Az alumínium és az alumíniumötvözetek típusai

Tiszta alumínium

A tiszta alumínium jellemzője az alacsony sűrűség, ami 2,72g/cm³, a vas vagy a réz sűrűségének csak körülbelül egyharmada. Jó vezetőképesség és hővezető képesség, csak az ezüst és a réz után. Az alumínium kémiai tulajdonságai nagyon aktívak.

A levegőben, az alumínium felülete oxigénnel egyesülve sűrű Al2O3 védőfóliát képezhet, amely megakadályozza az alumínium további oxidációját. Ezért, Az alumínium levegőben és vízben jó korrózióállósággal rendelkezik, de nem tud ellenállni a savnak, alkáli, és sókorrózió.

Az alumínium felületközpontú köbös rácsos és jó plaszticitású (d=50%, ψ=80%). Feldolgozható profilokká, például vezetékekké, lemezeket, csíkok, és csövek hideg vagy meleg nyomáson keresztül, de az ereje nem nagy, σb＝80 MPa， Hideg feldolgozás után, σb＝(150～ 250)MPa。 Tehát a tiszta alumíniumot főleg vezetékek készítésére használják, kábelek, hűtőbordák, és napi szükségletek vagy ötvözetek, amelyek rozsda- és korrózióállóságot, de alacsony szilárdsági követelményeket igényelnek.

A kereskedelmi tisztaságú alumínium nem olyan tiszta, mint a vegytisztaságú alumínium, mivel olyan szennyeződéseket tartalmaz, mint a Fe, És, stb. különböző mértékben. Minél több szennyeződés van jelen az alumíniumban, annál kisebb a vezetőképessége, hővezető képesség, légköri korrózióval szembeni ellenállás, és plaszticitás.

Hazánkban az ipari tisztaságú alumínium minőségeit a szennyeződések határértéke alapján határozzák meg, mint például az L1 L2、L3……。 L az első kínai pinjin karakter “alumínium”, és minél magasabb az utána csatolt sorszám, annál kisebb a tisztasága.

Alumínium ötvözet

A tiszta alumínium alacsony szilárdságú, és nem alkalmas szerkezeti anyagként. Erősségének javítására, a leghatékonyabb módszer az ötvöző elemek, például a Si hozzáadása, Cu, Mg, Mn, stb. alumíniumötvözet készítéséhez (meteorkő). Ezek az alumíniumötvözetek nagy szilárdságúak, de még mindig van alacsony sűrűségű, különösen nagy fajlagos szilárdság (azaz. a szilárdsági határ és a sűrűség aránya), valamint jó hővezető képesség és korrózióállóság.

Alumíniumötvözetek osztályozása

Az alumíniumötvözetek összetételének és gyártási folyamatának jellemzői szerint, két kategóriába sorolhatók: deformált alumíniumötvözetek és öntött alumíniumötvözetek.
Ha az ötvözet összetétele kisebb, mint D/pont, hevítve egyfázisú szilárd oldat szerkezetet képezhet, jó plaszticitású és nyomás alatti feldolgozásra alkalmas, ezért nevezik deformált alumíniumötvözetnek.

Alumíniumötvözetek, amelyek összetétele kisebb, mint az F-pont alakváltozása, amelynek szilárd oldat-összetétele nem változik a hőmérséklettel és hőkezeléssel nem erősíthető, hőkezeléssel megerősített alumíniumötvözeteknek nevezik; F és D közötti összetételű ötvözet, amelynek szilárd oldatának összetétele a hőmérséklettel változik, hőkezeléssel erősíthető, ezért nevezik alumíniumötvözetnek, amely hőkezeléssel megerősíthető.

D/pontnál nagyobb összetételű ötvözetek, alacsony olvadáspontú eutektikus szerkezet, jó folyóképesség, öntésre alkalmas, öntött alumíniumötvözeteknek nevezik, de nyomás alatti feldolgozásra nem alkalmas.

A deformálható alumíniumötvözetek rozsdaálló alumíniumba is besorolhatók, kemény alumínium, ultra kemény alumínium, és kovácsolt alumínium fő teljesítményjellemzőik szerint.
Az öntött alumíniumötvözetek a különböző fő ötvözőelemek szerint is osztályozhatók: Igen-re, Al Cu, Al Mg, Al Zn, stb.

Az alumíniumötvözet hőkezelési jellemzői

Az alumíniumötvözetek nem csak szilárdságukat javíthatják a hideg deformációs munkakeményítés révén, hanem hőkezeléssel tovább fokozzák szilárdságukat – “életkori keményedés” módszer.
Az alumíniumötvözet hőkezelési mechanizmusa eltér az acélétól. Kioltás után, az acél keménysége és szilárdsága azonnal megnő, miközben a plaszticitás csökken. Az F és D/ közötti komponenseket tartalmazó alumíniumötvözetek az alfafázisú tartományba hevíthetők, szigetelt, és vízhűtéssel leállítjuk, így szobahőmérsékleten túltelített alfa-szilárd oldatokat kapunk. Erősségüket és keménységüket nem lehet azonnal növelni, de plaszticitásuk jelentősen javul. Ezt a folyamatot kvencselésnek vagy oldatkezelésnek nevezik.

A kioltás után kapott túltelített szilárd oldat instabilitása miatt, hajlamos egy második fázis kicsapódására (erősítő szakasz). Miután egy ideig szobahőmérsékleten hagyták, vagy alacsony hőmérsékleten melegítették, az atomok képesek mozogni a rácson belül, és fokozatosan stabil állapotba kerülni, ami a szilárdság és a keménység jelentős növekedését eredményezi, míg a plaszticitás csökken. Az ötvözet szilárd oldatos kezelés után idővel tovább erősödő jelenségét ún “életkori keményedés” vagy “életkori keményedés”. A szobahőmérsékleten végrehajtott öregedési folyamatot természetes öregedésnek nevezzük, míg a melegítési körülmények között végrehajtott öregedési folyamatot mesterséges öregítésnek nevezzük.

Deformálható alumíniumötvözet

1. Rozsdamentes alumínium ötvözet

A fő ötvözőelemek a Mn és a Mg. Ez az ötvözettípus kovácsolás és izzítás után egyfázisú szilárd oldat, így jó a korrózióállósága és plaszticitása. A rozsdaálló alumínium minőséget a kínai Pinyin előtag képviseli “LF” egy sorszám követi. Ilyen például az LF5, LF11, LF21, stb. Ezt az ötvözettípust elsősorban hengerlésre használják, hegesztés, vagy kis terhelésű korrózióálló szerkezeti elemek, mint például az olajtartályok, csövek, vezetékek, könnyű terhelésű csontvázak, és különféle háztartási gépek. Mindenféle rozsdagátló alumíniumötvözet olyan alumíniumötvözet, amelyet hőkezeléssel nem lehet megerősíteni. Az ötvözet szilárdságának javítására, hidegnyomásos feldolgozás alkalmazható, amely munkakeményedést eredményezhet.

2. Kemény alumínium ötvözet

A duralumínium alapvetően egy Al Cu Mg ötvözet kis mennyiségű mangánnal. A különböző típusú duralumíniumok öregedéssel megerősíthetők, de korrózióállóságuk gyenge, különösen a tengervízben. Ezért, A védelmet igénylő kemény alumínium alkatrészeket kívülről nagy tisztaságú alumínium borítja, így alumínium bevonatú kemény alumínium anyagok készülnek. A kemény alumínium minőségek a kínai pinjin előtagot használják “LY” egy sorszám követi, mint például az LY1 (szegecs kemény alumínium), LY11 (szabványos kemény alumínium), és LY12 (nagy szilárdságú kemény alumínium).
A kemény alumínium nagy fajlagos szilárdságú szerkezeti anyag, amelyet széles körben alkalmaztak a repülési iparban és a műszergyártásban.

3. Szuper kemény alumínium ötvözet (SD ötvözet)

Ez egy Al Cu Mg Zn ötvözet, which is made by adding Zn to hard aluminum. This type of alloy is currently the strongest aluminum alloy, with higher specific strength, hence it is called superhard aluminum. The disadvantage is also poor corrosion resistance, which can increase the artificial aging temperature or aluminum coating.
The grade of ultra hard aluminum alloy is represented by the Chinese Pinyin prefix “LC” egy sorszám követi. LC4, LC6, stb. are commonly used to manufacture important components with high stress, such as aircraft beams.

4. Forged aluminum alloy

It is an Al Cu Mg Si alloy with a variety of alloying elements, but the content of each element is relatively low, thus it has good thermoplastic and corrosion resistance, and its strength is comparable to that of hard aluminum. After quenching and aging, the strength can be improved.
A kovácsolt alumíniumötvözet minőségét a kínai Pinyin előtag képviseli “LD” egy sorszám követi, mint például az LD5, LD7, stb. Kiváló kovácsolási teljesítményének köszönhetően, főleg olyan alkatrészek kovácsolására vagy kovácsolására használják, amelyek nagy terhelést viselnek repülőgépeken vagy dízelmozdonyokon.

Öntött alumínium ötvözet

Sokféle öntött alumíniumötvözet létezik, amelyek közül az alumínium-szilíciumötvözetek jó öntési teljesítménnyel rendelkeznek, kellő erő, és alacsony sűrűségű, és széles körben használják, több mint 50% az öntött alumíniumötvözetek teljes termeléséből. Si-t tartalmazó Al Si ötvözetek (10-13)% a legjellemzőbb alumínium-szilíciumötvözetek, eutektikus összetételhez tartozik, közismert nevén “szilícium alumínium ötvözetek”.

Az öntött alumíniumötvözet minőségét a kínai Pinyin előtag jelöli “Z”+Al+egyéb fő elem szimbólumok és a szó százalékos tartalma “öntvény”. Például, A ZAlSi12 öntött Al Si ötvözetet jelent 12% És.

Az ötvözet kódját a kínai pinjin előtag jelöli “ZL” a “öntött alumínium” három számjegy követi. Az első számjegy az ötvözet kategóriáját jelöli, míg a második és harmadik számjegy az ötvözet sorszámát jelzi.

A ZL102 példa az Al Si sorozatszámú öntött alumíniumötvözetet mutatja be. 2.
Az öntött alumíniumötvözetet általában könnyű alkatrészek gyártására használják, korrózióálló, összetett formájúak, és bizonyos mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek. Ilyen például az alumíniumdugattyúk, műszerházak, vízhűtéses motorhenger alkatrészek, karterek, stb.