فلز سبک: تفاوت میان نسخه‌ها

محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
Ewtic1991 (بحث | مشارکت‌ها)
بدون خلاصۀ ویرایش
Ewtic1991 (بحث | مشارکت‌ها)
بدون خلاصۀ ویرایش
خط ۲:
 
== ویژگیها==
آلیاژهای بر پایه آلومینیوم، منیزیم و تیتانیوم خواص سفتی به وزن و استحکام به وزن بهتری نسبت به اغلب فولادها دارند. خاصیت سبکی خود به طور مستقیم منجر به افزایش استفاده از این آلیاژها برای بسیاری از کاربردها گردیده است. نسبت استحکام به وزن آلیاژهای سبک نقش مهم و محوری نسبت به آلیاژها و مواد دیگر در دیاگرام اشبی دارد. مزایای کاهش چگالی هنگامی که پارامترهایی نظیر سفتی و مقاومت در برابر خمش نیز مد نظر است، اهمیت مضاعفی می یابد. به عنوان مثال سفتی یک تیر با مقطع مستطیلی با حاصل ضرب مدول الاستیک در مکعب ضخامت آن نسبت مستقیم دارد. اهمیت رابطه بین چگالی و سفتی در مونوگراف نشان داده میشود.
آلیاژهای بر پایه آلومینیوم، منیزیم و تیتانیوم خواص سفتی به وزن و استحکام به وزن بهتری نسبت به اغلب فولادها دارند.
خاصیت سبکی خود به طور مستقیم منجر به افزایش استفاده از این آلیاژها برای بسیاری از کاربردها گردیده است. نسبت استحکام به وزن آلیاژهای سبک نقش مهم و محوری نسبت به آلیاژها و مواد دیگر در دیاگرام اشبی دارد. مزایای کاهش چگالی هنگامی که پارامترهایی نظیر سفتی و مقاومت در برابر خمش نیز مد نظر است، اهمیت مضاعفی می یابد. به عنوان مثال سفتی یک تیر با مقطع مستطیلی با حاصل ضرب مدول الاستیک در مکعب ضخامت آن نسبت مستقیم دارد. اهمیت رابطه بین چگالی و سفتی در مونوگراف نشان داده میشود.
علاوه بر سبک بودن، آلیاژهای سبک دارای ویژگی ها مفید دیگری نیز هستند. به عنوان مثال آلومینیوم دارای مقاومت به خوردگی بالایی بوده و رسانایی گرمایی و الکتریکی بالایی دارد. منیزیم قابلیت ماشینکاری بالایی دارد و تیتانیوم از مقاومت به خوردگی و مقاومت به خزش بالایی برخوردار است. برلیوم دارای خواص قابل توجهی است، سفتی آن که با توجه به مدول الاستیک ویژه اندازه گیری میشود، بیش از فلزات رایج دیگر است. همچنین برلیوم دارای نقطه ذوب بالایی است و نفوذپذیری آن در برابر نوترون کمتر از هر فلز دیگری است. خاصیت منحصر به فرد دیگر برلیوم گرمای ویژه زیاد آن است که تقریبا دو برابر آلومینیوم و منیزیم میباشد.
 
سطر ۱۰ ⟵ ۹:
 
== کاربردها ==
به طور کلی کاربرد صنعتی و سازه ای آلیاژهای سبک در سه دسته صنعت حمل و نقل، لوازم الکترونیک و وسایل قابل حمل، و تجهیزات ورزشی و تفریحی می‌باشد. کاربر فلزات سبک در سازه ها رشد بسیار سریعی دارد ( حدود 7درصد در سال) که بیشتر از هر فلز دیگری است. با استفاده از این آلیاژها میتوان به کاهش وزن قابل توجهی در محصولات دست یافت. به همین دلیل است که آلیاژهای سبک ارتباط گسترده ای با صنایع حمل و نقل و به خصوص هوافضا دارند و این صنایع نقش زیادی در پیشرفت آلیاژهای سبک طی 50 سال اخیر داشته است. اگرچه آلیاژهای سبک در ابتدا به منظور کاربرد در صنعت هوایی گسترش پیدا کردند، امروزه به طور گسترده تری از آنها در کاربردهای گوناگون استفاده میشود. کاربرد غالب آلیاژهای آلومینیوم در ساختمان سازی و ساخت و ساز به عنوان مثال در پنلها،سقفها و در و پنجره ها است. کاربر اساسی دیگر الومینیوم در صنعت بسته بندی است. همچنین الومینیوم کاربرد گسترده ای در صنایع حمل و نقل دارد که روند رو به رشدی دارد؛ چرا که سعی میشود به جای فولاد و چدن در خودروها و سیستمهای حمل و نقل از آلیاژهای سبک نظیر الومینیوم استفاده شود.
با استفاده از این آلیاژها میتوان به کاهش وزن قابل توجهی در محصولات دست یافت. به همین دلیل است که آلیاژهای سبک ارتباط گسترده ای با صنایع حمل و نقل و به خصوص هوافضا دارند و این صنایع نقش زیادی در پیشرفت آلیاژهای سبک طی 50 سال اخیر داشته است. اگرچه آلیاژهای سبک در ابتدا به منظور کاربرد در صنعت هوایی گسترش پیدا کردند، امروزه به طور گسترده تری از آنها در کاربردهای گوناگون استفاده میشود. کاربرد غالب آلیاژهای آلومینیوم در ساختمان سازی و ساخت و ساز به عنوان مثال در پنلها،سقفها و در و پنجره ها است. کاربر اساسی دیگر الومینیوم در صنعت بسته بندی است. همچنین الومینیوم کاربرد گسترده ای در صنایع حمل و نقل دارد که روند رو به رشدی دارد؛ چرا که سعی میشود به جای فولاد و چدن در خودروها و سیستمهای حمل و نقل از آلیاژهای سبک نظیر الومینیوم استفاده شود. تیتانیوم بیشتر در صنایع هوافضا و جایی که دمای بالایی وجود دارد استفاده میشود. همچنین مقاومت به خوردگی بالای آن تیتانیوم را تبدیل به ماده ای جذاب برای صنایع شیمیایی، فرآوری مواد غذایی و مهدسی پزشکی کرده است. آلیاژهای منیزیم به دلیل داشتن نسبت استحکام به وزن بالا جایگزین مناسبی برای فولاد و آلومینیوم در قطعات مختلف میباشند. هرچند که شکلپذیری منیزیم در دمای پایین کم است و این مساله باعث محدودیت کاربرد آن نسبت به آلومینیوم شده است.
 
برلیوم به دلیل سفتی و مدول الاستیک بالا در ژیروسکوپ و سیستمهای هدایت داخلی استفاده میشود. برلیوم همچنین برای شیلدهای حرارتی و اجزای سازه ای موشکها و همچنین پنجره های لوله های اشعه ایکس استفاده میشود. لیتیوم به عنوان ماده آلیاژی در آلومینیوم به منظور کاهش دادن چگالی آن و کاهش وزن در سازه های هوایی استفاده میشود. ییتریوم مجموعه ای از خواص عالی و قابل توجه دارد که با وجود کمیاب بودن، در هواپیما و فضاپیماهای با سوخت هسته ای کاربرد داشته است. دیگر فلزات سبک اغلب برای استفاده سازه ای چندان مناسب نیستند زیرا فعالیت شیمیایی بالایی دارند یا اینکه نقطه ذوب آنها پایین است. با این وجود کاربردهای غیرسازه ای برای فلزات سبک نیز زیاد است. به عنوان مثال سدیم مایع در مقادیر زیاد برای خنک کاری رآکتورهای هسته ای و در مقادیر کم برای خنک کاری شیرهای موتورهای Ic عملکرد بالا استفاده میشود. دلیل استفاده از سدیم مایع به عنوان خنک کار این است که هدایت حرارتی آن 143 برابر بهتر از آب است و چگالی آن نیز از آب کمتر است. دمای جوش آن نیز بالاتر بوده و در دمای 883 درجه میجوشد و تا زمانی که در سیستم بسته استفاده شود ایمن است. فعالیت شیمیایی کلسیم، سزیم و لیتیوم باعث میشود از آنها برای جذب و حذف گازهای باقیمانده در سیستمهای خلا استفاده کنند.
 
== بازیافت ==
علاوه بر این که منابع معدنی فلزات محدود است، به منظور کاهش مصرف انرژی و کاهش تولید گازهای گلخانه ای که در استخراج مواد معدنی فلزات سبک با آن مواجهیم، توجه ویژه ای به بازیافت این فلزات شده است. همچنین انگیزه بازیافت فلزات سبک بالاست چرا که هزینه تولید آنها به طور نسبی زیاد است. به عنوان مثال بازیافت ضایعات آلومینیوم تنها 5درصد انرژی مورد نیاز برای تولید آلومینیوم اولیه از سنگ معدن بوکسیت را دارد. با ان حال مشکلی که در بازیافت برخی آلیاژهای سبک وجود دارد این است که قابل تسویه نیستند یا به عبارت دیگر عناصر آلیاژی قابل جداسازی یا حذف نیستند. به همین دلیل مگر در شرایطی که محصولات به خصوصی در چرخه بسته استفاده و بازیافت میشوند، ذوب مجدد و بازیافت منجر به کاهش گرید آلیاژ میشود. بازیافت ضایعات منیزیم نسبت به آلومینیوم گسترش کمتری دارد چرا که فعالیت شیمیایی منیزیم بالاتر است و همچنین اغلب قطعات منیزیمی با فلزات دیگر نظیر مس، نیکل و کروم آلوده میشوند که به مقاومت به خوردگی آن اثر میگذارد. با این حال بازیافت منیزیم نیز روند رو به رشدی دارد. توجه کمتری به بازیافت تیتانیوم شده است با این که به طور میانگین تنها حدود 0.4 کیلوگرم از فلز تیتانیوم اسفنجی به صورت محصول نهایی در می ایدآید.
 
 
سطر ۲۳ ⟵ ۲۱:
== جستارهای وابسته ==
[[فلز سنگین]]
[[آلومینیوم]]
[[منیزیم]]
[[تیتانیوم]]
[[برلیم]]
 
== منابع ==
{{پانویس}}
1- {{یادکرد ویکی|عنوان =Light metal |پیوند = https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Light_metal&oldid=787081511 |زبان =انگلیسی | بازیابی = ۱۰ دسامبر ۲۰۱۷}}
 
2-