Termine generico per le leghe a base di alluminio. I principali elementi di lega sono rame, silicio, magnesio, zinco, manganese, mentre gli elementi di lega secondari sono nichel, ferro, titanio, cromo, litio, ecc. La lega di alluminio è il materiale strutturale non ferroso più utilizzato nell'industria ed è stata comunemente utilizzata nell'industria aeronautica, aerospaziale, automobilistica, meccanica, navale e chimica.
Lega di alluminio ha una bassa densità, ma una resistenza relativamente elevata, simile o superiore all'acciaio di alta qualità, ha una buona plasticità, può essere lavorato in vari profili, ha un'eccellente conduttività elettrica, conduttività termica e resistenza alla corrosione, ampiamente utilizzato nell'industria, secondo solo all'acciaio.
Le leghe di alluminio possono essere suddivise in leghe di alluminio ordinarie, leghe di alluminio ad altissima resistenza, leghe di alluminio resistenti al calore e materiali compositi a base di alluminio, a seconda delle loro proprietà e applicazioni. I campi di applicazione sono diversi, coprendo tutti i campi di applicazione delle leghe di alluminio.
La domanda di mercato di leghe di alluminio determina spesso la tipologia, la resa e le caratteristiche prestazionali dei prodotti in lega di alluminio. A causa dell'ampia varietà di leghe di alluminio, il processo di sviluppo e la situazione attuale in Cina e all'estero non sono gli stessi. Alcune leghe di alluminio vengono utilizzate nei settori automobilistico, navale e aerospaziale, quindi questa parte è classificata e spiegata in termini di leghe di alluminio.
Lega di alluminio serie 1XXX
Le caratteristiche principali della serie 1xxx sono:
O incrudimento
O particolarmente elevata formabilità, resistenza alla corrosione e conduttività elettrica
O Intervallo tipico di resistenza alla trazione massima: da 70 a 185 MPa (10-27 ksi)
O Facile collegamento tramite saldatura, brasatura
La serie 1xxx rappresenta l'alluminio commercialmente puro (CP) dalla base 1100 (99.00% min Al) alle leghe relativamente pure 1050/1350 (99.50% min Al) e 1175 (99.75% min Al). Le leghe della serie 1xxx sono temprabili, ma non vengono utilizzate quando la resistenza è la considerazione principale.
L'uso principale della serie 1xxx è nelle applicazioni che richiedono un'elevata resistenza alla corrosione e formabilità (ad esempio, lamine e strisce per imballaggi, apparecchiature chimiche, carrozzerie di cisterne o camion, parti cave tornite e parti complesse in lamiera).
Le applicazioni elettriche sono uno dei principali utilizzi della serie 1xxx, principalmente la 1350, con controlli relativamente rigorosi sulle impurità che possono ridurne la conduttività. Di conseguenza, lo standard internazionale per il rame ricotto (IACS) per questo materiale garantisce una conduttività elettrica del 62%, il che offre un vantaggio in termini di costi rispetto al rame nelle applicazioni elettriche grazie alla minore densità e al peso più leggero dell'alluminio.
Lega di alluminio serie 2XXX
Le leghe di alluminio della serie 2XXX (A1-Cu-Mg) presentano elevata resistenza alla trazione, tenacità e resistenza alla fatica, buona resistenza al calore, buone proprietà di lavorazione e saldatura e sono ampiamente utilizzate nei settori aerospaziale, automobilistico e bellico. I gradi principali sono 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12, ecc.
Sono state sviluppate successivamente una serie di leghe, come le leghe 2024, 2124, 2524 e 2324, per migliorare la resistenza, l'abbinamento resistenza-tenacità e la tolleranza ai danni.
i modelli di equipaggiamento del mio Paese si stanno sviluppando nella direzione di leggerezza, lunga durata, elevata affidabilità e basso costo, e hanno requisiti più elevati sulla tenacità alla frattura, resistenza alla crescita delle crepe e resistenza alla corrosione del materiale del rivestimento della fusoliera.
Sulla base della piastra spessa in lega di alluminio 2024-T351, paesi stranieri hanno sviluppato leghe di alluminio 2324, 2624 e altre leghe ad alta tolleranza ai danni per la superficie dell'ala inferiore, con diverse resistenze, tenacità, resistenza alla fatica e alla corrosione, e hanno ottenuto applicazioni consolidate. Abbiamo urgente bisogno di sviluppare leghe di alluminio della serie 2XXX ad alta tolleranza ai danni. In futuro, la microlegatura composita sarà un'importante direzione di sviluppo per le leghe di alluminio ad alta resistenza della serie Al-Cu-Mg.
Lega di alluminio serie 3XXX
La lega di alluminio serie 3 è anche chiamata lega alluminio-manganese. Il contenuto di manganese è dell'1-1.5%. È una lega di alluminio antiruggine ampiamente utilizzata. La resistenza della lega di alluminio serie 3 è superiore a quella della lega di alluminio puro, sebbene non possa essere trattata termicamente per migliorarne le prestazioni, ma presenta una buona plasticità dopo la lavorazione a freddo (laminazione a caldo) e il processo di ricottura. Grazie alla sua buona resistenza alla corrosione e alle sue buone prestazioni di saldatura, può essere utilizzata in molti settori, come l'industria delle decorazioni edili, l'industria elettronica, l'industria automobilistica, ecc.
I principali gradi comunemente utilizzati nelle leghe di alluminio della serie 3 sono la piastra di alluminio 3003, la piastra di alluminio 3004, la piastra di alluminio 3104, la piastra di alluminio 3005, la piastra di alluminio 3105, ecc. Tra questi, la lega di alluminio più utilizzata è la 3003. La piastra di alluminio 3003 è facile da lavorare e ha una buona resistenza alla ruggine. Può essere rivestita con vernice colorata sulla superficie dell'alluminio originale per realizzare vari pannelli decorativi per facciate continue e rinforzi per soffitti in alluminio per interni. La pressa per tegole piega le tegole in alluminio colorate, che sono leggere e resistenti, con una durata superiore a quella dell'acciaio.
Il prezzo del 3003 è inferiore a quello del 5052 e anche le prestazioni di saldatura sono molto buone. Alcuni produttori di materiali per serbatoi di carburante per camion utilizzano anche piastre di alluminio 3003H24 in sostituzione del 5052 per realizzare divisori nel serbatoio del carburante che non richiedono pressione, riducendo i costi senza comprometterne l'utilizzo. La resistenza della lega 3004 è superiore a quella del 3003 e le prestazioni di formatura sono migliori. Può essere utilizzata come corpo serbatoio per lattine interamente in alluminio e come dispositivo per la produzione e lo stoccaggio di liquidi chimici.
La lega 3104 e la lega 3004 hanno una composizione molto simile, un'elevata resistenza e sono facili da lavorare. Nell'industria televisiva, le piastre in 3104-O sono spesso utilizzate per realizzare backplane LCD, forare gusci convessi, aggiungere componenti elettronici e formare ossidi densi dopo lo stampaggio e l'ossidazione. Il film non solo è resistente alla corrosione e all'ossidazione, ma ha anche un buon isolamento, che riduce il peso totale del prodotto finito e garantisce buone prestazioni di dissipazione del calore.
La lega 3005 è utilizzata principalmente in bobine di alluminio con rivestimento colorato di fascia alta. Viene prodotta nell'industria dei materiali da costruzione, per la produzione di tramezzi per tetti, case prefabbricate, ecc. Può anche essere utilizzata per realizzare condizionatori d'aria, frigoriferi e altri dissipatori di calore, componenti interni, ecc. Le leghe 3105 possono essere utilizzate principalmente per la produzione di parti stampate come tappi di bottiglia e tappi.
Lega di alluminio serie 4XXX
Attualmente, le leghe Al-Si eutettiche e ipoeutettiche sono utilizzate principalmente nei pistoni delle automobili nel mio Paese, ma con il continuo miglioramento dei requisiti prestazionali dei motori, è difficile soddisfare tali requisiti. Le leghe Al-Si ipereutettiche presentano bassa densità, basso coefficiente di dilatazione lineare, maggiore resistenza all'usura e stabilità di volume, e sono materiali più ideali per la produzione di pistoni rispetto alle leghe Al-Si ipoeutettiche ed eutettiche.
I pistoni in lega eutettica Al-Si sono stati prodotti in serie all'estero e utilizzati in camion e automobili, come le leghe A390 negli Stati Uniti, le leghe AC9A e AC8A (ZL109) in Giappone e le leghe A390 in Australia.
Tuttavia, attualmente nel mio Paese sono pochissimi i produttori di pistoni in lega eutettica Al-Si, e la maggior parte di essi si affida alle importazioni. Inoltre, esiste un ampio divario tra i materiali in lega di alluminio per turbocompressori per autoveicoli e i paesi stranieri, e i materiali in lega di alluminio per turbocompressori ad alte prestazioni per autoveicoli si affidano principalmente al Giappone e ad altri paesi. Pertanto, è fondamentale sviluppare materiali in lega di alluminio chiave per il settore automobilistico, destinati a pistoni ad alte prestazioni e giranti turbocompresse.
Lega di alluminio serie 5XXX
Le leghe Al-Mg, in particolare le leghe Al-Mg con elevato contenuto di Mg, presentano un'elevata resistenza specifica, una buona saldabilità e resistenza alla corrosione e in futuro diventeranno materiali altamente competitivi nei settori aerospaziale, dei treni ad alta velocità e degli oceani.
lega di alluminio 6XXX
La lega di alluminio serie 6 è una lega di alluminio con magnesio e silicio come principali elementi di lega e la fase Mg2Si come fase di rinforzo. Appartiene alle leghe di alluminio che possono essere rinforzate mediante trattamento termico. La lega presenta i seguenti vantaggi: media resistenza, elevata resistenza alla corrosione, nessuna tendenza alla criccatura da tensocorrosione, buone prestazioni di saldatura, resistenza alla corrosione invariata nella zona di saldatura, buona formabilità e prestazioni di processo.
Quando la lega contiene rame, la sua resistenza può essere simile a quella della lega di alluminio serie 2 e le prestazioni di processo sono migliori rispetto a quelle della lega di alluminio serie 2, ma la resistenza alla corrosione diminuisce e la lega presenta buone proprietà di forgiatura. Le leghe serie 6 più utilizzate sono le leghe 6061 e 6063, che presentano le migliori proprietà complessive. I prodotti principali sono i profili estrusi, che sono le migliori leghe estruse. Queste leghe sono ampiamente utilizzate come profili per l'edilizia.
Attualmente vengono prodotte 6 serie di leghe di alluminio: 6005, 6060, 6061, 6063, 6082, 6201, 6262, 6463, 6A02. Di seguito è riportata un'introduzione dettagliata ai rispettivi utilizzi.
Lo scopo principale della lega di alluminio serie 6
I profili e i tubi estrusi 6005 vengono utilizzati per parti strutturali che richiedono resistenza e altezza maggiori rispetto alle leghe 6063, come scale, antenne TV, ecc.
6009 Pannello carrozzeria
6010 Scheda: Carrozzeria
6061 richiede varie strutture industriali con una certa resistenza, elevata saldabilità e elevata resistenza alla corrosione, come tubi, barre, materiali sagomati, piastre
6063 Profili industriali, profili edili, tubi di irrigazione e materiali estrusi per veicoli, panchine, mobili, recinzioni, ecc.
6066 Forgiati e materiali di estrusione strutturale saldati
6070 Strutture saldate ad alta resistenza e materiali estrusi e tubi per l'industria automobilistica
6101 Barre ad alta resistenza, conduttori elettrici e materiali per radiatori per autobus
Il 6151 viene utilizzato per la forgiatura a stampo di componenti di alberi motore, parti di macchine e anelli di laminazione di produzione, che devono avere buona capacità di forgiatura, elevata resistenza e buona resistenza alla corrosione.
6201 Barre e fili conduttivi ad alta resistenza
6205 Piastre spesse, pedali ed estrusioni ad alto impatto
6262 Parti filettate ad alto stress che richiedono una resistenza alla corrosione migliore delle leghe 2011 e 2017
6351 Parti strutturali estruse di veicoli, condotte per acqua, petrolio, ecc.
6463 Profili architettonici e vari per utensili e parti di rifinitura per autoveicoli con superficie lucida dopo l'anodizzazione
6A02 Parti di motori aeronautici, pezzi fucinati e stampi forgiati con forme complesse.
lega di alluminio 7XXX
Di recente, all'estero sono state sviluppate le leghe 7055 (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr), il cui limite di snervamento supera i 620 MPa nello stato T77511, utilizzato per gli aerei Boeing 777, e il peso è ridotto di 635 kg.
Attualmente, la lega di alluminio per l'aviazione della serie 7XXX del mio Paese non dispone di una progettazione sistematica e di una tecnologia di preparazione e alcuni prodotti sono completamente importati. A causa dell'elevato numero di elementi di lega, dell'ampio intervallo di solidificazione, dell'elevato stress di fusione, della facile ossidazione/segregazione degli elementi di lega, ecc., la qualità metallurgica del lingotto è scarsa e la formabilità a temperatura ambiente è scarsa. Lo sviluppo della nuova lega di alluminio della serie 7XXX è di grande importanza.
8. Lega di alluminio-litio (Al-Li)
La lega di alluminio-litio è il materiale leggero in più rapida evoluzione nel settore aeronautico degli ultimi anni. Presenta bassa densità, elevato modulo elastico, elevata rigidezza specifica, buone prestazioni a fatica e resistenza alla corrosione. Dopo aver sostituito le leghe di alluminio convenzionali, la massa può essere ridotta del 10% ~ 20%, mentre la rigidità può essere aumentata del 15% ~ 20%.
All'inizio del XXI secolo, la ALCOA Corporation degli Stati Uniti ha lanciato il piano "ALCOA Aviation 20/20", con l'obiettivo di ridurre del 21% entro 20 anni il costo e il peso delle leghe di alluminio per l'aviazione.
Connian Aluminium ha sviluppato le leghe di alluminio-litio 2050 e 2198 (Al-Cu-Li-Mg-Ag) con bassa densità, elevata tenacità ed elevata tolleranza ai danni.
Nel mio Paese sono pochissimi i gradi di leghe Al-Li sviluppati in modo indipendente; è stata utilizzata solo la lega 1420 e la lega Al-Li utilizzata nell'aereo passeggeri C919 è fornita da Alcoa.
In Cina è possibile produrre solo gradi limitati di leghe quali 1420, 2195, 2197 e 2A97, e i lingotti sono solo lingotti piatti inferiori a ((310~400)×1280×4000) mm e lingotti rotondi inferiori a ϕ650 mm.
Per le applicazioni aerospaziali di fascia alta, i lingotti piatti (2B16) con spessore superiore a 60 mm e larghezza superiore a 1500 mm, e i lingotti con diametro superiore a 1500 mm (2B16), non hanno ancora raggiunto la produzione industriale. Pertanto, è di fondamentale importanza sviluppare nuovi design di leghe di alluminio-litio, la preparazione di lingotti di grandi dimensioni e la tecnologia di lavorazione profonda.
