Що таке алюмінієвий сплав?
Алюмінієвий сплав — це хімічний склад, у якому до чистого алюмінію додають інші елементи з метою покращення його властивостей, у першу чергу для підвищення міцності. Ці інші елементи включають залізо, кремній, мідь, магній, марганець і цинк на рівнях, які разом можуть становити до 15 відсотків ваги сплаву. 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 чистотою 99 відсотків або вище. Ця серія має чудову стійкість до корозії, відмінну оброблюваність, а також високу тепло- та електропровідність. Ось чому серія 1xxx зазвичай використовується для ліній передачі або електромережі. Загальні позначення сплавів у цій серії: 1350, для електричних застосувань, і 1100, для лотків для упаковки харчових продуктів.
Термічно оброблені сплави
Деякі сплави зміцнюють термічною обробкою розчину з наступним гартом або швидким охолодженням. Під час термічної обробки твердий легований метал нагрівається до певної точки. Елементи сплаву, звані розчиненою речовиною, однорідно розподіляються з алюмінієм, перетворюючи їх у твердий розчин. Згодом метал гаситься або швидко охолоджується, що заморожує атоми розчиненої речовини на місці. Атоми розчиненої речовини в результаті об’єднуються в тонкорозподілений осад. Це відбувається при кімнатній температурі, що називається природним старінням, або під час роботи в печі при низькій температурі, що називається штучним старінням.
Серія 2xxx
У серії 2xxx мідь використовується як основний легуючий елемент і може бути значно зміцнена шляхом термічної обробки розчину. Ці сплави мають гарне поєднання високої міцності та в'язкості, але не мають таких рівнів стійкості до атмосферної корозії, як багато інших алюмінієвих сплавів. Тому ці сплави зазвичай фарбують або плакують для таких експозицій. Як правило, вони покриті сплавом високої чистоти або сплавом серії 6xxx для значної стійкості до корозії. Alloy 2024, мабуть, найвідоміший авіаційний сплав.
Серія 6xxx
Серія 6xxx є універсальною, піддається термічній обробці, формуванню, зварюванню та має помірно високу міцність у поєднанні з чудовою стійкістю до корозії. Сплави цієї серії містять кремній і магній для утворення силіциду магнію всередині сплаву. Екструзійні продукти серії 6xxx є першим вибором для архітектурних і конструкційних застосувань. Сплав 6061 є найбільш широко використовуваним сплавом у цій серії та часто використовується в рамах вантажівок і суден. Крім того, деякі корпуси для телефонів виготовлені зі сплаву серії 6xxx.
Серія 7xxx
Цинк є основним легуючим агентом для цієї серії, і коли магній додається в меншій кількості, в результаті виходить термооброблений сплав дуже високої міцності. Інші елементи, такі як мідь і хром, також можуть бути додані в невеликих кількостях. Найбільш відомі сплави 7050 і 7075, які широко використовуються в авіаційній промисловості.
Сплави, що не піддаються термічній обробці
Сплави, що не пройшли термічну обробку, зміцнюють методом холодної обробки. Холодна обробка відбувається під час методів прокатки або кування і є дією «обробки» металу, щоб зробити його міцнішим. Наприклад, коли алюміній прокатується до тоншого калібру, він стає міцнішим. Це пояснюється тим, що холодна обробка створює дислокації та вакансії в структурі, що потім перешкоджає руху атомів відносно один одного. Це підвищує міцність металу. Такі легуючі елементи, як магній, підсилюють цей ефект, що призводить до ще більшої міцності.
Серія 3xxx
Марганець є основним легуючим елементом у цій серії, часто з меншою кількістю доданого магнію. Однак лише обмежений відсоток марганцю можна ефективно додати до алюмінію. 3003 є популярним сплавом загального призначення, оскільки він має помірну міцність і хорошу оброблюваність і може використовуватися в таких додатках, як теплообмінники та кухонне начиння. Сплав 3004 і його модифікації використовуються в корпусах алюмінієвих банок для напоїв.
Серія 4xxx
Сплави серії 4xxx поєднуються з кремнієм, який можна додавати в достатній кількості, щоб знизити температуру плавлення алюмінію, не створюючи крихкості. Завдяки цьому серія 4xxx виробляє чудовий зварювальний дріт і паяльні сплави, де потрібна нижча температура плавлення. Сплав 4043 є одним із найбільш широко використовуваних наповнювачів для зварювання сплавів серії 6xxx для конструкцій і автомобілів.
Серія 5xxx
Магній є основним легуючим агентом у серії 5xxx і є одним із найефективніших і широко використовуваних легуючих елементів для алюмінію. Сплави цієї серії мають характеристики міцності від помірних до високих, а також хорошу зварюваність і стійкість до корозії в морському середовищі. Через це алюмінієво-магнієві сплави широко використовуються в будівництві, резервуарах для зберігання, посудинах під тиском і морських додатках. Приклади звичайних застосувань сплавів включають: 5052 в електроніці, 5083 у морських застосуваннях, анодовані листи 5005 для архітектурних застосувань і 5182 роблять алюмінієві кришки для напоїв.
