انواع آلیاژ آلومینیوم به همراه مزایا، معایب و کاربرد آن‌ها✔️

آلیاژ های آلومینیوم مدل های مختلفی دارند که هرکدام کاربرد و مزایا و معایب متفاوتی دارند در این مقاله به صورت کامل با انواع آلیاژ آلومینیوم آشنا می شوید.

آلیاژ آلومینیوم چیست؟

آلومینیوم در واقع یک عنصر شیمیایی است که ویژگی های مختلفی دارد. به طور مثال این فلز به نرم بودن، نقره ای رنگ بودن و چکش پذیری شناخته شده است.
آلومینیوم پس از اکسیژن و سیلیسیم، به عنوان یک عنصر فراوان شناخته می شود که مقدار زیادی از آن در داخل پوسته کره زمین قرار دارد.
از آلیاژهای آلومینیوم استفاده های مختلفی می‌شود، مثلا از آلومینیوم به‌عنوان عنصر پایه و در کنار آن از عناصر آلیاژی مختلفی از جمله مس، منیزیم، منگنز، سیلیسیم، قلع، نیکل و روی به‌عنوان عناصر آلیاژی استفاده می‌شود.
آلیاژهای آلومینیوم بسیار متنوع و قابل اعتماد هستند و در کنار این‌ها خواص منحصر به فرد مانند استحکام نسبت به وزن بالا، قابلیت جوشکاری، شکل پذیری عالی و مقاومت به خوردگی، به طور گسترده‌ای در انواع سازه‌ها، صنایع هوایی و دریایی، خطوط انتقال برق، وسایل نقلیه و… مورد استفاده قرار می‌گیرند.
آلومینیوم در دسته فلزات سبک وزن قرار می‌گیرد، ولی استحکام برخی از آلیاژ های آلومینیوم از فولادهای ساختمانی هم بیشتر است. هدایت الکتریکی و گرمایی خوبی دارد و منعکس کننده خوبی برای نور و گرما محسوب می‌شود. آلومینیوم در اکثر موارد کاربردی، مقاومت به خوردگی زیادی دارد و فلزی غیر سمی است.

انواع آلیاژ آلومینیوم:

با توجه به خواص این مواد، انواع آلیاژ آلومینیوم را می‌توان به دو دسته اصلی کار شده (wrought) و ریختگی (cast) تقسیم بندی کرد.

آلیاژهای کارشده:

برای شناسایی این دسته از محصولات، از یک سیستم چهارتایی استفاده می‌شود. عدد اول، گروه آلیاژ را نشان می‌دهد، عدد دوم، اصلاح آلیاژ اصلی یا حدود ناخالصی‌ها را نشان می‌دهد و دو عدد آخر، نشان‌دهنده میزان خلوص آلومینیوم در آلیاژ است.

آلیاژهای آلومینیوم سری 1000:

این سری به آلیاژهای آلومینیوم خالص تجاری هم معروفند و حداقل ۹۹ درصد آلومینیوم دارند. از مزایای آن می‌توان به هادی الکتریسیته، ورق منعکس کننده نور استفاده می‌شود در ضمن بسیار نرم و چکش خوار است و به راحتی شکل می‌گیرد.
این مدل از انواع آلیاژ آلومینیوم برای ساخت لوله های ظریف آلومینیومی و یا قطعات الکتریکی مثل صفحه خازن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آلیاژهای آلومینیوم سری 2000:

این نوع آلیاژها از بین انواع آلیاژ آلومینیوم از ترکیب عنصر اصلی آلومینیوم با عنصر آلیاژی مس تولید می‌شوند. این نوع آلیاژها استحکام مناسب‌تر، خاصیت جوشکاری بهتر و مقاومت به خوردگی بالاتری دارند. همچنین قابلیت ماشینکاری آلیاژهای سری ۲۰۰۰، قابلیت تولید برخی قطعات ظریف مانند برخی از پیچ‌های مهندسی را فراهم می‌کند. همچنین قابلیت عملیات حرارتی آلومینیوم سری ۲۰۰۰ باعث می‌شود تا در یک ترکیب شیمیایی ثابت بتوان رنج گسترده‌ای از خواص مکانیکی مورد نظر را مطابق با کاربرد مورد نیاز، به‌دست آورد.

سری ۳۰۰۰:

این دسته، به آلیاژ های آلومینیوم – منگنز هم معروفند. چرا که عنصر اصلی آلیاژساز آن‌ها عنصر منگنز است. افزودن منگنز به آلومینیوم از طریق تشکیل محلول جامد و همچنین توزیع ظریف رسوب‌های نامحلول، استحکام آن را افزایش می‌دهد.
آلیاژهای سری ۳۰۰۰ آلومینیوم، برای نیازهای عمومی که استحکام متوسط و کارپذیری خوب مد نظر است به کار می‌روند.

سری ۴۰۰۰:

این سری با کاربرد کم، از افزودن مقادیر محدودی سیلیسیم به آلومینیوم تولید می‌شوند. در بین انواع آلیاژ آلومینیوم سری‌های هفت‌گانه، این مورد کمترین مقدار مصرف را دارد.

آلیاژ های آلومینیوم سری ۵۰۰۰:

آلیاژهای آلومینیوم منیزیم، پایه آلیاژهای عملیات حرارتی ناپذیر ۵۰۰۰ را تشکیل می‌دهند. اگر چه منیزیم حلالیت چشمگیری در آلومینیوم دارد و حلالیت آن با کاهش دما، کاهش چشمگیری پیدا می‌کند، ولی آلیاژهای آلومینیوم منیزیم در مقادیر کمتر از ۰.۷ درصد منیزیم، رسوب سختی قابل توجهی از خود نشان نمی‌دهند. با وجود این، منیزیم از طریق تشکیل محلول جامد، استحکام آلومینیوم را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد و موجب کار سختی قابل توجهی می‌شود. این بدین معناست که در صورت اعمال کار مکانیکی مثل نورد روی این آلیاژ، به دلیل تغییرات ریز ساختاری، استحکام آن به شدت افزایش می‌یابد.

آلیاژهای آلومینیوم سری ۶۰۰۰:

شاید بتوان آلیاژهای سری ۶۰۰۰ را معروف‌ترین آلیاژهای آلومینیوم کار شده یا کار پذیر دانست. این مواد با دارا بودن عناصری مثل منیزیم و سیلیسیم، علاوه بر قابلیت شکل پذیری بسیار خوب، استحکام مناسبی هم دارند. همین موضوع باعث شده تا برای تولید قطعات آلومینیومی به روش اکستروژن، از این آلیاژها استفاده شود.
معروف‌ترین اعضای این دسته عبارتنداز آلیاژهای ۶۰۶۱ و ۶۰۶۳ که مناسب‌ترین ماده برای ساخت پروفیل درب و پنجره‌های ساختمانی به‌شمار می‌روند که نسبت به پروفیل فولادی، استحکام کمتری دارند. همچنین از تعدادی دیگر از اعضای این گروه گسترده مثل ۶۰۰۹، ۶۰۱۰ و ۶۰۵۳ برای ساخت واگن‌های راه آهن و بدنه خودرو استفاده می‌شود.

سری ۷۰۰۰:

این دسته به دو زیر گروه آلیاژهای آلومینیوم-روی-منیزیم و آلیاژ های آلومینیوم-روی-منیزیم-مس تقسیم می‌شوند. عمده کاربرد این دسته، ساخت قطعات استراتژیک برای هواپیما، بالگرد و پهپاد است. برخی از این آلیاژها بیشترین استحکام را بین آلیاژهای آلومینیوم تجاری دارند. روی و منیزیم هر دو حلالیت زیادی در آلومینیوم دارند و معمولا منجر به رسوب سختی زیادی می‌شوند. افزایش ۱ تا ۲ درصدی مس، استحکام آلیاژهای آلومینیوم-روی-منیزیم را افزایش می‌دهد و آلیاژهای پر استحکام با وزن کم و مناسب برای صنایع هوایی تولید می‌شود.

آلیاژهای ریختگی آلومینیوم:

آلیاژهای ریختگی آلومینیم، به دلیل داشتن خواص ریخته‌گری مناسب مانند سیالیت خوب، آسانی تغذیه و نیز استحکام، شکل پذیری و مقاومت به خوردگی مطلوب، بسیار توسعه یافته‌اند. آن‌ها با کدهای ۳ رقمی شناخته می‌شوند که رقم اول نشان دهنده گروه آن‌هاست و دو رقم بعدی، میزان خلوص آلومینیوم در آلیاژها را نشان می‌دهد.
سری ۲۰۰:
آلیاژهای این دسته شامل آلیاژهای آلومینیوم-سیلیسیم-منیزیم یا در برخی موارد مس می‌شوند. این دسته یکی از پرکاربرد ترین آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم است.
آلیاژهایی نظیر ۳۰۸، ۳۱۹، ۳۳۳ و ۳۵۴ برای ساخت برخی قالب‌های دائمی، بخش‌هایی از موتور خودروها و سرسیلندر آن‌ها و همچنین ساخت برخی قطعات هواپیما و موشک مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سری ۴۰۰:
آلیاژهای سری ۴۰۰، ساده‌ترین و پرکاربردترین آلیاژهای ریختگی محسوب می‌شوند. عمده عنصر آلیاژی مربوط به این آلیاژها، سیلیسیم است که معمولا بیش از ۵ درصد به آن اضافه می‌شود. این آلیاژها برای ریخته‌گری قطعات با هندسه پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرند.
آلیاژهای ۴۱۳ و ۴۳۳ در این دسته قرار دارند که برای عمومی‌ترین حالت ریخته‌گری در ماسه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سری ۵۰۰:
این آلیاژها از ترکیب آلومینیوم و منیزیم تولید می‌شوند وکاربردهای محدودی دارند. امروزه در اکثر موارد به جای این گروه از گروه ۳۰۰ استفاده می‌گردد.
سری ۷۰۰:
این دسته از آلیاژهای ریختگی آلومینیوم با افزودن عنصر آلیاژی روی ساخته می‌شود.
سری ۸۰۰:
این دسته از آلیاژهای ریختگی آلومینیوم با افزودن عنصر آلیاژی قلع به‌وجود می‌آیند.

کاربردهای صنعتی آلومینیوم و آلیاژهای آن:

همانطور که گفته شد آلومینیوم و آلیاژهای آن خواص منحصر بفردی دارد به همین سبب در صنایع مختلفی از انواع آلیاژ آلومینیوم استفاده می شود.

صنعت کشتی سازی:
سبکی و مقاومت به خوردگی آلومینیوم موجب شده تا این فلز کاربرد فراوانی در صنعت کشتی سازی و به خصوص در ساخت قایق های تندرو داشته باشد. در گذشته از آهن به عنوان بدنه‌ی کشتی ها استفاده می‌شد ولی با گذر زمان به دلیل چگالی کمتر آلومینیوم از آلیاژهای آلومینیوم استفاده شد.

صنعت خودروسازی:
استفاده از آلومینیوم در بدنه خودرو به طور میانگین موجب کاهش ۱۰ درصدی وزن خودرو و ۷ درصدی مصرف سوخت و آلودگی های ناشی از آن می شود. پیش بینی می شود که تا سال ۲۰۲۵ بدنه حدود ۱۸ درصد از خودرو های تولید شده، به طور کامل از آلومینیوم ساخته شوند.

صنعت هوافضا:
آلیاژ های آلومینیوم به سبب مقاومت بالا در برابر کشش به نسبت وزن کم آن، استفاده زیادی در ساخت هواپیماهای تجاری و نظامی داشته و ۵۵ تا ۸۱ درصد از کل وزن هواپیما را تشکیل می دهد. اغلب در بدنه‌ی هواپیماها از ورق‌های 2024 و 7075 استفاده می‌شود.

صنعت ساختمان:
وزن پایین، شکل پذیری مناسب، مقاومت بالا در برابر خوردگی، هزینه نگهداری کم، عمر طولانی و عدم نیاز به رنگ آمیزی موجب شده تا آلیاژ آلومینیوم کاربرد فراوانی در صنایع ساختمانی داشته باشند.

صنعت برق:
رسانا های ساخته شده از آلیاژ های آلومینیوم کم تر از نصف رساناهای مسی وزن دارند.
این امر موجب شده تا آلومینیوم، با هدایت الکتریکی حدود ۶۰ درصد مس، کاربرد وسیعی در صنعت برق داشته باشد.

صنعت لوازم خانگی:
طی ۱۵ سال اخیر، استفاده از آلیاژ های آلومینیوم در ساخت کالا های مصرفی با دوام از جمله یخچال، ماشین های لباس شویی و ظرف شویی و سایر لوازم خانگی حدود ۲ برابر شده است.

صنعت بسته بندی:
حدود ۹۰ درصد ظروف و قوطی ها در صنعت بسته بندی با استفاده از آلومینیوم ساخته می شوند. قوطی‌های کنسرو، قوطی‌های نوشابه و … استفاده می‌شوند.