كيفية صنع سبائك الألومنيوم
تلهم وفرة الألومنيوم الطبيعية وكثافته المنخفضة المصممين لإيجاد العديد من الاستخدامات له. إضافة كميات صغيرة من المعادن الأخرى تجعله صلباً بما يكفي ليكون مادة هيكلية.
لسنوات عديدة استخدمت شركات تصنيع الطائرات الألومنيوم. وبالإضافة إلى كونه خفيف الوزن، يجب أن تكون المواد صلبة وقادرة على تحمل درجات الحرارة القصوى. ويمكن أن يعمل الليثيوم، وهو أخف العناصر الفلزية وزناً، كشوائب بديلة في بلورات الألومنيوم. وقد وُجد أن النحاس يزيد من قوة سبائك الألومنيوم والليثيوم. كما يمكن استخدام المغنيسيوم كعنصر إشابة بدلاً من الليثيوم. لكن السبائك ليست مقاومة للتآكل تمامًا. يتشكل أكسيد الألومنيوم على سطح الألومنيوم النقي مكونًا طبقة واقية، لكن تكوينه ينقطع بسبب وجود شوائب.
لا يكفي مجرد خلط الليثيوم أو المغنيسيوم مع الألومنيوم لصنع معدن صلب. في البرونز، تجعل ذرات القصدير الكبيرة من الصعب على ذرات النحاس الانزلاق على طول مستويات الانزلاق. وفي الفولاذ، تملأ ذرات الكربون الصغيرة الفواصل البينية في شبكة الحديد، مما يمنع مستويات الحديد من الانزلاق. الليثيوم والمغنيسيوم ليسا أكبر من الألومنيوم، وإذا كانا في مواقع الشبكة فلن يمنعا الذرات من الانزلاق.
تقلل عملية تسمى التصلب بالترسيب من قابلية سبائك الألومنيوم للانزلاق. يتم تسخين المادة إلى درجة حرارة أقل من درجة الانصهار. وهذا يزيد من كمية الشوائب التي ستذوب في الألومنيوم. ويُترك السبيكة لتبرد بمعدل معين وتُترك لتعتق لعدة أيام.
على الرغم من أن ذرة الليثيوم أو المغنيسيوم تتلاءم مع شبكة الألومنيوم، إلا أنها لا ترتبط بذرات الألومنيوم المحيطة بها بقوة كما هو الحال مع ذرات الألومنيوم المطابقة. هناك بعض الضغط على الشبكة، مما يؤدي إلى تشويهها. تسمح الحرارة لذرات الشوائب بالانجراف في البلورة. وعندما تلتقي بعض ذرات الليثيوم ببعضها البعض تترابط وتشكل راسبًا، وهو عبارة عن كتلة من الذرات بنمط شبكي مختلف (أصغر). تحجب الرواسب مستويات الانزلاق في شبكة الألومنيوم. تكون المادة ذات الرواسب أصعب بكثير.
يمكن أيضًا أن تكون سبائك الألومنيوم مشغولة على البارد. يؤدي الدرفلة والضغط إلى تشويه الحبيبات وتقليل حجمها.
Chin Trento
