Aluminiumslegering

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

Aluminiumslegeringer er legeringer, der hovedsageligt består af aluminium . De vigtigste legeringselementer er mangan (Mn), magnesium (Mg), kobber (Cu), silicium (Si) og zink (Zn). I de fleste tilfælde bruges Al99,5 ( rent aluminium ) med 99,5% aluminium som grundmateriale. Legering kan øge styrkeværdierne inden for brede grænser og også påvirke andre egenskaber.

Der skelnes mellem hærdbare og naturligt hårde (ikke-hærdbare) legeringer, alt efter om den ønskede forøgelse i styrke opnås kun gennem fast opløsning styrkelse og arbejde hærdning eller derudover gennem nedbør hærdning (særlig varmebehandling ).

  • De naturligt hårde legeringer er af typen AlMn , AlMg , AlMgMn og AlSi .
  • De hærderbare legeringer er AlCuMg , AlCuSiMn, AlMgSi , AlZnMg og AlZnMgCu. De forarbejdes til halvfabrikata i form af strimler, plader og emner, rør, stænger og tråde, ekstruderede profiler og smeder.

En anden sondring opstår fra forarbejdningstypen: bearbejdede eller støbte materialer . Alle typer bruges som smede legeringer, hvor AlSi næsten aldrig bruges som smede legeringer. De støbte materialer inkluderer legeringerne AlSi (herunder AlSiMg, AlSiCu) på grund af deres gode støbbarhed såvel som AlMg, AlMgSi, AlCuTi, AlCuTiMg.

Legeringselementer

Talrige legeringselementer forekommer i aluminiumlegeringer. De vigtigste legeringselementer, der anvendes, er silicium , magnesium , mangan , kobber og zink . De øger styrken gennem det, der er kendt som fastopløsningsforstærkning . I tilfælde af rent aluminium er atomerne arrangeret i en regelmæssig struktur. I legeringerne er nogle af aluminiumatomerne blevet erstattet af atomer fra de andre elementer. Da disse har en størrelse, der adskiller sig fra aluminiumatomerne, er atomerne sværere at flytte i forhold til hinanden, hvilket er mærkbart som et højere styrkeniveau. Nogle danner også bundfald (områder, der er fattige eller fri for aluminium), som også øger styrken. Zink (sammen med magnesium) og kobber bruges til høj styrke. Til mellemstyrker mangan, magnesium og silicium. Sidstnævnte forbedrer også kastbarheden .

Ledsagende elementer er jern og silicium, som kommer fra elektrolyseprocessen ved fremstilling af aluminium. For det meste er dette forurenende stoffer, der er uønskede. Især jern har negative virkninger på styrken, da det danner forskellige intermetalliske faser . Det bruges til at binde silicium, hvilket forbedrer den elektriske ledningsevne og reducerer tendensen til at klæbe i legeringer, der er beregnet til trykstøbning . Ellers holder disse sig til de faste stålforme.

Der er også særlige legeringselementer. Titan , bor , mangan, zirconium , chrom , vanadium og scandium bruges til forædling af korn . Selv meget små mængder deraf bruges som såkaldt nukleation under størkning af smelten , så den størkner samtidig på mange punkter, hvilket har resulteret i en finere struktur og højere styrke. Bismut , bly og svovl bruges til at forbedre flisbrud under fræsning, boring og drejning. Effekten svarer til effekten af ​​disse elementer i fritskærende stål . Elementerne lithium og scandium er meget lettere end aluminium og tjener til at reducere densiteten, hvilket er særlig fordelagtigt for legeringer til rumfartsapplikationer. [1]

Smede aluminiumslegeringer

Smede aluminiumslegeringer er alle aluminiumlegeringer, der hovedsageligt behandles ved formning (rullning, ekstrudering) ( smede legeringer ).

Selv små mængder af legeringselementerne magnesium, silicium, kobber, zink, nikkel og mangan ændrer egenskaberne af rent aluminium meget kraftigt. Disse finder z. B. i motor- og transmissionskonstruktion, rørkonstruktion og maskinteknisk anvendelse, da de resulterer i en slidstærk forbindelse. Især styrken og hårdheden øges, og elektrisk ledningsevne reduceres, mens deformerbarhed kun falder en smule. Disse legeringer viser en høj duktilitet , og derfor kaldes de smede aluminiumslegeringer. På grund af deres høje styrke og lave densitet bruges smede aluminiumslegeringer som materialer til transportcontainere og konstruktionsdele i køretøjer, fly og skibsbygning.

Smede aluminiumslegeringer identificeres normalt med et firecifret nummersystem skabt af Aluminiumsforeningen i stedet for deres materialenummer . Det første ciffer angiver hovedlegeringselementet og dermed legeringsgruppen. De resterende cifre er mere eller mindre numeriske tal, der er tildelt kronologisk eller baseret på eksisterende legeringer.

Oversigt over betegnelsessystemet for smede aluminiumslegeringer i henhold til EN 573-3 / 4
gruppe Hoved-
legering
element
Hærdbarhed styrke
[N / mm²]
Bemærkninger
1xxx mindst 99% aluminium ikke hærdet 0 70… 190
2xxx
(se aluminium
Kobberlegering
)
kobber helbredes 190 ... 570
  • høj styrke, modtagelig for korrosion, for det meste vanskelig eller umulig at svejse
  • Anvendelse til flykonstruktion og rumfart
  • Svejser fyldstof for det meste 2xxx, nogle gange også 4xxx
3xxx
(se aluminium
Manganlegering
)
mangan ikke hærdet 100 ... 350
  • lav styrke, høj korrosionsbestandighed, god formbarhed, også velegnet til højere temperaturer
  • Anvendelsesområde fra gryder til kølere i køretøjer (her ofte belagt med 4xxx) til kraftværksbyggeri
  • Svejsematerialer 1xxx, 4xxx og 5xxx
4xxx
(se aluminium
Siliciumlegering
)
Silicium helbredes og
ikke-helbredende
Legeringer
170 ... 380
  • kun serier, der indeholder aldershærdbare og ikke-aldershærdbare legeringer
  • tilstedeværelsen af ​​magnesium er også påkrævet for hærdning . Silicium reducerer smeltepunktet og gør smelten mere flydende
  • ideel til svejsning og lodning af tilsætningsstoffer
5xxx
(se aluminium
Magnesiumlegering
)
Magnesium (uden silicium) ikke hærdet 100 ... 450
  • mellemstore til høje styrker, svejsbare
  • Anvendelse i skibsbygning, transport, trykbeholdere, broer og bygninger, som AA5024 (AlMgSc) også til brug inden for luftfart. Svejsemasse skal bestemmes i henhold til magnesiumindholdet. Aluminium fra denne serie med mere end 3,0% Mg er ikke egnet til temperaturer over 65 ° C ( spændingskorrosion )
  • Materialer med mindre end ca. 2,5% Mg kan ofte svejses med 5xxx eller 4xxx forbrugsstoffer. 5032 nævnes normalt som materialet med det højeste Mg -indhold, som lige kan svejses med 4xxx
6xxx (sealuminium-magnesium-siliciumlegering ) magnesium
og
Silicium
helbredes 100 ... 450
  • Si og Mg omkring 1%, meget let at svejse og ekstrudere
  • Anvendes hovedsageligt som ekstruderede profiler
  • bør ikke svejses uden svejsning af forbrugsstoffer (varme revner)
  • Svejsematerialer 4xxx og 5xxx
7xxx zink helbredes 220 ... 700
  • 0,8 til 12,0% Zn, høj til meget høj styrke
  • Anvendes til flykonstruktion, rumfart, sportsudstyr, mobiltelefonhuse og ure
  • nogle legeringer kan ikke buesvejses
  • Legeringer 7005 (handelsnavn Ergal ) og 7020 kan svejses godt med 5xxx svejsematerialer, da disse to legeringer ikke indeholder noget kobber
8xxx Andet
elementer
forskellige forskellige
Liste over typiske aluminiumlegeringer , der bruges i industrien (tal i procent)
Efternavn Silicium mangan magnesium kobber
Aludur 0,3-1 0,3-0,8 0,5-1,2 -
Aluman - 1.1 - -
Duralumin 0,2-1,0 0,5-1,2 0,2-5 2,5-5,5
Hydronalium 0,2-1,0 0,2-0,8 3-12 -
Siluminium indtil 14 - - -

Støbt aluminiumslegeringer

Se også: Aluminiumstøbning - støbning af aluminiumsmaterialer.

Følgende klassificering gælder for støbte legeringer :

  • 1xxxx: rene aluminiumskvaliteter
  • 2xxxx: kobber ( AlCu )
  • 3xxxx: silicium-kobber / magnesium (se under AlSi )
  • 4xxxx: silicium ( AlSi )
  • 5xxxx: Magnesium ( AlMg )
  • 7xxxx: zink
  • 8xxxx: tin
  • 9xxxx: masterlegeringer

Den vigtigste aluminiumstøbningskvalitet er den eutektiske legering af aluminium og silicium. Deres eutektik er omkring 12% silicium og har et smeltepunkt på 576 ° C. Denne aluminiums-siliciumlegering har fremragende støbeegenskaber (tynd væske, lav krympning ) og er meget stærk . Det er generelt let at svejse og korrosionsbestandigt. Dele af magnesium og kobber øger styrken, men kobber reducerer korrosionsbestandigheden.

Støbte aluminiumlegeringer med disse elementer bruges som materialer, for eksempel til motorhuse og gearkasser i køretøjer og flykonstruktioner .

Da smeltet aluminium har tendens til at danne oxid og skum, skal støbeprocessen tilpasses og udvikles i overensstemmelse hermed. Tilt støbning får stadig større betydning i processen med nedkøling . [2] [3]

Weblinks

Wiktionary: aluminiumlegering - forklaringer på betydninger, ordoprindelse, synonymer, oversættelser

litteratur

Individuelle beviser

  1. ^ Friedrich Ostermann: Anvendelsesteknologi aluminium. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2014, 3. udgave, s. 86–87.
  2. Rüdiger Bähr : Arketyper . I: Karl -Heinrich Grote , Jörg Feldhusen (Hrsg.): Dubbel - lommebog til maskinteknik . 24. udgave. Springer , Berlin / Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-38890-3 , s.   1347-1371 .
  3. Günter Spur : Håndbog Urformen . 2. udgave. Carl Hanser Verlag , 2013, s.   283-286 .