Алюминиевые сплавы – полное руководство

В этом руководстве будут подробно рассмотрены алюминиевые сплавы, с акцентом на их свойства, типы и применение. Алюминий и его сплавы являются популярными материалами для производства многих деталей в инженерии.

Что такое алюминиевый сплав

Алюминиевый сплав относится к “составному материалу”, состоящему из алюминиевого металла и других элементов, улучшающих его характеристики. Среди других элементов могут быть медь, магний, кремний или цинк, чтобы упомянуть только некоторые.

Сплавы алюминия обладают исключительными свойствами, включая лучшую коррозионную стойкость, улучшенную прочность и долговечность, чтобы упомянуть только некоторые.

Они находят применение в широком спектре отраслей, включая автомобильную, морскую, строительную и электронную промышленность.

Сравнение алюминия и алюминиевого сплава

Алюминий – это природный элемент с отличными свойствами, такими как высокое соотношение прочности к весу, коррозионная стойкость и легкость.

Как правило, когда речь идет об алюминиевых сплавах, это в основном подразумевает материал с другими элементами, помимо алюминия.

Металлические материалы комбинируются в различных пропорциях в зависимости от желаемых свойств и назначения.

Вот полное сравнение между этими двумя алюминиевыми материалами:

Дополнительные ресурсы:

• Алюминий – Источник: Википедия
• Алюминиевые Сплавы – Источник: Science Direct

Свойства алюминиевого сплава

Физические свойства

Плотность алюминиевого сплава

Когда речь идет о плотности, есть вариации. В какой-то момент производственного процесса алюминия.

В целом эти сплавы имеют более низкую плотность, чем другие металлы, такие как сталь и медь, что идеально подходит для приложений, требующих легких материалов.

Плотность большинства алюминиевых сплавов составляет от 2,5 г/см³ до 3,0 г/см³. Плотности серий алюминиевых сплавов суммированы ниже:

Цвет алюминиевого сплава

Они серебристо-серого цвета и имеют металлический блеск. Однако этот цвет может варьироваться в зависимости от типа сплава, процесса производства и используемой обработки поверхности.

Обработка поверхности, такая как анодирование, окрашивание или порошковое покрытие, может окрашивать алюминиевые сплавы. Обработка поверхности может быть прокрашена в широком спектре цветов, включая черный, синий, красный и зеленый.

Микроструктура алюминиевого сплава

Микроструктура алюминиевых сплавов играет решающую роль в определении их механических и физических свойств. Сплавляющие элементы, такие как медь, магний и цинк, изменяют микроструктуру алюминия, внося свой вклад в свойства сплава.

Хотя кристаллическая структура алюминия является гранецентрированной кубической (FCC), сплавляющие элементы создают различные кристаллические структуры. Например, при использовании марганца в качестве сплавляющего элемента, он принимает гексагонально упакованную (HCP) структуру.

Кроме того, алюминиевые сплавы могут быть описаны как структуры с мелкозернистой или крупнозернистой структурой на макроскопическом уровне. На микроскопическом уровне алюминиевые сплавы имеют дендритную или эквиаксиальную зернистую структуру в зависимости от используемого литейного процесса.

Химические свойства

Сопротивление коррозии

Алюминий и его сплавы популярны благодаря превосходным антикоррозионным свойствам. Обычно на его поверхности образуется тонкий защитный слой.

Добавляя другие сплавляющие элементы, конечный продукт обладает лучшими свойствами антикоррозийной стойкости.

Реактивность

Алюминиевые сплавы сильно взаимодействуют с веществами, такими как кислоты и щелочи, а также с металлами, такими как сталь, вызывая гальваническую коррозию. Однако реактивность контролируется добавлением специальных элементов, таких как медь и магний, образующих защитные пленки.

Химические свойства для алюминиевого сплава

Сплавляющие элементы алюминия

Рассмотрим различные сплавляющие элементы в алюминии:

• Медь: делает сплав устойчивым к трещинам и коррозии. Кроме того, это сопровождается улучшенной твердостью и прочностью.
• Магний: Магний увеличивает прочность, пластичность и устойчивость к коррозии алюминиевых сплавов, особенно в морских условиях.
• Кремний: Добавление этого элемента в алюминий улучшает устойчивость получаемого сплава к термической усталости, прочность, пластичность и способность к литью.
• Цинк: Когда этот элемент сочетается с алюминием, улучшается устойчивость к растрескиванию под напряжением и прочность.
• Марганец: Способствует улучшению прочности и свойств антикоррозионной устойчивости.
• Никель: Добавление никеля к алюминию повышает прочность и пластичность при низких температурах.
• Железо: Обеспечивает лучшую прочность и твердость.

Химическая формула алюминиевого сплава

Химическая формула алюминиевых сплавов является специфичной для сплава и зависит от добавленных элементов. Для обозначения алюминиевых сплавов используется четырехзначная система обозначения, указывающая проценты сплавляющих элементов, присутствующих в сплаве.

Обычно первая цифра обозначает основной сплавляющий элемент, в то время как вторая цифра указывает на модификацию сплава, например, чистоту или обработку. Кроме того, если вы хотите узнать больше о конкретном алюминиевом сплаве и классификации для модификации, вы можете обратить внимание на 3^ю и 4^ю цифры.

Хорошим примером является 6061-T6, состоящий из:

• Алюминий (97,9%)
• Магний (1,0%)
• Кремний (0,6%)
• Железо (0,28%)
• Медь (0,2%)
• Цинк (0,1%)
• Титан (0,1%)

Он также может быть выражен как Al-Mg-Si-Cu на основе основных сплавляющих элементов.

Механические свойства

Предел прочности алюминиевого сплава

Существует несколько различных алюминиевых сплавов, состоящих из различных химических элементов. Следовательно, предел прочности алюминиевых сплавов может варьировать в зависимости от конкретного сплава и его состава.

В отличие от стали, алюминиевые сплавы характеризуются низким пределом прочности, однако они являются известным легким материалом.

Для увеличения предела прочности в сплав алюминия добавляют цинк, медь, магний и другие элементы.

Следует отметить, что условия обработки, такие как термическая обработка и холодная обработка, влияют на предел прочности алюминиевых сплавов.

Один из алюминиевых сплавов с высоким пределом прочности – 7075-T6, имеет примерно 572 МПа и содержит цинк в качестве основного сплавляющего элемента. Другие алюминиевые сплавы, такие как 6061-T6 и 2024-T3, имеют значения предела прочности, соответственно, 276 МПа и 470 МПа.

Отношение прочности к массе алюминиевого сплава

Отношение прочности к массе измеряет прочность материала относительно его массы и является ключевым фактором, когда масса имеет решающее значение.

У алюминиевых сплавов отношение прочности к массе различается в зависимости от таких факторов, как химический состав сплава, метод обработки и термическая обработка. Некоторые общие алюминиевые сплавы обладают…

7100-серийные алюминиевые сплавы обладают самой высокой прочностью и отношением прочности к массе, что находит применение в авиационной и военной отраслях.

Упругий модуль алюминиевых сплавов

Модуль упругости, или модуль Юнга, характеризует сопротивление материала деформации под действием напряжения. Структура алюминиевых сплавов является одним из важных факторов, влияющих на модуль упругости сплава.

У алюминиевых сплавов относительно высокий модуль упругости, который варьируется примерно от 62 до 140 ГПа.

Коэффициент Пуассона алюминиевого сплава

Свойство коэффициента Пуассона характеризует поведение материала при деформации и различается у алюминиевых сплавов в зависимости от их состава. У алюминиевых сплавов коэффициент Пуассона варьируется от 0,30 до 0,35.

6061 – это алюминиевый сплав, который часто используется в конструкционных приложениях и имеет коэффициент Пуассона, приблизительно равный 0,33. В отличие от этого, алюминиевый сплав 7075, используемый в авиации и других высокочувствительных областях, имеет более низкий коэффициент, около 0,32.

Усталостная прочность алюминиевого сплава

Усталостная прочность описывает сопротивление материала повторным циклам нагрузки и разгрузки. У алюминиевых сплавов она высокая благодаря коррозионной стойкости и высокому отношению прочности к массе.

Тем не менее, усталостная прочность варьируется в зависимости от применения и состава, и сплавы с высокой прочностью имеют более высокие значения усталостной прочности. Например, алюминиевый сплав 7075-T6 имеет усталостную прочность при одноосном нагружении при комнатной температуре около 280 МПа.

Усталостная прочность алюминиевых сплавов может быть повышена за счёт поверхностной обработки, обработки закалкой и использования армирующих материалов. Это приводит к значительному повышению сопротивления алюминиевых сплавов началу и распространению усталостных трещин, улучшая усталостную прочность.

Трещиностойкость алюминиевого сплава

Трещиностойкость иллюстрирует склонность материала сопротивляться распространению трещин и разрыву под воздействием напряжения. При работе с алюминиевыми сплавами на трещиностойкость влияет их химический состав, а также процессы изготовления и окружающая среда.

В целом алюминиевые сплавы обладают хорошей трещиностойкостью из-за их высокого отношения прочности к массе и хорошей пластичности. У алюминиевого сплава 7075-T6 трещиностойкость составляет примерно 44 МПа·м^(1/2) в условиях плоской деформации.

Твердость по Роквеллу алюминиевого сплава

При описании твердости по Роквеллу материала измеряется его сопротивление внедрению или проникновению твердым объектом. Твердость по Роквеллу алюминиевых сплавов может варьироваться в зависимости от конкретного сплава и его истории обработки.

Типичные значения твердости по Роквеллу для алюминиевых сплавов обычно невысоки из-за их низкой плотности и высокой пластичности, варьируя от B40 до B100. Так, для алюминиевого сплава 6061-T6 значение твердости по Роквеллу составляет примерно B60, а для 7075-T6 оно немного выше, примерно B80.

Сводка механических свойств алюминиевых сплавов приведена в таблице ниже:

Тепловые свойства

Температуры плавления и кипения алюминиевого сплава

Температуры плавления и кипения алюминиевых сплавов изменяются в зависимости от элементного состава и имеют относительно более низкие температуры плавления и кипения по сравнению с другими металлами. Чистый алюминий плавится приблизительно при 660 °C и кипит приблизительно при 2 470 °C, однако эти цифры изменяются в сплавной форме.

Температуры плавления и кипения могут увеличиваться или уменьшаться в зависимости от первичного легирующего элемента, используемого наряду с алюминием. Например, у сплава 6061 температура плавления составляет 580 °C, а температура кипения – около 2 671 °C.

По следующей таблице можно увидеть термические свойства алюминиевых сплавов:

Электрические свойства

Электропроводность алюминия

Алюминиевые сплавы обладают приличной электропроводностью, что делает их идеальными для электрических применений, электропроводность которых определяется их структурой. Добавление элементов, таких как медь, магний, кремний и цинк в алюминий во время сплавления, значительно влияет на электропроводность.

Использование больших количеств меди при сплавлении предлагает более высокую электропроводность, хотя и с меньшей стойкостью к коррозии. В противном случае, добавление магния в алюминий во время сплавления снижает электропроводность.

Электропроводность алюминиевых сплавов составляет примерно 35-60% от способности чистой меди. Хорошим примером является сплав Алюминий 8000. Он обладает высокой теплопроводностью.

Дополнительные ресурсы:

• Элемент алюминий – Источник: RSC
• Свойства алюминия – Источник: Sciencing

Типы алюминиевых сплавов

Необработанные алюминиевые сплавы

Класс алюминиевого сплава в основном состоит из алюминия с другими элементами. Обычно процесс сплавления включает в себя:

• Плавление алюминия
• Введение сплавных элементов
• Удаление примесей
• Смешивание для образования однородного раствора
• Охлаждение или экструзия для формирования заготовок, листов, труб и т. д.

Количество сплавных элементов в алюминии составляет около 15%.

У алюминиевых сплавов есть специальные обозначения для удобной идентификации.

Обоз“`html

Электропроводимость алюминия

Алюминиевые сплавы обладают достаточной электропроводимостью, что делает их идеальными для электрических приложений, электропроводимость определяется их структурой. Добавление элементов, таких как медь, магний, кремний и цинк к алюминию в процессе сплавления, значительно влияет на электропроводимость.

Использование больших количеств сплавной меди обеспечивает более высокую электропроводимость, хотя при этом снижается стойкость к коррозии. Напротив, добавление магния к алюминию во время сплавления снижает электропроводимость.

Электропроводимость алюминиевых сплавов составляет примерно 35–60% от способности чистой меди. Хорошим примером является сплав Алюминий 8000, который обладает высокой теплопроводностью.

Дополнительные ресурсы:

• Химический элемент Алюминий – Источник: RSC
• Свойства алюминия – Источник: Sciencing

Типы алюминиевых сплавов

Кованые алюминиевые сплавы

Классификация алюминиевых сплавов в основном представляет собой сочетание алюминия с другими элементами. Обычно процесс сплавления включает:

• Плавление алюминия
• Введение сплавных элементов
• Удаление примесей
• Смешивание для образования однородного раствора
• Охлаждение или экструзия для получения заготовок, листов, труб и т. д.

Содержание сплавных элементов в алюминии составляет около 15%.

У алюминиевых сплавов существуют специальные обозначения для удобной идентификации.

Обозначение кованого алюминиевого сплава

Классификация алюминия

Обычно классификация алюминия зависит от химического состава. Это включает такие свойства, как их реакция на механическую и тепловую обработку.

Более того, основной сплавной элемент также играет важную роль в группировке алюминиевых сплавов. Мы можем разделить алюминий на три основные категории.

Это:

• Литьевые сплавы
• Кованые
• Некованые термообрабатываемые сплавы.

Общий состав некованых ненагреваемых сплавов высокочистые алюминиевые сплавы.

К ним относятся алюминиевые сплавы:

• 1xxx
• 3xxx
• 5xxx

Это означает, что их можно отвердить в основном только холодной обработкой.

Основные сплавные элементы в кованых термообрабатываемых сплавах:

• Цинк
• Магний
• Медь

Такие сплавы легко отвердеваются осаждением.

Алюминиевые сплавы для литья имеют сочетание термообрабатываемых и ненагреваемых компонентов. Обычные серии:

• 2xxx
• 3xxx
• 4xxx
• 7xxx
• 8xxx

Обычно эти серии алюминиевых сплавов имеют общее название, но отличаются разными четырехзначными номерами в серии.

Оценки алюминиевых сплавов

Общие серии алюминиевых сплавов:

Серия алюминия 1000

Что касается этой серии, она обычно считается мягким сплавом. Эта серия является коммерчески чистой, поскольку содержит более 99% алюминия.

Их теплопроводность и электропроводность отличны, а также обладают дополнительной устойчивостью к коррозии. Вы можете эффективно использовать их в процессах, требующих значительной деформации.

Вы также можете легко осуществлять горячую формовку, так же как и холодную обработку этой серии. В отличие от других серий, вы не можете использовать термическую обработку для их отверждения.

Листовой алюминиевый сплав 1000 серии

Преимущества серии сплавов 1000

i. Они наиболее подходят для применения в процессах с значительной деформацией

ii. При условии, что их можно сваривать, их диапазон плавления очень узок

Ограничения серии сплавов 1000

i. Они очень пластичны и относительно мягкие

ii. По сравнению с другими сериями, их механические свойства очень низкие

iii. Их предел текучести и прочность на разрыв крайне низкие

Оценки серии сплавов 1000

Дополнительные ресурсы:

• Типы алюминия – Источник: Thomas Net
• Оценки алюминиевых сплавов – Источник: Wikipedia
• Алюминиевый сплав 1100 – Источник: Wikipedia

Алюминиевый Серии 2000

Основным элементом сплава, используемым в этой серии, является медь. Он также содержит следы магния, кремния и марганца.

Их прочность легко увеличивается термической обработкой или пресноводным отпуском. Это облегчает их обрабатываемость за счет дополнительной твердости.

Алюминиевые стержни серии 2000

Преимущества Сплава Серии 2000

i. Легкая обрабатываемость, поэтому поверхность становится более гладкой

ii. У них высокая теплопроводность

iii. Они прочные и твердые с отличной стойкостью к разрушению

iv. Они могут выдерживать напряжение и значительное давление в течение длительного времени

Ограничения Сплава Серии 2000

i. Наличие межметаллических соединений делает эту серию сложной для сварки. Дуговая сварка их может привести к коррозии или горячему треску.

ii. Их сопротивление коррозии очень низкое. Это означает, что вам нужно анодировать или покрыть сплав во время применения.

Классы Сплава Серии 2000

Дополнительные ресурсы:

• • • Понимание сплавов алюминия – Источник: AlcoTec
    • Алюминиевый сплав 2218 – Источник: Википедия
    • Серии сплавов алюминия 2xxx – Источник: Материал AZO

Алюминиевый Серии 3000

В нем присутствует марганец, который является основным элементом сплава.

Его состав варьируется от 0,05 до 1,5% от общей массы сплава.

Марганец способствует превосходной механической прочности алюминиевого сплава. Для упрочнения выбирайте холодную обработку, а не термическую обработку.

Преимущества Сплава Серии 3000

i. У него очень высокая механическая прочность

ii. Его теплопроводность довольно хорошая

iii. Сплав имеет высокую предел прочности на разрыв

iv. Он легко сваривается, в дополнение к тому, что его можно паять и прокатывать

v. Устойчив к коррозии

Ограничения Сплава Серии 3000

i. Они не могут быть термически обработаны

Классы Сплава Серии 3000

Дополнительные ресурсы:

• Алюминиевый сплав 3003 – Источник: KDM
• Серии сплавов алюминия 3xxx – AZO Material

Алюминиевый Серии 4000

Основным элементом, используемым для сплава в этой серии, является кремний. Массовая доля кремния составляет около 3-13% от общей массы сплава.

Также может содержать небольшие следы магния и меди.

Круглые стержни из алюминиевого сплава серии 4000

Преимущества сплава серии 4000

i. У него очень низкая температура плавления

ii. Его текучесть в расплавленном состоянии значительно улучшена

iii. Легко сваривается

iv. Термически обрабатываемый

v. Хорошая обрабатываемость

Ограничения сплава серии 4000

i. Его коэффициент теплового расширения низок

Применение

В процессе сварки его можно использовать в качестве заполнителя. Его тепловые свойства также делают его подходящим для изготовления припоя и сварочных проводов вместе с коваными поршнями двигателя.

Классы сплава серии 4000

Больше ресурсов:

• Алюминиево-кремниевый сплав – Источник: Science Direct
• Спецификация и классификация алюминия – Источник: AZO Materials

Серия алюминия 5000

Главным сплавляющим элементом в этой серии является магний, который составляет от 0,5 до 5,5% общего состава сплава. Магний также присутствует в очень малых количествах в некоторых классах этого сплава.

Отпуск этого сплава невозможен, поэтому упрочнение может быть осуществлено только холодной обработкой.

Стержни из алюминиевого сплава серии 5000

Преимущества сплава серии 5000

i. При отпуске их пластичность очень высока

ii. Их очень легко сваривать

iii. У них высокая стойкость к коррозии

iv. Сплав имеет высокую механическую прочность

v. Некоторые классы обладают отличной обрабатываемостью

Ограничения сплава серии 5000

i. Некоторые классы, содержащие следы магния, нельзя использовать в условиях высокой температуры. Они очень уязвимы для коррозии напряжения сталкивания

ii. Их нельзя отжигать

Классы сплава серии 5000

Больше ресурсов:

• Алюминиевый сплав 5754 – Источник: KDM
• Серии 5xxx алюминия – Источник: AZO Material

Серия алюминия 6000

В этой серии присутствует и магний, и кремний. Магний составляет около 1,5%, а кремний приблизительно 1,8% от общего состава сплава.

Вы можете увеличить предел прочности через термическую обработку. Кроме того, возможно осаждение упрочнения из-за высокого содержания кремния.

Лист алюминиевого сплава серии 6000

Преимущества сплава серии 6000

i. У них безупречная формовка

ii. Они устойчивы к коррозии

iii. Легкая обрабатываемость

iv. Высокая механическая прочность

Ограничения сплава серии 6000

1. Их сложно сваривать. Это связано с тем, что они очень чувствительны к кристаллизационным трещинам.

Классы сплава серии 6000

Больше ресурсов:

• Сплав 6061 против 6063 алюминия – Источник: KDM
• Серия 6000 алюминия – Источник: Science Direct

Серия алюминия 7000

Серия 7000 имеет в качестве основного легирующего элемента цинк с содержанием в диапазоне от 0,8 до 8,2%. Они представляют собой высокопрочные сплавы из алюминия.

Термическая обработка является основным способом укрепления прочности этих сплавов. Однако необходимо провести процесс старения для достижения более высокой предела текучести.

Листы алюминия серии 7000

Преимущества серии сплавов 7000

i. Они обладают высокой стойкостью к коррозии. Это свойство можно усилить, добавляя медь в сплав.

ii. Сплавы этой серии обладают высокой механической прочностью.

iii. Они могут быть сварены как методом плавления, так и точечным методом.

Ограничения серии сплавов 7000

i. Из-за их чувствительности к горячему треску их сложно сварить.

Классы сплавов серии 7000

Дополнительные ресурсы:

• Алюминиевая сплав серии 7000 – Источник: Science Direct
• Сплав алюминия 7029 – Источник: AZO Material

Серия алюминия 8000

Основным элементом, используемым для легирования алюминия в этой серии, является литий. Плотность лития ниже, чем у алюминия, и имеет очень высокую растворимость.

Сковорода из алюминия серии 8000

Это означает, что плотность этого сплава понижена, а его жесткость увеличена. Они обычно обладают высокой прочностью и стойкостью.

Классы сплавов серии 8000

Дополнительные ресурсы:

• Алюминиевая сплав серии 8000 – Источник: ASTM
• Сплав алюминия 8006 – Источник: AZO Material

1. Чугунные алюминиевые сплавы

Литье остается основным процессом для изготовления этих сплавов алюминия. Основные преимущества, получаемые от чугунных алюминиевых сплавов, – высокое отношение прочности к весу, отличная стойкость к коррозии и тонкая структура.

Примеры чугунных алюминиевых сплавов:

i. Сплавы Al-Si: Кремний доминирует в чугунном алюминиевом сплаве. Они известны своей исключительной прочностью, легкостью и стойкостью к износу.

ii. Сплавы Al-Cu: Используют медь в качестве основного легирующего элемента, обладает высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью и часто применяется в морских и авиационных приложениях.

iii. Сплавы Al-Zn: Цинк является основным легирующим элементом, обеспечивающим высокую прочность и хорошую литейность и применяется в производстве деталей для автомобилей.

iv. Сплавы Al-Mg: Комбинация меди с магнием улучшает стойкость к коррозии и свариваемость, позволяя использовать их в морских приложениях, таких как изготовление корпусов лодок.

v. Сплавы Al-Ti: Титан обеспечивает улучшенную прочность и сопротивление деформации для алюминиевого сплава, в основном применяемого в авиационных приложениях.

Термообрабатываемые алюминиевые сплавы

Через термическую обработку сплавы алюминия получают лучшую механическую прочность.

Термическая обработка алюминиевого сплава включает нагрев сплава до определенной температуры на продолжительный период перед быстрым охлаждением.

Эти сплавы могут быть подвергнуты различным вариантам обработки, что приводит к различным механическим свойствам.

Варианты обработки подчеркиваются буквой T, за которой следует цифра(ы), обычно от 1 до 10. Конфигурация указывает на конкретные последовательности обработки, как показано ниже:

• T1: Осуществляется через естественный процесс старения до достижения устойчивости, особенно там, где используется высокая температура и быстрое охлаждение.
• T2: Специфично для литых алюминиевых сплавов, подвергнутых отжигу для улучшения пластичности и размерной стабильности.
• T3: Плавленый материал сплава подвергается термической обработке перед холодной обработкой и естественным процессом старения до достижения устойчивости.
• T4: Включает термическую обработку и естественное старение плавленого материала сплава до определенной температуры. Затем он закаляется в охлаждающей среде, старение происходит в естественных условиях при комнатной температуре, что приводит к средней прочности и хорошей формовке.
• T5: Используется только искусственное старение после процесса высокотемпературной обработки, за которым следует быстрое охлаждение, усиливающее прочность и размерную стабильность.
• T6: Использует тепловую обработку, за которой следует искусственное старение плавленого материала сплава путем нагрева при пониженной температуре. Приводит к высокой прочности и упругости.
• T7: Следует процесс “перестаривания” после тепловой обработки плавленого сплавного материала. Результатом является улучшенная упругость и коррозионная стойкость, но сниженная прочность.
• T8: После термической обработки плавленый материал сплава подвергается холодной обработке перед искусственным старением, улучшая прочностные характеристики.
• T9: Последовательность с этим вариантом обработки – процесс термической обработки, за которым следует искусственное старение, а затем холодная обработка.
• T10: Включает искусственное старение и холодную обработку после процесса формовки при высоких температурах и быстром охлаждении.

Термическая обработка алюминиевого сплава

Нетермообрабатываемые алюминиевые сплавы

Нетермообрабатываемые алюминиевые сплавы не могут быть укреплены путем термической обработки и находят применение там, где важны сопротивление коррозии и формовочные свойства. Такие сплавы укрепляются путем альтернативных методов, таких как упрочнение деформацией и холодная обработка путем процессов, например, вытяжки и прокатки.

Нетермообрабатываемые алюминиевые сплавы включают:

a. Серия 1XXX: Используют чистый алюминий, что делает их самыми мягкими и пластичными, находя применение как электрические проводники и в кухонной утвари.

b. Серия 3XXX: Содержат марганец как основной элемент сплава. Они ценятся, особенно в автомобильной промышленности, за свою формовку, свариваемость и коррозионную стойкость.

c. Серия 4XXX: Используют кремний в качестве основного элемента при сплавлении с алюминием, проявляя хорошую свариваемость, износостойкость и текучесть. Эти алюминиевые сплавы находят применение при сварочных операциях в качестве заполнителя, в архитектурных приложениях и изготовлении деталей двигателя.

d. Серия 5XXX: Эти нетермообрабатываемые сплавы состоят из магния и обладают высокой прочностью, улучшенной свариваемостью и коррозионной стойкостью. Они являются отличным выбором для большинства материалов кровли.

График нетермообрабатываемого алюминиевого сплава

Свариваемые алюминиевые сплавы

Свариваемые алюминиевые сплавы способны соединяться путем нагрева таким образом, что соединяемые детали плавятся и остывают вместе. Сварка алюминия представляет собой вызов из-за его теплопроводности и склонности образованию оксидного слоя.

Некоторые сплавы алюминия, которые сложно сваривать:

• 2xxx
• 6xxx
• 7xxx

В то же время существуют сплавы алюминия, которые можно использовать в качестве заполнительного материала во время сварки, такие как 4xxx.

Кроме того, легко сварить 1xxx, 3xxx и 5xxx. Популярные варианты в современных отраслях включают.

a. 3003: Проявляет отличную формовку, позволяющую использовать ее в листовой металлической работе для создания посуды, топливных баков и электронных корпусов.

b. 5052-H32: Обладает впечатляющей свариваемостью и стойкостью к коррозии, находя применение в морских приложениях, изготовлении баков и резервуаров.

c. 5083-H321: Проявляет высокую эффективность при сварке, что приводит к прочным стыкам с отличной устойчивостью к коррозии. Следовательно, они находят применение в суровых условиях, таких как морские и промышленные приложения.

d. 5054: Эти сплавы обладают отличной свариваемостью и прочностью и используются в приложениях с высокой температурой и емкостях для хранения.

e. 5086-H32: Этот свариваемый алюминиевый сплав также обладает высокой прочностью и часто используется в конструкционных приложениях, таких как изготовление корпусов лодок и грузовиков.

f. 6061-T6:Его хорошая свариваемость и высокая прочность позволяют использовать его в конструкционных приложениях, таких как мосты, железные дороги, здания, автомобильные и авиационные компоненты.

g. 6063-T6: Обладает хорошей свариваемостью, стойкостью к коррозии и средней прочностью, часто используем в архитектурных приложениях для изготовления оконных и дверных рам.

Свариваемость алюминия и его сплавов

Производственный процесс сплавленного алюминия

Алюминий является одним из самых распространенных элементов на Земле, который находит широкое применение в различных отраслях. Хотя он не встречается естественным образом в чистом виде, его извлекают из минеральной руды, обычно в сочетании с другими элементами.

Шаг 1: Извлечение алюминия из руды

Алюминий обычно извлекается для коммерческого использования из минеральной руды боксита. Боксит часто находится недалеко от поверхности земли и извлекается через открытую разработку.

Затем руда боксита передается на завод, где чистый оксид алюминия извлекают с помощью процесса Байера следующим образом:

Очистка

Руду боксита сначала очищают, чтобы убрать примеси и избыток материалов, такие как кремний, железо и титан. Здесь она дробится и измельчается до мелкого порошка и смешивается с гидроксидом натрия при высоких температурах и давлениях.

Это приводит к образованию вязкого раствора, называемого натрий-алюминат, и красной шлаковой массы, содержащей нежелательные минеральные элементы. Красная шлаковая масса typisch сквозит, откуда ее удаляют, а затем раствор фильтруют для удаления оставшейся красной шлаковой массы.

Выделение

Полученный раствор натрий-алюмината подвергается обработке углекислым газом для выделения гидроксида алюминия. Гидроксид алюминия затем моют перед сушкой и подвергают обжигу в печи для производства оксида алюминия в процессе кальцинирования.

Восстановление

Оксид алюминия смешивают с криолитом, который понижает температуру плавления оксида алюминия, и подвергают большому электрическому току. Это процесс Холл-Эро ирль т приводит к восстановлению расплава за счет удаления кислорода, оставляя чистый расплав алюминия в результате.

Шаг 2: Добавление сплавляющих элементов в алюминий

Алюминий также может быть великолепно переработан, что значительно экономит издержки, поскольку по сравнению с извлечением из боксита он стоит всего около пяти процентов. Сплавляющие элементы добавляют к расплавленному алюминию в желаемых пропорциях перед тем, как он превращается в слитки.

Шаг 3: Преобразование сплавленного алюминия в полезные изделия

Сплавленные алюминиевые сплавы предлагают улучшенные физические и механические свойства по сравнению с чистым алюминием. Это включает прочность, коррозионную стойкость и твердость, позволяющие более широкое применение.

Вот как можно подготовить сплавленные алюминиевые слитки:

Экструзия

Позволяет получить профиль с постоянным поперечным сечением путем принудительного прохождения расплавленного алюминиевого сплава через специально формованное коль

Прутки из алюминиевого сплава

Изготовление прутков из алюминиевого сплава также включает экструзию с использованием сит системы в желаемом профиле прутка. Это процесс горячей обработки, позволяющий легко формировать алюминиевый сплав в виде прутка. После экструзии следует процесс охлаждения, после чего прутки разрезаются на желаемые длины.

Цилиндр из алюминиевого сплава

Как и при изготовлении прутков и труб из алюминиевого сплава, при производстве цилиндров из алюминиевого сплава используется экструзия. Экструзия позволяет создавать цилиндры различных размеров и форм с использованием различных конструкций сит в соответствии со спецификациями.

Шаг 4: Термическая обработка для алюминиевого сплава

Применение термических процессов обработки для алюминиевых сплавов помогает улучшить их механические свойства. Выбор метода термической обработки зависит от типа алюминиевого сплава, желаемых свойств и предполагаемого применения.

Ниже обсуждаются некоторые распространенные методы термической обработки для алюминиевых сплавов:

Отжиг

Улучшает пластичность и включает нагрев алюминиевого сплава до определенной температуры перед постепенным охлаждением. Отжиг облегчает формовку алюминиевого сплава при последующей обработке.

Выделение

Этот метод термической обработки увеличивает прочность и твердость алюминиевого сплава. После спекания проводится старение при низкой температуре.

Это приводит к образованию твердых частиц в матрице алюминия путем растворения элементов.

Закалка

При закалке алюминиевый сплав быстро охлаждается до комнатной температуры с высокой температуры. В результате получается микроструктура, проявляющая большую прочность и стойкость к износу.

Отжиг по растворению

При этом методе термической обработки сплав нагревают до температуры, превышающей температуру раствора сплавляющих элементов. Эти элементы растворяются в матрице, образуя однородную смесь, которую затем закаляют, заключая элементы в матрицу.

Отпуск

Отпуск – это вторичный процесс нагрева, который выполняется на уже закаленном или отпущенном алюминиевом сплаве до более низкой температуры. В результате улучшаются ударная вязкость сплава и уменьшается его твердость и хрупкость.

Анализ производственной производительности для производства алюминиевых сплавов

Уход за алюминиевыми сплавами

Чистка алюминиевых сплавов

Чистка алюминиевых сплавов обеспечивает поверхность металла свободной от загрязнителей, которые могут влиять на производительность, внешний вид и долговечность. Загрязнители, такие как грязь, масла и смазка, могут быть удалены следующими способами:

i. Кислотная чистка: Включает использование кислотного раствора, такого как серная, соляная и фосфорная кислота, для удаления оксидных слоев и неорганических загрязнителей.

ii. Электролитическая чистка: Устраняет поверхностные загрязнители с алюминиевой детали, погруженной в электролитный раствор, подвергая их электрическому току.

iii. Механическая чистка: Выполняется с помощью механического воздействия, такого как чистка щеткой или обдувание, что эффективно удаляет свободные загрязнители с поверхности.

iv. Растворительная чистка: Использует специальный растворитель, такой как ацетон, изопропиловый спирт и треххлорэтилен, для растворения и удаления поверхностных загрязнителей, таких как масла и смазка.

v. Паровая чистка: Эффективна для массового применения, паровая чистка подвергает детали из алюминиевого сплава высокотемпературной паровой обработке, устраняя загрязнители.

Восстановление алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы могут корродировать, потускнеть или быть повреждены царапинами из-за продолжительного использования и естественного износа. Восстановление алюминиевых сплавов включает техники восполнения поверхностной отделки металла и устранение поверхностных повреждений.

Некоторые общие техники, используемые при восстановлении алюминиевых сплавов, включают:

i. Анодирование: Создает оксидный слой на поверхности алюминиевого сплава путем погружения в электролитный раствор, усиливая его устойчивость к коррозии.

ii. Химическая чистка: Использует кислотные или щелочные растворы в зависимости от типа коррозии для удаления поверхностных дефектов.

iii. Покраска: Включает нанесение слоя краски на поверхность для защиты от коррозии обычно после очистки.

iv. Полировка: Использует абразивные материалы, такие как наждачная бумага и полировальные инструменты, для устранения царапин, пятен и поверхностных дефектов, что приводит к появлению блеска.

v. Пескоструйная обработка: Использует сжатый воздух для обдува абразивными материалами на поверхности алюминиевого сплава, удаляя поверхностные дефекты.

Полировка алюминиевых сплавов

Полировка алюминиевых сплавов устраняет поверхностные дефекты, такие как царапины и пятна, что приводит к гладкой, отражающей отделке. Существуют различные подходы к полировке:

i. Химическая полировка: Сильные химические растворы растворяют поверхностной слой погруженного алюминиевого сплава, оставляя гладкую поверхность, которая сильно отражает свет.

ii. Электролитическая полировка: Электрический ток, поданный в электролитный раствор, содержащий алюминиевый сплав, растворяет внешний слой, обнажая гладкую поверхность.

iii. Полировка водяным струей высокого давления: Водяная струя, подвергнутая высокому давлению, сосредоточена на поверхности алюминиевого сплава, сглаживая ее. К водяной струе могут добавляться абразивные частицы для увеличения поверхности обработки.

iv. Механическая полировка: Использует абразивные материалы, такие как наждачная бумага, для инициирования удаления поверхностных дефектов механическим воздействием. Это можно делать вручную или с использованием машин, что приводит к гладкой и отражающей поверхности.

v. Вибрационная отделка: Алюминиевый сплав находится в контейнере с возбужденными абразивными материалами, которые удаляют поверхностные дефекты за счет вибрации. Концентрация частиц и скорость движения частиц влияют на процесс полировки.

Стоимость легированного алюминия

Стоимость легированного алюминия зависит от различных факторов, основным из которых является элементный состав. Алюминиевые сплавы, объединяющие ценные элементы, такие как титан и литий, будут стоить намного дороже, чем те, где присутствуют цинк или медь.

Кроме того, стоимость варьируется в зависимости от используемого метода обработки алюминиевого сплава. Например, литье под давлением является дорогостоящим методом, негативно влияющим на стоимость.

Алюминиевые сплавы могут обойтись вам от 1400 до 3500 долларов за тонну в зависимости от марки и других факторов. Эти цены колеблются под воздействием рыночных сил спроса и предложения.

Стоимость лома алюминиевого сплава

Высокая долговечность алюминиевых сплавов позволяет их многократную переработку без ухудшения их механических свойств. Переработка алюминия также позволяет существенно экономить энергию на производстве по сравнению с извлечением из минеральных руд на более чем девяносто процентов.

Лом алюминиевого сплава предлагается по разным ценам по всему миру, при средней цене около 450 долларов за тонну. После переработки лом алюминия может приносить до 1400 долларов за тонну в зависимости от рыночных условий.

Стоимость и доступность элементов легирования

Алюминиевые сплавы содержат различные комбинации элементов, таких как медь, магний, кремний, цинк, марганец, никель и железо, которые определяют марку сплава. Эти элементы привлекают разные затраты в зависимости от их доступности и количества, необходимого для конкретного применения.

Алюминиевые сплавы обходятся дороже чистого алюминия, так как сочетание алюминия с другими элементами требует дополнительных производственных процессов. Кроме того, элементы легирования требуют различных процессов обработки, влияющих на стоимость, например, экструзия и литье.

Геополитика

Геополитические факторы охватывают такие вопросы, как торговая политика, экономические условия, политический климат и изменение спроса и предложения, влияющие на различные регионы. Эти факторы значительно влияют на стоимость алюминиевых сплавов из-за чувствительности рынка к изменениям.

Например, изменение торговой политики, затрагивающее, скажем, тарифы и эмбарго, может повлиять на наличие сырья для алюминиевого сплава. Кроме того, когда наблюдается политическая нестабильность в крупной стране-производителе алюминия, это может негативно повлиять на рынок.

Спрос и предложение

Как и другие товары на мировом рынке, алюминиевые сплавы подвержены рыночным силам спроса и предложения. Следовательно, когда есть большой спрос на алюминиевые сплавы при ограниченном предложении, цены на алюминиевые сплавы стремительно растут, и наоборот.

Спрос и предложение на алюминиевые сплавы будут зависеть от различных факторов, таких как:

i. Экономический рост в странах, связанных с отраслями, потребляющими большие объемы алюминиевых сплавов, может положительно влиять на спрос.

ii. Политика правительства, такая как принятие законов, влияющих на использование алюминиевых сплавов, или реализация импортных ограничений, повлияет на спрос и предложение.

iii. Высокие уровни переработки алюминиевых сплавов могут увеличить предложение и, следовательно, снизить стоимость и цену на алюминиевые сплавы.

iv. Уровень производства алюминия ведущими производящими странами будет определять предложение на рынке.

v. Стоимость альтернативных материалов, таких как сталь, повлияет на спрос на алюминиевые сплавы в прямой зависимости.

Как оценить стоимость алюминиевого сплава:

Стоимость алюминиевого сплава за фунт

В зависимости от марки алюминиевого сплава цены могут начинаться с 0,15 долларов за фунт, обычно для лома алюминия. Однако рыночные условия могут легко подтолкнуть цену до более чем доллара за фунт.

Самый дорогой алюминиевый сплав

Специализированные алюминиевые сплавы, созданные для специализированного использования и не для широкого рынка, могут быть самыми дорогими в теории. Самые дорогие алюминиевые сплавы обладают уникальными свойствами и изготавливаются из сложных производственных процессов и/или используют дорогие сырьевые материалы.

Aлюминиевый сплав 7075-T6, в котором цинк является основным легирующим элементом, в настоящее время является самым дорогим на рынке. Он подходит для:

• Приложений с высокими нагрузками, таких как детали для самолетов
• Известен своим высоким отношением прочности к массе
• Превосходной прочностью на усталость
• Хорошей предельной и пределительной прочностью.

Самый дешевый алюминиевый сплав

Самый дешевый алюминиевый сплав в большей степени состоит из чистого алюминия с уменьшенной концентрацией элементов легирования, как, например, марка 1100. AА 1100 содержит более 99% алюминия и очень малое количество меди в качестве элемента легирования.

AА 1100 обладает отличными свойствами, такими как формовочная способность, свариваемость и устойчивость к коррозии. Он используется в приложениях, таких как упаковка пищевых и напитков, отражатели для освещения и широкий спектр листовых металлов.

Факторы, которые следует учитывать при выборе алюминиевых сплавов

При выборе алюминиевого сплава для вашего применения в уме следует держать несколько факторов, которые следует учитывать, как указано ниже:

• Устойчивость к коррозии: Алюминиевые сплавы обладают выдающейся устойчивостью к коррозии, однако, в зависимости от вашего применения, вы обнаружите, что некоторые сплавы предлагают лучшую устойчивость к коррозии, чем другие.
• Стоимость: Факторы, такие как стоимость сырья и производственные затраты, влияют на общую стоимость алюминиевого сплава.
• Экологические соображения: Где существуют экологические проблемы или вопросы, особенно на стадии производства и применения, это становится важным фактором.
• Формовочная способность: Формовочная способность алюминиевых сплавов зависит от элементов легирования, что влияет на их способность к формированию.
• Обрабатываемость: Обработка является ключевой в формировании алюминиевых сплавов в желаемую форму и поэтому должна рассматриваться при выборе сплава.
• Прочность и твердость: Алюминиевые сплавы обладают различными уровнями прочности и твердости в зависимости от их элементного состава и обработки.
• Свариваемость: Некоторые алюминиевые сплавы затрудняют сварку и следует избегать их там, где сварка предполагается в качестве ключевого процесса обработки.

Международные стандартные обозначения для алюминиевых сплавов

Существует несколько международных стандартных обозначений для алюминиевых сплавов, используемых для классификации алюминиевых сплавов в зависимости от их состава.

Эти обозначения широко применяются в мире:

Алюминиевая ассоциация (AA)

Эта система принята во всем мире и представляет собой четырехзначный числовой код, предшествующий начальными буквами AA для идентификации алюминиевого сплава.

Принимая форму AA (XXX.X), у нас есть:

• 1^я цифра – основной сплавляющий элемент
• 2^я и 3^я цифры – различные сплавы для каждой серии
• 4^я – выражает состояние сплава

Система унифицированных обозначений (UNS)

Система унифицированных обозначений использует пятизначный код с префиксной буквой для идентификации материала. Например, алюминий и его сплавы обычно содержатся в диапазоне от A00001 до A99999.

Японские промышленные стандарты (JIS)

Обозначение JIS идентифицирует алюминиевые сплавы в формате JIS H XXXX, где XXXX – это четырехзначный код для алюминиевого сплава.

Европейская норма (EN)

Это обозначение было предложено Европейским союзом и имеет два примечательных формата, где XXXX обозначает цифровой код:

• EN AW-XXXX (для обработанных алюминиевых сплавов) или
• EN AC-XXXX (для литых алюминиевых сплавов).

Международная организация по стандартизации (ISO)

Формат ISO использует префикс для указания материала, в данном случае Al для алюминия, за которым следует химический состав сплава.

Например, Al-Mg1SiCu обозначает алюминиевый сплав, содержащий магний в качестве основного легирующего элемента, кремний и медь.

Взгляд на перспективы в отрасли легированных алюминиевых сплавов

· Новые разработки и исследования по алюминиевым сплавам

По всему миру предпринимаются усилия для внедрения новых алюминиевых сплавов с улучшенными свойствами и более низкой стоимостью. Некоторые из этих разработок включают:

Сочетания алюминия с использованием следующих элементов:

a. Литий

Проводятся работы по соединению алюминия с литием в качестве основного сплавляющего элемента для достижения высокопроизводительных сплавов. Использование лития в алюминиевых сплавах имеет потенциал улучшить их прочность относительно веса, сопротивляемость коррозии, жесткость и устойчивость к усталостному разрушению.

b. Скандий

Этот элемент стремится улучшить свариваемость алюминиевых сплавов, повысить предел прочности и уменьшить образование трещин при высоконапряженных нагрузках. Однако скандий по-прежнему очень дорог из-за своего редкого вхождения в руды других элементов.

c. Бериллий

Сочетание алюминия с бериллием усилит прочность алюминиевого сплава и также повысит его жесткость относительно веса.

Кроме того, использование бериллия может обеспечить большую устойчивость при высоких температурах, учитывая его низкий коэффициент термического расширения. Однако бериллий представляет вызов в виде токсичности для людей и окружающей среды, не говоря уже о его высокой цене.

Легирование при производстве

Проводятся новые разработки для использования алюминиевых сплавов в легировании, таком как 3D-печать. Ведутся исследования по разработке алюминиевых сплавов с необходимыми свойствами, такими как прочность, пластичность и теплостойкость, подходящими для 3D-печати.

Переработка алюминиевых сплавов

Переработка алюминиевых сплавов существует уже довольно долгое время, хотя ее эффективность не составляет сто процентов. Учитывая глобальные усилия и заботу о экологии, исследователи стремятся разработать более эффективные методы переработки.

Основные задачи заключаются в увеличении уровня переработки по всему миру за счет разработки более эффективных методов переработки алюминиевых сплавов. Также предпринимаются усилия по снижению экологического воздействия производства алюминиевых сплавов и сохранению природных ресурсов.

Перспективные применения алюминиевых сплавов

Прочность алюминиевых сплавов привела к их использованию в новых и инновационных областях, поскольку их свойства дальше совершенствуются. Поскольку мир быстро меняется с появлением более передовых технологий, использование алюминиевых сплавов обречено на увеличение.

Следует ожидать использование алюминиевых сплавов в следующих областях:

Биомедицинские имплантаты

Основные требуемые качества для биомедицинских имплантатов, таких как протезы конечностей, костные пластины и зубные протезы, включают биосовместимость и устойчивость к коррозии. Разрабатываются алюминиевые сплавы, обладающие такими качествами, чтобы обеспечить более доступную альтернативу титановым имплантатам.

Строительство

На протяжении многих лет сталь была основным металлом для строительных работ благодаря своим отличным прочностным свойствам и производительности. Алюминиевые сплавы нашли ограниченное применение в строительстве, поскольку сталь все еще царствует в основных аспектах, таких как изготовление балок, столбов и стропил.

Исследователи нацелены на разработку алюминиевых сплавов с производительностью прочности, сравнимой с прочностью стали, способных заменить ее в строительстве. Это значительно снизит затраты на строительство, учитывая доступность алюминиевых сплавов и их возможность для переработки.

Электромобили

По мере увеличения спроса на электромобили и автомобили с автопилотом возникает необходимость делать их еще более дешевыми и доступными. Алюминиевые сплавы являются идеальным материалом благодаря своим отличным механическим свойствам, таким как легкость и высокая прочность.

Алюминиевые сплавы могут использоваться для изготовления боковых панелей, корпусов аккумуляторов и других конструкционных частей в этих транспортных средствах. Кроме того, их возможность бесчисленное количество раз подвергаться переработке, не влияя на их качества, работает в их пользу.

Возобновляемая энергия

Усилия на благо зеленой планеты сейчас являются основным приоритетом для большинства правительств, поощряющих использование возобновляемых источников энергии. Альтернативы традиционным источникам энергии, таким как ветряная и солнечная энергия, становятся ведущими, обуславливая разработки.

Учитывая механические свойства алюминиевых сплавов, такие как устойчивость к коррозии и прочность, их использование в этой отрасли очевидно. Компоненты для ветрогенераторов, такие как лопасти, и рамы солнечных панелей могут быть сделаны из алюминиевых сплавов.

Алюминиевые сплавы в зависимости от применения

Алюминиевые сплавы для авиационных применений

Алюминиевые сплавы, используемые в авиационной отрасли, ценятся за их высокое отношение прочности к весу, устойчивость к коррозии и хорошую теплопроводность. Основные сплавы включают:

AA 2024

Использует медь в качестве основного сплавляющего элемента, в дополнение к небольшим количествам цинка, магния и марганца, проявляя высокую прочность и прочность. Он находит широкое применение для создания шасси, каркасов фюзеляжа и крыльев самолетов.

AA 2090

Он использует медь в сочетании с литием и цирконием в качестве легирующих элементов. Он находит применение в изготовлении жестких перемычек балки для авиационных полов, частей фюзеляжа и крыльев благодаря своим высоким прочностным свойствам.

AA 6061

Использует магний и кремний в качестве основных элементов в процессе легирования, обладая высокой прочностью благодаря преципитационному упрочнению. Он также свариваемый и устойчив к коррозии, находит широкое применение в изготовлении воздушного судна крылья и фюзеляжей.

AA 6061 также используется в строительстве лодок и изготовлении газовых цилиндров для хранения под высоким давлением, таких как акваланги. Некоторые транспортные средства используют AA 6061 для создания их шасси.

AA 7010

С цинком в качестве основного элемента 7010 обладает достойными прочностными свойствами с высокой устойчивостью к коррозии и сопротивлением повреждениям. Это кованый алюминиевый сплав, который используется в изготовлении деталей для авиационного применения.

AA 7050

Обладает свойствами, такими как прочность, устойчивость к коррозии под нагрузкой и прочность благодаря содержанию цинка и магния. Он поддаётся термической обработке с относительно высокой электрической проводимостью, используемой при производстве авиационных деталей, таких как перемычки, каркасы фюзеляжа и обшивка крыльев.

AA 7055

Обладает высокой пределом прочности более 550 МПа и является кованым алюминиевым сплавом, который поддаётся термической обработке. Это качество прочности позволяет его использование в строительстве каркасов самолётов.

Примеры деталей включают обшивку крыльев из алюминиевого сплава, алюминиевую конструкцию самолёта, алюминиевый фюзеляж и другие детали алюминиевых воздушных судов.

Алюминиевые сплавы для автомобильных применений

Алюминиевые сплавы для автомобильных применений обладают такими свойствами, как теплостойкость, устойчивость к коррозии и высокая прочность. Некоторые алюминиевые сплавы, используемые в автомобильной промышленности, включают:

AA 5182

Использует магний и марганец в процессе легирования с алюминием, обеспечивая высокую прочность различным деталям, используемым в автомобильной промышленности.

AA 6013

Вы найдете его используемым в современных транспортных средствах для создания тормозной системы и деталей двигателя.

AA 7068

Способный к термической обработке с невероятными прочностными свойствами, такими как предел прочности на разрыв до 700 МПа, сравнимыми с некоторыми типами стали. В автомобильной промышленности AA 7068 используется для создания шатунов, топливных насосов и клапанов двигателя.

AA 7075

Включение цинка в этот сплав придаёт улучшенные механические свойства, такие как прочность, устойчивость к усталости, пластичность и прочность. Он проявляет себя замечательно в условиях высоких нагрузок, находя применение в автомобильных передачах и валовых механизмах, а также в деталях клапанов.

Примеры применения: алюминиевые легкосплавные колёса, алюминиевые диски, алюминиевый блок двигателя, алюминиевый поршневой сплав и другие детали автомобилей из алюминия.

Алюминиевые сплавы для криогенных применений

Криогенные применения включают условия очень низких температур и, следовательно, требуют алюминиевых сплавов, способных сохранять структурную целостность в таких случаях. Некоторые подходящие алюминиевые сплавы для использования в этом случае перечислены ниже:

AA 5059

Комбинируя алюминий и магний, он не подвергается термической закалке, вместо этого используется упрочение от деформации или холодная обработка для укрепления. Он свариваем и устойчив к коррозии и используется в криогенных баках для пропеллантов, используемых в многократно используемых ракетах.

AA 5083

В дополнение к алюминию и магнию, этот сплав содержит небольшие количества хрома и марганца с невероятной устойчивостью к химическим веществам и солёной воде. Он также не подвергается термической обработке с относительно высокими прочностными параметрами, не предназначен для использования при температурах выше 65 °C.

Следовательно, AA 5083 используется в криогенных применениях, поскольку он может достигать до -195 °C в условиях охлаждения. Этот материал известен тем, что увеличивает свои прочностные параметры, когда он достигает этой температуры, продемонстрировав превосходную устойчивость к разрушениям.

Примеры включают алюминиевое оборудование для холодильников.

Алюминиевые сплавы для морских приложений

Морские приложения акцентируют внимание на стойкость к коррозии из-за высокой взаимодействия морских конструкций и судов с морской водой. В связи с этим материалы, используемые в этих условиях, должны обладать высокой устойчивостью к коррозии, чтобы предотвратить ускоренный износ.

AA 5052

Структурный состав AA 5052 содержит алюминий и магний, что обеспечивает улучшенную твердость и стойкость к коррозии при помощи процессов холодной обработки. Этот сплавный материал чаще всего применяется в морских конструкциях благодаря своей устойчивости к коррозии в соленых средах.

AA 5059

В отличие от термического упрочнения, данное алюминиево-магниевое сочетание использует холодную обработку или упрочнение деформацией, что значительно улучшает его прочностные характеристики. Он также свариваемый без повреждения его структуры и используется для строительства корпусов морских судов, поскольку также обладает стойкостью к коррозии.

Поскольку термическая обработка слабо влияет на прочность, 5059 легко свариваем и сохраняет большую часть своей механической прочности.

AA 5083

Выдающееся свойство этого сплавного материала – его устойчивость к разрушению под воздействием химических веществ и соленой воды. Он также сохраняет свою механическую прочность после сварки, что позволяет использовать его в судостроении и строительстве морских нефтяных вышек.

AA 5086

Вы можете сваривать этот сплавной материал, подверженный упрочнению деформацией или холодной обработке для увеличения его прочности. Кроме того, он обладает высокой стойкостью к коррозии, что позволяет его использование в судостроении и изготовлении посадочных площадок для морских судов.

AA 6061

Основными сплавляющими элементами здесь являются магний и кремний, обеспечивающие достойные механические свойства, такие как хорошая свариваемость и стойкость к коррозии. Они способны выдерживать абразивное воздействие, что позволяет использовать их при строительстве лодок и яхт.

Примеры применения включают лодки из алюминиевого сплава, алюминиевые сплавные кабели в морской промышленности, детали кораблей из алюминиевого сплава и т. д.

Алюминиевые сплавы для конструкционных применений

Многие конструкционные применения требуют использования механически прочных материалов, особенно тех, которые устойчивы к коррозии и обладают высокой прочностью. Алюминиевые сплавы предоставляют вам эти качества в следующей форме:

AA 3003

Использует марганец наряду с алюминием в качестве основных элементов в сплавлении, способное к холодной обработке для увеличения прочности. Он обладает приемлемыми качествами, такими как стойкость к коррозии, прочность и податливость, обычно преобразуем в листы, используемые в качестве крыш, желобов и обшивки.

AA 4043

Содержит кремний в больших количествах в сплавной структуре, достаточно эффективно сопротивляется коррозии и часто используется при сварке в качестве наполнителя. Это позволяет его использование в конструкционных применениях, где он используется для соединения других металлических листов.

AA 5005

Этот алюминиевый сплав содержит магний в своей структуре и обладает исключительной стойкостью к коррозии под воздействием окружающей среды. Он способен достичь приемлемых прочностных характеристик, что позволяет его использование в архитектурных приложениях, обычно в качестве декоративных элементов.

AA 5052

Используя следовые элементы хрома вместе с алюминием и магнием, этот сплавной материал обладает хорошей стойкостью к коррозии и прочностными свойствами. Его конструкционное применение распространяется на изготовление металлических листов, используемых в обшивке и кровле, напольных панелей и заклепок.

AA 6063

Этот сплавной материал способен к термической обработке, позволяющей процессы, такие как сварка и экструзия в сложные формы. Он является отличным материалом в архитектурных работах, таких как изготовление рам для окон и дверей, мебели и трубопроводных систем.

AA 7049

Этот сплав в основном обрабатывается путем ковки, что придает ему впечатляющие качества сопротивления напряжениям, трещинам и коррозии. Детали, используемые в конструкционных разработках, могут быть изготовлены из этого алюминиевого сплава.

Примеры применения включают коробки из алюминиевого сплава, кронштейны из алюминиевого сплава, кейсы из алюминиевого сплава, двери и окна из алюминиевого сплава, сварочные стержни из алюминиевого сплава, штативы из алюминиевого сплава, экструзионные профили из алюминиевого сплава, ограды из алюминиевого сплава и т. д.

Военные приложения

Военные приложения требуют материалов с впечатляющими физическими и механическими характеристиками, такими как прочность, стойкость к коррозии, тепловые свойства и твердость.

Распространенные сплавы:

AA 2195

Содержит медь как основной сплавляющий элемент наряду с элементами, такими как литий, магний, серебро и цирконий. Он обладает высоким отношением прочности к массе, что позволяет его использование при изготовлении топливных баков для военных истребителей.

AA 2219

Вы можете термически обработать этот алюминиевый сплав для увеличения прочности за счет снижения пластичности. Наличие меди в качестве основного сплавляющего элемента затрудняет его устойчивость к коррозии и свариваемости, однако его можно облицевать или покрывать краской.

Сплав 2219 обрабатывается методом ковки и экструзии, что приводит к высокой ударной вязкости и сопротивлению трещинам от коррозии. В результате этот алюминиевый сплав используется в сверхзвуковых военных истребителях для изготовления конструкционных частей и обшивки.

AA 5086

Его сварочная способность и приемлемая коррозионная стойкость делают его популярным в изготовлении бронированных транспортных средств, используемых военными.

AA 7039

Использование цинка в качестве основного сплавляющего элемента, этот сплав обрабатывается методом ковки и поддается термической обработке. Его сопротивление трещинам от напряжения и коррозии, а также обрабатываемость делают его идеальным для военного использования в качестве материала брони.

AA 2519

Также в основном используется медь в качестве основного сплавляющего элемента, он использует следовые количества кремния, магния, железа, цинка, титана, марганца и ванадия. Он используется в военных целях для изготовления брони для самолетов благодаря своим баллистическим характеристикам и стойкости к коррозионной усталости.

AA 7049

Этот алюминиевый сплав может изготавливать высокоэффективные и обрабатываемые детали, способные выдерживать коррозию, усталость и трещины. Он широко используется в оборонной промышленности для изготовления частей ракет и авиационных деталей, таких как цилиндры для посадочных шасси.

Примеры применения включают алюминиевые сплавные пули, алюминиевые сплавы для постройки военных кораблей, алюминиевый сплав в истребителях и т. д.
Важным аспектом алюминиевых сплавов, используемых в медицинских приложениях, является отсутствие загрязнений и, следовательно, высокая устойчивость к коррозии. Некоторые из алюминиевых сплавов, используемых в медицинской сфере, перечислены ниже:

AA 3004

Содержа magnesium в его структуре, он способен выдерживать холодную обработку, что приводит к низкой пластичности, но высоким прочностным состояниям. Его обработываемость, достаточная прочность и устойчивость к коррозии позволяют использовать его для изготовления стерильных контейнеров для медицинского хранения.

AA 7068

Использует цинк в качестве сплавного элемента, делая его высокопрочным сплавом, сравнимым со сталью и способным к термической обработке. Его прочность и химическая стойкость позволяют использовать его для изготовления медицинских устройств, таких как протезы.

Распространенные примеры включают в себя алюминиевое диагностическое оборудование, алюминиевые шкафы, алюминиевое хирургическое оборудование и т. д.

Другие применения:

• Спортивные и рекреационные мероприятия, где используются алюминиевые велосипедные рамы, алюминиевые бейсбольные биты из сплава, алюминиевые велосипеды, алюминиевая база для самоката и т. д.
• Бытовая техника, включающая алюминиевую посуду, алюминиевый барабан сушильной машины из сплава, складной алюминиевый стол, зеркало из алюминиевого сплава
• Алюминиевая ювелирная продукция, алюминиевая сковорода, тепловой радиатор из алюминиевого сплава и т. д.

Бонусные ЧАВО

1. Как соотносятся стальной сплав и алюминиевые сплавы?

В следующей таблице суммируется сравнение между стальным сплавом и алюминиевым сплавом.

2. Может ли алюминиевый сплав ржаветь?

Нет. Алюминий является немагнитным элементом, который не ржавеет. Вместо этого он обладает высокой устойчивостью к коррозии, образуя защитный слой на своей поверхности при воздействии.

3. Как сравнить алюминиевый сплав с медным сплавом?

Сравнение проводится между сплавами меди и алюминия в следующей таблице:

4. Является ли алюминиевый сплав магнитным?

Алюминиевые сплавы по своей природе немагнитные, но они обладают парамагнитными свойствами при подвержении магнитному полю.

5. Как сравнивается магниевый сплав с алюминием?

Краткое сравнение между магниевым сплавом и алюминиевым сплавом представлено в таблице ниже:

6. Как сравниваются алюминиевый и латунный сплавы?

7. Чем уникален алюминиевый сплав NASA 398?

Алюминиевый сплав NASA 398 является кремниевым сплавом, обладающим высокой пластичностью, выдающимися прочностными характеристиками и твердостью. Он обладает впечатляющей стойкостью к высоким температурам, достигающим 400 ^oC.

Алюминиевый сплав NASA 398 используется в автомобильных двигателях в качестве цилиндров и поршней. Они менее устойчивы к износу, и низкий коэффициент теплового расширения снижает искажение при повышенных температурах.

8. Как сплав скандия отличается от алюминиевого сплава?

Сплавы скандия демонстрируют впечатляющую прочность по сравнению с алюминиевыми сплавами при хорошей температурной производительности. Когда вы сочетаете скандий с марками алюминиевых сплавов, такими как AA 5000, вы получаете материалы с более высокими предельными прочностями.

9. Какой из алюминиевых сплавов самый прочный?

AA 7075 проявляет наибольшую прочностную характеристику среди коммерческих марок алюминиевых сплавов с предельной тяговой прочностью более 570 МПа. Это делает его превосходным даже по сравнению с некоторыми мягкими сталями.

Ниже приведено сравнение предельных тяговых прочностей марок алюминиевых сплавов в виде таблицы:

Вывод

Как видите, алюминиевый сплав играет важную роль в современных инженерных приложениях. Однако вам необходимо выбрать подходящий сплав для алюминия, выбрать лучшую технику обработки и отделки.

Для всех ваших процессов обработки алюминиевых сплавов KDM предлагает идеальное решение для всех ваших потребностей.