Що таке алюмінієвий сплав?
Алюмінієвий сплав — це хімічний склад, у якому до чистого алюмінію додаються інші елементи для покращення його властивостей, головним чином для збільшення його міцності. Ці інші елементи включають залізо, кремній, мідь, магній, марганець та цинк у кількостях, які разом можуть становити до 15 відсотків сплаву за вагою. Сплавам присвоюється чотиризначний номер, у якому перша цифра визначає загальний клас або серію, що характеризується основними легуючими елементами.
Чистий алюміній
Серія 1xxx
Сплави серії 1xxx складаються з алюмінію з чистотою 99 відсотків або вище. Ця серія має чудову корозійну стійкість, чудову оброблюваність, а також високу тепло- та електропровідність. Саме тому серія 1xxx зазвичай використовується для ліній електропередач або електромереж. Загальні позначення сплавів у цій серії: 1350 для електричних застосувань та 1100 для лотків для харчової упаковки.
Термооброблювані сплави
Деякі сплави зміцнюються шляхом термообробки на розчин, а потім гартування або швидкого охолодження. Термічна обробка передбачає нагрівання твердого легованого металу до певної точки. Елементи сплаву, які називаються розчиненими речовинами, однорідно розподіляються в алюмінії, що перетворює їх на твердий розчин. Потім метал гартують або швидко охолоджують, що заморожує атоми розчиненої речовини на місці. В результаті атоми розчиненої речовини об'єднуються в дрібнорозподілений осад. Це відбувається за кімнатної температури, що називається природним старінням, або в низькотемпературній печі, що називається штучним старінням.
Серія 2xxx
У серії 2xxx мідь використовується як основний легуючий елемент і може бути значно зміцнена шляхом термообробки на розчин. Ці сплави мають гарне поєднання високої міцності та в'язкості, але не мають такого рівня стійкості до атмосферної корозії, як багато інших алюмінієвих сплавів. Тому ці сплави зазвичай фарбують або плакують для таких впливів. Зазвичай їх плакують високочистим сплавом або сплавом серії 6xxx для значної стійкості до корозії. Сплав 2024, мабуть, найвідоміший авіаційний сплав.
Серія 6xxx
Серія 6xxx універсальна, добре піддається термічній обробці, добре формується, зварюється та має помірно високу міцність у поєднанні з чудовою корозійною стійкістю. Сплави цієї серії містять кремній та магній для утворення силіциду магнію всередині сплаву. Екструзійні вироби серії 6xxx є першим вибором для архітектурного та конструкційного застосування. Сплав 6061 є найпоширенішим сплавом цієї серії та часто використовується в рамах вантажівок та морських суден. Крім того, деякі корпуси телефонів були виготовлені зі сплаву серії 6xxx.
Серія 7xxx
Цинк є основним легуючим агентом для цієї серії, а коли магній додається в меншій кількості, в результаті утворюється термооброблюваний, дуже високоміцний сплав. Інші елементи, такі як мідь і хром, також можуть бути додані в невеликих кількостях. Найвідомішими сплавами є 7050 та 7075, які широко використовуються в авіаційній промисловості.
Нетермічно оброблювані сплави
Нетермічно оброблені сплави зміцнюються за допомогою холодної обробки. Холодна обробка відбувається під час прокатки або кування і являє собою дію «обробки» металу для підвищення його міцності. Наприклад, під час прокатки алюмінію до менших товщин він стає міцнішим. Це відбувається тому, що холодна обробка призводить до накопичення дислокацій та вакансій у структурі, що потім гальмує рух атомів один відносно одного. Це підвищує міцність металу. Легуючі елементи, такі як магній, посилюють цей ефект, що призводить до ще більшої міцності.
Серія 3xxx
Марганець є основним легуючим елементом у цьому ряду, часто з меншою кількістю доданого магнію. Однак лише обмежений відсоток марганцю можна ефективно додавати до алюмінію. 3003 – популярний сплав загального призначення, оскільки він має помірну міцність і добру оброблюваність, і може використовуватися в таких виробах, як теплообмінники та кухонне начиння. Сплав 3004 та його модифікації використовуються в корпусах алюмінієвих банок для напоїв.
Серія 4xxx
Сплави серії 4xxx поєднуються з кремнієм, який можна додавати в достатніх кількостях для зниження температури плавлення алюмінію, не спричиняючи крихкості. Завдяки цьому серія 4xxx виробляє чудовий зварювальний дріт та паяльні сплави, де потрібна нижча температура плавлення. Сплав 4043 є одним з найбільш широко використовуваних присадних сплавів для зварювання сплавів серії 6xxx для конструкційного та автомобільного застосування.
Серія 5xxx
Магній є основним легуючим агентом у серії 5xxx і є одним з найефективніших і широко використовуваних легуючих елементів для алюмінію. Сплави цієї серії мають характеристики від помірної до високої міцності, а також добру зварюваність і стійкість до корозії в морському середовищі. Завдяки цьому алюмінієво-магнієві сплави широко використовуються в будівництві, резервуарах для зберігання, посудинах під тиском і морському застосуванні. Приклади поширених застосувань сплавів включають: 5052 в електроніці, 5083 у морському застосуванні, анодовані листи 5005 для архітектурного застосування, а 5182 виготовляє кришки для алюмінієвих банок для напоїв.
