آلیاژ آلومینیوم چیست؟
آلیاژ آلومینیوم ترکیبی شیمیایی است که در آن عناصر دیگری به آلومینیوم خالص اضافه می‌شوند تا خواص آن، در درجه اول برای افزایش استحکام آن، بهبود یابد. این عناصر دیگر شامل آهن، سیلیکون، مس، منیزیم، منگنز و روی در سطوحی هستند که ترکیب آنها ممکن است تا 15 درصد وزن آلیاژ را تشکیل دهد. به آلیاژها یک عدد چهار رقمی اختصاص داده می‌شود که در آن رقم اول یک کلاس یا سری کلی را مشخص می‌کند که با عناصر آلیاژی اصلی آن مشخص می‌شود.
آلومینیوم خالص
سری 1xxx
آلیاژهای سری 1xxx از آلومینیوم با خلوص 99 درصد یا بالاتر تشکیل شده‌اند. این سری مقاومت عالی در برابر خوردگی، کارایی عالی و همچنین رسانایی حرارتی و الکتریکی بالایی دارد. به همین دلیل است که سری 1xxx معمولاً برای خطوط انتقال یا شبکه برق استفاده می‌شود. نام‌های آلیاژ رایج در این سری 1350 برای کاربردهای الکتریکی و 1100 برای سینی‌های بسته‌بندی مواد غذایی است.
آلیاژهای قابل عملیات حرارتی
برخی از آلیاژها با عملیات حرارتی محلولی و سپس کوئنچ یا خنک‌سازی سریع، استحکام پیدا می‌کنند. عملیات حرارتی، فلز جامد آلیاژی را گرفته و آن را تا نقطه خاصی گرم می‌کند. عناصر آلیاژی، که حل‌شونده نامیده می‌شوند، به طور همگن با آلومینیوم توزیع می‌شوند و آنها را در یک محلول جامد قرار می‌دهد. سپس فلز کوئنچ یا به سرعت خنک می‌شود که باعث انجماد اتم‌های حل‌شونده در جای خود می‌شود. در نتیجه، اتم‌های حل‌شونده به صورت رسوبی با توزیع ریز ترکیب می‌شوند. این اتفاق در دمای اتاق رخ می‌دهد که به آن پیرسازی طبیعی می‌گویند یا در عملیات کوره در دمای پایین که به آن پیرسازی مصنوعی می‌گویند.
سری 2xxx
در سری 2xxx، مس به عنوان عنصر آلیاژی اصلی استفاده می‌شود و می‌توان آن را از طریق عملیات حرارتی محلولی به طور قابل توجهی تقویت کرد. این آلیاژها ترکیبی خوب از استحکام و چقرمگی بالا دارند، اما مانند بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم دیگر، مقاومت در برابر خوردگی اتمسفری ندارند. بنابراین، این آلیاژها معمولاً برای چنین مواردی رنگ‌آمیزی یا روکش می‌شوند. آنها معمولاً با یک آلیاژ با خلوص بالا یا یک آلیاژ سری 6xxx روکش می‌شوند تا در برابر خوردگی بسیار مقاوم باشند. آلیاژ 2024 شاید شناخته‌شده‌ترین آلیاژ هواپیما باشد.
سری 6xxx
سری 6xxx همه کاره، قابل عملیات حرارتی، بسیار شکل‌پذیر، قابل جوشکاری و دارای استحکام نسبتاً بالا همراه با مقاومت عالی در برابر خوردگی هستند. آلیاژهای این سری حاوی سیلیکون و منیزیم هستند تا سیلیسید منیزیم را در آلیاژ تشکیل دهند. محصولات اکستروژن سری 6xxx اولین انتخاب برای کاربردهای معماری و سازه‌ای هستند. آلیاژ 6061 پرکاربردترین آلیاژ در این سری است و اغلب در شاسی کامیون‌ها و کشتی‌ها استفاده می‌شود. علاوه بر این، برخی از قاب‌های تلفن از آلیاژ سری 6xxx ساخته شده‌اند.
سری 7xxx
روی عامل آلیاژساز اصلی این سری است و وقتی منیزیم به مقدار کمتری اضافه شود، نتیجه یک آلیاژ قابل عملیات حرارتی و بسیار مقاوم است. عناصر دیگری مانند مس و کروم نیز ممکن است در مقادیر کم اضافه شوند. رایج‌ترین آلیاژهای شناخته شده ۷۰۵۰ و ۷۰۷۵ هستند که به طور گسترده در صنعت هواپیماسازی استفاده می‌شوند.
آلیاژهای غیر قابل عملیات حرارتی
آلیاژهای عملیات حرارتی نشده از طریق کار سرد تقویت می‌شوند. کار سرد در طول روش‌های نورد یا آهنگری رخ می‌دهد و عمل "کار کردن" فلز برای قوی‌تر کردن آن است. به عنوان مثال، وقتی آلومینیوم را تا ضخامت‌های نازک‌تر می‌غلتانیم، قوی‌تر می‌شود. دلیل این امر این است که کار سرد باعث ایجاد نابجایی‌ها و فضاهای خالی در ساختار می‌شود که در نتیجه مانع حرکت اتم‌ها نسبت به یکدیگر می‌شود. این امر استحکام فلز را افزایش می‌دهد. عناصر آلیاژی مانند منیزیم این اثر را تشدید می‌کنند و در نتیجه استحکام بیشتری ایجاد می‌شود.
سری 3xxx
منگنز عنصر آلیاژی اصلی در این سری است که اغلب مقادیر کمتری منیزیم به آن اضافه می‌شود. با این حال، تنها درصد محدودی از منگنز را می‌توان به طور مؤثر به آلومینیوم اضافه کرد. آلیاژ ۳۰۰۳ یک آلیاژ محبوب برای مصارف عمومی است زیرا استحکام متوسط و قابلیت کارپذیری خوبی دارد و ممکن است در کاربردهایی مانند مبدل‌های حرارتی و ظروف پخت و پز استفاده شود. آلیاژ ۳۰۰۴ و اصلاحات آن در بدنه قوطی‌های نوشیدنی آلومینیومی استفاده می‌شود.
سری 4xxx
آلیاژهای سری 4xxx با سیلیکون ترکیب می‌شوند که می‌توان آن را به مقدار کافی برای کاهش نقطه ذوب آلومینیوم، بدون ایجاد شکنندگی، اضافه کرد. به همین دلیل، سری 4xxx سیم جوش و آلیاژهای لحیم کاری عالی را در جایی که نقطه ذوب پایین‌تری مورد نیاز است، تولید می‌کند. آلیاژ 4043 یکی از پرکاربردترین آلیاژهای پرکننده برای جوشکاری آلیاژهای سری 6xxx برای کاربردهای سازه‌ای و خودرو است.
سری 5xxx
منیزیم عامل آلیاژی اصلی در سری 5xxx است و یکی از مؤثرترین و پرکاربردترین عناصر آلیاژی برای آلومینیوم است. آلیاژهای این سری دارای ویژگی‌های استحکام متوسط تا بالا و همچنین جوش‌پذیری خوب و مقاومت در برابر خوردگی در محیط دریایی هستند. به همین دلیل، آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم به طور گسترده در ساختمان‌سازی، مخازن ذخیره‌سازی، مخازن تحت فشار و کاربردهای دریایی استفاده می‌شوند. نمونه‌هایی از کاربردهای رایج آلیاژ عبارتند از: 5052 در الکترونیک، 5083 در کاربردهای دریایی، ورق‌های آنودایز شده 5005 برای کاربردهای معماری و 5182 در ساخت درب قوطی‌های آلومینیومی نوشیدنی.
