آلیاژهای آلومینیوم و انواع آن

انواع آلیاژهای آلومینیوم به دلیل ویژگی های متنوع در صنایع کوچک و بزرگ، کاربردهای گوناگونی دارد. در اطرافتان اشیاء مختلفی که از آلومینیوم ساخته شده اند را می بینید. از ظروف آشپزخانه تا درب و پنجره ها (چارچوب و بدنه) از آلومینیوم ساخته می شوند.
البته تمام آنها آلومینیوم خالص نیستند، از انواع آلیاژهای آلومینیوم برای ساخت کالاهای مختلف استفاده می کنند. آلیاژ و آلومینیوم دو واژه هستند که هر کدام مبحث بسیار گسترده ای را به خود اختصاص می‌دهند. ویژگی های شیمیایی این عنصر، خواص آن، روش استخراج و کاربرد نیز مباحث بسیار گسترده ای را شامل می شود. در ادامه با آلیاژهای آلومینیوم و انواع آن آشنا می شویم.

آلومینیوم چیست؟

انواع آلیاژهای آلومینیوم با توجه به ترکیب، کاربردها و خواص مختلفی دارند. آلومینیوم در واقع عنصر فلزی با علامت اختصاری AL در جدول جدول تناوبی است. عدد اتمی آن ۱۳ و چگالی آن ۲/۷ گرم در هر سانتی متر مکعب است.

وزن آن نسبت به سایر فلزات مانند آهن و مس بسیار سبک تر است. آلومینیوم خالص به رنگ نقره ای-خاکستری مات می باشد. این عنصر فلزی بعد از اکسیژن و سیلیسم (سیلیکن) به عنوان فراوانترین عنصر در پوسته زمین شناخته می‌شود.

متأسفانه به صورت آزاد وجود ندارد، بلکه باید آن را از سنگ معدنی بوکسیت استخراج کرد. ویژگی های آلومینیوم که آن را به یک فلز محبوب تبدیل کرده است عبارتند از:

• قابلیت خمش
• انعطاف پذیر بودن
• قابلیت چکش خواری
• قابل بازیافت به تبعات متعدد
• دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی
•  

آلیاژهای آلومینیوم

آلیاژ چیست؟
«آلیاژ» یا «همجوشه» در علم متالوژی به ترکیب یک عنصر اصلی با یک یا چند عنصر دیگر گفته می‌شود. در نتیجه خواص فیزیکی و شیمیایی آنها بهبود می یابد.
انواع آلیاژ های آلومینیوم با این روش و فرمول کلی ساخته می شود. آلیاژ ها به دو دسته تقسیم می شوند:
آلیاژهای آهنی: عنصر اصلی آن آهن است، مانند فولاد کم کربن
آلیاژهای غیرآهنی: عنصر اصلی آن سایر عناصر فلزی هستند، مانند آلومینیوم
برای ساخت آلیاژ چهار ویژگی بسیار مهم است:
چگالی
هدایت حرارتی
مقاومت حرارتی
هدایت الکتریکی
برای ساخت آلیاژهای آلومینیوم از دو روش بر اساس استاندارد A.A (Association Aluminium) استفاده می شود:
روش کارپذیری یا نوردکاری (Alloys wrought): از روش مکانیکی ترکیب عناصر، آلیاژهای نهایی به دست می‌آیند که به هفت گروه تقسیم بندی می شوند (۱۰۰۰ تا ۷۰۰۰).
روش ریختگی (Alloys coating): با نام روش ریخته گری شناخته می‌شود. آلومینیوم در پاتیل های بزرگ مذاب شده و در قالب ریخته می‌شوند. و تبدیل به شمش آلیاژی آلومینیوم  می شود در این روش تولید، خود به چند سری بر اساس نوع عناصر دسته بندی می شود.

آلیاژ های آلومینیوم به روش ریختگی : 

آلیاژ های آلومینیوم تولید شده به این روش، دارای کد سه رقمی هستند. به انواع مختلف دسته بندی می شود که رقم اول گروه و دو رقم آخر، درجه خلوص آلومینیوم هستند:
سری ۲۰۰: عنصر اصلی مس است اما جایگزین های جدید آن شامل آلومینیوم (Al) سیلیسیم (Si) و منیزیم (Mg) می باشد. برای ساخت پیستون استفاده می شود.

سری ۳۰۰: شامل آلومینیوم (Al)، منیزیم (Mg) و سیلیسیوم (Si) است. در برخی موارد مس به آن افزوده می شود. پرکاربردترین گروه در ریخته گری است که برای ساخت سرسیلندر و موشک کاربرد دارد.

سری ۴۰۰: یکی از ساده ترین آلیاژهای آلومینیوم است. از ترکیب آلومینیوم (Al) و سیلیسیم (Si) تولید می شود. برای ساخت قطعات پیچیده استفاده می کنند.
سری ۵۰۰: از ترکیب آلومینیوم (Al) با منیزیم (Mg) ساخته شده اما کاربردهای محدودی دارد.

سری ۷۰۰: از ترکیب آلومینیوم (Al) و روی (Zn) ساخته می شود.
سری ۸۰۰: از ترکیب آلومینیوم (Al) و قلع (Sn) ساخته می شود.
 دو سری آخر کاربردهای محدود اما ویژه و خاصی دارند.

انواع آلیاژ های آلومینیوم

آلیاژ های آلومینیوم به روش کارپذیری

این روش که با نام نوردکاری شناخته می‌شود سری های مختلفی را تولید می کند. در تجارت و بازار فلزات با نام سری های زیر شناخته می شوند:

آلیاژ های آلومینیوم سری ۱۰۰۰: یکی از انواع آلیاژهاست که خلوص ۹۹ درصدی دارد. از این ورق ها به عنوان کابل های فشار قوی برق یا ورق های انعکاس دهنده نور استفاده می شود. بسیار انعطاف پذیر بوده و چکش خوار هستند. برخی سری های معروف این کلاس عبارتند از:

۱۰۲۳
۱۰۵۰ با خلوص ۹۹٫۵%
۱۰۶۰
۱۱۰۰

آلیاژ های آلومینیوم سری ۲۰۰۰: این سری در کنار عنصر مس (cu) قرار دارد. ترکیب شدن با مس، باعث بالا رفتن استحکام می شود. قابلیت جوشکاری و قابلیت حرارتی دارد، اما مقاومت نسبت به خوردگی مشابه سایر آلیاژهای آلومینیوم نیست و ضعیف تر می باشد. برای ساخت انواع پروفیل، قطعات حساس مهندسی و بدنه هواپیما استفاده می شود. برخی سری های آن شامل:

۲۰۱۱
۲۴۱۹
۲۰۲۵

آلیاژ های آلومینیوم سری ۳۰۰۰: اصلی ترین عنصر در این سری منگنز (Mg) است. به عنوان آلیاژ آلومینیوم-منگنز شناخته می شود. مقاومت، استحکام و کارپذیری متوسطی دارد. برای ساخت قوطی نوشابه، کنسرو و مبدل های حرارتی استفاده می شود. برخی سری های آن شامل:

۳۰۰۳
۳۰۰۴
۳۱۰۵

آلیاژ های آلومینیوم سری ۴۰۰۰: کمترین کاربرد در صنایع مختلف، متعلق به این سری است. مقادیر محدودی عنصر سیلیسیم (Si) به آلومینیوم افزوده می شود. در سیستم جوشکاری برای لحیم کاری و اتصال های آلومینیوم و ساخت پیستون فورج شده در انجین موتور استفاده می شود. در برابر سایش بالا، مقاوم است اما انبساط حرارتی کم از ویژگیهای آن می باشد. معروف ترین آلیاژ این سری شامل:

۴۰۲۳

آلیاژ های آلومینیوم سری ۵۰۰۰: برخلاف گروه قبل پرمصرف ترین و بهترین نوع آلیاژ آلومینیوم است. عنصر اصلی افزوده شده به این سری، منیزیم (Mg) می باشد. قابلیت سخت کنندگی منیزیم بیشتر از منگنز است. باعث افزایش مقاومت نسبت به خوردگی، استحکام بالا، قابلیت جوشکاری و شکل پذیری بدون آسیب می شود. برای استفاده در دکوراسیون داخلی و دکوراتیو، میزان کلسیم و آهن آن را کاهش می‌دهند. در مقابل برای افزایش استحکام و جوشکاری، میزان منیزیم مهم است. برای ساخت قایق، پایه چراغ ها و لوازم خانگی کاربرد دارد. برخی سری های شناخته شده آن شامل:

۵۰۴۷
۵۰۵۷
۵۳۳۷
۵۶۵۷

آلیاژ های آلومینیوم سری ۶۰۰۰: شناخته ‌شده ‌ترین نوع آلیاژ آلومینیوم است. علاوه بر شکل پذیری ایده‎آل، استحکام و مقاومت بالایی دارد. در این سری عناصر منیزیم (Mg) و سیلیسیم (Si) استفاده می شود. برای ساخت درب و پنجره های آلومینیومی، پروفیل های آلومینیومی، ساخت واگن های قطار و قسمت‎هایی از بدنه خودرو کاربرد دارد. هر سری در این گروه، کاربرد های خاصی دارند. برخی سری های این گروه شامل:

۶۰۰۹
۶۰۱۰
۶۰۳۱
۶۰۶۱

آلیاژ های آلومینیوم سری ۷۰۰۰: تولیدات این گروه استراتژیک بوده و معمولاً میزان برخی ترکیبات آن در هر کشور محرمانه است. برای ساخت بدنه هواپیما، پهپاد و موشک ها استفاده می کنند. سری ۷۰۰۰ به دو گروه بر اساس عناصر تشکیل دهنده تقسیم می شود:
آلیاژ آلومینیوم (Al)- روی (Zn)- منیزیم (Mg)
آلیاژ آلومینیوم (Al)- روی (Zn)- منیزیم (Mg)- مس (Cu)