनों को इंगित करता है। शून्य का दूसरा अंक मूल मिश्र धातु को इंगित करता है और पूर्णांक 1 से 9 लगातार मिश्र धातु संशोधनों को इंगित करता है।

एल्युमीनियम के भौतिक गुण

एल्युमीनियम का घनत्व

एल्युमीनियम का घनत्व स्टील या तांबे के घनत्व के लगभग एक तिहाई है, जो इसे व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सबसे हल्की धातुओं में से एक बनाता है। परिणामी उच्च शक्ति-से-वजन अनुपात इसे एक महत्वपूर्ण संरचनात्मक सामग्री बनाता है जो विशेष रूप से परिवहन उद्योगों के लिए बढ़े हुए पेलोड या ईंधन की बचत की अनुमति देता है।

एल्युमीनियम की ताकत

शुद्ध एल्यूमीनियम में उच्च तन्यता ताकत नहीं होती है। हालाँकि, मैंगनीज, सिलिकॉन, तांबा और मैग्नीशियम जैसे मिश्रधातु तत्वों को शामिल करने से एल्यूमीनियम की ताकत के गुण बढ़ सकते हैं और विशेष अनुप्रयोगों के अनुरूप गुणों के साथ मिश्र धातु का उत्पादन हो सकता है।

अल्युमीनियमठंडे वातावरण के लिए उपयुक्त है। स्टील की तुलना में इसका लाभ यह है कि इसकी तन्यता ताकत घटते तापमान के साथ बढ़ती है और इसकी कठोरता बरकरार रहती है। दूसरी ओर स्टील कम तापमान पर भंगुर हो जाता है।

एल्युमीनियम का संक्षारण प्रतिरोध

हवा के संपर्क में आने पर, एल्यूमीनियम की सतह पर एल्यूमीनियम ऑक्साइड की एक परत लगभग तुरंत बन जाती है। इस परत में संक्षारण के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध है। यह अधिकांश अम्लों के प्रति काफी प्रतिरोधी है लेकिन क्षार के प्रति कम प्रतिरोधी है।

एल्युमीनियम की तापीय चालकता

एल्यूमीनियम की तापीय चालकता स्टील की तुलना में लगभग तीन गुना अधिक है। यह एल्यूमीनियम को हीट-एक्सचेंजर्स जैसे शीतलन और हीटिंग दोनों अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण सामग्री बनाता है। इसके गैर विषैले होने के साथ इस गुण का मतलब है कि एल्युमीनियम का उपयोग खाना पकाने के बर्तनों और रसोई के बर्तनों में बड़े पैमाने पर किया जाता है।

एल्युमीनियम की विद्युत चालकता

तांबे के साथ, एल्यूमीनियम में विद्युत चालक के रूप में उपयोग के लिए पर्याप्त उच्च विद्युत चालकता होती है। यद्यपि आम तौर पर उपयोग किए जाने वाले संवाहक मिश्र धातु (1350) की चालकता एनील्ड तांबे की लगभग 62% है, यह वजन का केवल एक तिहाई है और इसलिए समान वजन के तांबे की तुलना में दोगुनी बिजली का संचालन कर सकता है।

एल्युमीनियम की परावर्तनशीलता

यूवी से लेकर इन्फ्रा-रेड तक, एल्युमीनियम दीप्तिमान ऊर्जा का एक उत्कृष्ट परावर्तक है। लगभग 80% की दृश्यमान प्रकाश परावर्तनशीलता का मतलब है कि इसका व्यापक रूप से प्रकाश जुड़नार में उपयोग किया जाता है। परावर्तनशीलता के समान गुण बनाता हैअल्युमीनियमगर्मियों में सूरज की किरणों से बचाने के लिए और सर्दियों में गर्मी के नुकसान से बचाने के लिए इन्सुलेशन सामग्री के रूप में आदर्श।

तालिका 2.एल्युमीनियम के गुण.

एल्युमीनियम के यांत्रिक गुण

एल्युमीनियम को बिना किसी असफलता के गंभीर रूप से विकृत किया जा सकता है। यह एल्यूमीनियम को रोलिंग, एक्सट्रूडिंग, ड्राइंग, मशीनिंग और अन्य यांत्रिक प्रक्रियाओं द्वारा बनाने की अनुमति देता है। इसे उच्च सहनशीलता में भी ढाला जा सकता है।

एल्युमीनियम के गुणों को अनुकूलित करने के लिए मिश्रधातु, शीत कार्य और ताप-उपचार सभी का उपयोग किया जा सकता है।

शुद्ध एल्यूमीनियम की तन्यता ताकत लगभग 90 एमपीए है लेकिन कुछ ताप-उपचार योग्य मिश्र धातुओं के लिए इसे 690 एमपीए से अधिक तक बढ़ाया जा सकता है।

एल्यूमिनियम मानक

पुराने BS1470 मानक को नौ EN मानकों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है। EN मानक तालिका 4 में दिए गए हैं।

तालिका 4.एल्यूमीनियम के लिए EN मानक

EN मानक निम्नलिखित क्षेत्रों में पुराने मानक, BS1470 से भिन्न हैं:

• रासायनिक संरचनाएँ - अपरिवर्तित.
• मिश्र धातु क्रमांकन प्रणाली - अपरिवर्तित।
• ताप उपचार योग्य मिश्रधातुओं के लिए तापमान पदनाम अब विशेष तापमानों की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर करते हैं। गैर-मानक अनुप्रयोगों (जैसे T6151) के लिए T के बाद चार अंक तक की शुरुआत की गई है।
• गैर ताप उपचार योग्य मिश्रधातुओं के लिए तापमान पदनाम - मौजूदा तापमान अपरिवर्तित हैं लेकिन तापमान अब अधिक व्यापक रूप से परिभाषित किए गए हैं कि वे कैसे बनाए जाते हैं। नरम (O) तापमान अब H111 है और एक मध्यवर्ती तापमान H112 पेश किया गया है। मिश्र धातु के लिए 5251 टेम्पर्स को अब H32/H34/H36/H38 (H22/H24, आदि के बराबर) के रूप में दिखाया गया है। H19/H22 और H24 अब अलग-अलग दिखाए गए हैं।
• यांत्रिक गुण - पिछले आंकड़ों के समान ही रहते हैं। परीक्षण प्रमाणपत्रों पर अब 0.2% प्रमाण तनाव उद्धृत किया जाना चाहिए।
• सहनशीलता को विभिन्न स्तरों तक कड़ा कर दिया गया है।
  

  एल्युमीनियम का ताप उपचार

  एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं पर कई प्रकार के ताप उपचार लागू किए जा सकते हैं:

  • समरूपीकरण - ढलाई के बाद गर्म करके पृथक्करण को हटाना।
  • एनीलिंग - वर्क-हार्डनिंग मिश्र धातुओं (1XXX, 3XXX और 5XXX) को नरम करने के लिए ठंडे काम के बाद उपयोग किया जाता है।
  • वर्षा या उम्र का सख्त होना (मिश्र धातु 2XXX, 6XXX और 7XXX)।
  • वर्षा सख्त मिश्र धातुओं की उम्र बढ़ने से पहले समाधान गर्मी उपचार।
  • कोटिंग्स को ठीक करने के लिए स्टोविंग
  • ताप उपचार के बाद पदनाम संख्याओं में एक प्रत्यय जोड़ा जाता है।
  • प्रत्यय F का अर्थ है "जैसा मनगढ़ंत है"।
  • O का अर्थ है "एनील्ड गढ़ा उत्पाद"।
  • टी का मतलब है कि इसे "हीट ट्रीटेड" किया गया है।
  • डब्ल्यू का मतलब है कि सामग्री को घोल से गर्म करके उपचारित किया गया है।
  • एच गैर गर्मी उपचार योग्य मिश्र धातुओं को संदर्भित करता है जो "ठंडे काम" या "तनाव कठोर" होते हैं।
  • गैर-गर्मी उपचार योग्य मिश्र धातुएं 3XXX, 4XXX और 5XXX समूहों में हैं।