Um termo geral para ligas à base de alumínio. Os principais elementos de liga são cobre, silício, magnésio, zinco e manganês, e os elementos de liga secundários são níquel, ferro, titânio, cromo, lítio, etc. A liga de alumínio é o material estrutural de metal não ferroso mais amplamente utilizado na indústria, sendo comumente utilizada nas indústrias de aviação, aeroespacial, automobilística, de fabricação de máquinas, de construção naval e química.
Liga de alumínio tem baixa densidade, mas resistência relativamente alta, próxima ou superior ao aço de alta qualidade, tem boa plasticidade, pode ser processado em vários perfis, tem excelente condutividade elétrica, condutividade térmica e resistência à corrosão, amplamente utilizado na indústria, perdendo apenas para o aço.
As ligas de alumínio podem ser divididas em ligas de alumínio comuns, ligas de alumínio de ultra-alta resistência, ligas de alumínio resistentes ao calor e materiais compósitos à base de alumínio, de acordo com suas propriedades e aplicações. Seus campos de aplicação têm diferentes focos, abrangendo todos os campos de aplicação das ligas de alumínio.
A demanda do mercado por ligas de alumínio frequentemente determina o tipo, a produção e as características de desempenho dos produtos de liga de alumínio. Devido à grande variedade de ligas de alumínio, o processo de desenvolvimento e a situação atual no mercado interno e externo não são os mesmos. Algumas ligas de alumínio serão utilizadas nas indústrias automobilística, naval e aeroespacial, portanto, esta parte é classificada e explicada em termos de ligas de alumínio.
Liga de alumínio série 1XXX
As principais características da série 1xxx são:
O endurecimento por deformação
O particularmente alta conformabilidade, resistência à corrosão e condutividade elétrica
O Faixa típica de resistência à tração final: 70 a 185 MPa (10-27 ksi)
O Fácil conexão por soldagem, brasagem
A série 1xxx representa alumínio comercialmente puro (CP) desde a linha de base 1100 (99.00% Al mínimo) até as relativamente puras 1050/1350 (99.50% Al mínimo) e 1175 (99.75% Al mínimo). As ligas da série 1xxx são endurecíveis por deformação, mas não são utilizadas quando a resistência é a principal consideração.
O principal uso da série 1xxx é em aplicações que exigem resistência à corrosão e conformabilidade extremamente altas (por exemplo, folhas e tiras para embalagens, equipamentos químicos, carrocerias de tanques ou caminhões, peças ocas fiadas e peças complexas de chapa metálica).
Aplicações elétricas são um dos principais usos da série 1xxx, principalmente a 1350, com controles relativamente rigorosos sobre as impurezas que podem reduzir a condutividade. Como resultado, a Norma Internacional de Cobre Recozido (IACS) para este material garante 62% de condutividade elétrica, o que oferece uma vantagem de custo em relação ao cobre em aplicações elétricas devido à menor densidade e ao menor peso do alumínio.
Liga de alumínio série 2XXX
As ligas de alumínio da série 2XXX (A1-Cu-Mg) apresentam alta resistência à tração, tenacidade e resistência à fadiga, boa resistência ao calor, processamento e propriedades de soldagem, sendo amplamente utilizadas nas indústrias aeroespacial, automotiva e de armas. Os principais graus são 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12, etc.
Uma série de ligas, como as ligas 2024, 2124, 2524 e 2324, foram desenvolvidas sucessivamente para melhorar a resistência, a correspondência entre resistência e tenacidade e a tolerância a danos.
Os modelos de equipamentos do meu país estão se desenvolvendo na direção de peso leve, longa vida útil, alta confiabilidade e baixo custo, e têm requisitos mais altos em termos de tenacidade à fratura, resistência ao crescimento de trincas e resistência à corrosão do material do revestimento da fuselagem.
Com base na chapa grossa de liga de alumínio 2024-T351, países estrangeiros desenvolveram ligas de alumínio 2324, 2624 e outras ligas de alumínio de alta tolerância a danos para a superfície inferior da asa, com diferentes resistências, tenacidade, resistência à fadiga e corrosão, e obtiveram aplicações instaladas. Precisamos urgentemente desenvolver ligas de alumínio da série 2XXX com alta tolerância a danos. No futuro, a microligação composta será uma importante direção de desenvolvimento das ligas de alumínio de alta resistência da série Al-Cu-Mg.
Liga de alumínio série 3XXX
A liga de alumínio da série 3, também chamada de liga de alumínio-manganês, possui teor de manganês entre 1 e 1.5%. É uma liga de alumínio antiferrugem amplamente utilizada. A resistência da liga de alumínio da série 3 é superior à da liga de alumínio puro, embora não possa ser tratada termicamente para melhorar seu desempenho. , porém, apresenta boa plasticidade após o trabalho a frio (laminação por super-resfriamento) e o recozimento. Devido à sua boa resistência à corrosão e ao bom desempenho de soldagem, pode ser utilizada em diversos setores, como decoração de edifícios, fabricação de eletrônicos, fabricação de automóveis, etc.
Os principais graus comumente utilizados nas ligas de alumínio da série 3 são chapa de alumínio 3003, chapa de alumínio 3004, chapa de alumínio 3104, chapa de alumínio 3005, chapa de alumínio 3105, etc. Entre elas, a liga de alumínio com maior teor de liga é a 3003. A chapa de alumínio 3003 é fácil de processar e possui boa resistência à ferrugem. Ela pode ser revestida com tinta colorida na superfície do alumínio original para a fabricação de diversos painéis decorativos de parede-cortina e reforços de alumínio para tetos internos. A prensa de telhas dobra a telha de alumínio colorida para telhado, que é leve e durável, e sua vida útil é superior à do aço.
O preço do 3003 é mais barato que o do 5052 e o desempenho de soldagem também é muito bom. Alguns fabricantes de materiais para tanques de combustível de caminhões também utilizam chapas de alumínio 3003H24 em substituição ao 5052 para fazer divisórias no tanque de combustível que não requerem pressão, reduzindo custos sem afetar o uso. A resistência da liga 3004 é maior que a da 3003 e o desempenho de conformação é melhor. Ela pode ser usada como corpo de tanque de latas totalmente de alumínio e como dispositivo para produção química e armazenamento de líquidos.
As ligas 3104 e 3004 têm composição muito semelhante, alta resistência e são fáceis de processar. Na indústria de fabricação de TVs, as chapas de estado 3104-O são frequentemente utilizadas para fabricar backplanes de LCDs de TVs, perfurar cascos convexos, adicionar componentes eletrônicos e formar óxidos densos após moldagem e oxidação. O filme não só é resistente à corrosão e oxidação, como também possui bom isolamento, o que reduz o peso total do produto final e garante um bom desempenho de dissipação de calor.
A liga 3005 é usada principalmente em bobinas de alumínio com revestimento colorido de alta qualidade. É produzida na indústria de materiais de construção, divisórias de telhado, casas pré-fabricadas, etc. Também pode ser usada na fabricação de condicionadores de ar, geladeiras e outros dissipadores de calor, peças internas, etc. As ligas 3105 podem ser usadas principalmente na fabricação de peças estampadas, como tampas de garrafas e tampas.
Liga de alumínio série 4XXX
Atualmente, ligas de Al-Si eutéticas e hipoeutéticas são usadas principalmente em pistões de automóveis em meu país, mas com a melhoria contínua dos requisitos de desempenho do motor, tem sido difícil atender a esses requisitos. As ligas de Al-Si hipereutéticas apresentam baixa densidade, baixo coeficiente de expansão linear, maior resistência ao desgaste e estabilidade volumétrica, sendo materiais de pistão mais adequados do que as ligas de Al-Si hipoeutéticas e eutéticas.
Pistões de liga eutética de Al-Si foram produzidos em massa no exterior e usados em caminhões e carros, como as ligas A390 nos Estados Unidos, as ligas AC9A e AC8A (ZL109) no Japão e as ligas A390 na Austrália.
No entanto, atualmente, existem poucos fabricantes de pistões eutéticos de liga de Al-Si em meu país, e a maioria deles depende de importações. Além disso, existe uma grande lacuna entre os materiais de liga de alumínio turboalimentados automotivos e os países estrangeiros, e os materiais de liga de alumínio turboalimentados automotivos de alto desempenho dependem principalmente do Japão e de outros países. Portanto, é imperativo desenvolver materiais de liga de alumínio automotivos essenciais para pistões de alto desempenho e impulsores turboalimentados.
Liga de alumínio série 5XXX
Ligas de Al-Mg, especialmente ligas de Al-Mg com alto teor de Mg, têm alta resistência específica, boa soldabilidade e resistência à corrosão, e se tornarão materiais altamente competitivos nas áreas aeroespacial, trens de alta velocidade e oceanos no futuro.
Liga de alumínio 6XXX
A liga de alumínio da série 6 é uma liga de alumínio com magnésio e silício como principais elementos de liga e a fase Mg2Si como fase de reforço. Pertence à liga de alumínio que pode ser reforçada por tratamento térmico. A liga apresenta as vantagens de resistência média, alta resistência à corrosão, ausência de tendência à corrosão sob tensão, bom desempenho de soldagem, desempenho de corrosão inalterado na zona de soldagem, boa conformabilidade e desempenho de processo.
Quando a liga contém cobre, a resistência da liga pode ser próxima à da liga de alumínio da série 2, e o desempenho do processo é melhor do que o da liga de alumínio da série 2, mas a resistência à corrosão se deteriora e a liga apresenta boas propriedades de forjamento. As ligas da série 6 mais utilizadas são as ligas 6061 e 6063, que apresentam as melhores propriedades abrangentes. Os principais produtos são perfis extrudados, que são as melhores ligas extrudadas. Essas ligas são amplamente utilizadas como perfis de construção.
Atualmente, são produzidas 6 séries de ligas de alumínio: 6005, 6060, 6061, 6063, 6082, 6201, 6262, 6463 e 6A02. A seguir, uma introdução detalhada aos seus respectivos usos.
O objetivo principal da liga de alumínio da série 6
Os perfis e tubos extrudados 6005 são utilizados em peças estruturais que exigem resistência e altura maiores que as ligas 6063, como escadas, antenas de TV, etc.
Painel de carroceria 6009
Folha 6010: Carroceria Automotiva
6061 exige diversas estruturas industriais com certa resistência, alta soldabilidade e alta resistência à corrosão, como tubos, hastes, materiais moldados, placas
6063 Perfis industriais, perfis de construção, tubos de irrigação e materiais extrudados para veículos, bancos, móveis, cercas, etc.
6066 Forjados e Materiais de Extrusão Estrutural Soldados
6070 Estruturas soldadas de alta resistência e materiais extrudados e tubos para a indústria automotiva
6101 Barras de alta resistência, condutores elétricos e materiais de radiadores para ônibus
6151 é usado para forjamento de peças de virabrequim, peças de máquinas e anéis de laminação de produção, que precisam ter boa capacidade de forja, alta resistência e boa resistência à corrosão.
6201 Barras e fios condutores de alta resistência
6205 Placas grossas, pedais e extrusões de alto impacto
6262 Peças roscadas de alta tensão que exigem resistência à corrosão melhor que as ligas de 2011 e 2017
6351 Peças estruturais extrudadas de veículos, tubulações para água, óleo, etc.
6463 Perfis arquitetônicos e de utensílios diversos, e peças de acabamento automotivo com superfície brilhante após anodização
6A02 Peças de motores de aeronaves, peças forjadas e peças forjadas em matriz com formas complexas.
Liga de alumínio 7XXX
Recentemente, ligas 7055 (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr) foram desenvolvidas no exterior, e seu limite de escoamento excede 620 MPa no estado T77511, que é usado para aeronaves Boeing 777, e o peso é reduzido em 635 kg.
Atualmente, a liga de alumínio da série 7XXX para aviação do meu país carece de tecnologia sistemática de projeto e processamento de ligas, e alguns produtos são totalmente importados. Devido ao grande número de elementos de liga, amplo intervalo de solidificação, grande tensão de fundição, fácil oxidação/segregação dos elementos de liga, etc., a qualidade metalúrgica do lingote é ruim e a conformabilidade à temperatura ambiente é baixa. O desenvolvimento da nova liga de alumínio da série 7XXX é de grande importância.
8. Liga de alumínio-lítio (Al-Li)
A liga de alumínio-lítio é o material leve com desenvolvimento mais rápido em materiais de aviação nos últimos anos. Possui características de baixa densidade, alto módulo de elasticidade, alta rigidez específica, bom desempenho em fadiga e resistência à corrosão. Após a substituição das ligas de alumínio convencionais, a massa pode ser reduzida em 10% a 20%, e a rigidez aumentada em 15% a 20%.
A ALCOA Corporation dos Estados Unidos lançou o “Plano ALCOA Aviation 20/20” no início do século XXI, com o objetivo de reduzir o custo e o peso das ligas de alumínio para aviação em 21% em 20 anos.
A Connian Aluminium desenvolveu ligas de alumínio-lítio 2050 e 2198 (Al-Cu-Li-Mg-Ag) com baixa densidade, alta tenacidade e altas propriedades de tolerância a danos.
Existem muito poucos graus de liga Al-Li desenvolvidos de forma independente no meu país; apenas a liga 1420 foi aplicada, e a liga Al-Li usada na aeronave de passageiros C919 é fornecida pela Alcoa.
Somente ligas de grau limitado, como 1420, 2195, 2197 e 2A97, podem ser produzidas na China, e os lingotes são apenas planos abaixo de ((310~400)×1280×4000) mm e redondos abaixo de ϕ650 mm.
Para aplicações aeroespaciais de ponta, lingotes planos (2B16) com espessura superior a 60 mm e largura superior a 1500 mm, e lingotes com diâmetro superior a 1500 mm (2B16) ainda não atingiram a produção industrial. Portanto, é de grande importância desenvolver novos designs de ligas de alumínio-lítio, preparação de lingotes superdimensionados e tecnologia de processamento profundo.
