فرو آلیاژها چیست؟

آلیاژ مخلوط یا محلول جامد متشکل از فلزات است. به طور مشابه، فروآلیاژ مخلوطی از آلومینیوم است که با عناصر دیگر مانند منگنز، آلومینیوم یا سیلیکون در نسبت های بالا مخلوط شده است. آلیاژسازی خواص فیزیکی یک ماده مانند چگالی، واکنش پذیری، مدول یانگ، هدایت الکتریکی و هدایت حرارتی را بهبود می بخشد. بنابراین، فروآلیاژها خواص متفاوتی از خود نشان می‌دهند زیرا مخلوط‌های فلزی مختلف در نسبت‌های مختلف، طیف وسیعی از خواص را از خود نشان می‌دهند. علاوه بر این، آلیاژسازی خواص مکانیکی ماده اصلی را نیز تغییر می دهد و سختی، چقرمگی، شکل پذیری و غیره را ایجاد می کند.
محصولات فروآلیاژی
محصولات اصلی فروآلیاژها عبارتند از فروآلومینیوم، فروسیلیس، فرونیکل، فرومولیبدن، فروتننگستن، فروونادیم، فرومنگنز و .... تولید یک فروآلیاژ خاص شامل فرآیندهای زیادی است که برای به دست آوردن خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوب باید طی شود. تفاوت جزئی در دما، حرارت یا ترکیب می تواند آلیاژهایی با خواص کاملا متفاوت تولید کند. کاربردهای اصلی فروآلیاژها ساخت و ساز عمرانی، دکوراسیون، اتومبیل، صنعت فولاد و تجهیزات الکترونیکی است. صنعت فولاد بزرگترین مصرف کننده فروآلیاژها است زیرا فروآلیاژها خواص مختلفی را به آلیاژهای فولادی و فولاد ضد زنگ می دهند.

فرومولیبدن
فرومولیبدن اغلب در تولید فولاد آلیاژی برای بهبود سختی، چقرمگی و مقاومت در برابر سایش فولاد استفاده می شود. محتوای مولیبدن در فرومولیبدن به طور کلی بین 50 تا 90 درصد است و کاربردهای مختلف به محتویات متفاوت فرومولیبدن نیاز دارد.

فروسیلیس
فروسیلیس معمولاً حاوی 15 تا 90 درصد سیلیکون است که محتوای سیلیکون بالایی دارد. فروسیلیس یک ماده آلیاژی مهم است و کاربرد اصلی آن تولید فولاد است. فروآلیاژها به اکسید زدایی فولاد و فلزات آهنی کمک می کنند. علاوه بر این، سختی، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را نیز بهبود می بخشد. چین تولید کننده اصلی فروسیلیس است.

فرووانادیوم
فروانادیوم به طور کلی برای تولید فولاد آلیاژی برای بهبود استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش فولاد استفاده می شود. محتوای وانادیوم در فرووانادیوم به طور کلی بین 30 تا 80 درصد است و مصارف مختلف به محتویات متفاوت فرووانادیوم نیاز دارد.

فروکروم
فروکروم که به عنوان آهن کروم نیز شناخته می شود، عموماً از 50 تا 70 درصد وزن کروم تشکیل شده است. اساساً آلیاژی از کروم و آهن است. فروکروم عمدتاً برای تولید فولاد استفاده می شود که حدود 80 درصد از مصرف جهان را تشکیل می دهد.

به طور کلی فروکروم در کوره های قوس الکتریکی تولید می شود. فرآیند تولید اساساً یک واکنش کربوترمیک است که در دماهای شدید نزدیک به 2800 درجه سانتیگراد انجام می شود. برای رسیدن به این دماهای بالا به مقدار زیادی برق نیاز است. بنابراین تولید آن در کشورهایی که هزینه برق بالایی دارند بسیار گران است. تولیدکنندگان اصلی فروکروم چین، آفریقای جنوبی و قزاقستان هستند.

فروتنگستن
فروتنگستن معمولاً در تولید فولاد آلیاژی برای افزایش سختی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر دمای بالا فولاد استفاده می شود. محتوای تنگستن در فروتنگستن عموماً بین 60 تا 98 درصد است و کاربردهای مختلف به محتویات مختلف فروتنگستن نیاز دارد.
تولید فروتنگستن عمدتاً به روش آهن‌سازی کوره بلند یا کوره الکتریکی انجام می‌شود. در آهن‌سازی کوره بلند، سنگ معدن تنگستن همراه با کک و سنگ آهک برای ذوب در کوره بلند قرار می‌گیرد تا فروآلیاژهای حاوی تنگستن تولید شود. در روش کوره الکتریکی از کوره قوس الکتریکی برای گرم کردن و ذوب مواد خام حاوی تنگستن برای تهیه فروتنگستن استفاده می شود.

فروتیتانیوم
محتوای تیتانیوم در فروتنگستن معمولا بین 10 تا 45 درصد است. تولید فروتنگستن عمدتاً به روش آهن‌سازی کوره بلند یا کوره الکتریکی انجام می‌شود. چین یکی از بزرگترین تولیدکنندگان فروتنگستن در جهان است.

موارد استفاده از فروآلیاژها

تولید فولاد آلیاژی
فروآلیاژها یکی از مواد اولیه مهم برای ساخت فولاد آلیاژی هستند. با افزودن انواع فروآلیاژها (مانند فروکروم، فرومنگنز، فرومولیبدن، فروسیلیس و غیره) به فولاد می توان خواص فولاد را بهبود بخشید، مانند بهبود سختی، استحکام، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و غیره و افزایش بیشتر فولاد. مناسب برای رشته های مختلف مهندسی و تولید.
تولید چدن
چدن یک ماده ریخته گری رایج است و فروآلیاژها نقش مهمی در تولید چدن دارند. افزودن نسبت مشخصی از فروآلیاژها می تواند خواص مکانیکی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی چدن را بهبود بخشد و آن را برای ساخت قطعات مکانیکی، قطعات خودرو، خطوط لوله و غیره مناسب تر کند.

صنعت برق
فروآلیاژها نیز در صنعت برق استفاده می شوند، مانند مواد هسته ای برای ترانسفورماتورهای قدرت. آهن آلیاژی دارای نفوذپذیری مغناطیسی خوب و هیسترزیس کم است که می تواند به طور موثری اتلاف انرژی ترانسفورماتورهای قدرت را کاهش دهد.

میدان هوافضا
کاربرد فروآلیاژها در زمینه هوافضا نیز بسیار حائز اهمیت است، مانند ساخت قطعات ساختاری و قطعات موتور هواپیما و موشک که لازم است این قطعات دارای ویژگی هایی مانند وزن سبک، استحکام بالا و مقاومت در برابر دمای بالا باشند.

صنایع شیمیایی
در صنایع شیمیایی، فروآلیاژها اغلب به عنوان حامل های کاتالیزور در واکنش های سنتز آلی، تصفیه گاز و سایر فرآیندها استفاده می شوند.

مواد نسوز
همچنین می توان از فروآلیاژهای خاصی در تهیه مواد نسوز استفاده کرد تا مقاومت در برابر حرارت بالا مواد را بهبود بخشد. آنها اغلب در ساخت مواد نسوز در صنایعی مانند آهن‌سازی و فولادسازی استفاده می‌شوند.