قام الألومنيوم ، وهو معدن خفيف الوزن ولكنه قوي للغاية ، بتحويل الصناعة الحديثة بمجموعة فريدة من الخصائص. من الفضاء إلى الأعجوبة المعمارية ، ومركبات الاستكشاف تحت الماء إلى أواني المطبخ ، يخدم الألومنيوم وظائف مهمة ، وذلك بفضل خصائصها المادية ومتغيرات السبائك القابلة للتكيف.
خصائص الألومنيوم الأساسية
يشتهر الألومنيوم (AL) ، الرقم الذري 13 ، بنسبة القوة إلى الوزن الممتازة ، ومقاومة التآكل ، والتوصيل الحراري والكهربائي العالي. إنه يتميز بكثافة حوالي 2.7 جم/سم مكعب ، أخف بكثير من الصلب (حوالي 7.85 جم/سم) ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات الحساسة للوزن. يتم تعزيز قابليتها للتخلي عن من خلال علاجات السبائك والميكانيكية الحرارية ، مما يتيح كل من الأشكال المعقدة والمكونات الهيكلية الوعرة.
التركيب الكيميائي وخصائصه
يتجاوز الألومنيوم في شكله النقي محتوى الألومنيوم 99 ٪ ، ولكن لأغراض صناعية ، غالبًا ما يتم تجميعها بعناصر مثل السيليكون (SI) والمغنيسيوم (MG) والنحاس (CU) والزنك (Zn). تؤثر هذه السبائك على القوة الميكانيكية ، ومقاومة التآكل ، وقابلية التشغيل. فيما يلي جدول تكوين كيميائي قياسي (WT ٪) لسلسلة سبيكة الألومنيوم الرئيسية ، والتي توجه المصممين عند اختيار المواد للوظائف المستهدفة.
| سلسلة سبيكة | عناصر السبائك | نطاق التكوين النموذجي (بالوزن) |
|---|---|---|
| 1xxx | 99 ٪ دقيقة من الألمنيوم النقي | AL: 99.0+ ؛ SI ، الإيمان ، cucoach <0.3 ٪ |
| 2xxx | النحاس (CU) | Cu: 3.5–5.5 ٪ ؛ MG: 0.2-1.5 ٪ ؛ fe ، si <1 ٪ |
| 3xxx | المنجنيز (MN) | MN: 1.0-1.5 ٪ ؛ Si <1.0 ٪ ؛ Fe <0.7 ٪ |
| 4xxx | السيليكون (SI) | نعم: 4.0–6.0 ٪ ؛ ذلك ، ملغ <0.3 ٪ |
| 5xxx | المغنيسيوم (ملغ) | MG: 3.0–5.0 ٪ ؛ Si <0.4 ٪ ؛ Fe <0.5 ٪ |
| 6xxx | المغنيسيوم (ملغ) + السيليكون (SI) | MG: 0.8-1.2 ٪ ؛ SI: 0.4-1.2 ٪ ؛ Fe <0.5 ٪ |
| 7xxx | الزنك (Zn) | Zn: 5.0-8.0 ٪ ؛ MG: 1.5-2.5 ٪ ؛ CU: 1.2-2.0 ٪ |
سبيكة هجر: خصائص ميكانيكي الألومنيوم
يتحسن براعة ألواح الألومنيوم بشكل ملحوظ مع بروتوكولات المعالجة الحرارية وبروتوكولات العمل الميكانيكية التي تعزز خصائص ميكانيكية محددة. تتبع تسميات المزاج الأكثر استخدامًا معايير ASTM و AMS مثل:
| رمز المزاج | حالة | وصف | تأثير الممتلكات الميكانيكية |
|---|---|---|---|
| س | صلب | أنعم حالة الحد الأقصى ليونة | قوة الشد: منخفضة ؛ استطالة عالية |
| H1x | سلالة مصفرة (غير معالجة) | تصلب مختلف من خلال العمل البارد | زيادة القوة ؛ انخفاض طفيف في ليونة |
| H2X | سلالة صلبة + الصلب الجزئي | القوة المعتدلة | قوة ومحونة متوازنة |
| H3x | سلالة صلبة + استقرت | الحد الأدنى من الضغوط المتبقية | مقاومة التغيرات الأبعاد |
| T3 | الحل المعالجة بالحرارة + عمل البرد | قوة معتدلة مع صلابة جيدة | قوة جيدة ، خصائص الانحناء |
| T6 | الحل المعالجة بالحرارة + الشيخوخة الاصطناعية | قوة الذروة | قوة الشد تعظيم. ليونة أقل قليلا |
يتم تنفيذ هذه الإغراءات بشكل انتقائي اعتمادًا على الاستخدام النهائي. على سبيل المثال ، غالبًا ما تستخدم مكونات الفضاء الجوي سبيكة 7075-T6 التي تُظهر قوة شد عالية أكثر من 500 ميجا باسكال ، في حين أن اللوحات المعمارية تعطي الأولوية للمقاومة للتآكل 3003-H14 للمتانة في البيئات الخارجية.
معايير التنفيذ التي تحكم طلبات الألومنيوم
المعايير العالمية تضمن الاتساق والسلامة في استخدام الألومنيوم. وتشمل الأكثر مشجعا بشكل شائع:
- ASTM B209: المواصفات القياسية لأعضاء الألومنيوم والألومنيوم واللوحة والألواح التي تغطي على وجه التحديد المنتجات أثقل من سمك 0.016 بوصة. إنه يوجه الخصائص الميكانيكية والأبعاد وأنواع السبائك ذات الصلة في التطبيقات مثل لوحات الكسوة.
- نظام تعيين AA (جمعية الألومنيوم): يساعد على تحديد التراكيب بأرقام السلسلة ، وتمكين المهندسين من اختيار السبائك المناسبة بسرعة.
- AMS 2770: مواصفات مواد الطيران التي تحدد تحديد ورقة سبائك الألومنيوم والعلاجات الحرارية.
- ISO 6361: لألواح السبائك الألمنيوم والألومنيوم المطاوعة ، والشرائط واللوحات ، السائدة في تصميم السيارات.
التطبيقات الوظيفية لألواح الألومنيوم: مسح فني
هندسة الفضاءيوفر الألومنيوم إطارًا للهيكل العظمي في جسم الطائرة والأجنحة ومكونات المحرك. لهذا الغرض ، فإن سبائك مثل 2024 و 7075 سائدة بسبب قوتها المواتية ومقاومة التعب جنبا إلى جنب مع علاج تآكل الصوديوم أو تعزيز عمر الحماية السطحية.
قطاع السياراتدفع السيارات الأخف لتعزيز كفاءة استهلاك استهلاك الوقود تعويم استخدام ورقة الألومنيوم. تقوم Sloy 5000 Series (مثل 5052-H32) بموازنة مقاومة التآكل ضد أحمال التأثير ، واللوحات ، والأجسام ، والمبادلات الحرارية بسبب قابلية التشغيل الرائعة.
الواجهات المعمارية والتسقفسبائك الألومنيوم المعمارية الناعمة مثل 3003 و 3105 تسهل تشكيل الجمال جنبا إلى جنب مع القوة ومقاومة الطقس. إنهم يخضعون لطلاء أو أنود في الامتثال لـ ASTM B221 ومواصفات AAMA التي تعزز دورة الحياة.
التطبيقات الكهربائية والحراريةالموصلية الحرارية (~ 237 واط/م · ك) من سبائك الألومنيوم تدعم الاستخدام في أحواض الحرارة ، ولوحات عزل السقف. فيما يتعلق بالكهرباء ، وعلب سبائك 1350 عالي النقاء تدعم كابلات الطاقة العلوية.
التغليف والسلع الاستهلاكيةخصائص حاجز الألومنيوم ضد الرطوبة والضوء والأكسجين تصنع سبائك 1235 أو 1145 مواد اختيار في رقائق تغليف المواد الغذائية ، وعلب المشروبات الموازنة معايير التحرير والنقاء المحددة من قبل FDA.
المكونات البحريةتآكل المياه المالحة ليست تافهة في البيئات البحرية ؛ إن سبائك 5000 من سبائك Al-MG (5052 ، 5083) مقترنة مع الإغراء الأعلى جنبًا إلى جنب مع الأكواخ سائدة في حماية متانة السفن والهياكل البحرية.
