I tipi di alluminio e leghe di alluminio

Alluminio puro

La caratteristica dell'alluminio puro è la sua bassa densità, ovvero 2,72 g/cm³, solo circa un terzo della densità del ferro o del rame. Buona conduttività e conducibilità termica, secondo solo all'argento e al rame. Le proprietà chimiche dell'alluminio sono molto attive.

Nell'aria, la superficie dell'alluminio può combinarsi con l'ossigeno per formare una densa pellicola protettiva Al2O3, che impedisce l'ulteriore ossidazione dell'alluminio. Perciò, l'alluminio ha una buona resistenza alla corrosione nell'aria e nell'acqua, ma non può resistere all'acido, alcali, e corrosione del sale.

L'alluminio ha un reticolo cubico a facce centrate e una buona plasticità (d=50%, ψ=80%). Può essere trasformato in profili come fili, piatti, strisce, e tubi attraverso pressione fredda o calda, ma la sua forza non è elevata, σb＝80MPa， Dopo la lavorazione a freddo, σb＝(150~250)MPa。 Quindi l'alluminio puro viene utilizzato principalmente per realizzare fili, cavi, dissipatori di calore, e necessità quotidiane o leghe che richiedono resistenza alla ruggine e alla corrosione ma requisiti di bassa resistenza.

L’alluminio di purezza commerciale non è puro quanto l’alluminio di purezza chimica, poiché contiene impurità come Fe, E, eccetera. a vari livelli. Più impurità sono presenti nell'alluminio, minore è la sua conduttività, conduttività termica, resistenza alla corrosione atmosferica, e plasticità.

I gradi di alluminio puro industriale nel nostro Paese sono formulati in base al limite delle impurità, come L1 L2、L3……。 L è il primo carattere Pinyin cinese per “alluminio”, e maggiore è il numero di sequenza allegato dopo di esso, minore è la sua purezza.

Lega di alluminio

L'alluminio puro ha una bassa resistenza e non è adatto come materiale strutturale. Per migliorarne la forza, il metodo più efficace è aggiungere elementi di lega come il Si, Cu, Mg, Mn, eccetera. per produrre leghe di alluminio (aerolite). Queste leghe di alluminio hanno un'elevata resistenza, ma hanno ancora bassa densità, forza specifica particolarmente elevata (i.e. il rapporto tra il limite di resistenza e la densità), così come una buona conduttività termica e resistenza alla corrosione.

Classificazione delle leghe di alluminio

Secondo la composizione e le caratteristiche del processo produttivo delle leghe di alluminio, possono essere divisi in due categorie: leghe di alluminio deformate e leghe di alluminio pressofuso.
Quando la composizione della lega è inferiore a D/punto, può formare una struttura di soluzione solida monofase quando riscaldato, con buona plasticità e adatto alla lavorazione a pressione, quindi è chiamata lega di alluminio deformata.

Leghe di alluminio con composizione inferiore al punto F in deformazione, la cui composizione della soluzione solida non cambia con la temperatura e non può essere rafforzata dal trattamento termico, sono chiamate leghe di alluminio non rinforzate da trattamento termico; Lega con composizione compresa tra F e D/, la cui composizione della soluzione solida cambia con la temperatura, può essere rafforzato mediante trattamento termico, quindi è chiamata lega di alluminio che può essere rinforzata mediante trattamento termico.

Leghe con composizione maggiore di D/punto, struttura eutettica a basso punto di fusione, buona scorrevolezza, adatto per fusione, sono chiamate leghe di alluminio fuso, ma non adatto alla lavorazione a pressione.

Le leghe di alluminio deformabili possono essere classificate anche come alluminio antiruggine, alluminio duro, alluminio ultra duro, e alluminio forgiato in base alle loro principali caratteristiche prestazionali.
Le leghe di alluminio da fusione possono essere classificate anche in base ai diversi principali elementi di lega: A sì, Al Cu, Al Mg, AlZn, eccetera.

Caratteristiche del trattamento termico della lega di alluminio

Le leghe di alluminio non solo possono migliorare la loro resistenza attraverso l'incrudimento mediante deformazione a freddo, ma ne migliorano ulteriormente la resistenza attraverso il trattamento termico – “indurimento dovuto all'età” metodo.
Il meccanismo di trattamento termico della lega di alluminio è diverso da quello dell'acciaio. Dopo l'estinzione, la durezza e la resistenza dell'acciaio aumentano immediatamente, mentre la plasticità diminuisce. Le leghe di alluminio con componenti compresi tra F e D/possono essere riscaldate nella regione della fase alfa, isolato, e spento mediante raffreddamento ad acqua per ottenere soluzioni solide alfa sovrassature a temperatura ambiente. La loro forza e durezza non possono essere aumentate immediatamente, ma la loro plasticità è notevolmente migliorata. Questo processo è chiamato tempra o trattamento in soluzione.

A causa dell'instabilità della soluzione solida sovrasatura ottenuta dopo lo spegnimento, si tende a far precipitare una seconda fase (fase di rafforzamento). Dopo essere stato lasciato a temperatura ambiente per un periodo di tempo o riscaldato a basse temperature, gli atomi hanno la capacità di muoversi all'interno del reticolo e di passare gradualmente a uno stato stabile, con conseguente aumento significativo della resistenza e della durezza, mentre la plasticità diminuisce. Viene chiamato il fenomeno dell'ulteriore rafforzamento della lega dopo il trattamento in soluzione solida nel tempo “indurimento dovuto all'età” O “indurimento dovuto all'età”. Il processo di invecchiamento effettuato a temperatura ambiente è detto invecchiamento naturale, mentre il processo di invecchiamento effettuato in condizioni di riscaldamento è chiamato invecchiamento artificiale.

Lega di alluminio deformabile

1. Lega di alluminio antiruggine

I principali elementi di lega sono Mn e Mg. Questo tipo di lega è una soluzione solida monofase dopo forgiatura e ricottura, quindi ha una buona resistenza alla corrosione e plasticità. Il grado di alluminio antiruggine è rappresentato dal prefisso cinese Pinyin “LF” seguito da un numero sequenziale. Come LF5, LF11, LF21, eccetera. Questo tipo di lega viene utilizzata principalmente per la laminazione, saldatura, o componenti strutturali resistenti alla corrosione con carichi bassi, come i serbatoi dell'olio, tubi, fili, scheletri a carico leggero, e vari elettrodomestici. Tutti i tipi di leghe di alluminio antiruggine sono leghe di alluminio che non possono essere rinforzate mediante trattamento termico. Per migliorare la resistenza della lega, è possibile applicare la lavorazione a pressione a freddo, che può produrre incrudimento.

2. Lega di alluminio dura

Il duralluminio è fondamentalmente una lega Al Cu Mg con una piccola quantità di Mn. Vari tipi di duralluminio possono essere rafforzati dall'invecchiamento, ma la loro resistenza alla corrosione è scarsa, soprattutto in acqua di mare. Perciò, i componenti in alluminio duro che richiedono protezione sono avvolti con alluminio di elevata purezza all'esterno per realizzare materiali in alluminio duro rivestiti in alluminio. I gradi di alluminio duro utilizzano il prefisso cinese Pinyin “LY” seguito da un numero sequenziale, come LY1 (rivetto in alluminio duro), LY11 (alluminio duro standard), e LY12 (alluminio duro ad alta resistenza).
L'alluminio duro è un materiale strutturale con elevata resistenza specifica, che è stato ampiamente utilizzato nell'industria aeronautica e nella produzione di strumenti.

3. Lega di alluminio super dura (Lega SD)

È una lega Al Cu Mg Zn, che si ottiene aggiungendo Zn all'alluminio duro. Questo tipo di lega è attualmente la lega di alluminio più resistente, con forza specifica più elevata, quindi è chiamato alluminio superduro. Lo svantaggio è anche la scarsa resistenza alla corrosione, che può aumentare la temperatura di invecchiamento artificiale o il rivestimento in alluminio.
Il grado della lega di alluminio ultra dura è rappresentato dal prefisso cinese Pinyin “LC” seguito da un numero sequenziale. LC4, LC6, eccetera. sono comunemente usati per produrre componenti importanti sottoposti a sollecitazioni elevate, come le travi degli aerei.

4. Lega di alluminio forgiata

È una lega Al Cu Mg Si con una varietà di elementi di lega, ma il contenuto di ciascun elemento è relativamente basso, quindi ha una buona resistenza termoplastica e alla corrosione, e la sua resistenza è paragonabile a quella dell'alluminio duro. Dopo la tempra e l'invecchiamento, la forza può essere migliorata.
Il grado della lega di alluminio forgiato è rappresentato dal prefisso cinese Pinyin “LD” seguito da un numero sequenziale, come LD5, LD7, eccetera. Grazie alle sue eccellenti prestazioni di forgiatura, viene utilizzato principalmente per la forgiatura o la forgiatura di parti che sopportano carichi pesanti su aerei o locomotive diesel.

Lega di alluminio pressofuso

Esistono molti tipi di leghe di alluminio pressofuso, tra cui le leghe di alluminio e silicio hanno buone prestazioni di colata, forza sufficiente, e bassa densità, e sono ampiamente utilizzati, rappresentando più di 50% della produzione totale di leghe di alluminio fuso. Leghe Al Si contenenti Si (10-13)% sono le più tipiche leghe di alluminio-silicio, appartenenti alla composizione eutettica, comunemente noto come “leghe di alluminio al silicio”.

Il grado della lega di alluminio pressofuso è rappresentato dal prefisso cinese Pinyin “Z”+Al+altri simboli degli elementi principali e contenuto percentuale della parola “lancio”. Per esempio, ZAlSi12 rappresenta una lega fusa di Al Si contenente 12% E.

Il codice della lega è rappresentato dal prefisso cinese Pinyin “ZL” Di “fusione di alluminio” seguito da tre cifre. La prima cifra rappresenta la categoria della lega, mentre la seconda e la terza cifra indicano il numero progressivo della lega.

L'esempio ZL102 rappresenta la lega di alluminio colato della serie Al Si n. 2.
La fusione di leghe di alluminio viene generalmente utilizzata per produrre parti leggere, resistente alla corrosione, hanno forme complesse, e hanno determinate proprietà meccaniche. Come i pistoni in alluminio, custodie per strumenti, componenti del cilindro del motore raffreddato ad acqua, basamenti, eccetera.