نامگذاری آلیاژهای آلومینیوم

آلومینیوم (3)
• سیستم 4 رقمی برای شناسایی آلیاژهای چکس خور، استفاده می شود.
• سیستم های آلیاژی:
o آلومینیوم بدون آلیاژ
o آلیاژهای آلومینیوم- مس
o آلیاژهای آلومینیوم- منگنز
o آلیاژهای آلومینیوم- سیلیکون
o آلیاژهای آلومینیوم- منیزیم
o آلیاژهای آلومینیوم- منیزیم- سیلیکون
o آلیاژهای آلومینیوم- روی- منیزیم- و آلومینیوم- روی- منیزیم- مس
o آلومینیوم بعلاوه ی سایر عناصر که در هیچ یک از الگوهای اشاره شده در بالا، نمی گنجند.
• سیستم 5 رقمی برای تشخیص آلیاژهای ریخته گری شده
o آلومینیوم بدون عناصر آلیاژی
o آلیاژهای آلومینیوم- شمش و محصولات ریخته گری شده
آلومینیوم یک فلز مهم و اصلی در صنعت هواپیمایی است. این فلز در پخت و پز و بسته بندی استفاده می شود و همچنین در تولید برخی از آلیاژهای فولاد گرید بالا نیز کاربرد دارد. آلومینیوم یک فلز سبک و جذاب است که دارای میزان بالایی از مقاومت در برابر خوردگی می باشد. تنها برای شناسایی آلیاژهای مختلف در گروه، استفاده می شود. دومین رقم نشاندهنده ی اصلاح های آلیاژی است و در صورت صفر بودن، به معنای وجود آلیاژ اصلی می باشد. این به نظر گیج کننده است که خواص آلومینیوم ذره ای به نوع آلیاژ انتخاب شده، وابسته است. عبارت آلومینیوم در واقع اشاره به یک خانواده از آلیاژها دارد. دانستن اطلاعات در مورد این آلیاژها، یک نقش کلیدی در استفاده ی مؤثر از آلومینیوم دارد. در واقع در ادامه در مورد آلیاژهای تجاری متداول آلومینیوم، صحبت خواهیم کرد.
سیستم 4 رقمی برای شناسایی آلیاژهای چکش خوار
بر اساس یک استاندارد کلی، بیشتر کشورها بر این مسئله توافق دارند که از سیستم طبقه بندی 4 رقمی برای نام گذاری و شناسایی آلیاژهای چکش خوار استفاده کنند. این سیستم بوسیله ی انجمن آلومینیوم (AA) ایالت واشنگتن آمریکا طراحی شده است. مرجع اروپایی برای آلیاژها گفته شده، از عبارت EN یا AW استفاده می کند. در تمام موارد، حد ترکیب و عدد اختصاص یافته، بوسیله ی انجمن آلومینیوم انجام می شود (شکل 1). اولین رقم در شماره گذاری، نشاندهنده ی گروهی است که عناصر آلیاژی در آن قرار دارد یعنی

گروه اول

در این گروه، مینیمم خلوص برابر 99.00 % و بزرگتر می باشد و دو رقم بعدی نامگذاری، مربوط به مینیمم درصد آلومینیوم می باشد. برای مثال، آلیاژ 1070 دارای خلوص آلومینیوم 99.70 می باشد.
عدد دوم نیز نشاندهنده ی اصلاح هایی است که در حد خلوص و یا در عناصر آلیاژی انجام شده است. اگر رقم دوم صفر باشد، نشاندهنده ی این است که آلومینیوم بدون آلیاژی، دارای حدود خلوص طبیعی است. رقم های 1 تا 9 بیان کننده ی کنترل های خاص یک یا چند ناخالصی منفرد و یا عناصر آلیاژی می باشد. برای مثال، 1145 نشاندهنده ی مینیمم خلوص 99.45 % و رقم دوم که یک است، نشاندهنده ی کنترل خاص بر روی آهن و سیلیکون می باشد.
گروه های 2XXX تا 8XXX
در این گروه ها، دو رقم آخر معنای خاصی ندارند و تنها برای شناسایی آلیاژهای مختلف در گروه، استفاده می شود. دومین رقم نشاندهنده ی اصلاح های آلیاژی است و در صورت صفر بودن، به معنای وجود آلیاژ اصلی می باشد.
تغییرات کلی شامل تغییر اندک در ترکیب شیمیایی یک آلیاژ استاندارد است که بوسیله ی سیستم بین المللی مورد قبول می باشد. این تغییرات با استفاده از عبارت های پیشوندی بیان می شود. مثلا آلیاژ تجربی 6101A، با پیش بند X نشان داده می شود مثلاً X2030.

سیستم های آلیاژی

شکل 2 تا 5 نشاندهنده ی ربطه ی میان خواص و ویژگی های گروه های مختلف آلیاژی است. برای مثال، الومینوم غیر آلیازی و طبیعی، دارای استحکام کششی بالاتر از 70 Mpa می باشد که در مقایسه با برخی از سری ها مانند سری 7XXX (700 Mpa)، پایین می باشد.
آلیاژهای آلومینیوم چکش خوار، آنهایی هستند که با کار مکانیکی بر روی شمش ریخته گری شده تولید می شوند. این نوع از آلومینیوم از طریق فرایندهایی مانند نورد، کشش، اکسترود و یا فرج، تولید می شوند. این آلیاژها در چند گروه طبقه بندی می شوند. هر گروه دارای یک عنصر آلیاژی اصلی است. تمام آلیاژهای آلومینیوم چکش خوار به دو گروه اصلی آلیاژهای با قابلیت عملیات حرارتی و آلیاژهای بدون قابلیت عملیات حرارتی، تقسیم بندی می شوند.

آلومینیوم بدون عناصر آلیاژی

EN AW-1xxx e.g. 1200 (سیستم EN)
آلومینیوم خالص تجاری با خلوط 99.0 % یک ماده ی نرم، چکش خوار و دارای ارزش ساختاری پایین است که معمولاً حاوی 1.5 % ناخالصی می باشد (عمدتاً آهن و سیلیکون). این مواد دارای یک اثر قابل توجه بر روی خواص آلومینیوم می باشد و اندکی موجب افزایش استحکام آن می شوند. این آلومینیوم به صورت عمده در شکل ورق مورد استفاده قرار می گیرد. این ورق در شرایط آنیل، بسیار داکتیل است و دارای مقاومت به خوردگی استثنایی می باشد. این ماده یک ماده ی ایده آل برای استفاده در صنایع غذایی و مواد شیمیایی است. این ماده به صورت فویل های بسیار نازک تهیه می شود و در صنایع مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد، مخصوصاً در تولید ظروف غذا.
آلیاژهای آلومینیوم- مس

EN AW 2xxx e.g. 2014(سیستم EN)

این آلیاژ که بخش عمده ی آن، مس است، در واقع محلولی جامد است که نیازمند برای حصول خواص مکانیکی بهینه، نیازمند عملیات حرارتی می باشد. در حقیقت با اعمال عملیات حرارتی مناسب، امکان حصول خواصی مشابه فولاد نرم می باشد.
یک مثال نمونه وار از این آلیاژ، آلومینیوم 2014 است که دارای ترکیب زیر است:
خواص کششی نمونه وار این ماده عبارتند است 460 MPa.
این گروه از آلیاژها با افزودن سرب و یا سرب (x2030) یا سرب و بیسموت (2011) خواص مکانیکی بهتری پیدا می کنند. اما روند کلی در این زمینه، جلوگیری از استفاده از این افزودنی ها به دلیل ایجاد آلودگی در ضایعات این آلیاژها می باشد. آلیاژهای نمونه وار در این گروه، عبارتند از: 2017، 2024، 2014 و 2011. عموماً این نوع از آلیاژها دارای شکل پذیری سرد محدود می باشند، به استثنای شرایط آنیل شده. همچنین مقاومت خوردگی آنها کمتر از سایر آلیاژها می باشد. بنابراین، این آلیاژها را عموماً به صورت آنودایز شده مورد استفاده قرار می گیرند تا بدین صورت آنها را در برابر محیط های خشن، محافظت کرد. این آلیاژها همچنین به سختی جوش می خورند. آلیاژهای این خانواده به صورت خاص برای کاربردهای هواپیمایی و نظامی مناسبند.

آلیاژهای آلومینیوم- منیزیم

EN AW- 3xxx e.g. 3004 (سیستم EN)
افزودن 1 % منیزیم به آلومینیوم موجب افزایش استحکام به میزان 10 تا 15 % در مقایسه با آلیاژ 1200 می شود (بدون آنکه خللی در داکتیلیتی ایجاد شود). این آلیاژها، آلیاژهای بدون قابلیت عملیات حرارتی می باشند و عموماً کاربردهای گسترده ای در جاهایی پیدا کرده اند که نیاز به استحکام بیشتر از 1200 باشد بدون آنکه مقاومت به خوردگی، افت کند. استفاده ی نهایی از این آلیاژ در واقع در تولید صفحات سقفی (3105 بعلاوه ی 3103) و داشبورد اتومبیل می باشد.  

آلیاژهای آلومینیوم- سیلیکون

EN AW 4XXX e.g. 4043 (سیستم EN)
سیلیکون می تواند به آلیازهای آلومینیوم افزوده شود و موجب کاهش قابل توجه در نقطه ی ذوب آن شود. به همین دلیل، این سیستم آلیاژی برای تولید سیم ها و آلیاژهای جوشکاری استفاده می شوند. این آلیاژها زمانی استفاده می شوند که هدف، استفاده از عامل جوشکاری با دمای کمتر از فلز زیرلایه باشد.

آلیاژهای آلومینیوم- منیزیم

EN AW 5XXX e.g. 5056 (سیستم EN)
این سری از آلیاژها، در واقع آلیاژهای بدون قابلیت عملیات حرارتی می باشند و دارای بهترین ترکیب استحکام به همراه مقاومت در برابر خوردگی می باشند. این سری از آلیاژها همچنین دارای قابلیت جوشکاری خوبی هستند اما وقتی میزان Mg در آنها زیادتر از 3 % شود، تمایل به خوردگی تنشی در آنها افزایش می یابد که در حقیقت این مسئله به فرایند تمپر مورد استفاده و دمای عملیات وابسته می باشد. استفاده ها از این آلیاژها در تولید بدنه ی محفظه های تحت فشار، وسایل نقلیه ی ریلی و حجیم جاده ای، ساختار کشتی ها، کارخانه های شیمیایی.

آلیاژهای آلومینیوم- منیزیم- سیلیکون

EN AW - 6XXX e.g. 6063 (سیستم EN)
این گروه از آلیاژهای با قابلیت عملیات حرارتی، از ترکیبی از منیزیم و سیلیکون برای ایجاد قابلیت عملیات حرارتی، استفاده می کنند. این آلیاژها بالاترین استحکام را به همراه مقاومت به خوردگی، سهولت شکل پذیری و قابلیت استثنایی در آنودایزینگ، دارند. آلیاژهای نمونه وار در این گروه، عبارتند از: آلیاژهای 6061، 6063 و 6082 . از این آلیاژها در کاربردهای ساختاری و زمینی استفاده می شود.
آلیاژهای آلومینیوم- روی- منیزیم و آلومینیوم- روی- منیزیم- مس
EN AW - 7XXX e.g. 7075 (سیستم EN)
این گروه از آلیاژها دارای بالاترین استحکام می باشد و در برخی موارد، به دلیل همین استحکام نسبت به فولاد با استحکام بالا نیز اولویت دارد.
این ماده ترکیبی از روی، منیزیم را دارد که موجب می شود آلیاژ 7xxx قابلیت عملیات حرارتی را داشته باشد و از این رو، استحکام قابل توجهی در آن ایجاد گردد. یک مثال نمونه وار از این ماده، آلیاژ 7075 می باشد که ترکیب آن به صورت زیر است:
استحکام کششی نمونه وار در این آلیاژ، برابر است با 580 MPa. این گروه از آلیاژها به سختی تولید می شوند و نیازمند تکنولوژی های بالا می باشند. این آلیاژها عموماً در کاربردهای نظامی، استفاده می شوند.
EN AW - 8XXX e.g. 8011 (سیستم EN)
این آلیاژها در گستره ای از کاربردها، از جمله پوشش کاری بطری، و تولید صفحات هواپیمایی استفاه می شوند.
سیستم 5 رقمی برای نامگذاری و شناسایی آلیاژهای ریخته گری شده
مراجع اروپایی جدید برای آلیاژها با پیش بند EN شناسایی می شوند به نحوی که یک فاصله پس از آن و حرف A نیز بیان کننده ی آلومینیوم می باشد. همچنین نمادهای B، C یا M به ترتیب، نشاندهنده ی شمش برای ذوب مجدد، قطعه ی ریخته گری شده و یا مستر آلیاژ می باشد.
سیستم های عدد گذاری آلیاژی برای آلیاژهای ریخته گری شده (شکل 1)، از فرمت 5 رقمی استفاده می کند.

آلومینیوم بدون آلیاژ

اولین رقم از این 5 رقم در سیستم تشخیص، در واقع عدد یک است (مشابه آهن چکش خوار نشاندهنده ی مینیمم خلوص 99.00 % یا بیشتر می باشد).
دومین عدد از این 5 رقم، عدد صفر است.
سومین رقم و چهارمین رقم، نشاندهنده ی حداقل میزان آلومینیوم است.
مثال AB10970 برای میزان آلومینیوم 99.97
رقم پنجم می تواند 0، 1 یا 2 باشد و این مسئله به کاربرد عمومی یا تخصصی آلیاژ وابسته می باشد.

آلیاژهای آلومینیوم، شمش ها و مواد ریخته گری

برای یک آلیاژ معین، شمش و ماده ی ریخته گری شده، شماره ی تشخیص عددی یکسانی وجود دارد. اولین رقم از 5 رقم، نشاندهنده ی عنصر آلیاژی اصلی است و مشابه سیستم آلومینیوم چکش خوار می باشد.
دومین رقم از 5 رقم، نشاندهنده ی گروه آلیاژ می باشد.
سومین رقم یک عدد قراردادی است.
چهارمین رقم، عموماً صفر است.
پنجمین رقم برای آلیاژهای CEN، همواره صفر است و برای آلیاژهای AECMA، هیچ وقت صفر نیست.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع تحقیق :
Aluminium: Physical Properties, Characterization and Alloys/ prepared by Ron Cobden, Alcan, Banbury