تحقیق مشخصات عمومی آلومینیم و آلیاژهای آن

دانلود تحقیق مشخصات عمومی آلومینیم و آلیاژهای آن

مشخصات عمومی آلومینیم و آلیاژهای آن
مشخصات فیزیکی :
آلومینیوم یکی از عناصر گروه سدیم در جدول تناوبی است که با تعداد پروتون ۱۳ و نوترون ۱۴ طبقه بندی الکترونی آن به صورت زیر می باشد

که در نتیجه می توان علاوه بر ظرفیت ۳،ظرفیت ۱را نیز در بعضی شرایط برای آلومینیوم در نظر گرفت
آلومینیوم از یک نوع ایزوتوپ تشکیل شده است وجرم اتمی آن در اندازه گیرهای فیزیکی ۱۰۹۹/۲۶ در اندازه گیرهای شیمیایی ۹۸/۲۶ تعیین گردیده است . شعاع اتمی این عنصر در   c o 25برابر   ۴۲۸۸۵/۱ آنگسترم و شعاع یونی آن از طریق روش گلداسمیت برابر  A  ۵۷/۰بدست آمده است که در ساختمان FCC وبدون هیچ گونه تغییر شکل آلوترو پیکی متبلور می شود .
مهمترین آلیاژهای صنعتی و تجارتی آلومینیوم عبارت از آلیاژهای این عنصر و عناصر دوره تناوبی سدیم مانند (منیزیم ، سلیسیم ) و عناصر دوره وابسته تناوب مانند مس ویا آلیاژهای توامی این دو گروه است .

سیلیسیم و منیزیم با اعداد اتمی ۱۴و۱۲ همسایه های اصلی آلومینیوم می باشند و بسیاری از کار بردهای تکنولوژیکی آلومینیوم بر اساس چنین همسایگی استوار است .ثابت کریستالی آلومینیومْ A 0414/4a= و مطابق شرایط فیزیکی قطر اتمی آن فرمول۸۵۷۷/۲ dAl =  می باشد . بدیهی است حلالیت آلومینیوم به نسبت زیادی به قطر اتمی آن بستگی  دارد و مطابق آنچه در مباحث متالورژی فیزیکی بیان می گردد اختلاف قطر اتم های حلال ومحلول نباید از ۱۵%تجاوز نماید،در حالی که شکل ساختمانی و الکترونهای مدار آخر نیزدر این حلالیت بی تاثیر نیستند .
در موردمنیزیم و سیلیسیم فاکتور اندازه اتمی نسبت به آلومینیوم مطابق روابط زیر است

و اختلاف الکترونی مدار آخر نیز به ترتیب( ۱+) برای منیزیم و(۱ـ)برای سیلیسیم می باشد. در مورد تشابه ساختمانی نیز در حالی که عدد همسایگی آلومینیوم ۱۲است اعداد همسایگی منیزیم وسیلیسیم به ترتیب (۶و۶) (منشور فشرده )و(۴ساختمان الماس)هستند که در مجموع می توان انتظار داشت که حلالیت جامد سیلیسیم در آلومینیوم ناچیز وحلالیت منیزیم از مقدار بیشتری برخودار باشد.
حلالیت نفوذ عناصر در آلومینیوم تابع قطر دهانه نفوذ جانبی

وقطر دهانه نفوذ مرکزی

بنابراین اتم های با قطر کوچک (کربن۵۴/۱،ازت۴۰/۱،بر ۷۵/۱،ئیدروژن ۷۴/۰و اکسیژن۲۰/۱)را می توان پیش بینی نمود که از طریق بین نشینی ونفوذی در آلومینیوم محلول جامد تشکیل دهند ولی تاثیر انرژی آزاد مناسب در تشکیل ترکیبات بین فلزی غیر فلزی مانع حلالیت عناصر فوق (به جز ئیدروژن)در آلومینیوم میگردد و تشکیل ترکیباتی مانند   را باعث میشوند .
از بحث فوق نتیجه می شود که عناصر با قطر اتمی بیشتر از ۱۷/۱ آنگسترم نمی توانند در فلز آلومینیوم به طریق بین نشینی حل شوند و ئیدروژن تنها عنصری است که حلالیت آن در حالت جامد مسلم میباشد.
از آنجا که انرژی آزاد ترکیبات آلومینیوم به سهولت تامین می گردد بسیاری از اتمهای کوچک حتی در حالت مذاب نیز با آلومینیوم ترکیب می شوند که همین امر باعث حضور ترکیبات مختلفی در ذوب و ساختمان ریخته گری آلومینیوم می شود.