Хөнгөн цагаан бол дэлхийн хамгийн түгээмэл металл бөгөөд дэлхийн царцдасын 8% -ийг бүрдүүлдэг гурав дахь хамгийн түгээмэл элемент юм. Хөнгөн цагааны олон талт байдал нь түүнийг гангийн дараа хамгийн өргөн хэрэглэгддэг металл болгодог.
Хөнгөн цагааны үйлдвэрлэл
Хөнгөн цагааныг боксит эрдэсээс гаргаж авдаг. Бокситыг Bayer процессоор дамжуулан хөнгөн цагаан исэл (хөнгөн цагаан исэл) болгон хувиргадаг. Дараа нь хөнгөн цагааны ислийг электролитийн эсүүд болон Hall-Heroult процесс ашиглан хөнгөн цагаан металл болгон хувиргадаг.
Хөнгөн цагааны жилийн хэрэгцээ
Дэлхий даяар хөнгөн цагааны хэрэгцээ жилд 29 сая тонн байдаг. 22 сая тонн нь шинэ хөнгөн цагаан, долоон сая тонн нь дахин боловсруулсан хөнгөн цагааны хаягдал юм. Дахин боловсруулсан хөнгөн цагааныг ашиглах нь эдийн засаг, байгаль орчинд ээлтэй. Нэг тонн шинэ хөнгөн цагаан үйлдвэрлэхэд 14000 кВт.цаг шаардлагатай. Үүний эсрэгээр нэг тонн хөнгөн цагааныг дахин хайлуулж, дахин боловсруулахад үүний ердөө 5%-ийг л зарцуулдаг. Онгон болон дахин боловсруулсан хөнгөн цагаан хайлшийн хооронд чанарын ялгаа байхгүй.
Хөнгөн цагааны хэрэглээ
Цэвэрхөнгөн цагаанзөөлөн, уян хатан, зэврэлтэнд тэсвэртэй, өндөр цахилгаан дамжуулах чадвартай. Энэ нь тугалган цаас болон дамжуулагч кабельд өргөн хэрэглэгддэг боловч бусад хэрэглээнд шаардагдах өндөр хүчийг хангахын тулд бусад элементүүдтэй хайлш хийх шаардлагатай байдаг. Хөнгөн цагаан бол гангаас илүү бат бөх жингийн харьцаатай инженерийн хамгийн хөнгөн металлуудын нэг юм.
Хүч чадал, хөнгөн, зэврэлтэнд тэсвэртэй, дахин боловсруулах, хэлбэржүүлэх зэрэг давуу талуудын янз бүрийн хослолыг ашигласнаар хөнгөн цагааныг улам бүр өсөн нэмэгдэж буй хэрэглээнд ашиглаж байна. Энэхүү цуврал бүтээгдэхүүн нь бүтцийн материалаас эхлээд нимгэн савлагаатай тугалган цаас хүртэл байдаг.
Хайлшийн тэмдэглэгээ
Хөнгөн цагааныг ихэвчлэн зэс, цайр, магни, цахиур, манган, лититэй хайлдаг. Мөн хром, титан, цирконий, хар тугалга, висмут, никель зэрэг жижиг нэмэлтүүд хийгдсэн бөгөөд төмрийг байнга бага хэмжээгээр агуулдаг.
Нийтлэг хэрэглээнд 50 ширхэг 300 гаруй цутгамал хайлш байдаг. Тэдгээрийг ихэвчлэн АНУ-д үүссэн дөрвөн тоон системээр тодорхойлдог бөгөөд одоо дэлхий нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн. Хүснэгт 1-д цутгамал хайлшийн системийг тайлбарлав. Цутгамал хайлш нь ижил төстэй тэмдэглэгээтэй бөгөөд таван оронтой системийг ашигладаг.
Хүснэгт 1.Хөнгөн цагааны хайлшны тэмдэглэгээ.
| Хайлшлах элемент | үйлдвэрлэсэн |
|---|---|
| Байхгүй (99%+ Хөнгөн цагаан) | 1XXX |
| Зэс | 2XXX |
| Манган | 3XXX |
| Цахиур | 4XXX |
| магни | 5XXX |
| Магни + Цахиур | 6XXX |
| Цайр | 7XXX |
| Лити | 8XXX |
1XXX гэж тэмдэглэгдсэн хайлшгүй хөнгөн цагаан хайлшийн хувьд сүүлийн хоёр цифр нь металлын цэвэр байдлыг илэрхийлнэ. Эдгээр нь хөнгөн цагааны цэвэршилтийг 0.01 хувийн нарийвчлалтайгаар илэрхийлэх үед аравтын бутархайн дараах сүүлийн хоёр оронтой тэнцүү байна. Хоёр дахь цифр нь бохирдлын хязгаарт өөрчлөлт орсоныг илтгэнэ. Хэрэв хоёр дахь орон нь тэг байвал байгалийн хольцын хязгаартай хайлшгүй хөнгөн цагааныг, 1-ээс 9 хүртэл бол бие даасан хольц эсвэл хайлшийн элементүүдийг заана.
2XXX-аас 8XXX хүртэлх бүлгийн хувьд сүүлийн хоёр орон нь тус бүлэгт байгаа хөнгөн цагааны өөр хайлшийг тодорхойлдог. Хоёр дахь цифр нь хайлшийн өөрчлөлтийг заана. Тэгийн хоёр дахь цифр нь анхны хайлшийг, 1-ээс 9 хүртэлх бүхэл тоо нь хайлшийн дараалсан өөрчлөлтийг илэрхийлнэ.
Хөнгөн цагааны физик шинж чанарууд
Хөнгөн цагааны нягт
Хөнгөн цагааны нягт нь ган эсвэл зэсийн гуравны нэг орчим байдаг бөгөөд үүнийг худалдаанд байгаа хамгийн хөнгөн металлуудын нэг болгодог. Үүний үр дүнд өндөр бат бэхийн жингийн харьцаа нь түүнийг чухал бүтцийн материал болгож, ачааллыг нэмэгдүүлэх эсвэл ялангуяа тээврийн салбарт түлш хэмнэх боломжийг олгодог.
Хөнгөн цагааны бат бөх чанар
Цэвэр хөнгөн цагаан нь өндөр суналтын бат бэх биш юм. Гэсэн хэдий ч манган, цахиур, зэс, магни зэрэг хайлшийн элементүүдийг нэмснээр хөнгөн цагааны бат бөх шинж чанарыг нэмэгдүүлж, тодорхой хэрэглээнд тохирсон шинж чанартай хайлшийг бий болгодог.
Хөнгөн цагаанхүйтэн орчинд маш сайн тохирдог. Энэ нь гангаас илүү давуу талтай бөгөөд түүний суналтын бат бэх чанар нь температур буурах тусам нэмэгдэж, бат бөх чанараа хадгалдаг. Нөгөө талаар ган нь бага температурт хэврэг болдог.
Хөнгөн цагааны зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал
Агаарт өртөх үед хөнгөн цагааны гадаргуу дээр хөнгөн цагаан ислийн давхарга бараг агшин зуур үүсдэг. Энэ давхарга нь зэврэлтэнд маш сайн эсэргүүцэлтэй байдаг. Энэ нь ихэнх хүчилд нэлээд тэсвэртэй боловч шүлтлэгт бага тэсвэртэй байдаг.
Хөнгөн цагааны дулаан дамжуулалт
Хөнгөн цагааны дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь гангаас гурав дахин их байдаг. Энэ нь хөнгөн цагааныг дулаан солилцогч гэх мэт хөргөх, халаах зориулалттай чухал материал болгодог. Энэ шинж чанар нь хоргүй гэдгээрээ хөнгөн цагааныг хоол хийх сав суулга, гал тогооны хэрэгсэлд өргөнөөр ашигладаг гэсэн үг юм.
Хөнгөн цагааны цахилгаан дамжуулах чанар
Зэстэй хамт хөнгөн цагаан нь цахилгаан дамжуулагч болгон ашиглахад хангалттай өндөр цахилгаан дамжуулах чадвартай. Хэдийгээр түгээмэл хэрэглэгддэг дамжуулагч хайлш (1350) нь цэвэршүүлсэн зэсийн ердөө 62% орчим байдаг ч жингийн гуравны нэгийг л эзэлдэг тул ижил жинтэй зэстэй харьцуулахад хоёр дахин их цахилгаан дамжуулдаг.
Хөнгөн цагааны тусгал
Хэт ягаан туяанаас хэт улаан туяа хүртэл хөнгөн цагаан нь цацрагийн энергийн маш сайн тусгал юм. Үзэгдэх гэрлийн тусгал нь ойролцоогоор 80% байгаа нь гэрлийн хэрэгсэлд өргөн хэрэглэгддэг гэсэн үг юм. Тусгалын ижил шинж чанарыг бий болгодогхөнгөн цагаанЗуны улиралд нарны туяанаас хамгаалах, өвлийн улиралд дулаан алдахаас хамгаалах тусгаарлагч материал болгон ашиглахад тохиромжтой.
Хүснэгт 2.Хөнгөн цагааны шинж чанарууд.
| Өмч | Үнэ цэнэ |
|---|---|
| Атомын дугаар | 13 |
| Атомын жин (г/моль) | 26.98 |
| Валенс | 3 |
| Кристал бүтэц | FCC |
| Хайлах цэг (°C) | 660.2 |
| Буцлах цэг (°C) | 2480 |
| Дундаж хувийн дулаан (0-100 ° C) (кал/г. ° C) | 0.219 |
| Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр (0-100°C) (кал/см. °C) | 0.57 |
| Шугаман тэлэлтийн хамтын үр ашиг (0-100°C) (x10-6/°C) | 23.5 |
| 20°C-ийн цахилгаан эсэргүүцэл (Ω.см) | 2.69 |
| Нягт (г/см3) | 2.6898 |
| Уян хатан байдлын модуль (GPa) | 68.3 |
| Пуассоны харьцаа | 0.34 |
Хөнгөн цагааны механик шинж чанар
Хөнгөн цагаан нь эвдрэлгүйгээр ноцтой гажигтай байдаг. Энэ нь хөнгөн цагааныг өнхрөх, шахах, зурах, боловсруулах болон бусад механик процессоор бүрдүүлэх боломжийг олгодог. Энэ нь мөн өндөр хүлцэлд цутгаж болно.
Хөнгөн цагааны шинж чанарыг тохируулахын тулд хайлш, хүйтэн боловсруулалт, дулааны боловсруулалтыг ашиглаж болно.
Цэвэр хөнгөн цагааны суналтын бат бэх нь ойролцоогоор 90 МПа байдаг боловч зарим халуунд боловсруулдаг хайлшийн хувьд үүнийг 690 МПа хүртэл нэмэгдүүлэх боломжтой.
Хөнгөн цагааны стандартууд
Хуучин BS1470 стандартыг есөн EN стандартаар сольсон. EN стандартыг 4-р хүснэгтэд үзүүлэв.
Хүснэгт 4.Хөнгөн цагааны EN стандартууд
| Стандарт | Хамрах хүрээ |
|---|---|
| EN485-1 | Хяналт шалгалт, хүргэх техникийн нөхцөл |
| EN485-2 | Механик шинж чанар |
| EN485-3 | Халуун цувисан материалын хүлцэл |
| EN485-4 | Хүйтэн цувисан материалын хүлцэл |
| EN515 | Температурын тэмдэглэгээ |
| EN573-1 | Тоон хайлшны тэмдэглэгээний систем |
| EN573-2 | Химийн тэмдгийн тэмдэглэгээний систем |
| EN573-3 | Химийн найрлага |
| EN573-4 | Бүтээгдэхүүний янз бүрийн хайлшийн хэлбэрүүд |
EN стандартууд нь хуучин стандарт болох BS1470-аас дараах чиглэлээр ялгаатай:
- Химийн найрлага - өөрчлөгдөөгүй.
- Хайлшийн дугаарлалтын систем - өөрчлөгдөөгүй.
- Дулаанаар боловсруулдаг хайлшийн температурын тэмдэглэгээ нь одоо илүү өргөн хүрээг хамардаг. Стандарт бус хэрэглээнд (жишээ нь T6151) T-ээс хойш дөрөв хүртэлх оронтой тоо.
- Дулаанаар боловсруулагддаггүй хайлшийн температурын тэмдэглэгээ - одоо байгаа даруу чанар өөрчлөгдөөгүй боловч одоо тэдгээрийг хэрхэн бий болгосон талаар илүү дэлгэрэнгүй тодорхойлсон байна. Зөөлөн (O) даруу нь одоо H111, дунд зэргийн даруу H112 гарсан. Хайлшийн хувьд 5251 даралтыг H32/H34/H36/H38 (H22/H24 гэх мэт) гэж үзүүлэв. H19/H22 & H24-г тусад нь харуулсан.
- Механик шинж чанарууд - өмнөх үзүүлэлтүүдтэй ижил хэвээр байна. 0.2% Нотлох стрессийг одоо туршилтын гэрчилгээнд иш татсан байх ёстой.
- Хүлцлийг янз бүрийн хэмжээгээр чангатгасан.
Хөнгөн цагааны дулааны боловсруулалт
Хөнгөн цагааны хайлшийг олон төрлийн дулааны боловсруулалт хийж болно.
- Гомогенизаци - цутгасны дараа халаах замаар тусгаарлалтыг арилгах.
- Хүйтэн боловсруулалтын дараа хатууруулах хайлшийг зөөлрүүлэхэд ашигладаг (1XXX, 3XXX, 5XXX).
- Хур тунадас эсвэл хөгшрөлтийн хатуурал (2XXX, 6XXX, 7XXX хайлш).
- Хур тунадасыг хатууруулах хайлшийг хөгшрөлтөөс өмнө уусмалын дулааны боловсруулалт.
- Бүрээсийг хатууруулах зориулалттай зуух
- Дулааны боловсруулалтын дараа тэмдэглэгээний дугаарт дагавар нэмэгдэнэ.
- F дагавар нь "зохиосон" гэсэн утгатай.
- О гэдэг нь “эрт боловсруулсан бүтээгдэхүүн” гэсэн утгатай.
- T нь "дулаан боловсруулалт хийсэн" гэсэн үг юм.
- W гэдэг нь материалыг уусмалын дулааны боловсруулалтанд оруулсан гэсэн үг юм.
- H гэдэг нь "хүйтэн боловсруулсан" эсвэл "хүйтэн хатуурсан" дулааны боловсруулалтгүй хайлшийг хэлдэг.
- Дулаанаар боловсруулах боломжгүй хайлш нь 3XXX, 4XXX, 5XXX бүлгийн хайлш юм.
Шуудангийн цаг: 2021 оны 6-р сарын 16