snabbläsning

en aluminiumlegering är en kemisk sammansättning där andra element läggs till rent aluminium för att förbättra dess egenskaper, främst för att öka dess styrka. Dessa andra element inkluderar järn, kisel, koppar, magnesium, mangan och zink vid nivåer som kombinerade kan utgöra så mycket som 15 procent av legeringen efter vikt. Legering kräver noggrann blandning av aluminium med dessa andra element medan aluminiumet är i smält – flytande form.

Take-Away fakta

• i kemi
  aluminium egenskaper såsom styrka, densitet, bearbetbarhet, elektrisk ledningsförmåga och korrosionsbeständighet påverkas genom tillsats av andra element såsom magnesium, kisel eller zink.
• Bradley Fighting Vehicle
  det militära Bradley Fighting Vehicle är tillverkat av två olika aluminiumlegeringar: en 7xxx-serie och 5xxx-serie. Trusted att hålla soldater säkra och mobila, aluminium används också i många andra militära fordon.
• vår favoritdryckbehållare
  Amerikas favoritdryckbehållare, aluminiumburken, är tillverkad av flera aluminiumlegeringar. Burkens skal består av 3004 och locket är tillverkat av 5182. Ibland krävs det mer än en legering för att göra ett, vardagligt föremål.
• varm och kall
  aluminiumlegeringar kan göras starkare genom värmebehandling eller kallbearbetning. Egenskaperna hos en viss legering är olika på grund av deras tillsatser och behandling.

aluminiumlegering 101

vad är en aluminiumlegering

en aluminiumlegering är en kemisk sammansättning där andra element läggs till rent aluminium för att förbättra dess egenskaper, främst för att öka dess styrka. Dessa andra element inkluderar järn, kisel, koppar, magnesium, mangan och zink vid nivåer som kombinerade kan utgöra så mycket som 15 procent av legeringen efter vikt. Legeringar tilldelas ett fyrsiffrigt nummer, där den första siffran identifierar en allmän klass eller serie, kännetecknad av dess huvudlegeringselement.

kommersiellt rent aluminium

1xxx-serien

1xxx-seriens legeringar består av aluminium 99 procent eller högre renhet. Denna serie har utmärkt korrosionsbeständighet, utmärkt bearbetbarhet samt hög termisk och elektrisk ledningsförmåga. Det är därför 1xxx-serien ofta används för överföring, eller elnät, linjer som förbinder de nationella näten över hela USA. Vanliga legeringsbeteckningar i denna serie är 1350, för elektriska applikationer och 1100, för matförpackningsbrickor.

värmebehandlings legeringar

vissa legeringar förstärks genom lösning värmebehandling och sedan släckning, eller snabb kylning. Värmebehandling tar den fasta legerade metallen och värmer den till en viss punkt. Legeringselementen, kallade lösta, fördelas homogent med aluminiumet och sätter dem i en fast lösning. Metallen släckes därefter eller kyls snabbt, vilket fryser de lösta atomerna på plats. De lösta atomerna kombineras följaktligen till en finfördelad fällning. Detta sker vid rumstemperatur som kallas naturlig åldrande eller i en ugnsoperation med låg temperatur som kallas artificiell åldrande.

2xxx-serien

i 2xxx-serien används koppar som principiellt legeringselement och kan stärkas avsevärt genom lösningsvärmebehandling. Dessa legeringar har en bra kombination av hög hållfasthet och seghet, men har inte nivåerna av atmosfärisk korrosionsbeständighet som många andra aluminiumlegeringar. Därför är dessa legeringar vanligtvis målade eller klädda för sådana exponeringar. De är vanligtvis klädda med en högrenhetslegering eller en 6xxx-serielegering för att kraftigt motstå korrosion. Alloy 2024 kanske den mest kända flygplanlegeringen.

6XXX-serien

6XXX-serien är mångsidig, värmebehandlingsbar, mycket formbar, svetsbar och har måttligt hög hållfasthet i kombination med utmärkt korrosionsbeständighet. Legeringar i denna serie innehåller kisel och magnesium för att bilda magnesiumkisel i legeringen. Extruderingsprodukter från 6XXX-serien är det första valet för arkitektoniska och strukturella applikationer. Alloy 6061 är den mest använda legeringen i denna serie och används ofta i lastbils-och marinramar. Dessutom har vissa versioner av iPhone använt aluminiumprofiler i 6XXX-serien.

7xxx-serien

zink är det primära legeringsmedlet för denna serie, och när magnesium tillsätts i en mindre mängd är resultatet en värmebehandlingsbar, mycket höghållfast legering. Andra element som koppar och krom kan också tillsättas i små mängder. De mest kända legeringarna är 7050 och 7075, som används allmänt inom flygindustrin. Apple Johns aluminiumklocka, släppt 2015, gjordes av en anpassad 7xxx-serielegering.

icke värmebehandlade legeringar

icke-värmebehandlade legeringar stärks genom kallbearbetning. Kallarbete sker under rullnings-eller smidesmetoder och är åtgärden att ”arbeta” metallen för att göra den starkare. Till exempel, när du rullar aluminium ner till tunnare mätare blir det starkare. Detta beror på att kallarbete bygger upp dislokationer och lediga platser i strukturen, vilket sedan hämmar atomernas rörelse i förhållande till varandra. Detta ökar styrkan hos metallen. Legeringselement som magnesium intensifierar denna effekt, vilket resulterar i ännu högre styrka.

3xxx-serien

mangan är det viktigaste legeringselementet i denna serie, ofta med mindre mängder magnesium tillsatt. Emellertid kan endast en begränsad andel mangan effektivt tillsättas aluminium. 3003 är en populär legering för allmänt ändamål eftersom den har måttlig styrka och god bearbetbarhet och kan användas i applikationer som värmeväxlare och köksredskap. Alloy 3004 och dess modifikationer används i kropparna av aluminium dryckesburkar.

4xxx-serien

4xxx-serien legeringar kombineras med kisel, som kan tillsättas i tillräckliga mängder för att sänka smältpunkten för aluminium utan att producera sprödhet. På grund av detta producerar 4xxx-serien utmärkt svetstråd och hårdlödningslegeringar där en lägre smältpunkt krävs. Alloy 4043 är en av de mest använda fyllnadslegeringarna för svetsning av 6xxx-serielegeringar för konstruktions-och fordonsapplikationer.

5xxx-serien

Magnesium är det primära legeringsmedlet i 5xxx-serien och är ett av de mest effektiva och allmänt använda legeringselementen för aluminium. Legeringar i denna serie har måttliga till höga hållfasthetsegenskaper, samt god svetsbarhet och motståndskraft mot korrosion i den marina miljön. På grund av detta används Aluminium-magnesiumlegeringar i stor utsträckning i byggnad och konstruktion, lagertankar, tryckkärl och marina applikationer. Exempel på vanliga legeringsapplikationer inkluderar: 5052 i elektronik, 5083 i marina applikationer, anodiserat 5005-ark för arkitektoniska applikationer och 5182 gör aluminiumdryckets lock. Den amerikanska militärens Bradley Fighting Vehicle är tillverkad med 5083 och 7xxx-serien Aluminium.

skapa nya legeringar

För mer än 60 år sedan etablerade Aluminiumföreningen beteckningssystemet smideslegering genom sin Technical Committee on Product Standards (TCPS), som antogs i USA 1954. Tre år senare godkändes systemet som amerikansk nationell Standard H35.1. Detta beteckningssystem antogs officiellt av de internationella undertecknarna av Accord Declaration 1970 och blev ett internationellt beteckningssystem. Samma år godkändes Standards Committee H35 om aluminiumlegeringar av American National Standards Institute (ANSI), med föreningen som sekretariat. Föreningen har fungerat som den största standardinställningsorganisationen för den globala aluminiumindustrin sedan dess.

legeringsregistreringssystemet förvaltas för närvarande av föreningens TCP. Hela processen, från att registrera en ny legering till att tilldela en ny beteckning, tar mellan 60 och 90 dagar. När det nuvarande systemet ursprungligen utvecklades 1954 innehöll listan 75 unika kemiska kompositioner. Idag finns det mer än 530 registrerade aktiva kompositioner och det antalet fortsätter att växa. Det understryker hur mångsidigt och allestädes närvarande aluminium har blivit i vår moderna värld.