Aluminiumlegierungen erklärt: Zusammensetzung, Eigenschaften und Hauptanwendungen

Was sind Aluminiumlegierungen?

Eine Aluminiumlegierung ist ein Werkstoff, der hauptsächlich aus Aluminium besteht, dem andere Elemente zugesetzt werden. Wenn Aluminium geschmolzen (flüssig) ist, werden die Elemente miteinander vermischt und abgekühlt, um eine homogene Festlösung zu bilden. Die anderen Elemente können bis zu 15 % des Legierungsvolumens ausmachen.

Zu den weiteren Elementen gehören Eisen, Kupfer, Magnesium, Silicium und Zink. Im Vergleich zum reinen Metall verbessert die Zugabe von Elementen zu Aluminium die Festigkeit, Verarbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit und/oder Dichte der Legierung. Aluminiumlegierungen sind leicht und korrosionsbeständig.

Aluminium findet seine breiteste Verwendung, wenn es mit geringen Mengen anderer Metalle legiert wird. Die Zugabe kleiner Mengen anderer Legierungselemente wandelt dieses weiche, schwache Metall in ein hartes und starkes Metall um, wobei es sein geringes Gewicht beibehält. Legierungen können als Guss- oder Knetlegierungen klassifiziert werden, wobei beide Gruppen altersgehärtete Legierungen enthalten. Die Legierungen in diesen beiden Klassen werden weiter danach klassifiziert, ob sie auf eine Wärmebehandlung zur Festigkeitssteigerung ansprechen.

Für den Guss allgemeiner technischer Anwendungen wird Aluminium mit geringen Mengen Kupfer und Zink im Verhältnis von 12,5 bis 14,5 % Zink und 2,5 bis 3,0 % Kupfer legiert. Eine wichtige Reihe von Guss- und Schmiedelegierungen mit hoher Festigkeit wurde kürzlich für den Flugzeugbau entwickelt. Ein Beispiel für solche Legierungen ist: Zink 5 %, Magnesium 3 %, Kupfer 2,2 %, Nickel bis 1 %, Aluminium der Rest.

Arten von Aluminiumlegierungen

Aluminium lässt sich leicht mit anderen Elementen wie Kupfer, Magnesium, Zink, Mangan, Silicium und Nickel legieren, um verschiedene Eigenschaften zu verbessern. Die Zugabe kleiner Mengen von Legierungselementen in andere Metalle hilft, das weiche und schwache Metall in ein hartes und starkes Metall umzuwandeln, wobei das geringe Gewicht beibehalten wird. Verschiedene Aluminiumlegierungen sind:

1. Duralumin
2. Y-Legierung
3. Magnalium
4. Hindalium

Diese Aluminiumlegierungen werden im Folgenden diskutiert:

1. Duralumin

Es handelt sich um eine wichtige Knetlegierung. Ihre Zusammensetzung enthält folgende chemische Anteile:

• Kupfer = 3,5–4,5 %
• Mangan = 0,4–0,7 %
• Magnesium = 0,4–0,7 %
• Aluminium = 94 %

Eigenschaften

Duralumin kann sehr leicht geschmiedet, gegossen und bearbeitet werden, da es einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt. Es hat eine hohe Zugfestigkeit, vergleichbar mit Baustahl, kombiniert mit der charakteristischen Leichtigkeit von Al. Es besitzt jedoch eine geringe Korrosionsbeständigkeit und eine hohe elektrische Leitfähigkeit.

Diese Legierung besitzt nach Wärmebehandlung und Altershärtung eine höhere Festigkeit. Nach der Bearbeitung, wenn diese Legierung 3 oder 4 Tage altershärtet, tritt dieses Phänomen als Altershärtung auf.

Sie härtet spontan aus, wenn sie Raumtemperatur ausgesetzt wird. Diese Legierung ist nach dem Abschrecken für einen bearbeitbaren Zeitraum weich genug. Sie ist im Vergleich zu ihrer Festigkeit im Verhältnis zu anderen Metallen leicht. Sie kann leicht bei 500 °C warmgeformt werden. Nach Schmieden und Glühen kann sie auch kaltgeformt werden.

Anwendungen

Duralumin wird im gekneteten Zustand für Schmieden, Stanzen, Stäbe, Bleche, Rohre, Schrauben und Nieten verwendet. Aufgrund seiner höheren Festigkeit und des geringeren Gewichts wird diese Legierung häufig in Automobil- und Flugzeugkomponenten eingesetzt.

Um die Festigkeit von Duraluminblechen zu verbessern, wird ein dünner Film aus Al zusammen mit diesem Blech gewalzt. Solche Verbundbleche werden in der Luftfahrtindustrie weit verbreitet eingesetzt. Sie werden auch in chirurgischen und orthopädischen Arbeiten, für nicht-magnetische Arbeiten und bei der Konstruktion von Messinstrumententeilen eingesetzt.

2. Y-Legierung

Die Y-Legierung wird auch als Kupfer-Aluminium-Legierung bezeichnet. Die Zugabe von Kupfer zu reinem Aluminium erhöht dessen Festigkeit und Zerspanbarkeit. Ihre Zusammensetzung enthält folgende chemische Anteile:

• Kupfer = 3,5–4,5 %
• Mangan = 1,2–1,7 %
• Nickel = 1,8–2,3 %
• Silicium, Magnesium, Eisen = je 0,6 %
• Aluminium = 92,5 %

Eigenschaften

Die Zugabe von Kupfer in Aluminium erhöht dessen Festigkeit und Zerspanbarkeit. Die Y-Legierung kann leicht gegossen und warmgeformt werden. Wie Duralumin wird diese Legierung wärmebehandelt und altershärtet. Der Altershärtungsprozess der Y-Legierung wird bei Raumtemperatur etwa fünf Tage lang durchgeführt.

Anwendungen

Die Y-Legierung wird hauptsächlich für Gusszwecke verwendet, kann aber auch für geschmiedete Komponenten wie Duralumin eingesetzt werden. Da die Y-Legierung bei hohen Temperaturen eine bessere Festigkeit als Duralumin aufweist, wird sie häufig in Flugzeugmotoren für Zylinderköpfe, Kolben, Kurbelgehäuse von Verbrennungsmotoren, Druckguss, Pumpenstangen usw. verwendet.

3. Magnalium

Magnalium ist eine Legierung aus Aluminium, Magnesium, Kupfer, Nickel und Zinn usw. Sie enthält:

• Al = 85 bis 95 %
• Cu = 0 bis 25 %
• Mg = 1 bis 5 %
• Ni = 0 bis 1,2 %
• Sn = 0 bis 3 %
• Fe = 0 bis 0,9 %
• Mn = 0 bis 0,03 %
• Si = 0,2 bis 0,6 %

Sie wird hergestellt, indem Aluminium mit 2–10 % Magnesium im Vakuum geschmolzen und dann im Vakuum oder unter einem Druck von 100 bis 200 Atmosphären abgekühlt wird.

Eigenschaften

Magnalium ist leicht und spröde. Diese Legierung besitzt schlechte Gießeigenschaften, aber gute Zerspanbarkeit. Sie kann leicht geschweißt werden.

Anwendungen

Aufgrund ihres geringen Gewichts und guter mechanischer Eigenschaften wird sie hauptsächlich für die Herstellung von Flugzeug- und Automobilkomponenten verwendet.

4. Hindalium

Hindalium ist ein gängiger Handelsname für eine Aluminiumlegierung. Es handelt sich um eine Legierung aus Aluminium, Magnesium, Mangan, Chrom und Silicium usw. In Indien wird sie von der Hindustan Aluminium Corporation Ltd., Renukoot (U.P.) hergestellt. Hindalium wird üblicherweise als Walzprodukt in 16 Gauge (ca. 1,6 mm) gefertigt. Aus dieser Legierung hergestellte Utensilien sind stark und hart, leicht zu reinigen, kostengünstiger als Edelstahl, haben eine feine Oberfläche, gute Kratzfestigkeit, nehmen nicht viel Wärme auf usw.

Anwendungen

Hindalium wird hauptsächlich für die Herstellung eloxierter Utensilien verwendet. Aus dieser Legierung hergestellte Utensilien sind stark und hart, leicht zu reinigen, kostengünstiger als Edelstahl, haben eine feine Oberfläche, gute Kratzfestigkeit, nehmen nicht viel Wärme auf usw.

Dies waren verschiedene Arten von Aluminiumlegierungen, die je nach Bedarf entsprechend den erforderlichen Eigenschaften eingesetzt werden. Wenn Ihnen dieser Artikel gefallen hat, teilen Sie ihn bitte auch mit Ihren Freunden.