ایلومینیم مرکب میں مختلف عناصر کا کردار

تانبا

جب ایلومینیم-تانبے کے مرکب کا ایلومینیم سے بھرپور حصہ 548 ہے، تو ایلومینیم میں تانبے کی زیادہ سے زیادہ حل پذیری 5.65% ہے۔ جب درجہ حرارت 302 تک گر جاتا ہے، تو تانبے کی حل پذیری 0.45% ہوتی ہے۔ تانبا ایک اہم مرکب عنصر ہے اور ایک خاص ٹھوس محلول کو مضبوط کرنے کا اثر رکھتا ہے۔ اس کے علاوہ، عمر بڑھنے سے پیدا ہونے والا CuAl2 واضح طور پر بڑھاپے کو مضبوط کرنے والا اثر رکھتا ہے۔ ایلومینیم مرکب میں تانبے کا مواد عام طور پر 2.5% اور 5% کے درمیان ہوتا ہے، اور جب تانبے کا مواد 4% اور 6.8% کے درمیان ہوتا ہے تو مضبوطی کا اثر سب سے بہتر ہوتا ہے، لہذا زیادہ تر duralumin alloys میں تانبے کا مواد اس حد میں ہوتا ہے۔ ایلومینیم تانبے کے مرکب میں سلکان، میگنیشیم، مینگنیج، کرومیم، زنک، آئرن اور دیگر عناصر کم ہوتے ہیں۔

سلکان

جب السی الائے سسٹم کے ایلومینیم سے بھرپور حصے کا یوٹیکٹک درجہ حرارت 577 ہوتا ہے، تو ٹھوس محلول میں سلکان کی زیادہ سے زیادہ حل پذیری 1.65% ہوتی ہے۔ اگرچہ کم ہونے والے درجہ حرارت کے ساتھ حل پذیری کم ہوتی ہے، لیکن یہ مرکب عام طور پر گرمی کے علاج سے مضبوط نہیں ہوسکتے ہیں۔ ایلومینیم سلکان کھوٹ میں بہترین معدنیات سے متعلق خصوصیات اور سنکنرن مزاحمت ہے۔ اگر ایلومینیم-میگنیشیم-سلیکان مرکب بنانے کے لیے ایک ہی وقت میں میگنیشیم اور سلکان کو ایلومینیم میں شامل کیا جائے تو مضبوطی کا مرحلہ MgSi ہے۔ میگنیشیم اور سلکان کا بڑے پیمانے پر تناسب 1.73:1 ہے۔ Al-Mg-Si الائے کی ترکیب کو ڈیزائن کرتے وقت، میگنیشیم اور سلکان کے مواد کو میٹرکس پر اس تناسب میں ترتیب دیا جاتا ہے۔ کچھ Al-Mg-Si مرکب کی مضبوطی کو بہتر بنانے کے لیے، مناسب مقدار میں کاپر شامل کیا جاتا ہے، اور سنکنرن مزاحمت پر تانبے کے منفی اثرات کو دور کرنے کے لیے مناسب مقدار میں کرومیم شامل کیا جاتا ہے۔

Al-Mg2Si الائے سسٹم کے توازن فیز ڈایاگرام کے ایلومینیم سے بھرپور حصے میں ایلومینیم میں Mg2Si کی زیادہ سے زیادہ حل پذیری 1.85% ہے، اور درجہ حرارت میں کمی کے ساتھ ہی کمی کم ہے۔ خراب شدہ ایلومینیم مرکب میں، صرف ایلومینیم میں سلکان کا اضافہ صرف ویلڈنگ کے مواد تک محدود ہے، اور ایلومینیم میں سلکان کا اضافہ بھی ایک خاص مضبوطی کا اثر رکھتا ہے۔

میگنیشیم

اگرچہ حل پذیری وکر سے پتہ چلتا ہے کہ درجہ حرارت میں کمی کے ساتھ ایلومینیم میں میگنیشیم کی حل پذیری بہت کم ہو جاتی ہے، لیکن زیادہ تر صنعتی بگڑے ہوئے ایلومینیم مرکب میں میگنیشیم کا مواد 6% سے کم ہے۔ سلیکون کا مواد بھی کم ہے۔ اس قسم کے مرکب کو گرمی کے علاج سے مضبوط نہیں کیا جا سکتا، لیکن اچھی ویلڈیبلٹی، اچھی سنکنرن مزاحمت، اور درمیانی طاقت ہے۔ میگنیشیم کے ذریعہ ایلومینیم کا مضبوط ہونا واضح ہے۔ میگنیشیم میں ہر 1% اضافے پر، تناؤ کی طاقت تقریباً 34MPa بڑھ جاتی ہے۔ اگر 1٪ ​​سے کم مینگنیج شامل کیا جائے تو، مضبوطی کے اثر کو پورا کیا جا سکتا ہے. لہذا، مینگنیج شامل کرنے سے میگنیشیم کے مواد کو کم کیا جا سکتا ہے اور گرم کریکنگ کے رجحان کو کم کیا جا سکتا ہے. اس کے علاوہ، مینگنیج بھی یکساں طور پر Mg5Al8 مرکبات کو تیز کر سکتا ہے، سنکنرن مزاحمت اور ویلڈنگ کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے۔

مینگنیز

جب Al-Mn الائے سسٹم کے فلیٹ ایکولیبریم فیز ڈایاگرام کا eutectic درجہ حرارت 658 ہے، تو ٹھوس محلول میں مینگنیج کی زیادہ سے زیادہ حل پذیری 1.82% ہے۔ گھلنشیلتا میں اضافے کے ساتھ مرکب کی طاقت بڑھ جاتی ہے۔ جب مینگنیج کا مواد 0.8% ہوتا ہے تو لمبائی زیادہ سے زیادہ قیمت تک پہنچ جاتی ہے۔ المن الائے ایک غیر عمر سخت کرنے والا مرکب ہے، یعنی اسے گرمی کے علاج سے مضبوط نہیں کیا جا سکتا۔ مینگنیج ایلومینیم مرکب دھاتوں کے دوبارہ تشکیل دینے کے عمل کو روک سکتا ہے، دوبارہ تشکیل دینے کے درجہ حرارت کو بڑھا سکتا ہے، اور دوبارہ تیار کردہ اناج کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔ دوبارہ تیار شدہ دانوں کی تطہیر بنیادی طور پر اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ MnAl6 مرکبات کے منتشر ذرات دوبارہ دوبارہ بنائے گئے اناج کی نشوونما میں رکاوٹ ہیں۔ MnAl6 کا ایک اور کام ناپاک آئرن کو تحلیل کرکے (Fe, Mn)Al6 بنانا ہے، جس سے آئرن کے نقصان دہ اثرات کم ہوتے ہیں۔ مینگنیج ایلومینیم مرکب میں ایک اہم عنصر ہے. المن بائنری مرکب بنانے کے لیے اسے اکیلے شامل کیا جا سکتا ہے۔ زیادہ کثرت سے، یہ دوسرے مرکب عناصر کے ساتھ شامل کیا جاتا ہے. لہذا، زیادہ تر ایلومینیم مرکب مینگنیج پر مشتمل ہے.

زنک

ایلومینیم میں زنک کی حل پذیری 275 پر ایلومینیم سے بھرپور حصہ Al-Zn الائے سسٹم کے توازن فیز ڈایاگرام میں ہے، جب کہ اس کی حل پذیری 125 پر 5.6 فیصد تک گر جاتی ہے۔ صرف ایلومینیم میں زنک کو شامل کرنے سے بہت محدود بہتری ہوتی ہے۔ اخترتی کے حالات میں ایلومینیم کھوٹ کی طاقت۔ ایک ہی وقت میں، کشیدگی کے سنکنرن کریکنگ کے لئے ایک رجحان ہے، اس طرح اس کی درخواست کو محدود کرتی ہے. ایلومینیم میں زنک اور میگنیشیم کا ایک ہی وقت میں اضافہ Mg/Zn2 کو مضبوط بنانے کا مرحلہ بناتا ہے، جس کا مرکب پر اہم مضبوطی اثر ہوتا ہے۔ جب Mg/Zn2 مواد کو 0.5% سے 12% تک بڑھایا جاتا ہے، تو تناؤ کی طاقت اور پیداوار کی طاقت میں نمایاں اضافہ کیا جا سکتا ہے۔ سپر ہارڈ ایلومینیم مرکب میں جہاں میگنیشیم کا مواد Mg/Zn2 مرحلے کی تشکیل کے لیے مطلوبہ مقدار سے زیادہ ہو جاتا ہے، جب زنک اور میگنیشیم کا تناسب تقریباً 2.7 پر کنٹرول کیا جاتا ہے، تناؤ کی سنکنرن کریکنگ مزاحمت سب سے زیادہ ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، Al-Zn-Mg میں تانبے کے عنصر کو شامل کرنے سے ایک Al-Zn-Mg-Cu سیریز کا مرکب بنتا ہے۔ تمام ایلومینیم مرکب میں بنیادی مضبوطی کا اثر سب سے بڑا ہے۔ یہ ایرو اسپیس، ایوی ایشن انڈسٹری، اور الیکٹرک پاور انڈسٹری میں بھی ایک اہم ایلومینیم مرکب مواد ہے۔

آئرن اور سلکان

Al-Cu-Mg-Ni-Fe سیریز کے تیار کردہ ایلومینیم مرکب میں لوہے کو ملاوٹ کرنے والے عناصر کے طور پر شامل کیا جاتا ہے، اور سلکان کو Al-Mg-Si سیریز میں تیار کردہ ایلومینیم اور السی سیریز کی ویلڈنگ راڈز اور ایلومینیم-سلیکون کاسٹنگ میں مرکب عناصر کے طور پر شامل کیا جاتا ہے۔ مرکب دھاتیں بیس ایلومینیم مرکب میں، سلکان اور آئرن عام ناپاک عناصر ہیں، جو مرکب کی خصوصیات پر اہم اثر رکھتے ہیں. وہ بنیادی طور پر FeCl3 اور مفت سلکان کے طور پر موجود ہیں۔ جب سلکان لوہے سے بڑا ہوتا ہے تو، β-FeSiAl3 (یا Fe2Si2Al9) مرحلہ بنتا ہے، اور جب لوہا سلکان سے بڑا ہوتا ہے، α-Fe2SiAl8 (یا Fe3Si2Al12) بنتا ہے۔ جب آئرن اور سلکان کا تناسب نا مناسب ہو تو اس سے کاسٹنگ میں دراڑیں پڑ جائیں گی۔ جب کاسٹ ایلومینیم میں لوہے کی مقدار بہت زیادہ ہو تو کاسٹنگ ٹوٹنے والی ہو جائے گی۔

ٹائٹینیم اور بورون

ٹائٹینیم ایلومینیم کے مرکب میں عام طور پر استعمال ہونے والا ایک اضافی عنصر ہے، جسے Al-Ti یا Al-Ti-B ماسٹر الائے کی شکل میں شامل کیا جاتا ہے۔ ٹائٹینیم اور ایلومینیم TiAl2 مرحلے کی تشکیل کرتے ہیں، جو کرسٹلائزیشن کے دوران غیر خود ساختہ کور بن جاتا ہے اور کاسٹنگ ڈھانچہ اور ویلڈ ڈھانچے کو بہتر بنانے میں کردار ادا کرتا ہے۔ جب الٹی الائیز پیکج کے رد عمل سے گزرتے ہیں تو ٹائٹینیم کا اہم مواد تقریباً 0.15% ہوتا ہے۔ اگر بوران موجود ہے، تو سست روی 0.01% تک کم ہے۔

کرومیم

Chromium Al-Mg-Si سیریز، Al-Mg-Zn سیریز، اور Al-Mg سیریز کے مرکب میں ایک عام اضافی عنصر ہے۔ 600 ° C پر، ایلومینیم میں کرومیم کی حل پذیری 0.8% ہے، اور یہ بنیادی طور پر کمرے کے درجہ حرارت پر ناقابل حل ہے۔ کرومیم ایلومینیم میں انٹرمیٹالک مرکبات جیسے کہ (CrFe)Al7 اور (CrMn)Al12 بناتا ہے، جو کہ دوبارہ تشکیل دینے کے نیوکلیشن اور نمو کے عمل میں رکاوٹ بنتا ہے اور مرکب پر ایک خاص مضبوطی کا اثر ڈالتا ہے۔ یہ کھوٹ کی سختی کو بھی بہتر بنا سکتا ہے اور سنکنرن کریکنگ کے تناؤ کی حساسیت کو کم کر سکتا ہے۔

تاہم، سائٹ بجھانے والی حساسیت کو بڑھاتی ہے، جس سے انوڈائزڈ فلم پیلی ہو جاتی ہے۔ ایلومینیم مرکب میں شامل کرومیم کی مقدار عام طور پر 0.35٪ سے زیادہ نہیں ہوتی ہے، اور مرکب میں منتقلی عناصر کے اضافے کے ساتھ کم ہوتی ہے۔

سٹرونٹیم

Strontium ایک سطحی فعال عنصر ہے جو intermetallic مرکب مراحل کے رویے کو کرسٹاللوگرافی طور پر تبدیل کر سکتا ہے۔ لہذا، سٹرونٹیم عنصر کے ساتھ ترمیمی علاج سے مرکب دھات کی پلاسٹک کی قابل عمل صلاحیت اور حتمی مصنوعات کے معیار کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ اس کے طویل موثر ترمیمی وقت، اچھے اثر اور تولیدی صلاحیت کی وجہ سے، حالیہ برسوں میں سٹرونٹیم نے السی کاسٹنگ الائے میں سوڈیم کے استعمال کی جگہ لے لی ہے۔ ایلومینیم کے مرکب میں 0.015%~0.03% سٹرونٹیم شامل کرنے سے پنڈ میں β-AlFeSi مرحلے کو α-AlFeSi مرحلے میں تبدیل کر دیا جاتا ہے، پنڈ کے ہم آہنگی کے وقت کو 60%~70% تک کم کر دیتا ہے، مشینی خصوصیات اور مواد کی پلاسٹک پراسیبیبلٹی کو بہتر بناتا ہے۔ مصنوعات کی سطح کی کھردری کو بہتر بنانا۔

ہائی سیلیکون (10%~13%) خراب شدہ ایلومینیم مرکب کے لیے، 0.02%~0.07% سٹرونٹیم عنصر شامل کرنے سے بنیادی کرسٹل کو کم سے کم کیا جا سکتا ہے، اور مکینیکل خصوصیات بھی نمایاں طور پر بہتر ہوتی ہیں۔ تناؤ کی طاقت бb کو 233MPa سے 236MPa تک بڑھا دیا گیا ہے، اور پیداوار کی طاقت б0.2 204MPa سے 210MPa تک بڑھ گئی ہے، اور لمبا б5 9% سے بڑھ کر 12% ہو گیا ہے۔ Hypereutectic Al-Si الائے میں سٹرونٹیم کو شامل کرنے سے پرائمری سلکان پارٹیکلز کا سائز کم ہو سکتا ہے، پلاسٹک پروسیسنگ کی خصوصیات کو بہتر بنایا جا سکتا ہے، اور ہموار گرم اور سرد رولنگ کو فعال کیا جا سکتا ہے۔

زرکونیم

زرکونیم بھی ایلومینیم مرکب میں ایک عام اضافہ ہے۔ عام طور پر، ایلومینیم مرکب میں شامل کردہ رقم 0.1% ~ 0.3% ہوتی ہے۔ زرکونیم اور ایلومینیم ZrAl3 مرکبات تشکیل دیتے ہیں، جو دوبارہ تشکیل دینے کے عمل میں رکاوٹ بن سکتے ہیں اور دوبارہ تیار کردہ اناج کو بہتر بنا سکتے ہیں۔ زرکونیم معدنیات سے متعلق ڈھانچے کو بھی بہتر بنا سکتا ہے، لیکن اثر ٹائٹینیم سے چھوٹا ہے۔ زرکونیم کی موجودگی ٹائٹینیم اور بوران کے اناج کو صاف کرنے کے اثر کو کم کر دے گی۔ Al-Zn-Mg-Cu مرکب میں، چونکہ زرکونیم کا کرومیم اور مینگنیج کی نسبت بجھانے والی حساسیت پر کم اثر پڑتا ہے، اس لیے دوبارہ تشکیل شدہ ڈھانچے کو بہتر کرنے کے لیے کرومیم اور مینگنیج کی بجائے زرکونیم کا استعمال کرنا مناسب ہے۔

نایاب زمینی عناصر

ایلومینیم الائے کاسٹنگ کے دوران اجزا کی سپر کولنگ کو بڑھانے، اناج کو بہتر کرنے، ثانوی کرسٹل کے وقفے کو کم کرنے، گیسوں اور مرکب میں شامل ہونے کو کم کرنے، اور شمولیت کے مرحلے کو اسفیرائیڈائز کرنے کے لیے نایاب زمینی عناصر کو ایلومینیم مرکب میں شامل کیا جاتا ہے۔ یہ پگھلنے کی سطح کے تناؤ کو بھی کم کر سکتا ہے، روانی میں اضافہ کر سکتا ہے، اور انگوٹوں میں ڈالنے میں سہولت فراہم کر سکتا ہے، جس کا عمل کی کارکردگی پر نمایاں اثر پڑتا ہے۔ تقریباً 0.1% کی مقدار میں مختلف نایاب زمینیں شامل کرنا بہتر ہے۔ مخلوط نایاب زمین (مخلوط La-Ce-Pr-Nd، وغیرہ) کا اضافہ Al-0.65%Mg-0.61%Si الائے میں عمر بڑھنے والے G?P زون کی تشکیل کے لیے اہم درجہ حرارت کو کم کرتا ہے۔ میگنیشیم پر مشتمل ایلومینیم کے مرکب نایاب زمینی عناصر کی میٹامورفزم کو متحرک کر سکتے ہیں۔

نجاست

وینیڈیم ایلومینیم مرکب میں VAl11 ریفریکٹری کمپاؤنڈ بناتا ہے، جو پگھلنے اور ڈالنے کے عمل کے دوران اناج کو بہتر بنانے میں کردار ادا کرتا ہے، لیکن اس کا کردار ٹائٹینیم اور زرکونیم سے چھوٹا ہے۔ وینڈیم میں دوبارہ تشکیل شدہ ڈھانچے کو بہتر بنانے اور دوبارہ تشکیل دینے والے درجہ حرارت کو بڑھانے کا اثر بھی ہے۔

ایلومینیم مرکب میں کیلشیم کی ٹھوس حل پذیری انتہائی کم ہے، اور یہ ایلومینیم کے ساتھ CaAl4 مرکب بناتا ہے۔ کیلشیم ایلومینیم مرکبات کا ایک سپر پلاسٹک عنصر ہے۔ تقریباً 5% کیلشیم اور 5% مینگنیج کے ساتھ ایک ایلومینیم مرکب سپر پلاسٹکٹی رکھتا ہے۔ کیلشیم اور سلکان CaSi بناتے ہیں، جو ایلومینیم میں حل نہیں ہوتا۔ چونکہ سلکان کے ٹھوس حل کی مقدار کم ہو جاتی ہے، صنعتی خالص ایلومینیم کی برقی چالکتا کو قدرے بہتر کیا جا سکتا ہے۔ کیلشیم ایلومینیم مرکب کی کاٹنے کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے۔ CaSi2 گرمی کے علاج کے ذریعے ایلومینیم مرکب کو مضبوط نہیں کر سکتا۔ پگھلے ہوئے ایلومینیم سے ہائیڈروجن کو نکالنے میں کیلشیم کی ٹریس مقدار مددگار ثابت ہوتی ہے۔

سیسہ، ٹن، اور بسمتھ عناصر کم پگھلنے والی دھاتیں ہیں۔ ایلومینیم میں ان کی ٹھوس حل پذیری چھوٹی ہے، جو مرکب کی طاقت کو قدرے کم کرتی ہے، لیکن کاٹنے کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتی ہے۔ بسمتھ مضبوطی کے دوران پھیلتا ہے، جو کھانا کھلانے کے لیے فائدہ مند ہے۔ اعلی میگنیشیم مرکب میں بسمتھ کو شامل کرنے سے سوڈیم کی خرابی کو روکا جاسکتا ہے۔

اینٹیمونی بنیادی طور پر کاسٹ ایلومینیم مرکب میں ایک ترمیم کار کے طور پر استعمال ہوتا ہے، اور یہ شاذ و نادر ہی خراب ایلومینیم مرکب میں استعمال ہوتا ہے۔ سوڈیم کی خرابی کو روکنے کے لیے بسمتھ کو صرف AlMg کی شکل والے ایلومینیم مرکب میں تبدیل کریں۔ گرم دبانے اور کولڈ دبانے کے عمل کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے کچھ Al-Zn-Mg-Cu مرکب میں اینٹیمونی عنصر شامل کیا جاتا ہے۔

بیریلیم خراب ایلومینیم مرکب میں آکسائڈ فلم کی ساخت کو بہتر بنا سکتا ہے اور پگھلنے اور کاسٹنگ کے دوران جلنے کے نقصان اور شمولیت کو کم کر سکتا ہے۔ بیریلیم ایک زہریلا عنصر ہے جو انسانوں میں الرجک زہر کا سبب بن سکتا ہے۔ لہذا، بیریلیم ایلومینیم مرکب میں شامل نہیں ہوسکتا ہے جو کھانے اور مشروبات کے ساتھ رابطے میں آتے ہیں. ویلڈنگ کے مواد میں بیریلیم مواد کو عام طور پر 8μg/ml سے کم کنٹرول کیا جاتا ہے۔ ویلڈنگ سبسٹریٹس کے طور پر استعمال ہونے والے ایلومینیم مرکب کو بھی بیریلیم مواد کو کنٹرول کرنا چاہئے۔

سوڈیم ایلومینیم میں تقریباً اگھلنشیل ہے، اور زیادہ سے زیادہ ٹھوس حل پذیری 0.0025% سے کم ہے۔ سوڈیم کا پگھلنے کا نقطہ کم ہے (97.8℃)، جب سوڈیم مرکب میں موجود ہوتا ہے، تو یہ ٹھوس ہونے کے دوران ڈینڈرائٹ کی سطح یا اناج کی باؤنڈری پر جذب ہوتا ہے، گرم پروسیسنگ کے دوران، اناج کی باؤنڈری پر سوڈیم مائع جذب کرنے کی تہہ بناتا ہے، ٹوٹنے والی کریکنگ کے نتیجے میں، NaAlSi مرکبات کی تشکیل، کوئی مفت سوڈیم موجود نہیں ہے، اور "سوڈیم ٹوٹنے والا" پیدا نہیں کرتا ہے۔

جب میگنیشیم کا مواد 2٪ سے زیادہ ہو جاتا ہے، میگنیشیم سلکان کو چھین لیتا ہے اور مفت سوڈیم کو تیز کرتا ہے، جس کے نتیجے میں "سوڈیم ٹوٹنا" پیدا ہوتا ہے۔ لہذا، اعلی میگنیشیم ایلومینیم کھوٹ کو سوڈیم نمک بہاؤ استعمال کرنے کی اجازت نہیں ہے۔ "سوڈیم کی خرابی" کو روکنے کے طریقوں میں کلورینیشن شامل ہے، جس کی وجہ سے سوڈیم NaCl بنتا ہے اور سلیگ میں خارج ہوتا ہے، Na2Bi بنانے کے لیے بسمتھ کو شامل کر کے دھاتی میٹرکس میں داخل ہوتا ہے۔ Na3Sb بنانے کے لیے اینٹیمونی شامل کرنا یا نایاب زمینوں کو شامل کرنے سے بھی یہی اثر ہو سکتا ہے۔

ایم اے ٹی ایلومینیم سے مے جیانگ نے ترمیم کی۔