Что такое алюминиевый сплав?
Алюминиевый сплав — это химический состав, в котором к чистому алюминию добавляются другие элементы для улучшения его свойств, в первую очередь для повышения прочности. Эти другие элементы включают железо, кремний, медь, магний, марганец и цинк в количествах, которые в совокупности могут составлять до 15 процентов от веса сплава. Сплавам присваивается четырехзначный номер, в котором первая цифра обозначает общий класс или серию, характеризующуюся основными легирующими элементами.
Чистый алюминий
Серия 1xxx
Сплавы серии 1xxx состоят из алюминия чистотой 99 процентов или выше. Эта серия обладает превосходной коррозионной стойкостью, превосходной обрабатываемостью, а также высокой тепло- и электропроводностью. Вот почему серия 1xxx обычно используется для линий электропередач или электросетей. Распространенные обозначения сплавов в этой серии: 1350 для электротехнических применений и 1100 для поддонов для упаковки пищевых продуктов.
Термообрабатываемые сплавы
Некоторые сплавы упрочняются путем термической обработки раствора и последующей закалки или быстрого охлаждения. Термическая обработка берет твердый, легированный металл и нагревает его до определенной точки. Элементы сплава, называемые растворенными веществами, равномерно распределены, а алюминий помещает их в твердый раствор. Затем металл закаливается или быстро охлаждается, что замораживает атомы растворенных веществ на месте. В результате атомы растворенных веществ объединяются в мелкодисперсный осадок. Это происходит при комнатной температуре, что называется естественным старением, или в ходе низкотемпературной операции в печи, что называется искусственным старением.
Серия 2xxx
В серии 2xxx медь используется в качестве основного легирующего элемента и может быть значительно укреплена посредством термической обработки раствора. Эти сплавы обладают хорошим сочетанием высокой прочности и вязкости, но не имеют уровней стойкости к атмосферной коррозии, как многие другие алюминиевые сплавы. Поэтому эти сплавы обычно окрашиваются или плакируются для таких воздействий. Они, как правило, плакируются сплавом высокой чистоты или сплавом серии 6xxx для высокой стойкости к коррозии. Сплав 2024, возможно, самый широко известный авиационный сплав.
Серия 6xxx
Серия 6xxx универсальна, термообрабатываема, хорошо формуется, свариваема и имеет умеренно высокую прочность в сочетании с превосходной коррозионной стойкостью. Сплавы этой серии содержат кремний и магний для образования силицида магния внутри сплава. Экструзионные изделия из серии 6xxx являются первым выбором для архитектурных и структурных применений. Сплав 6061 является наиболее широко используемым сплавом в этой серии и часто используется в рамах грузовиков и судов. Кроме того, некоторые чехлы для телефонов были изготовлены из сплава серии 6xxx.
Серия 7xxx
Цинк является основным легирующим агентом для этой серии, а при добавлении магния в меньшем количестве получается термообрабатываемый, очень высокопрочный сплав. Другие элементы, такие как медь и хром, также могут быть добавлены в небольших количествах. Наиболее известными сплавами являются 7050 и 7075, которые широко используются в авиационной промышленности.
Нетермообрабатываемые сплавы
Нетермообработанные сплавы укрепляются посредством холодной обработки. Холодная обработка происходит во время прокатки или ковки и является действием «обработки» металла, чтобы сделать его прочнее. Например, при прокатке алюминия до более тонких толщин он становится прочнее. Это происходит потому, что холодная обработка создает дислокации и вакансии в структуре, которые затем препятствуют движению атомов относительно друг друга. Это увеличивает прочность металла. Легирующие элементы, такие как магний, усиливают этот эффект, что приводит к еще большей прочности.
Серия 3xxx
Марганец является основным легирующим элементом в этой серии, часто с небольшими количествами магния. Однако только ограниченный процент марганца может быть эффективно добавлен к алюминию. 3003 является популярным сплавом общего назначения, поскольку он имеет умеренную прочность и хорошую обрабатываемость и может использоваться в таких областях, как теплообменники и кухонная утварь. Сплав 3004 и его модификации используются в корпусах алюминиевых банок для напитков.
Серия 4xxx
Сплавы серии 4xxx сочетаются с кремнием, который можно добавлять в достаточных количествах для снижения температуры плавления алюминия, не вызывая при этом хрупкости. Благодаря этому серия 4xxx производит превосходную сварочную проволоку и припои, где требуется более низкая температура плавления. Сплав 4043 является одним из наиболее широко используемых присадочных сплавов для сварки сплавов серии 6xxx для конструкционных и автомобильных применений.
Серия 5xxx
Магний является основным легирующим агентом в серии 5xxx и является одним из наиболее эффективных и широко используемых легирующих элементов для алюминия. Сплавы этой серии обладают прочностными характеристиками от умеренных до высоких, а также хорошей свариваемостью и стойкостью к коррозии в морской среде. Благодаря этому алюминиево-магниевые сплавы широко используются в строительстве, резервуарах для хранения, сосудах высокого давления и морских приложениях. Примерами распространенных применений сплавов являются: 5052 в электронике, 5083 в морских приложениях, анодированные листы 5005 для архитектурных приложений и 5182, из которого делают крышки алюминиевых банок для напитков.
