એલ્યુમિનિયમ એ વિશ્વની સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં મળતી ધાતુ છે અને પૃથ્વીના પોપડાના 8% ભાગને આવરી લેતું ત્રીજું સૌથી સામાન્ય તત્વ છે. એલ્યુમિનિયમની વૈવિધ્યતા તેને સ્ટીલ પછી સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી ધાતુ બનાવે છે.

એલ્યુમિનિયમનું ઉત્પાદન

એલ્યુમિનિયમ ખનિજ બોક્સાઈટમાંથી મેળવવામાં આવે છે. બેયર પ્રક્રિયા દ્વારા બોક્સાઈટને એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ (એલ્યુમિના) માં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. ત્યારબાદ ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કોષો અને હોલ-હેરોલ્ટ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને એલ્યુમિનિયમ ધાતુમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.

એલ્યુમિનિયમની વાર્ષિક માંગ

વિશ્વભરમાં એલ્યુમિનિયમની માંગ દર વર્ષે લગભગ 29 મિલિયન ટન છે. લગભગ 22 મિલિયન ટન નવું એલ્યુમિનિયમ અને 7 મિલિયન ટન રિસાયકલ એલ્યુમિનિયમ સ્ક્રેપ છે. રિસાયકલ એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ આર્થિક અને પર્યાવરણીય રીતે આકર્ષક છે. 1 ટન નવું એલ્યુમિનિયમ ઉત્પન્ન કરવા માટે 14,000 kWh લાગે છે. તેનાથી વિપરીત, એક ટન એલ્યુમિનિયમને ફરીથી પીગળવા અને રિસાયકલ કરવા માટે આમાંથી માત્ર 5% લાગે છે. વર્જિન અને રિસાયકલ એલ્યુમિનિયમ એલોય વચ્ચે ગુણવત્તામાં કોઈ તફાવત નથી.

એલ્યુમિનિયમના ઉપયોગો

શુદ્ધએલ્યુમિનિયમતે નરમ, નરમ, કાટ પ્રતિરોધક છે અને ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતા ધરાવે છે. તેનો ઉપયોગ ફોઇલ અને વાહક કેબલ માટે વ્યાપકપણે થાય છે, પરંતુ અન્ય ઉપયોગો માટે જરૂરી ઉચ્ચ શક્તિ પ્રદાન કરવા માટે અન્ય તત્વો સાથે મિશ્ર કરવું જરૂરી છે. એલ્યુમિનિયમ એ સૌથી હળવા ઇજનેરી ધાતુઓમાંની એક છે, જેમાં સ્ટીલ કરતાં શક્તિ અને વજનનો ગુણોત્તર શ્રેષ્ઠ છે.

મજબૂતાઈ, હળવાશ, કાટ પ્રતિકાર, રિસાયક્લેબલિબિલિટી અને ફોર્મેબિલિટી જેવા ફાયદાકારક ગુણધર્મોના વિવિધ સંયોજનોનો ઉપયોગ કરીને, એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ સતત વધતી જતી સંખ્યામાં એપ્લિકેશનોમાં થઈ રહ્યો છે. ઉત્પાદનોની આ શ્રેણી માળખાકીય સામગ્રીથી લઈને પાતળા પેકેજિંગ ફોઇલ સુધીની છે.

એલોય હોદ્દો

એલ્યુમિનિયમ સામાન્ય રીતે તાંબુ, જસત, મેગ્નેશિયમ, સિલિકોન, મેંગેનીઝ અને લિથિયમ સાથે મિશ્રિત થાય છે. ક્રોમિયમ, ટાઇટેનિયમ, ઝિર્કોનિયમ, સીસું, બિસ્મથ અને નિકલના નાના ઉમેરાઓ પણ બનાવવામાં આવે છે અને લોખંડ હંમેશા ઓછી માત્રામાં હાજર હોય છે.

૩૦૦ થી વધુ ઘડાયેલા એલોય છે જેમાંથી ૫૦ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે. તેઓ સામાન્ય રીતે ચાર આકૃતિ સિસ્ટમ દ્વારા ઓળખાય છે જે યુએસએમાં ઉદ્ભવી હતી અને હવે સાર્વત્રિક રીતે સ્વીકૃત છે. કોષ્ટક ૧ ઘડાયેલા એલોય માટેની સિસ્ટમનું વર્ણન કરે છે. કાસ્ટ એલોય સમાન હોદ્દાઓ ધરાવે છે અને પાંચ અંકોની સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે.

કોષ્ટક 1.ઘડાયેલા એલ્યુમિનિયમ એલોય માટે હોદ્દો.

1XXX નામના બિન-મિશ્રિત ઘડાયેલા એલ્યુમિનિયમ એલોય માટે, છેલ્લા બે અંકો ધાતુની શુદ્ધતા દર્શાવે છે. જ્યારે એલ્યુમિનિયમ શુદ્ધતા નજીકના 0.01 ટકા સુધી દર્શાવવામાં આવે છે ત્યારે તે દશાંશ બિંદુ પછીના છેલ્લા બે અંકોની સમકક્ષ હોય છે. બીજો અંક અશુદ્ધિ મર્યાદામાં ફેરફાર દર્શાવે છે. જો બીજો અંક શૂન્ય હોય, તો તે કુદરતી અશુદ્ધિ મર્યાદા ધરાવતા બિન-મિશ્રિત એલ્યુમિનિયમ સૂચવે છે અને 1 થી 9, વ્યક્તિગત અશુદ્ધિઓ અથવા મિશ્રિત તત્વો દર્શાવે છે.

2XXX થી 8XXX જૂથો માટે, છેલ્લા બે અંકો જૂથમાં વિવિધ એલ્યુમિનિયમ એલોયને ઓળખે છે. બીજો અંક એલોય ફેરફારો સૂચવે છે. શૂન્યનો બીજો અંક મૂળ એલોય સૂચવે છે અને પૂર્ણાંકો 1 થી 9 સળંગ એલોય ફેરફારો સૂચવે છે.

એલ્યુમિનિયમના ભૌતિક ગુણધર્મો

એલ્યુમિનિયમની ઘનતા

એલ્યુમિનિયમની ઘનતા સ્ટીલ અથવા તાંબાની ઘનતા કરતાં લગભગ ત્રીજા ભાગની છે, જે તેને વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ સૌથી હળવા ધાતુઓમાંની એક બનાવે છે. પરિણામે ઉચ્ચ તાકાત અને વજન ગુણોત્તર તેને એક મહત્વપૂર્ણ માળખાકીય સામગ્રી બનાવે છે જે ખાસ કરીને પરિવહન ઉદ્યોગો માટે પેલોડમાં વધારો અથવા બળતણ બચતને મંજૂરી આપે છે.

એલ્યુમિનિયમની મજબૂતાઈ

શુદ્ધ એલ્યુમિનિયમમાં ઉચ્ચ તાણ શક્તિ હોતી નથી. જોકે, મેંગેનીઝ, સિલિકોન, કોપર અને મેગ્નેશિયમ જેવા મિશ્ર તત્વો ઉમેરવાથી એલ્યુમિનિયમના મજબૂતાઈ ગુણધર્મોમાં વધારો થઈ શકે છે અને ચોક્કસ ઉપયોગોને અનુરૂપ ગુણધર્મો ધરાવતો મિશ્ર ધાતુ ઉત્પન્ન થઈ શકે છે.

એલ્યુમિનિયમઠંડા વાતાવરણ માટે સારી રીતે અનુકૂળ છે. સ્ટીલ કરતાં તેનો ફાયદો એ છે કે તેની તાણ શક્તિ ઘટતા તાપમાન સાથે વધે છે અને તેની કઠિનતા જાળવી રાખે છે. બીજી બાજુ, સ્ટીલ નીચા તાપમાને બરડ બની જાય છે.

એલ્યુમિનિયમનો કાટ પ્રતિકાર

હવાના સંપર્કમાં આવવાથી, એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડનો એક સ્તર લગભગ તરત જ એલ્યુમિનિયમની સપાટી પર બને છે. આ સ્તર કાટ સામે ઉત્તમ પ્રતિકાર ધરાવે છે. તે મોટાભાગના એસિડ સામે એકદમ પ્રતિરોધક છે પરંતુ ક્ષાર પ્રત્યે ઓછું પ્રતિરોધક છે.

એલ્યુમિનિયમની થર્મલ વાહકતા

એલ્યુમિનિયમની થર્મલ વાહકતા સ્ટીલ કરતા લગભગ ત્રણ ગણી વધારે છે. આ એલ્યુમિનિયમને ઠંડક અને ગરમી બંને માટે એક મહત્વપૂર્ણ સામગ્રી બનાવે છે જેમ કે હીટ-એક્સચેન્જર્સ. બિન-ઝેરી હોવા સાથે, આ ગુણધર્મનો અર્થ એ છે કે એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ રસોઈના વાસણો અને રસોડાના વાસણોમાં વ્યાપકપણે થાય છે.

એલ્યુમિનિયમની વિદ્યુત વાહકતા

તાંબાની સાથે, એલ્યુમિનિયમમાં વિદ્યુત વાહકતા એટલી ઊંચી હોય છે કે તેનો ઉપયોગ વિદ્યુત વાહક તરીકે થઈ શકે. સામાન્ય રીતે વપરાતા વાહક મિશ્રધાતુ (૧૩૫૦) ની વાહકતા એનિલ કરેલા તાંબાના માત્ર ૬૨% જેટલી જ હોય ​​છે, તેમ છતાં તે વજનના માત્ર એક તૃતીયાંશ છે અને તેથી તે જ વજનના તાંબાની સરખામણીમાં બમણી વીજળીનું સંચાલન કરી શકે છે.

એલ્યુમિનિયમની પરાવર્તકતા

યુવીથી ઇન્ફ્રા-રેડ સુધી, એલ્યુમિનિયમ એ કિરણોત્સર્ગ ઊર્જાનું ઉત્તમ પરાવર્તક છે. લગભગ 80% દૃશ્યમાન પ્રકાશ પરાવર્તકતાનો અર્થ એ છે કે તેનો ઉપયોગ પ્રકાશ ફિક્સરમાં વ્યાપકપણે થાય છે. પરાવર્તકતાના સમાન ગુણધર્મો બનાવે છેએલ્યુમિનિયમઉનાળામાં સૂર્યના કિરણો સામે રક્ષણ આપવા માટે ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી તરીકે આદર્શ, જ્યારે શિયાળામાં ગરમીના નુકસાન સામે ઇન્સ્યુલેટીંગ.

કોષ્ટક 2.એલ્યુમિનિયમના ગુણધર્મો.

એલ્યુમિનિયમના યાંત્રિક ગુણધર્મો

એલ્યુમિનિયમ નિષ્ફળતા વિના ગંભીર રીતે વિકૃત થઈ શકે છે. આ રોલિંગ, એક્સટ્રુડિંગ, ડ્રોઇંગ, મશીનિંગ અને અન્ય યાંત્રિક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા એલ્યુમિનિયમની રચનાને મંજૂરી આપે છે. તેને ઉચ્ચ સહિષ્ણુતા પર પણ કાસ્ટ કરી શકાય છે.

એલ્યુમિનિયમના ગુણધર્મોને અનુરૂપ બનાવવા માટે એલોયિંગ, કોલ્ડ વર્કિંગ અને હીટ-ટ્રીટિંગનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

શુદ્ધ એલ્યુમિનિયમની તાણ શક્તિ લગભગ 90 MPa છે પરંતુ કેટલાક ગરમી-સારવાર કરી શકાય તેવા એલોય માટે તેને 690 MPa થી વધુ વધારી શકાય છે.

એલ્યુમિનિયમ ધોરણો

જૂના BS1470 ધોરણને નવ EN ધોરણો દ્વારા બદલવામાં આવ્યું છે. EN ધોરણો કોષ્ટક 4 માં આપવામાં આવ્યા છે.

કોષ્ટક 4.એલ્યુમિનિયમ માટે EN ધોરણો

EN ધોરણો નીચેના ક્ષેત્રોમાં જૂના ધોરણ, BS1470 થી અલગ છે:

• રાસાયણિક રચના - અપરિવર્તિત.
• એલોય નંબરિંગ સિસ્ટમ - અપરિવર્તિત.
• ગરમીની સારવાર કરી શકાય તેવા એલોય માટે ટેમ્પર હોદ્દો હવે ખાસ ટેમ્પરની વિશાળ શ્રેણીને આવરી લે છે. બિન-માનક એપ્લિકેશનો (દા.ત. T6151) માટે T રજૂ કર્યા પછી ચાર અંકો સુધી.
• ગરમીથી સારવાર ન કરી શકાય તેવા એલોય માટે ટેમ્પર હોદ્દો - હાલના ટેમ્પર્સ બદલાયા નથી પરંતુ ટેમ્પર્સ હવે તે કેવી રીતે બનાવવામાં આવે છે તેના સંદર્ભમાં વધુ વ્યાપક રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવ્યા છે. સોફ્ટ (O) ટેમ્પર હવે H111 છે અને એક મધ્યવર્તી ટેમ્પર H112 રજૂ કરવામાં આવ્યું છે. એલોય માટે 5251 ટેમ્પર્સ હવે H32/H34/H36/H38 (H22/H24, વગેરેની સમકક્ષ) તરીકે દર્શાવવામાં આવ્યા છે. H19/H22 અને H24 હવે અલગથી દર્શાવવામાં આવ્યા છે.
• યાંત્રિક ગુણધર્મો - પાછલા આંકડાઓ જેવા જ રહે છે. 0.2% પ્રૂફ સ્ટ્રેસ હવે પરીક્ષણ પ્રમાણપત્રો પર ટાંકવામાં આવશ્યક છે.
• સહનશીલતા વિવિધ અંશે કડક કરવામાં આવી છે.
  

  એલ્યુમિનિયમની ગરમીની સારવાર

  એલ્યુમિનિયમ એલોય પર વિવિધ પ્રકારની ગરમીની સારવાર લાગુ કરી શકાય છે:

  • સમરૂપીકરણ - કાસ્ટિંગ પછી ગરમ કરીને અલગતા દૂર કરવી.
  • એનલીંગ - વર્ક-કઠણ એલોય (1XXX, 3XXX અને 5XXX) ને નરમ કરવા માટે ઠંડા કામ પછી વપરાય છે.
  • વરસાદ અથવા ઉંમર સખ્તાઇ (એલોય 2XXX, 6XXX અને 7XXX).
  • વરસાદ-સખ્તાઇ કરતા એલોયના વૃદ્ધત્વ પહેલાં દ્રાવણની ગરમીની સારવાર.
  • કોટિંગ્સના ક્યોરિંગ માટે સ્ટોવિંગ
  • ગરમીની સારવાર પછી, હોદ્દાના નંબરોમાં એક પ્રત્યય ઉમેરવામાં આવે છે.
  • પ્રત્યય F નો અર્થ "બનાવટ કરેલ" થાય છે.
  • O નો અર્થ "એનિલ કરેલા ઘડાયેલા ઉત્પાદનો" થાય છે.
  • T નો અર્થ એ છે કે તેને "ગરમીથી સારવાર" આપવામાં આવી છે.
  • W નો અર્થ એ છે કે સામગ્રીને દ્રાવણ ગરમીથી સારવાર આપવામાં આવી છે.
  • H એ ગરમીથી સારવાર ન કરી શકાય તેવા એલોયનો ઉલ્લેખ કરે છે જે "કોલ્ડ વર્ક્ડ" અથવા "સ્ટ્રેન હાર્ડન" હોય છે.
  • ગરમીથી સારવાર ન કરી શકાય તેવા એલોય 3XXX, 4XXX અને 5XXX જૂથોમાં હોય છે.