ماهي خصائص الألمنيوم

الألومنيوم هو واحد من أكثر المعادن وفرة في العالم، حيث يمثل 8٪ من قشرة الأرض ويعتبر ثالث أكثر العناصر شيوعا. يتميز الألومنيوم بقوته ومرونته، مما يجعله المعدن الأكثر استخداما بعد الفولاذ. يمكن إعادة تدوير الألومنيوم بنسبة 100 في المئة دون أن يتأثر بخصائصه، ويتطلب إعادة صهر الألومنيوم كمية طاقة قليلة جدا، حيث يحتاج فقط إلى حوالي 5٪ من الطاقة المستخدمة في إنتاج المعدن الأولي في العملية الأولى لإعادة التدوير .

إنتاج الالمنيوم

يتم استخلاص الألومنيوم من البوكسيت المعدني، حيث يتم تحويله إلى أكسيد الألومنيوم (الألومينا)، ثم يتم تحويل الألومينا إلى المعدن باستخدام الخلايا الإلكتروليتية. يبلغ الطلب العالمي على الألومنيوم حوالي 29 مليون طن سنويا، ويتكون من حوالي 22 مليون طن من الألمنيوم الجديد و 7 ملايين طن من خردة الألومنيوم المعاد تدويرها. يعتبر إعادة تدوير الألمنيوم اقتصاديا وبيئيا جيدا، حيث تحتاج إلى 14000 كيلو وات في الساعة لإنتاج طن واحد من الألومنيوم الجديد، بينما يتطلب إعادة تدوير طن واحد من الألومنيوم فقط 5٪ من هذه الكمية. ولا يوجد فرق في الجودة بين سبائك الألمنيوم الجديدة والمعاد تدويرها .

أبرز الخصائص التي يتميز بها الألومنيوم

1- الألمنيوم النقي ناعم ، قابل للطرق، ومقاوم للتآكل وهو موصل كهربائي عالي، يستخدم على نطاق واسع في الكابلات الموصلة والمرئية ، ولكن صناعة السبائك مع العناصر الأخرى ضرورية لتوفير أعلى مستويات القوة اللازمة للتطبيقات الأخرى، والألمنيوم هو واحد من أخف المعادن ، حيث أن نسبة القوة إلى الوزن أعلى من الفولاذ .

تستخدم الألومنيوم في تطبيقات متنوعة باستخدام تركيبات مختلفة من خصائصه المفيدة، مثل القوة والخفة ومقاومة التآكل وإمكانية إعادة التدوير والتشكيل، وتشمل هذه التطبيقات مجموعة واسعة من المنتجات، بدءا من المواد الإنشائية وصولا إلى رقائق التغليف الرقيقة .

يتم إنتاج الألمنيوم بشكل أساسي مع النحاس والزنك والمغنيسيوم والسيليكون والمنجنيز والليثيوم وتضاف كميات صغيرة من الكروم والتيتانيوم والزركونيوم والرصاص والبزموت والنيكل والحديد بشكل ثابت بكميات صغيرة .

الخصائص الفيزيائية للألومنيوم

1- كثافة الألومنيوم

يمتلك الألومنيوم كثافة تبلغ حوالي ثلث كثافة الحديد أو النحاس، مما يجعله واحدًا من أخف المعادن المتاحة تجاريًا، ونسبة عالية من القوة إلى الوزن تجعله مادة هيكلية هامة، تسمح بزيادة الحمولات أو توفير الوقود في صناعات النقل بشكل خاص .

2- قوة الألومنيوم

الألومنيوم النقي لا يمتلك قوة شد عالية، ومع ذلك، يمكن زيادة خواصه القوية عن طريق إضافة عناصر سبيكة مثل المنغنيز والسيليكون والنحاس والمغنيسيوم، مما ينتج سبيكة ذات خصائص قوة مصممة لتطبيقات محددة .

3- الألومنيوم مناسب تمامًا للبيئات الباردة

يتميز الألومنيوم عن الفولاذ بأن قوة الشد تزداد مع انخفاض درجة الحرارة، وتتحافظ على قوتها، بينما يصبح الحديد هشًا في درجات الحرارة المنخفضة، وبالتالي يعتبر الألومنيوم الخيار الأفضل .

4- الألومنيوم ومقاومة التآكل

عندما يتعرض الألومنيوم للهواء، تتشكل طبقة من أكسيد الألومنيوم بشكل فوري تقريبًا على سطح الألومنيوم، وتتمتع هذه الطبقة بمقاومة ممتازة للتآكل، وهي مقاومة بشكل معتدل لمعظم الأحماض ولكنها أقل مقاوومة للقلويات .

5- الألومنيوم وتوصيل الحرارة

تتمتع الألومنيوم بموصلية حرارية أكبر بثلاث مرات من الفولاذ، مما يجعله مادة هامة لتطبيقات التبريد والتدفئة، بالإضافة إلى كونه غير سام، مما يجعله يستخدم على نطاق واسع في أدوات المطبخ وأواني الطهي .

6- الألومنيوم والتوصيل للكهرباء

بالإضافة إلى النحاس، يمتلك الألمنيوم موصلية كهربائية عالية بما يكفي لاستخدامه كموصل كهربائي قوي .

7- انعكاس الألومنيوم

: يمكن اعتبار الألومنيوم عاكسا ممتازا للطاقة المشعة، حيث يتمتع بخاصية الانعكاس الضوئي المرئي بنسبة تقارب 80٪، مما يجعله يستخدم على نطاق واسع في تركيبات الإضاءة، ويجعله مثاليا كمادة عازلة للحماية من أشعة الشمس في الصيف والحفاظ على الحرارة في الشتاء .

الخواص الميكانيكية للألومنيوم

يمكن تشكيل الألمنيوم عن طريق التدحرج، والبثق، والرسم، والتشغيل الآلي وعمليات ميكانيكية أخرى. يمكن استخدام سبائك الألمنيوم، سواء في الحالة الباردة أو بتعريضها للحرارة لتعديل خواصها. تبلغ قوة الشد للألمنيوم النقي حوالي 90 ميجا باسكال، ولكن يمكن زيادتها إلى أكثر من 690 ميجا باسكال لبعض السبائك التي يمكن التعامل معها بالحرارة .

الألمنيوم قابل للدوران وله نقطة انصهار وكثافة منخفضة، وفي حالة منصهرة يمكن معالجته بعدد من الطرق، تسمح ليونة الألومنيوم بتشكيل العديد من منتجات الألمنيوم، ولا تزال رقائق الألومنيوم ، حتى عندما يتم لفها بسمك يبلغ 0.007 مم فقط ، غير منفذة تمامًا ولا تسمح بنفاذ أي رائحة أو طعم للمواد، وعلاوة على ذلك ، فإن المعدن نفسه غير سام ولا يطلق أي مواد رائحة أو طعم، مما يجعله مثالياً لتعبئة المنتجات الحساسة مثل الأغذية أو المستحضرات الصيدلانية .