अलौह धातु

इंजीनियरिंग उद्योग में फैरस सामग्री का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है क्योंकि उनकी श्रेष्ठता, यांत्रिक गुणों की सीमा और कम लागत। फिर भी, गैर-लौह सामग्री का उपयोग उनके विशिष्ट गुणों के लिए विभिन्न अनुप्रयोगों में उनके आम तौर पर उच्च लागत के बावजूद लौह मिश्र धातुओं की तुलना में किया जाता है। इन मिश्र धातुओं में वांछित यांत्रिक गुण कड़ी मेहनत, उम्र के सख्त होने आदि के द्वारा प्राप्त किए जा सकते हैं, लेकिन लौह मिश्र धातुओं के लिए उपयोग किए जाने वाले सामान्य ताप उपचार प्रक्रियाओं के माध्यम से नहीं। ब्याज की कुछ प्रमुख अलौह सामग्री एल्यूमीनियम, तांबा, जस्ता और मैग्नीशियम हैं

1. एल्यूमीनियम

सभी अलौह मिश्र धातुओं में से, एल्यूमीनियम और उसके मिश्र उनके उत्कृष्ट गुणों के कारण सबसे महत्वपूर्ण हैं। शुद्ध एल्यूमीनियम के कुछ गुण जिनके लिए इसका उपयोग इंजीनियरिंग उद्योग में किया जाता है:

1) उत्कृष्ट तापीय चालकता (0.53 cal / cm / C)
2) उत्कृष्ट विद्युत चालकता (376 600 / ओम / सेमी)
3) कम द्रव्यमान घनत्व (2.7 ग्राम / सेमी)
4) कम गलनांक (658C)
5) उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध
6) यह नॉनटॉक्सिक है।
7) इसमें उच्चतम परावर्तक (85 से 95%) और बहुत कम उत्सर्जन (4 से 5%) है
8) यह बहुत नरम और नमनीय है जिसके परिणामस्वरूप इसमें बहुत अच्छा विनिर्माण गुण हैं।

अनुप्रयोगों में से कुछ जहां शुद्ध एल्यूमीनियम का उपयोग आम तौर पर विद्युत कंडक्टर, रेडिएटर फिन सामग्री, एयर कंडीशनिंग इकाइयों, ऑप्टिकल और प्रकाश रिफ्लेक्टर और पन्नी और पैकेजिंग सामग्री में होता है। 

उपरोक्त उपयोगी अनुप्रयोगों के बावजूद, निम्न समस्याओं के कारण शुद्ध एल्यूमीनियम का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है:

1) इसकी कम तन्यता ताकत (65 MPa) और कठोरता (20 BHN) है
2. वेल्ड या मिलाप करना बहुत मुश्किल है।

एल्यूमीनियम के यांत्रिक गुणों को मिश्र धातु द्वारा काफी सुधार किया जा सकता है। उपयोग किए जाने वाले प्रमुख मिश्र धातु तत्व तांबा, मैंगनीज, सिलिकॉन, निकल और जस्ता हैं।

एल्यूमीनियम और तांबा रासायनिक यौगिक CuAl2 बनाते हैं। 548 सी के तापमान से ऊपर यह पूरी तरह से तरल एल्यूमीनियम में घुल जाता है। जब इसे बुझाया जाता है और कृत्रिम रूप से वृद्ध किया जाता है (100 - 150C पर लंबे समय तक पकड़), एक कठोर मिश्र धातु प्राप्त की जाती है। CuAl2, जिसकी आयु नहीं है, के पास एल्युमिनियम और तांबे के ठोस घोल से अवक्षेपित करने का समय नहीं है और इस तरह यह एक अस्थिर स्थिति (कमरे के तापमान पर सुपर संतृप्त) में है। उम्र बढ़ने की प्रक्रिया CuAl2 के बहुत महीन कणों को प्रबल करती है, जो मिश्र धातु की मजबूती का कारण बनती है। इस प्रक्रिया को समाधान सख्त कहा जाता है।

उपयोग किए जाने वाले अन्य मिश्र धातु तत्व 7% मैग्नीशियम तक, 1. 5% मैंगनीज तक, 13% सिलिकॉन तक, 2% निकल तक, 5% जस्ता तक और 1.5% लोहे तक हैं। इनके अलावा, टाइटेनियम, क्रोमियम और कोलम्बियम को भी छोटे प्रतिशत में जोड़ा जा सकता है। स्थायी मोल्डिंग और डाई कास्टिंग में उपयोग किए जाने वाले कुछ विशिष्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की संरचना उनके अनुप्रयोगों के साथ तालिका 2. 10 में दी गई है। स्थायी मोल्ड या प्रेशर डाई कास्टिंग का उपयोग करने के बाद इन सामग्रियों से अपेक्षित यांत्रिक गुणों को तालिका 2.1 में दिखाया गया है

2. तांबा

एल्यूमीनियम के समान, शुद्ध तांबा भी इसके निम्नलिखित गुणों के कारण व्यापक अनुप्रयोग पाता है

1) शुद्ध तांबे की विद्युत चालकता अपने शुद्धतम रूप में उच्च (5.8 x 105 / ओम / सेमी) है। किसी भी छोटी अशुद्धता से चालकता में भारी गिरावट आती है। उदाहरण के लिए, 0. 1% फॉस्फोरस चालकता को 40% कम कर देता है।

2) इसकी बहुत उच्च तापीय चालकता है (0. 92 cal / cm / C)

3) यह एक भारी धातु है (विशिष्ट गुरुत्व 8.93)

4) यह आसानी से एक साथ टकराने से जुड़ सकता है

5) यह जंग का विरोध करता है,

6) इसका मनभावन रंग होता है।

शुद्ध तांबे का उपयोग बिजली के तार, बस बार, ट्रांसमिशन केबल, रेफ्रिजरेटर ट्यूबिंग और पाइपिंग के निर्माण में किया जाता है।

इसकी शुद्धतम स्थिति में तांबे के यांत्रिक गुण बहुत अच्छे नहीं हैं। यह नरम और अपेक्षाकृत कमजोर है। यह यांत्रिक गुणों में सुधार करने के लिए लाभप्रद रूप से मिश्र धातु हो सकता है। उपयोग किए जाने वाले मुख्य मिश्र धातु तत्व जस्ता, टिन, सीसा और फॉस्फोरस हैं।

तांबा और जस्ता के मिश्र धातुओं को पीतल कहा जाता है। 39% तक जस्ता सामग्री के साथ, तांबा एकल चरण (α- चरण) संरचना बनाता है। ऐसे मिश्र धातुओं में उच्च लचीलापन होता है। मिश्र धातु का रंग 20% तक जस्ता सामग्री तक लाल रहता है, लेकिन इससे परे यह पीला हो जाता है। Β-चरण नामक एक दूसरा संरचनात्मक घटक जस्ता के 39 से 46% के बीच दिखाई देता है। यह वास्तव में अंतर-धातु यौगिक CuZn है जो बढ़ती कठोरता के लिए जिम्मेदार है। पीतल की ताकत तब और बढ़ जाती है जब मैंगनीज और निकल की छोटी मात्रा को जोड़ा जाता है।

टिन के साथ तांबे के मिश्र धातुओं को कांस्य कहा जाता है। टिन सामग्री में एक क्रीज के साथ कांस्य की कठोरता और ताकत बढ़ जाती है। डक्टिलिटी भी टिन के प्रतिशत में वृद्धि के साथ कम हो जाती है ऊपर 5. जब एल्यूमीनियम को भी जोड़ा जाता है (4 से 11%), जिसके परिणामस्वरूप मिश्र धातु को एल्यूमीनियम कांस्य कहा जाता है, जिसमें काफी अधिक संक्षारण प्रतिरोध होता है। टिन की उपस्थिति के कारण पीतल की तुलना में कांस्य की तुलना में महंगा है जो एक महंगी धातु है।

3. अन्य गैर-लौह धातु

जस्ता

जस्ता का उपयोग मुख्यतः इंजीनियरिंग में इसके कम पिघलने वाले तापमान (419.4 C) और उच्च संक्षारण प्रतिरोध के कारण किया जाता है, जो जस्ता की शुद्धता के साथ बढ़ता है। संक्षारण प्रतिरोध सतह पर एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड कोटिंग के गठन के कारण होता है। जस्ता के प्रमुख अनुप्रयोग स्टील को जंग से बचाने, छपाई उद्योग में और मरने के कास्टिंग के लिए गैल्वनाइजिंग में हैं।

जस्ता के नुकसान विकृत स्थितियों के तहत प्रदर्शित होने वाले मजबूत अनिसोट्रॉपी हैं, उम्र बढ़ने की स्थिति के तहत आयामी स्थिरता की कमी, कम तापमान पर प्रभाव शक्ति में कमी और अंतर-दानेदार जंग के लिए संवेदनशीलता। यह 95.C के तापमान से ऊपर की सेवा के लिए उपयोग नहीं किया जा सकता है क्योंकि यह तन्यता की ताकत और कठोरता में पर्याप्त कमी का कारण होगा।

डाई कास्टिंग में इसका व्यापक उपयोग है, क्योंकि इसमें निम्न दबाव की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप अन्य डाई कास्टिंग मिश्र धातुओं की तुलना में उच्च मृत्यु जीवन होता है। इसके अलावा, इसमें बहुत अच्छी मशीनीता है। पार्टिकुलेट प्लेन में मौजूद फ्लैश को हटाने के अलावा जिंक डायकॉस्टिंग द्वारा प्राप्त फिनिश अक्सर किसी भी आगे की प्रक्रिया को वारंट करने के लिए पर्याप्त है।

मैगनीशियम

उनके हल्के वजन और अच्छी यांत्रिक शक्ति के कारण, मैग्नीशियम मिश्र धातुओं का उपयोग बहुत अधिक गति में किया जाता है। इसी कठोरता के लिए, मैग्नीशियम मिश्र धातुओं को केवल 37. की आवश्यकता होती है। C25 स्टील के वजन का 2% इस प्रकार वजन में बचत होती है। उपयोग किए जाने वाले दो प्रमुख मिश्र धातु तत्व एल्युमिनियम और जस्ता हैं। मैग्नीशियम मिश्र धातु रेत कास्ट, स्थायी मोल्ड कास्ट या डाई कास्ट हो सकता है। सैंड-कास्ट मैग्नीशियम मिश्र धातु घटकों के गुण स्थायी मोल्ड कलाकारों या डाई-कास्ट घटकों के साथ तुलनीय हैं। डाई-कास्टिंग मिश्र धातुओं में आमतौर पर उच्च तांबे की सामग्री होती है ताकि लागत को कम करने के लिए उन्हें माध्यमिक धातुओं से बनाया जा सके। वे ऑटोमोबाइल पहियों, क्रैंक मामलों आदि बनाने के लिए उपयोग किए जाते हैं। सामग्री जितनी अधिक होती है, मैग्नीशियम-गढ़ा मिश्र धातुओं की यांत्रिक शक्ति उतनी ही अधिक होती है, जैसे कि लुढ़का हुआ और जाली घटक। अधिकांश पारंपरिक वेल्डिंग प्रक्रियाओं द्वारा मैग्नीशियम मिश्र धातुओं को आसानी से वेल्ड किया जा सकता है। मैग्नीशियम मिश्र धातुओं की एक बहुत ही उपयोगी संपत्ति उनकी उच्च machinability है। उन्हें केवल कम कार्बन स्टील की तुलना में मशीनिंग के लिए लगभग 15% बिजली की आवश्यकता होती है।