آلومینیوم
Aluminium
Al₂O₃ پرکاربردترین اکسید نسوز؛ فلز آن سبکترین سازهی صنعتی.
معرفی
آلومینیوم فراوانترین فلز پوستهی زمین است و اکسید آن، آلومینا (Al₂O₃)، پرکاربردترین مادهی نسوز جهان. ترکیب نقطهی ذوب بالا (۲۰۵۴°C)، سختی زیاد، پایداری شیمیایی و فراوانی، آن را به ستون فقرات صنعت دیرگداز تبدیل کرده است.
ساختار بلوری و کریستالوگرافی
فلز آلومینیوم ساختار FCC دارد (a ≈ ۴٫۰۵ Å) و به همین دلیل بسیار چکشخوار است. اما فاز پایدار اکسید آن، α-Al₂O₃ یا کوراندوم، ساختار رومبوهدرال (گروه فضایی R‑3c) با آرایش HCP اکسیژن دارد — و همین ساختار متراکم، منشأ سختی ۹ موس و دیرگدازی آن است.
فازها و آلوتروپها
ریختشناسی و شکل عرضه
در بازار به چند ریخت عرضه میشود: آلومینای کلسینه (پودر ریز، سطح ویژهی متوسط)، آلومینای راکتیو (بسیار ریز، برای جرمهای کمسیمان)، تبولار آلومینا (دانهبندی درشت با تخلخل بسته و بلورهای صفحهای درشت) و آلومینای ذوبی (فیوزد). انتخاب ریخت، رفتار پخت و مقاومت به شوک حرارتی را تعیین میکند.
ترکیبات مهم
| فرمول | نام | اهمیت |
|---|---|---|
| Al₂O₃ | آلومینا | اسکلت آجر و جرم آلومینایی. |
| MgAl₂O₄ | اسپینل منیزیم-آلومینات | مقاومت عالی به سربارهی بازی. |
| Al₂SiO₅ | سیلیمانیت / آندالوزیت / کیانیت | سه ریخت همترکیب اما با ساختار متفاوت. |
| Al₄C₃ | کاربید آلومینیوم | فاز مزاحم در نسوزهای کربنی؛ با رطوبت هیدراته و متلاشی میشود. |
ایزوتوپها
تنها ایزوتوپ پایدار ²⁷Al است. ²⁶Al با نیمهعمر ۷۱۷ هزار سال در اخترشیمی برای تاریخگذاری شهابسنگها به کار میرود.
نقش در صنایع دیرگداز و فرآیندی
آلومینا در همهی صنایعی که با آنها کار میکنیم حضور دارد: آجر و جرم پاتیل و تاندیش در فولاد، نواحی انتقال کورهی دوار در سیمان، و پوشش ریفرمر در پتروشیمی. در مقابل، مذاب آلومینیوم فلزی دشمن نسوز است — نفوذ میکند، آلومینا را احیا میکند و «رشد کروندوم» ایجاد میکند؛ به همین دلیل کورههای ذوب آلومینیوم به جرمهای ضدخیسشوندگی نیاز دارند.