آلیاژ آلومینیوم چیست؟
آلیاژ آلومینیوم یک ترکیب شیمیایی است که در آن عناصر دیگری به آلومینیوم خالص به منظور افزایش خواص آن و در درجه اول افزایش استحکام آن اضافه می شود. این عناصر دیگر عبارتند از آهن، سیلیکون، مس، منیزیم، منگنز و روی در سطوحی که ممکن است تا 15 درصد وزن آلیاژ را تشکیل دهند. آلیاژها یک عدد چهار رقمی دارند که در آن رقم اول یک کلاس یا سری کلی را مشخص می کند که با عناصر آلیاژی اصلی آن مشخص می شود.
آلومینیوم خالص
سری 1xxx
آلیاژهای سری 1xxx از آلومینیوم با خلوص 99 درصد یا بالاتر تشکیل شده اند. این سری دارای مقاومت در برابر خوردگی عالی، کارایی عالی و همچنین هدایت حرارتی و الکتریکی بالا است. به همین دلیل است که سری 1xxx معمولاً برای خطوط انتقال یا شبکه برق استفاده می شود. نام گذاری های رایج آلیاژ در این سری عبارتند از 1350 برای کاربردهای الکتریکی و 1100 برای سینی های بسته بندی مواد غذایی.
آلیاژهای قابل عملیات حرارتی
برخی از آلیاژها با عملیات حرارتی محلول و سپس کوئنچ یا سرد شدن سریع تقویت می شوند. عملیات حرارتی فلز جامد و آلیاژی را گرفته و تا نقطه خاصی گرم می کند. عناصر آلیاژی که املاح نامیده می شوند، به طور همگن توزیع می شوند و آلومینیوم آنها را در محلول جامد قرار می دهد. فلز متعاقباً خاموش می شود یا به سرعت سرد می شود که اتم های املاح را در جای خود منجمد می کند. در نتیجه اتم‌های املاح با هم ترکیب می‌شوند و به یک رسوب با توزیع ریز تبدیل می‌شوند. این در دمای اتاق اتفاق می افتد که پیری طبیعی نامیده می شود یا در یک کوره دمای پایین که پیری مصنوعی نامیده می شود.
سری 2xxx
در سری 2xxx، مس به عنوان عنصر اصلی آلیاژی استفاده می شود و می تواند به طور قابل توجهی از طریق عملیات حرارتی محلول تقویت شود. این آلیاژها دارای ترکیب خوبی از استحکام و چقرمگی بالا هستند، اما سطوح مقاومت در برابر خوردگی اتمسفر را مانند بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم دیگر ندارند. بنابراین، این آلیاژها معمولاً برای چنین نوردهی رنگ یا روکش می شوند. آنها معمولاً با یک آلیاژ با خلوص بالا یا یک آلیاژ سری 6xxx پوشیده شده اند تا در برابر خوردگی مقاومت زیادی داشته باشند. آلیاژ 2024 شاید شناخته شده ترین آلیاژ هواپیما باشد.
سری 6xxx
سری 6xxx همه کاره، قابل عملیات حرارتی، بسیار شکل پذیر، جوش پذیر و دارای استحکام نسبتاً بالا همراه با مقاومت در برابر خوردگی عالی هستند. آلیاژهای این سری حاوی سیلیکون و منیزیم به منظور تشکیل سیلیسید منیزیم در آلیاژ هستند. محصولات اکستروژن از سری 6xxx اولین انتخاب برای کاربردهای معماری و سازه هستند. آلیاژ 6061 پرمصرف ترین آلیاژ این سری است و اغلب در قاب های کامیون و دریایی استفاده می شود. علاوه بر این، برخی از قاب های گوشی از آلیاژ سری 6xxx ساخته شده است.
سری 7xxx
روی عامل آلیاژی اولیه برای این سری است و وقتی منیزیم به مقدار کمتری اضافه شود، نتیجه یک آلیاژ قابل عملیات حرارتی با استحکام بسیار بالا است. عناصر دیگری مانند مس و کروم نیز ممکن است در مقادیر کم اضافه شوند. رایج ترین آلیاژهای شناخته شده 7050 و 7075 هستند که به طور گسترده در صنعت هواپیما استفاده می شوند.
آلیاژهای غیر قابل عملیات حرارتی
آلیاژهای عملیات حرارتی نشده از طریق کار سرد تقویت می شوند. سرد کاری در طول روش های نورد یا آهنگری اتفاق می افتد و عمل "کار کردن" فلز برای قوی تر کردن آن است. به عنوان مثال، هنگامی که آلومینیوم را به سمت گیج‌های نازک‌تر می‌چرخانید، قوی‌تر می‌شود. این به این دلیل است که کار سرد باعث ایجاد جابجایی و جاهای خالی در ساختار می شود که سپس حرکت اتم ها را نسبت به یکدیگر مهار می کند. این باعث افزایش استحکام فلز می شود. عناصر آلیاژی مانند منیزیم این اثر را تشدید می کنند و در نتیجه استحکام بالاتری نیز ایجاد می کنند.
سری 3xxx
منگنز عنصر اصلی آلیاژی در این سری است که اغلب با مقادیر کمتری منیزیم اضافه می شود. با این حال، تنها درصد محدودی از منگنز را می توان به طور موثر به آلومینیوم اضافه کرد. 3003 یک آلیاژ محبوب برای مصارف عمومی است زیرا دارای استحکام متوسط و کارایی خوب است و ممکن است در کاربردهایی مانند مبدل های حرارتی و ظروف پخت و پز استفاده شود. آلیاژ 3004 و تغییرات آن در بدنه قوطی های آلومینیومی نوشیدنی استفاده می شود.
سری 4xxx
آلیاژهای سری 4xxx با سیلیکون ترکیب می شوند که می توان به مقدار کافی برای کاهش نقطه ذوب آلومینیوم بدون ایجاد شکنندگی اضافه کرد. به همین دلیل، سری 4xxx سیم جوش عالی و آلیاژهای لحیم کاری را در جایی که نقطه ذوب کمتری لازم است تولید می کند. آلیاژ 4043 یکی از پرکاربردترین آلیاژهای پرکننده برای جوشکاری آلیاژهای سری 6xxx برای کاربردهای ساختاری و خودرویی است.
سری 5xxx
منیزیم عامل آلیاژی اولیه در سری 5xxx است و یکی از موثرترین و پرکاربردترین عناصر آلیاژی برای آلومینیوم است. آلیاژهای این سری دارای ویژگی های استحکام متوسط تا بالا و همچنین جوش پذیری خوب و مقاومت در برابر خوردگی در محیط های دریایی هستند. به همین دلیل، آلیاژهای آلومینیوم منیزیم به طور گسترده در ساختمان و ساخت و ساز، مخازن ذخیره سازی، مخازن تحت فشار و کاربردهای دریایی استفاده می شود. نمونه هایی از کاربردهای معمول آلیاژ عبارتند از: 5052 در الکترونیک، 5083 در کاربردهای دریایی، ورق های آنودایز 5005 برای کاربردهای معماری و 5182 ساخت درب قوطی آلومینیومی نوشیدنی.
