Vrste aluminijuma i aluminijskih legura

Čisti aluminijum

Karakteristika čistog aluminijuma je njegova mala gustina, što je 2,72g/cm³, samo oko jedne trećine gustine gvožđa ili bakra. Dobra provodljivost i toplotna provodljivost, odmah iza srebra i bakra. Hemijska svojstva aluminijuma su veoma aktivna.

U vazduhu, površina aluminijuma se može spojiti sa kiseonikom i formirati gusti Al2O3 zaštitni film, koji sprečava dalju oksidaciju aluminijuma. Stoga, Aluminij ima dobru otpornost na koroziju na zraku i vodi, ali ne može odoljeti kiselini, alkali, i korozija soli.

Aluminij ima kubičnu rešetku centriranu na lice i dobru plastičnost (d=50%, ψ=80%). Može se obraditi u profile kao što su žice, ploče, trake, i cijevi pod hladnim ili toplim pritiskom, ali njegova snaga nije velika, σb＝80MPa， Nakon hladne obrade, σb＝(150~250)MPa。 Dakle, čisti aluminijum se uglavnom koristi za proizvodnju žica, kablovi, hladnjaka, i dnevne potrebe ili legure koje zahtijevaju otpornost na rđu i koroziju, ali niske zahtjeve za čvrstoćom.

Aluminij komercijalne čistoće nije tako čist kao aluminij kemijske čistoće, jer sadrži nečistoće kao što je Fe, I, itd. u različitom stepenu. Što je više nečistoća prisutno u aluminijumu, što je manja njegova provodljivost, toplotna provodljivost, otpornost na atmosfersku koroziju, i plastičnost.

Klase industrijskog čistog aluminijuma u našoj zemlji su formulisane na osnovu granice nečistoća, kao što je L1 L2、L3……。 L je prvi kineski pinjin znak za “aluminijum”, i što je veći redni broj prikačen iza njega, što je niža njegova čistoća.

Aluminijumska legura

Čisti aluminijum ima malu čvrstoću i nije prikladan kao konstrukcijski materijal. Da poboljša svoju snagu, najefikasnija metoda je dodavanje legirajućih elemenata kao što je Si, Cu, Mg, Mn, itd. za pravljenje legure aluminijuma (aerolit). Ove legure aluminijuma imaju visoku čvrstoću, ali ipak imam niske gustine, posebno visoke specifične čvrstoće (tj. odnos granice čvrstoće i gustine), kao i dobra toplotna provodljivost i otpornost na koroziju.

Klasifikacija aluminijskih legura

Prema sastavu i karakteristikama procesa proizvodnje aluminijumskih legura, mogu se podijeliti u dvije kategorije: deformisane aluminijumske legure i livene aluminijumske legure.
Kada je sastav legure manji od D/tačka, može formirati jednofaznu strukturu čvrstog rastvora kada se zagreje, sa dobrom plastičnošću i pogodan za obradu pod pritiskom, stoga se naziva deformisana legura aluminijuma.

Aluminijske legure sa sastavom manjim od F-tačke u deformaciji, čiji se sastav čvrstog rastvora ne menja sa temperaturom i ne može se ojačati termičkom obradom, nazivaju se neojačane aluminijumske legure termičkom obradom; Legura sastava između F i D/, čiji se sastav čvrstog rastvora menja sa temperaturom, mogu se ojačati termičkom obradom, stoga se naziva legura aluminijuma koja se može ojačati termičkom obradom.

Legure sa sastavom većim od D/point, eutektička struktura niske tačke topljenja, dobra tečnost, pogodan za livenje, nazivaju se legure livenog aluminijuma, ali nije pogodan za obradu pod pritiskom.

Deformabilne aluminijumske legure se takođe mogu klasifikovati u aluminijum otporan na rđu, tvrdi aluminijum, ultra tvrdi aluminijum, i kovanog aluminijuma prema njihovim glavnim karakteristikama performansi.
Legure aluminijuma za livenje se takođe mogu klasifikovati prema različitim glavnim legirajućim elementima: Da, Al Cu, Al Mg, Al Zn, itd.

Karakteristike termičke obrade legure aluminijuma

Aluminijske legure ne samo da mogu poboljšati svoju čvrstoću očvršćavanjem hladnom deformacijom, ali i dodatno pojačavaju njihovu snagu termičkom obradom – “starostno otvrdnjavanje” metoda.
Mehanizam toplinske obrade legure aluminija razlikuje se od čelika. Nakon gašenja, tvrdoća i čvrstoća čelika se odmah povećavaju, dok se plastičnost smanjuje. Aluminijske legure sa komponentama između F i D/ mogu se zagrijati do alfa faze, izolovano, i ugašen hlađenjem vodom da bi se dobili prezasićeni alfa čvrsti rastvori na sobnoj temperaturi. Njihova snaga i tvrdoća se ne mogu odmah povećati, ali je njihova plastičnost značajno poboljšana. Ovaj proces se zove gašenje ili tretman rastvorom.

Zbog nestabilnosti prezasićene čvrste otopine dobivene nakon gašenja, postoji tendencija precipitacije druge faze (faza jačanja). Nakon što se neko vrijeme ostavi na sobnoj temperaturi ili zagrije na niskim temperaturama, atomi imaju sposobnost da se kreću unutar rešetke i postepeno prelaze u stabilno stanje, što rezultira značajnim povećanjem čvrstoće i tvrdoće, dok se plastičnost smanjuje. Fenomen daljeg ojačavanja legure nakon tretmana čvrstim rastvorom tokom vremena naziva se “starostno otvrdnjavanje” ili “starostno otvrdnjavanje”. Proces starenja koji se odvija na sobnoj temperaturi naziva se prirodno starenje, dok se proces starenja koji se odvija pod uslovima zagrevanja naziva veštačkim starenjem.

Deformabilna aluminijumska legura

1. Legura aluminijuma protiv rđe

Glavni legirajući elementi su Mn i Mg. Ova vrsta legure je jednofazna čvrsta otopina nakon kovanja i žarenja, tako da ima dobru otpornost na koroziju i plastičnost. Aluminij otporan na rđu predstavljen je kineskim prefiksom Pinyin “LF” nakon čega slijedi redni broj. Kao što je LF5, LF11, LF21, itd. Ova vrsta legure se uglavnom koristi za valjanje, zavarivanje, ili strukturne komponente otporne na koroziju s malim opterećenjima, kao što su rezervoari za ulje, cijevi, žice, laki skeleti, i razne kućne aparate. Sve vrste aluminijumskih legura protiv rđe su legure aluminijuma koje se ne mogu ojačati termičkom obradom. Za poboljšanje čvrstoće legure, može se primijeniti obrada hladnim pritiskom, što može dovesti do očvršćavanja.

2. Tvrda legura aluminijuma

Duraluminij je u osnovi Al Cu Mg legura sa malom količinom Mn. Različite vrste duraluminija mogu se ojačati starenjem, ali je njihova otpornost na koroziju slaba, posebno u morskoj vodi. Stoga, komponente od tvrdog aluminijuma koje zahtevaju zaštitu omotane su aluminijumom visoke čistoće sa vanjske strane kako bi se napravili aluminijumski obloženi tvrdi aluminijumski materijali. Tvrdi aluminijumski slojevi koriste kineski pinjin prefiks “LY” nakon čega slijedi redni broj, kao što je LY1 (zakovice tvrdi aluminijum), LY11 (standardni tvrdi aluminijum), i LY12 (tvrdi aluminijum visoke čvrstoće).
Tvrdi aluminijum je konstrukcijski materijal visoke specifične čvrstoće, koji se široko koristi u avio industriji i proizvodnji instrumenata.

3. Super tvrda legura aluminijuma (SD legura)

To je legura Al Cu Mg Zn, koji se dobija dodavanjem Zn tvrdom aluminijumu. Ova vrsta legure je trenutno najjača aluminijska legura, sa većom specifičnom snagom, stoga se naziva supertvrdi aluminijum. Nedostatak je i slaba otpornost na koroziju, koji mogu povećati temperaturu umjetnog starenja ili aluminijski premaz.
Razred ultra tvrde aluminijumske legure predstavljen je kineskim prefiksom Pinyin “LC” nakon čega slijedi redni broj. LC4, LC6, itd. se obično koriste za proizvodnju važnih komponenti sa visokim naprezanjem, kao što su zrake aviona.

4. Kovana legura aluminijuma

To je legura Al Cu Mg Si sa raznim legirajućim elementima, ali sadržaj svakog elementa je relativno nizak, stoga ima dobru termoplastičnu i otpornost na koroziju, a njegova snaga je uporediva sa čvrstoćom tvrdog aluminijuma. Nakon gašenja i starenja, snaga se može poboljšati.
Razred kovane legure aluminijuma predstavljen je kineskim prefiksom Pinyin “LD” nakon čega slijedi redni broj, kao što je LD5, LD7, itd. Zbog odličnih performansi kovanja, uglavnom se koristi za kovanje ili kovanje delova koji nose velika opterećenja na avionima ili dizel lokomotivama.

Legura livenog aluminijuma

Postoji mnogo vrsta livenih aluminijskih legura, među kojima legure aluminijuma silicijuma imaju dobre performanse livenja, dovoljnu snagu, i niske gustine, i široko se koriste, obračunava više od 50% ukupne proizvodnje livenih aluminijskih legura. Al Si legure koje sadrže Si (10-13)% su najtipičnije legure aluminijuma silicijuma, pripada eutektičkom sastavu, opšte poznato kao “silicijum-aluminijumske legure”.

Razred legure livenog aluminijuma predstavljen je kineskim prefiksom Pinyin “Z”+Svi+ostali glavni simboli elemenata i postotak sadržaja riječi “cast”. Na primjer, ZAlSi12 predstavlja livenu leguru Al Si koja sadrži 12% I.

Šifra za leguru je predstavljena kineskim prefiksom Pinyin “ZL” of “livenog aluminijuma” nakon čega slijede tri cifre. Prva znamenka predstavlja kategoriju legure, dok druga i treća znamenka označavaju redni broj legure.

Primer ZL102 predstavlja leguru aluminijuma za livenje Al Si serije br. 2.
Legura aluminijuma za livenje se obično koristi za proizvodnju delova koji su lagani, otporan na koroziju, imaju složene oblike, i imaju određena mehanička svojstva. Kao što su aluminijski klipovi, kućišta instrumenata, komponente cilindra motora sa vodenim hlađenjem, kućišta radilice, itd.