पृथ्वी पर सबसे आम धातुओं में से एक एल्यूमीनियम है। इसे "फ्लाइंग मेटल" भी कहा जाता है। हालांकि यह प्रकृति में अपने शुद्ध रूप में नहीं पाया जाता है, लेकिन यह कई खनिजों में पाया जा सकता है। और सबसे आम मिश्र धातु, जिसका उपयोग कई भागों और संरचनाओं को बनाने के लिए किया जाता है, वह है ड्यूरालुमिन (ड्यूरालुमिन)।
इसका आविष्कार जर्मन वैज्ञानिक अल्फ्रेड विल्म ने किया था, जो ड्यूरेनर मेटलवर्के एजी प्लांट (ड्यूरेन) में काम करते थे। उन्होंने निर्धारित किया कि एल्यूमीनियम और तांबे के मिश्र धातु में धातु की तुलना में अपने शुद्ध रूप में बहुत बेहतर विशेषताएं हैं।
उच्च शक्ति मिश्र धातु समूह
वास्तव में, duralumin मिश्र धातुओं का एक पूरा समूह है जिसमें मुख्य घटक एल्यूमीनियम है, और इसके मिश्र धातु तत्व तांबा, जस्ता, मैंगनीज, मैग्नीशियम हैं। लेकिन सामान्य तौर पर, उनकी विशेषताओं को न केवल संरचना द्वारा, बल्कि गर्मी उपचार की विधि द्वारा भी निर्धारित किया जाता है। 1903 में, यह पहली बार पता चला था कि उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के दौरान, एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु के साथतांबा और भी अधिक टिकाऊ और कठोर हो जाता है।
जैसा कि बाद में पता चला, यह इस तथ्य के कारण है कि जब, सख्त होने के बाद, धातु कई दिनों तक कमरे के तापमान पर रहती है, तो इसका सुपरसैचुरेटेड सॉलिड सॉल्यूशन विघटित हो जाता है, और यह बदले में, सख्त होने के साथ होता है सामग्री।
उम्र बढ़ने की प्रक्रिया और पिछली स्थिति में लौटना
जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, धातु की उम्र बढ़ने की एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, जो संरचनात्मक परिवर्तनों के कारण होती है जो भौतिक और यांत्रिक गुणों में परिवर्तन का कारण बनती है। यह प्राकृतिक और कृत्रिम हो सकता है। पहले मामले में, मिश्र धातु को कमरे के तापमान पर कई दिनों तक रखा जाता है।
कृत्रिम उम्र बढ़ने के साथ, प्रसंस्करण समय कम हो जाता है, लेकिन तापमान बढ़ जाता है। मिश्र धातु को उसकी पिछली स्थिति में वापस लाने के लिए, इसे कुछ सेकंड के लिए 270 डिग्री तक गर्म किया जाना चाहिए और फिर जल्दी से ठंडा किया जाना चाहिए।
एल्यूमीनियम उत्पादन
तांबे के साथ एल्यूमीनियम की मिश्र धातु बनाने के लिए, आपको उच्च तकनीक वाले उपकरण और निश्चित रूप से धातु की ही आवश्यकता होती है। यह बॉक्साइट से खनन किया जाता है। यह एक चट्टान है जिसे कुचलने की जरूरत है, इसमें पानी डाला जाता है और उच्च दबाव में भाप दी जाती है। इस प्रकार, एल्युमिना से सिलिकॉन अलग हो जाता है। फिर मोटे द्रव्यमान को सीधे क्रायोलाइट के साथ एक विशेष स्नान में रखा जाता है। सामग्री को 950 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है और इसके माध्यम से 400 केए का विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है।
यह आपको ऑक्सीजन और एल्यूमीनियम परमाणुओं के बीच के बंधन को तोड़ने की अनुमति देता है। नतीजतन, बाद वाला एक तरल धातु के रूप में नीचे तक बस जाता है। इस तरह से लिक्विड एल्युमिनियम से कास्टिंग की जाती है। अब धातुमशीनिंग के लिए पूरी तरह से तैयार है। हालांकि, इसकी ताकत बढ़ाने के लिए, इसमें मिश्र धातु तत्वों को जोड़ना आवश्यक है और इस प्रकार एक उच्च गुणवत्ता वाला एल्यूमीनियम-तांबा मिश्र धातु प्राप्त करना आवश्यक है।
Duralumin उत्पादन
कुल मिलाकर, सभी एल्यूमीनियम मिश्र दो समूहों में विभाजित हैं: कास्ट और विकृत। उनके उत्पादन की प्रक्रिया इस बात पर निर्भर करती है कि अंत में किस प्रकार का प्राप्त किया जाना चाहिए। इसके अलावा, निर्माण विधि भी आवश्यक विशेषताओं पर निर्भर करती है।
ड्यूरालुमिन के उत्पादन के लिए एल्युमीनियम सिल्लियों को विद्युत भट्टी में पिघलाया जाता है। दिलचस्प बात यह है कि यह उन कुछ धातुओं में से एक है जिन्हें ठोस से तरल में बदला जा सकता है और इसके विपरीत कई बार। यह इसके प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करेगा। कॉपर और अन्य मिश्र धातु तत्व जैसे मैंगनीज, लोहा और मैग्नीशियम को पिघला हुआ एल्यूमीनियम में बारी-बारी से मिलाया जाता है। प्रतिशत अनुपात का निरीक्षण करना बहुत महत्वपूर्ण है: 93% एल्यूमीनियम, 5% तांबा, शेष 2% अन्य मिश्र धातु तत्व हैं।
ड्यूरालुमिन का सख्त और एनीलिंग
ऐसे मिश्र धातु के लिए अनिवार्य सख्त प्रक्रिया है। छोटे भागों के लिए होल्डिंग समय केवल कुछ मिनट है, और तापमान लगभग 500 डिग्री सेल्सियस है। प्रक्रिया के तुरंत बाद, ड्यूरालुमिन नरम और चिपचिपा होता है। विकृत करना और संसाधित करना आसान है। कुछ समय बाद, मिश्र धातु कठोर हो जाती है और इसके यांत्रिक गुण बढ़ जाते हैं। यदि तापमान सीमा पार हो जाती है, तो ऑक्सीकरण होता है और सामग्री अपनी विशेषताओं को खो देती है।सख्त होने के बाद इसे ठंडे पानी में धीरे-धीरे ठंडा करना चाहिए।
तो, आप पहले से ही एल्यूमीनियम-तांबा मिश्र धातु का नाम जानते हैं। यह अक्सर खुद को विरूपण के लिए उधार देता है: कोल्ड रोलिंग, ड्राइंग, फोर्जिंग। इस मामले में, तथाकथित सख्त होता है। यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके दौरान धातु संरचना में गति और अव्यवस्थाओं का गुणन होता है। नतीजतन, मिश्र धातु स्वयं अपनी संरचना बदलती है, कठिन और मजबूत हो जाती है। यह इसकी लचीलापन और प्रभाव शक्ति को कम करता है। विकृतियों को अधिक आसानी से पारित करने के लिए और सख्त काम धातु को नष्ट नहीं करता है, एनीलिंग का उपयोग किया जाता है। ऐसा करने के लिए, मिश्र धातु को 350 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है और फिर हवा में ठंडा किया जाता है।
मिश्र धातु (एल्यूमीनियम और तांबा) की स्थिति का चार्ट
ठोस और तरल अवस्था में ड्यूरलुमिन के घटकों की परस्पर क्रिया का सबसे स्पष्ट रूप से वर्णन करने के लिए, साथ ही मिश्र धातु के गुणों में परिवर्तन की प्रकृति की व्याख्या करने के लिए, राज्य आरेख का उपयोग करें।
इससे देखा जा सकता है कि एल्युमीनियम के साथ मिश्र धातु में Cu की उच्चतम घुलनशीलता 548 ° C के तापमान पर देखी जाती है और साथ ही यह 5.7% होती है। जब तापमान बढ़ेगा, तो यह बढ़ेगा, और जब यह गिरेगा, तो घटेगा। कमरे के तापमान पर न्यूनतम घुलनशीलता (0.5%) देखी जाएगी। यदि ड्यूरालुमिन को 400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर कठोर किया जाता है, तो यह एक ठोस सजातीय घोल बन जाएगा - α.
इस प्रक्रिया के दौरान ठोस विलयन विघटित हो जाएगा। एल्यूमीनियम और तांबे का एक मिश्र धातु बहुत ही असामान्य व्यवहार करता है, जिसका सूत्र CuAl2 है। प्रक्रिया अतिरिक्त चरण A1 की रिहाई के साथ है। यह ब्रेकडाउन के दौरान होता हैलंबे समय तक। यह प्राकृतिक बुढ़ापा है जिसका हमने पहले उल्लेख किया था।
मिश्र धातु गुण
किसी धातु को कुछ तत्वों के साथ मिलाने से उसकी विशेषताओं को बढ़ाना संभव हो जाता है। क्या आपको एल्यूमीनियम-तांबा मिश्र धातु का नाम याद है? इसमें क्या गुण हैं?
एल्यूमीनियम अपने आप में बहुत हल्का, मुलायम और पूरी तरह से नाजुक होता है। यह कमजोर रूप से केंद्रित क्षार और एसिड में घुलनशील है। एल्यूमीनियम में तांबा और मैग्नीशियम मिलाकर, आप पहले से ही काफी मजबूत मिश्र धातु प्राप्त कर सकते हैं। इसके प्रदर्शन में सुधार करना काफी आसान है - आपको बस इसे कमरे के तापमान पर लेटने के लिए छोड़ना होगा। तो, उम्र बढ़ने के प्रभाव से ड्यूरालुमिन की ताकत बढ़ जाती है, जैसा कि हमने ऊपर बताया।
एल्यूमीनियम अपने आप में काफी हल्का होता है। तांबे का एक छोटा प्रतिशत मिश्र धातु को भारी नहीं बनाता है। एक और सकारात्मक विशेषता मिश्र धातु को बार-बार पिघलाने की क्षमता है। साथ ही, यह अपने गुणों को नहीं खोएगा। केवल एक चीज की जरूरत है कि कास्टिंग के बाद कुछ दिनों के लिए इसे "आराम" दें।
ड्यूरालुमिन का नुकसान इसका कम संक्षारण प्रतिरोध है। इसलिए, अक्सर ऐसी सामग्री को एल्यूमीनियम की एक साफ परत के साथ कवर किया जाता है या वार्निश और पेंट के साथ चित्रित किया जाता है।
एल्यूमीनियम मिश्र और उनके अनुप्रयोग
पहली बार हवाई पोत बनाने के लिए ड्यूरालुमिन का इस्तेमाल किया गया था। इस सामग्री की लपट और ताकत ने एक उत्कृष्ट विमान बनाना संभव बना दिया। इसके लिए D16t ब्रांड का इस्तेमाल किया गया था। वर्तमान में, एल्यूमीनियम, जस्ता, तांबा और अन्य मिश्र धातु तत्वों के साथ मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैअंतरिक्ष यात्री, विमानन और मैकेनिकल इंजीनियरिंग के अन्य क्षेत्र।
इसलिए, उदाहरण के लिए, कार के निर्माण में ड्यूरालुमिन का उपयोग उसके वजन और लागत को काफी कम कर सकता है, लेकिन साथ ही यह काफी मजबूत होगा।
सामान्य तौर पर, यह ध्यान दिया जा सकता है कि इस मिश्र धातु की सीमा काफी विस्तृत है: पाइप, तार, चादरें, टेप, छड़ और विभिन्न आकृतियों के कास्ट भाग। D16t को अभी भी सबसे लोकप्रिय और आम ब्रांडों में से एक माना जाता है। अंकन के अंत में छोटे अक्षर "टी" का अर्थ है कि मिश्र धातु कठोर और स्वाभाविक रूप से वृद्ध है। इसका उपयोग किया जाता है:
- अंतरिक्ष यान, जहाजों और विमानों के डिजाइन में।
- मशीन टूल्स और मशीनों के लिए विभिन्न भागों के निर्माण के लिए।
- स्ट्रीट साइन्स, रोड साइन्स के निर्माण के लिए।
एल्यूमीनियम और तांबे की मिश्रधातु का नाम सभी को पता होना चाहिए। तेल उद्योग में भी Dural का उपयोग किया जाता है। तो, इससे बने विशेष पाइप 6-7 साल तक कुएं के संचालन को सुनिश्चित कर सकते हैं।
एल्यूमीनियम और तांबे के मिश्र धातु का नाम क्या है, याद रखने में आसान। तो, हमने बताया कि इसमें कौन से गुण हैं और इसका उपयोग कहां किया जाता है। यह रोल्ड स्टील को आसानी से बदल सकता है, खासकर यदि संरचना को हल्का बनाने के लिए आवश्यक हो।
