Detaillierte Erläuterung der Zusammensetzungseigenschaften und Anwendungen von Aluminiumlegierungen der Serien 1XXX bis 8XXX
Aug 15, 2024
Eine Nachricht hinterlassen
IÜbersicht über Aluminiumlegierungen
Definition von Aluminiumlegierung
Eine Aluminiumlegierung ist ein Material auf Aluminiumbasis, das durch Zugabe bestimmter Mengen anderer Legierungselemente wie Kupfer, Mangan, Silizium, Magnesium, Zink usw. entsteht. Durch die Zugabe von Legierungselementen behalten Aluminiumlegierungen die grundlegenden Eigenschaften von Aluminium wie geringes Gewicht, hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit bei und verfügen gleichzeitig über eine höhere Festigkeit, bessere Guss- und Verarbeitungseigenschaften und eine überlegene Korrosionsbeständigkeit.
Klassifizierung von Aluminiumlegierungen
Aluminiumlegierungen werden je nach Zusammensetzung und Verarbeitungsverfahren hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: Aluminiumknetlegierungen und Aluminiumgusslegierungen.
Aluminium-Knetlegierungen
Diese Legierungen werden durch plastische Verformungsverfahren wie Walzen, Extrudieren, Ziehen und Schmieden verarbeitet, um Produkte verschiedener Formen herzustellen. Geschmiedete Aluminiumlegierungen haben gute mechanische und Verarbeitungseigenschaften und werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, im Transportwesen und in Baustrukturen verwendet.
Guss von Aluminiumlegierungen
Diese Legierungen werden geschmolzen und direkt in verschiedene Bauteilrohlinge gegossen. Sie verfügen über hervorragende Gusseigenschaften und Fließfähigkeit. Aluminiumgusslegierungen eignen sich für die Herstellung komplex geformter und dünnwandiger Teile.
Übersicht über Aluminiumlegierungen der Serien 1XXX bis 8XXX
Gemäß internationalen Standards werden Aluminiumlegierungen in die Serien 1XXX bis 8XXX unterteilt, jede mit spezifischer Zusammensetzung und Leistungsmerkmalen:
1XXX-Serie
Reines Aluminium mit einem Aluminiumanteil von über 99,00 % bietet die beste elektrische und thermische Leitfähigkeit und eine gute Korrosionsbeständigkeit, jedoch eine relativ geringe Festigkeit.
2XXX-Serie
Sie bestehen hauptsächlich aus Kupfer und weisen eine hohe Festigkeit, jedoch eine geringe Korrosionsbeständigkeit auf. Sie werden hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt.
3XXX-Serie
Sie sind vorwiegend mit Mangan legiert, weisen eine gute Rostbeständigkeit und Verarbeitbarkeit auf und werden häufig in der Baudekoration und in chemischen Geräten verwendet.
4XXX-Serie
Sie sind hauptsächlich mit Silizium legiert, weisen eine hohe Festigkeit und gute Schweißeigenschaften auf und eignen sich für Schweißkonstruktionen.
5XXX-Serie
Sie bestehen hauptsächlich aus Magnesium, haben eine geringe Dichte und hohe Festigkeit und werden häufig im Schiffs- und Fahrzeugbau verwendet.
6XXX-Serie
Sie bestehen hauptsächlich aus Magnesium und Silizium, sind gut verarbeitbar und schweißbar und werden häufig in Strukturmaterialien verwendet.
7XXX-Serie
Sie sind vorwiegend mit Zink legiert und bieten die höchste Festigkeit, weisen jedoch eine geringe Korrosionsbeständigkeit auf und werden hauptsächlich für Strukturen mit ultrahoher Festigkeit verwendet.
8XXX-Serie
Durch die Zugabe weiterer Legierungselemente wie Lithium, Eisen etc. verfügen diese über besondere Eigenschaften wie hohe Steifigkeit und gute Hitzebeständigkeit.
Die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten und Eigenschaften von Aluminiumlegierungen machen sie in der modernen Industrie unverzichtbar. Mit dem technologischen Fortschritt und den steigenden Anforderungen an die Materialleistung werden die Forschung und Anwendung von Aluminiumlegierungen weiter voranschreiten und ihren Anwendungsbereich auf verschiedene Bereiche ausweiten.
▲ Aluminiumelement
II Eigenschaften und Anwendungen von Aluminiumlegierungen der Serie 1XXX
Chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften
Die Aluminiumlegierungen der 1XXX-Serie, die für ihre höchste Reinheit unter den Aluminiumlegierungen bekannt sind, bestehen hauptsächlich aus Aluminium mit einem Gehalt von 99,00 % oder mehr. Diese Serie wird typischerweise durch Güten wie 1050, 1070 und 1100 repräsentiert. Diese Legierungen weisen in Bezug auf ihre physikalischen Eigenschaften eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. Aufgrund ihrer hohen Reinheit haben die Aluminiumlegierungen der 1XXX-Serie eine relativ geringe Dichte, typischerweise etwa 2,7 g/cm³, was sie für Anwendungen vorteilhaft macht, die leichte Materialien erfordern.
Die elektrische und thermische Leitfähigkeit der Aluminiumlegierungen der Serie 1XXX kann etwa 61 % bzw. 50 % des International Annealed Copper Standard (IACS) erreichen. Dies macht sie bei der Kabelherstellung und bei Wärmeableitungsgeräten beliebt. Darüber hinaus ist die Korrosionsbeständigkeit der Aluminiumlegierungen der Serie 1XXX hauptsächlich auf den dichten Oxidfilm zurückzuführen, der sich auf ihrer Oberfläche bildet und weitere Oxidation und Korrosion wirksam verhindert.
▲ 1000er-Legierungssystem
Formbarkeit und Oberflächenbehandlung
Die Aluminiumlegierungen der 1XXX-Serie weisen eine ausgezeichnete Formbarkeit auf, die auf ihren niedrigen Schmelzpunkt und ihre gute Plastizität zurückzuführen ist. Sie können durch verschiedene Kunststoffverarbeitungsverfahren wie Walzen, Extrudieren und Strecken zu Platten, Rohren, Stangen und mehr verarbeitet werden. Während des Formungsprozesses weisen die Aluminiumlegierungen der 1XXX-Serie nur eine minimale Rückfederung auf, was eine einfache Formkontrolle und Eignung für die Herstellung komplexer Teile ermöglicht.
In Bezug auf die Oberflächenbehandlung können die Aluminiumlegierungen der Serie 1XXX durch Eloxieren, Galvanisieren und Sprühen behandelt werden, um das gewünschte Aussehen und die gewünschte Leistung zu erzielen. Eloxieren ist die gängigste Oberflächenbehandlungsmethode, die nicht nur die Korrosionsbeständigkeit des Materials verbessert, sondern auch eine Vielzahl von Farben ermöglicht und so seine dekorative Wirkung steigert. Die Vielseitigkeit der Oberflächenbehandlung der Aluminiumlegierungen der Serie 1XXX umfasst chemisches Ätzen, polierte Oberflächen, matte Oberflächen und mehr, um verschiedenen Anwendungsszenarien gerecht zu werden.
Die Formbarkeit und Oberflächenbehandlungsmöglichkeiten der Aluminiumlegierungen der 1XXX-Serie haben zu ihrer weit verbreiteten Anwendung in Bereichen wie architektonischer Dekoration, elektronischer Ausrüstung und Automobilherstellung geführt. Beispielsweise wird die Aluminiumlegierung der Güteklasse 1100-, die für ihre gute Formbarkeit und Oberflächenbehandlungseigenschaften bekannt ist, häufig bei der Herstellung von Getränkedosen und Lebensmittelverpackungsmaterialien verwendet. Güteklassen wie 1050 und 1070 werden häufig bei der Herstellung von Kabelummantelungen und dekorativen Paneelen verwendet.
▲ Aluminiumprodukte und -komponenten
III Eigenschaften und Anwendungen von Aluminiumlegierungen der Serie 2XXX
Chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften
Die Aluminiumlegierungen der 2XXX-Serie verwenden Kupfer als Hauptlegierungselement, wobei der Kupfergehalt typischerweise zwischen 3 % und 5 % liegt. Repräsentative Güten sind 2014 und 2024. Die physikalischen Eigenschaften dieser Serie zeichnen sich durch ihre relativ hohe Festigkeit und gute Verarbeitbarkeit aus. Die Dichte von Aluminiumlegierungen der 2XXX-Serie beträgt etwa 2,78 g/cm³ und ist damit etwas höher als die von Legierungen der 1XXX-Serie, jedoch mit einer deutlich höheren Festigkeit, wobei die Zugfestigkeitswerte (\(\sigma_b\)) über 400 MPa erreichen.
Die Aluminiumlegierungen der Serie 2XXX zeigen bemerkenswerte Ergebnisse bei Wärmebehandlungsprozessen. Durch Lösungsglühen und Alterungsbehandlung können ihre mechanischen Eigenschaften weiter verbessert werden. Durch Lösungsglühen kann die Festigkeit der Legierung auf ein Niveau gesteigert werden, das sogar das von kohlenstoffarmem Stahl übertreffen kann, während die Alterungsbehandlung die Streckgrenze durch einen Ausscheidungshärtungsmechanismus weiter steigert, obwohl dies die Duktilität verringern kann.
In Bezug auf elektrische und thermische Leitfähigkeit sind die Aluminiumlegierungen der 2XXX-Serie nicht so überlegen wie die der 1XXX-Serie, verfügen jedoch über die hervorragenden Eigenschaften von Aluminiummaterialien. Ihre elektrische Leitfähigkeit kann etwa 40 % des International Annealed Copper Standard (IACS) erreichen. Darüber hinaus verfügen die Aluminiumlegierungen der 2XXX-Serie über eine starke Kaltverfestigungsfähigkeit, sodass ihre Festigkeit durch Kaltverformung weiter erhöht werden kann.
▲ Legierungssystem der Serie 2000
Härte und Korrosionsbeständigkeit
Die Aluminiumlegierungen der 2XXX-Reihe haben aufgrund der Kupferzugabe und der verstärkenden Wirkung der festen Lösung eine relativ hohe Härte. Diese erhöhte Härte sorgt dafür, dass die Legierungen der 2XXX-Reihe bei der Herstellung von Bauteilen, die hohen Belastungen ausgesetzt sind, wie z. B. Strukturteile von Flugzeugen, außergewöhnlich gut funktionieren. Die zunehmende Härte geht jedoch häufig mit einer Abnahme der Korrosionsbeständigkeit einher, und die Korrosionsbeständigkeit von Legierungen der 2XXX-Reihe ist nicht so gut wie die der 1XXX- oder 3XXX-Reihe.
In Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit sind die Legierungen der 2XXX-Serie anfällig für interkristalline Korrosion, insbesondere während Schweiß- oder Wärmebehandlungsprozessen. Um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, sind bei der Verarbeitung und Verwendung von Legierungen der 2XXX-Serie besondere Schutzmaßnahmen erforderlich, z. B. die Verwendung spezieller Schweißtechniken oder die Durchführung geeigneter Wärmebehandlungen.
Trotz der Einschränkungen in der Korrosionsbeständigkeit bieten die Aluminiumlegierungen der 2XXX-Serie in bestimmten Anwendungsbereichen unersetzliche Vorteile. Beispielsweise wird die Legierung 2024 aufgrund ihrer hohen Festigkeit und guten Bearbeitbarkeit häufig in Luftfahrtkomponenten wie Flugzeugflügelholmen und Motorkolben verwendet. Darüber hinaus werden die Legierungen der 2XXX-Serie auch häufig bei der Herstellung von Hochgeschwindigkeitszügen, Automobilkomponenten und anderen Industrieprodukten verwendet, die eine hohe Festigkeit und gute Bearbeitbarkeit erfordern.
▲ Produkte aus Aluminiumlegierungen der Serie 2XXX
IV Die Eigenschaften und Anwendungen von Aluminiumlegierungen der Serie 3XXX
Chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften
Die Aluminiumlegierungen der 3XXX-Serie verwenden Mangan als primäres Legierungselement, wobei der typische Mangangehalt zwischen 1,0 % und 1,5 % liegt. Repräsentative Güten sind 3003 und 3105. Die Dichte der Aluminiumlegierungen der 3XXX-Serie beträgt etwa 2,7 g/cm³, ähnlich der der 1XXX-Serie, sie weisen jedoch eine höhere Festigkeit auf, wobei die Zugfestigkeitswerte (\(\sigma_b\)) 200-300 MPa erreichen.
Die physikalischen Eigenschaften der Legierungen der 3XXX-Serie zeichnen sich vor allem durch ihre gute Rostschutzleistung und Verarbeitbarkeit aus. Die Zugabe von Mangan verbessert die Korrosionsbeständigkeit der Legierung erheblich, während gleichzeitig das leichte Gewicht von Aluminiummaterialien erhalten bleibt. Obwohl die elektrische und thermische Leitfähigkeit der 3XXX-Serie nicht so hoch ist wie die der 1XXX-Serie, behalten sie dennoch die hervorragenden Eigenschaften von Aluminiummaterialien bei, wobei die elektrische Leitfähigkeit etwa 30 % des International Annealed Copper Standard (IACS) erreicht.
Die Legierungen der 3XXX-Reihe weisen eine gute Verarbeitbarkeit auf und können durch Walzen, Extrudieren und andere Verfahren zu Blechen, Rohren, Stäben usw. verarbeitet werden. Darüber hinaus weisen die Legierungen der 3XXX-Reihe eine ausgezeichnete Schweißbarkeit auf und eignen sich für verschiedene Schweißverfahren.
▲ 3000er-Legierungssystem
Rostschutzfunktion und Anwendungsgebiete
Die Rostschutzfunktion der Aluminiumlegierungen der 3XXX-Serie ist hauptsächlich auf die Zugabe von Mangan zurückzuführen, das in allgemeinen Umgebungen eine gute Korrosionsbeständigkeit verleiht. In feuchten oder chemisch korrosiven Umgebungen ist die Korrosionsbeständigkeit der Legierungen der 3XXX-Serie der der 1XXX- und 2XXX-Serie überlegen, es sind jedoch weiterhin Schutzmaßnahmen erforderlich, um Korrosion zu verhindern.
Die Aluminiumlegierungen der 3XXX-Serie werden unter anderem häufig in der Gebäudedekoration, in chemischen Anlagen, in Lebensmittelverarbeitungsanlagen und im Schiffsbau verwendet. Beispielsweise wird die Legierung 3003, die für ihre guten Rostschutzeigenschaften und Verarbeitbarkeit bekannt ist, häufig zur Herstellung von Getränkedosen, Lebensmittelverpackungsmaterialien und architektonischen Dekorplatten verwendet. Darüber hinaus eignen sich die Legierungen der 3XXX-Serie zur Herstellung von Tanks und Behältern für flüssige Produkte, Gebäudeverarbeitungskomponenten, Bauwerkzeugen und verschiedenen Lampenteilen.
In der Automobilindustrie werden die Aluminiumlegierungen der 3XXX-Serie aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer hervorragenden Verarbeitbarkeit zur Herstellung von Karosserieteilen, Kühlern usw. verwendet. In der Luft- und Raumfahrt werden die Legierungen der 3XXX-Serie auch zur Herstellung einiger nicht kritischer Strukturkomponenten wie Kraftstoffleitungen verwendet.
Die Rostschutzfunktion und die vielfältigen Anwendungsbereiche der Aluminiumlegierungen der 3XXX-Serie machen sie zu einem unverzichtbaren Material in der industriellen Produktion. Mit der Entwicklung der Technologie und den steigenden Anwendungsanforderungen werden die Verarbeitungstechnologie und der Anwendungsbereich der Aluminiumlegierungen der 3XXX-Serie weiter ausgebaut und optimiert.
▲ Produkte aus Aluminiumlegierungen der Serie 3XXX
V Eigenschaften und Anwendungen von Aluminiumlegierungen der Serie 4XXX
Chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften
Die Aluminiumlegierungen der 4XXX-Serie verwenden Silizium als primäres Legierungselement, wobei der Siliziumgehalt typischerweise zwischen 4,5 % und 13,5 % liegt. Repräsentative Güten sind 4032 und 4047. Die Dichte der Aluminiumlegierungen der 4XXX-Serie beträgt etwa 2,7 g/cm³, ähnlich wie bei den Serien 1XXX und 3XXX, aber mit höherer Festigkeit und Härte, wobei die Zugfestigkeit (\(\sigma_b\)) Werte von 200-350 MPa erreicht.
Die physikalischen Eigenschaften der Legierungen der 4XXX-Serie zeichnen sich vor allem durch ihren höheren Schmelzpunkt und ihre hervorragende Schweißleistung aus. Die Zugabe von Silizium erhöht den Schmelzpunkt der Legierung deutlich und sorgt so für eine bessere thermische Stabilität während des Schweißvorgangs. Obwohl die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit der 4XXX-Serie nicht so hoch sind wie die der 1XXX-Serie, weisen sie dennoch die relativ überlegenen Eigenschaften von Aluminiummaterialien auf.
Die Legierungen der 4XXX-Serie sind gut verarbeitbar und können durch Warmwalzen, Kaltwalzen, Extrusion und andere Verfahren in verschiedene Formen gebracht werden. Der Zusatz von Silizium verbessert zudem die Verschleißfestigkeit und Härte der Legierungen der 4XXX-Serie, sodass sie sich für die Herstellung von Verschleißteilen eignen.
▲ Legierungssystem der Serie 4000
Erstarrungsverhalten und Wärmeformbeständigkeit
Die Erstarrungseigenschaften und die Hitzebeständigkeit der Aluminiumlegierungen der Serie 4XXX hängen eng mit ihrer chemischen Zusammensetzung zusammen. Die Zugabe von Silizium erhöht nicht nur den Schmelzpunkt der Legierung, sondern verbessert auch ihre Stabilität bei hohen Temperaturen. Während des Erstarrungsprozesses neigt Silizium dazu, sich an den Korngrenzen anzureichern, was zur Verfeinerung der Kornstruktur beiträgt und die thermische Stabilität und Hitzebeständigkeit des Materials verbessert.
Die Hitzebeständigkeit der Legierungen der 4XXX-Serie beruht hauptsächlich auf ihrer Fähigkeit, Oxidation und Korrosion bei hohen Temperaturen zu widerstehen. In Hochtemperaturumgebungen schützt der auf der Oberfläche der Legierungen der 4XXX-Serie gebildete Oxidfilm das Material vor weiterer Oxidation und Korrosion und gewährleistet so eine längere Lebensdauer bei Hochtemperaturanwendungen.
Die Anwendungsgebiete der Aluminiumlegierungen der 4XXX-Serie konzentrieren sich hauptsächlich auf Situationen, die hervorragende Schweißeigenschaften und Hochtemperaturstabilität erfordern. In der Automobilindustrie werden Legierungen der 4XXX-Serie beispielsweise zur Herstellung von Motorkomponenten und Abgassystemen verwendet, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Darüber hinaus eignen sich Legierungen der 4XXX-Serie auch zur Herstellung von Kühlkörpern für elektrische Geräte sowie von Rohren und Behältern für chemische Geräte.
Mit dem Fortschritt der Industrietechnologie erweitern sich auch die Einsatzmöglichkeiten der Aluminiumlegierungen der 4XXX-Serie in High-End-Bereichen wie neue Energie und Luft- und Raumfahrt. Ihre hervorragende Hitzebeständigkeit und Schweißleistung machen sie zu unverzichtbaren Schlüsselmaterialien in diesen Bereichen.
▲ Produkte aus Aluminiumlegierungen der Serie 4XXX
VI Eigenschaften und Anwendungen von Aluminiumlegierungen der Serie 5XXX
Chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften
Die Aluminiumlegierungen der 5XXX-Serie zeichnen sich durch ihren Magnesiumgehalt aus, der typischerweise zwischen 3 % und 5 % liegt. Repräsentative Güten sind 5005, 5052 und 5083. Diese Legierungen haben eine geringere Dichte, im Allgemeinen zwischen 2,68-2,80 g/cm³, was sie ideal für Leichtbau macht. Ihr relativ niedriger Schmelzpunkt ist vorteilhaft für Gießen und Schweißen. Die Legierungen der 5XXX-Serie weisen eine gute Formbarkeit, Schweißbarkeit und mäßige Festigkeit auf. Die Zugabe von Magnesium erhöht die Festigkeit der Legierung erheblich, während die niedrige Dichte erhalten bleibt, was sie für strukturelle Anwendungen beliebt macht.
Darüber hinaus bieten die Legierungen der 5XXX-Serie eine gute Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in Meeresumgebungen, dank der Wirkung von Magnesium auf die Verbesserung der Korrosionsprodukte. Obwohl ihre elektrische und thermische Leitfähigkeit nicht so hoch ist wie die der Legierungen der 1XXX-Serie, weisen sie dennoch relativ hervorragende Eigenschaften für Aluminiummaterialien auf, wobei die elektrische Leitfähigkeit etwa 35 % des International Annealed Copper Standard (IACS) erreicht. Während die Wärmebehandlungseffekte nicht so ausgeprägt sind wie bei den Serien 2XXX und 7XXX, kann eine geeignete Wärmebehandlung ihre mechanischen Eigenschaften weiter verbessern.
▲Legierungssystem der Serie 5000
Leichtgewichtige und hochfeste Eigenschaften
Aufgrund ihrer Leichtbauweise werden Aluminiumlegierungen der 5XXX-Serie häufig im Transportsektor eingesetzt, insbesondere in der Automobil- und Schiffbauindustrie. Aufgrund ihrer geringen Dichte und guten mechanischen Eigenschaften werden diese Legierungen zur Herstellung von Fahrzeugkarosseriestrukturen, Motorkomponenten und Schiffsrumpfstrukturen verwendet, um das Gewicht zu reduzieren und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Ihre hochfesten Eigenschaften sind auch bei Anwendungen sehr nützlich, die eine höhere Tragfähigkeit erfordern. Beispielsweise wird die Legierung 5052, die für ihre gute Schweißbarkeit und mäßige Festigkeit bekannt ist, häufig zur Herstellung von Schiffen, Fahrzeugstrukturteilen und Druckbehältern verwendet. Die Legierung 5083 mit höherer Festigkeit und ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit wird häufig für Schiffsstrukturkomponenten und Teile für Transportausrüstung verwendet.
Die Kombination aus Leichtgewicht und hoher Festigkeit sowie guter Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit macht Aluminiumlegierungen der 5XXX-Serie in der modernen Industrie unverzichtbar. Da die Nachfrage nach leichten und umweltfreundlichen Materialien steigt, wird die Anwendung von Aluminiumlegierungen der 5XXX-Serie weiter zunehmen, insbesondere in den Bereichen Automobilleichtbau, Luft- und Raumfahrt sowie Transport.
▲ Produkte aus Aluminiumlegierungen der Serie 5XXX
VII Eigenschaften und Anwendungen von Aluminiumlegierungen der Serie 6XXX
Chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften
Die Aluminiumlegierungen der 6XXX-Serie mit Magnesium und Silizium als Hauptlegierungselementen sind wärmebehandelbar und bieten hervorragende Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit. Repräsentative Güten sind 6061, 6063 und 6082. Die chemische Zusammensetzung dieser Legierungen enthält typischerweise 0,5 % bis 1,0 % Magnesium und 0,2 % bis 0,6 % Silizium. Zusätzlich können Spuren von Kupfer, Mangan, Chrom und anderen Elementen enthalten sein, um die Eigenschaften der Legierung zu verbessern.
Die Dichte der Legierungen der 6XXX-Reihe beträgt etwa 2,7 g/cm³ und ist damit ähnlich hoch wie bei den 1XXX- und 3XXX-Reihen, weist jedoch eine höhere Festigkeit und Härte auf, wobei die Zugfestigkeitswerte (σb) 240-280 MPa erreichen. Durch geeignete Wärmebehandlungen wie Lösungsglühen und künstliches Altern können die mechanischen Eigenschaften dieser Legierungen deutlich verbessert werden. Obwohl die elektrische und thermische Leitfähigkeit der 6XXX-Reihe nicht so hoch ist wie die der 1XXX-Reihe, behalten sie dennoch die relativ hervorragenden Eigenschaften von Aluminiummaterialien.
▲ Legierungssystem der Serie 6000
Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit
Die Aluminiumlegierungen der Serie 6XXX weisen eine hervorragende Bearbeitbarkeit auf und können durch verschiedene plastische Verformungsverfahren zu Blechen, Rohren, Stangen und Profilen verarbeitet werden. Ihre hervorragende Bearbeitbarkeit ist hauptsächlich auf die verstärkende Wirkung der festen Lösung von Magnesium und Silizium sowie auf die durch Wärmebehandlung erzielte Ausscheidungsverfestigung zurückzuführen.
Die Korrosionsbeständigkeit der Legierungen der 6XXX-Serie ist ebenfalls recht gut und kann durch Wärmebehandlung noch weiter verbessert werden. Diese Legierungen behalten ihre gute Stabilität in natürlichen Umgebungen und verschiedenen chemischen Medien. Darüber hinaus bieten die Legierungen der 6XXX-Serie eine gute Oberflächenbehandelbarkeit, sodass durch Eloxieren, Galvanisieren und Lackieren das gewünschte Aussehen und die gewünschte Leistung erzielt werden kann.
Die Aluminiumlegierungen der 6XXX-Serie werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, im Transportwesen, in mechanischen Geräten und Baustrukturen eingesetzt. Beispielsweise wird die Legierung 6061 aufgrund ihrer hohen Festigkeit, guten Zähigkeit und hervorragenden Schweißbarkeit häufig für Flugzeugstrukturkomponenten, Autoteile und Fahrradrahmen verwendet. Die Legierung 6063 wird aufgrund ihrer guten Bearbeitbarkeit und Oberflächenbehandlungsfähigkeit häufig zur Herstellung von Türen, Fenstern, Möbeln und Gerätegehäusen verwendet.
Da die Anforderungen an die Materialleistung steigen, werden das Legierungsdesign und die Verarbeitungstechnologie der Aluminiumlegierungen der Serie 6XXX ständig weiterentwickelt, um den Anforderungen an Hochleistungsaluminiumlegierungen in verschiedenen Anwendungsbereichen gerecht zu werden.
▲ Produkte aus Aluminiumlegierungen der Serie 6XXX
VIII Eigenschaften und Anwendungen von Aluminiumlegierungen der Serie 7XXX
Chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften
Die Aluminiumlegierungen der Serie 7XXX sind für ihre ultrahohe Festigkeit und hervorragende Bearbeitbarkeit bekannt. Ihre chemische Zusammensetzung enthält hauptsächlich Elemente wie Zink, Magnesium und Kupfer. Repräsentative Güten sind 7075 und 7050. Diese Legierungen haben eine Dichte von etwa 2,8 g/cm³ und ihre Festigkeit kann einen Zugfestigkeitswert (σb) von 500 MPa überschreiten, was sie zu den stärksten verfügbaren Aluminiumlegierungen macht.
▲ Legierungssystem der Serie 7000
Ultraharte Eigenschaften und Anwendungen in der Luftfahrt
Die ultraharten Eigenschaften der Aluminiumlegierungen der Serie 7XXX sind in erster Linie auf die Mischkristallverfestigungs- und Aushärtungseffekte ihrer Legierungselemente zurückzuführen. Nach der Lösungsbehandlung bilden Elemente wie Zink und Magnesium eine Mischkristalllösung innerhalb der Aluminiummatrix, wodurch die Festigkeit des Materials deutlich erhöht wird. Nachfolgende Aushärtungsbehandlungen verbessern die Streckgrenze und Zugfestigkeit durch Ausscheidungshärtungsmechanismen weiter. Die Aluminiumlegierungen der Serie 7XXX werden in der Luft- und Raumfahrtindustrie häufig verwendet, vor allem zur Herstellung von Flugzeugstrukturkomponenten wie Tragflächenholmen, Rumpfrahmen und Fahrwerken. Diese Komponenten erfordern eine extrem hohe Festigkeit und gute Zähigkeit, um den verschiedenen Belastungen während des Starts und des Flugs standzuhalten. Die hohe Festigkeit und hervorragende Bearbeitbarkeit der Aluminiumlegierungen der Serie 7XXX machen sie zu den bevorzugten Materialien in der Luft- und Raumfahrtindustrie.
▲ Produkte aus Aluminiumlegierungen der Serie 7XXX
VIIII Eigenschaften und Anwendungen von Aluminiumlegierungen der Serie 8XXX
Chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften
Die Aluminiumlegierungen der 8XXX-Serie sind eine vielfältige Gruppe von Legierungen, die andere Systeme als die Serien 1 bis 7 umfassen. Diese Legierungen enthalten typischerweise spezielle Elemente wie Lithium und Eisen, die ihnen einzigartige Eigenschaften verleihen. Eine repräsentative Klasse ist 8011. Die chemische Zusammensetzung der Aluminiumlegierungen der 8XXX-Serie ist vielfältig und kann individuell angepasst werden, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen. Beispielsweise haben Aluminiumlegierungen mit Lithium eine geringere Dichte und einen höheren Elastizitätsmodul, während solche mit Eisen eine gute Hitzebeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit aufweisen.
Anwendungen
Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften spielen die Aluminiumlegierungen der 8XXX-Serie, obwohl sie nicht so weit verbreitet sind wie andere Serien, in bestimmten Anwendungen eine wichtige Rolle. Diese Legierungen werden häufig zur Herstellung von Aluminiumfolie für Lebensmittelverpackungen, Arzneimittelverpackungen und andere industrielle Anwendungen verwendet. In Industriebereichen, die besondere Eigenschaften erfordern, wie z. B. Hochtemperaturumgebungen oder bestimmte chemische Eigenschaften, können die Aluminiumlegierungen der 8XXX-Serie gewählt werden.
▲ Legierungssystem der Serie 8000