Birçok yaygın alüminyum malzemenin kapsamlı analizi

giriiş

Alüminyum ve alüminyum alaşımları, düşük yoğunlukları, yüksek mukavemetleri, iyi korozyon dirençleri, mükemmel işleme performansları ve diğer birçok avantajlarından dolayı modern endüstride ve günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır. 6061-T6, 6063, 7075 ve 5083, her biri benzersiz performans özelliklerine sahip olan ve farklı uygulama senaryolarına uygun, temsili alüminyum malzemelerden bazılarıdır.

6061-T6 Alüminyum

Kimyasal bileşim

• 6061 alüminyum alaşımının ana alaşım elementleri magnezyum (Mg) ve silikon (Si) olup, ayrıca az miktarda bakır (Cu), manganez (Mn), krom (Cr) ve çinko (Zn) içerir. Bunların arasında magnezyum ve silikon, alaşımın mukavemetini arttırmada önemli bir rol oynayan Mg₂Si güçlendirme fazını oluşturur.

Fiziki ozellikleri

• Yoğunluğu yaklaşık 2,7 g/cm3'tür.³ve iyi bir termal ve elektriksel iletkenliğe ve ayrıca nispeten düşük bir termal genleşme katsayısına sahiptir, bu da ona büyük sıcaklık değişimlerinin olduğu ortamlarda iyi boyutsal stabilite sağlar.

Mekanik özellikler

• Kuvvet: 6061-T6 durumunda, çekme mukavemeti yaklaşık 310 MPa'ya ulaşabilir ve akma mukavemeti yaklaşık 276 MPa'dır. Yüksek mukavemete sahiptir ve belirli bir yüke dayanabilir.
• Teklik: Brinell sertliği genellikle 95HB civarındadır ve bu, birçok mekanik işleme ve yapısal uygulamanın sertlik gereksinimlerini karşılayabilir.
• tokluk: İyi bir tokluğa sahiptir, darbe aldığında kırılgan kırılmaya eğilimli değildir ve enerjiyi etkili bir şekilde emebilir.

İşleme özellikleri

• kesme: İyi kesme performansına sahiptir ve tornalama, frezeleme, delme vb. gibi çeşitli geleneksel kesme işlemleri kullanılarak işlenmesi kolaydır ve iyi yüzey kalitesi elde edebilir.
• Şekillendirme: Ekstrüzyon, dövme ve haddeleme gibi şekillendirme işlemleriyle çeşitli şekillerde profiller, borular, çubuklar ve levhalar halinde işlenebilir. Ekstrüzyon işlemi sırasında güçlü deformasyon kabiliyetine sahiptir ve karmaşık kesit şekillerine sahip ürünler üretebilir.

Isıl işlem süreci

• T6 ısıl işlem prosesi solüsyon tedavisi ve yapay yaşlandırma tedavisini içerir. Katı çözelti arıtımı genellikle yaklaşık olarak gerçekleştirilir. 530°C. Alaşım bu sıcaklığa kadar ısıtılır ve belirli bir süre muhafaza edilir ve daha sonra hızlı bir şekilde soğutularak alaşım elemanlarının alüminyum matris içinde tamamen çözünmesi sağlanır. Daha sonra yapay yaşlandırma tedavisi gerçekleştirilir. Yaşlanma sıcaklığı yaklaşık 180°C ve yaşlanma süresi birkaç saattir. Yaşlandırma işlemi yoluyla alaşım, güçlendirme aşamasını hızlandırır ve böylece alaşımın mukavemetini ve sertliğini önemli ölçüde artırır.

korozyon direnci

• 6061-T6 iyi bir genel korozyon direncine sahiptir ve atmosferde, tatlı suda ve diğer ortamlarda iyi stabiliteyi koruyabilir. Yüzeyinde oluşan oksit filmi belirli bir koruyucu rol oynayabilir, ancak güçlü asit, alkali veya yüksek tuzluluk içeren bazı zorlu ortamlarda belirli derecede korozyon meydana gelebilir. Alaşımdaki krom elementi, korozyon direncini artırmaya ve çukurlaşma gibi yerel korozyona belirli bir dereceye kadar direnç göstermesine yardımcı olur.

Uygulama alanları

• Havacılık, otomobil imalatı, mekanik işleme, mimari dekorasyon ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Havacılıkta genellikle uçak yapısal parçaları, iniş takımı parçaları vb. üretiminde kullanılır; otomotiv alanında gövde çerçeveleri, tekerlekler vb. üretiminde kullanılabilir; mekanik işlemede çeşitli mekanik parçaların, alet bağlantılarının vb. imalatında kullanılır; mimari dekorasyonda sıklıkla kapı ve pencere profilleri, giydirme cephe çerçeveleri vb. şeklinde işlenir.

6063 Alüminyum

Kimyasal bileşim

• Ana alaşım elementleri magnezyum ve silikondur. Kimyasal bileşimi 6061'inkine benzer, ancak her elementin içeriği biraz farklıdır. Nispeten konuşursak, 6063'ün silikon içeriği biraz daha yüksek, magnezyum içeriği ise biraz daha düşüktür.

Fiziki ozellikleri

• Yoğunluk da yaklaşık 2,7 g/cm3'tür.³. İyi ısı iletkenliğine ve düşük ısıl genleşme katsayısına sahiptir. İyi bir parlaklığa sahiptir ve güzel ve korozyona dayanıklı bir yüzey elde etmek için anodize edilmesi kolaydır.

Mekanik özellikler

• Kuvvet: Çekme mukavemeti genellikle 200 ila 250MPa arasındadır ve akma mukavemeti yaklaşık 180MPa'dır, bu da 6061-T6'nınkinden biraz daha düşüktür.
• Teklik: Brinell sertliği yaklaşık 70HB'dir ve bu nispeten küçüktür.
• tokluk: Dayanıklılık iyidir ve özellikle yüksek mukavemet gerektirmeyen ancak şekillendirilebilirlik ve görünüm gereksinimleri olan bazı uygulama senaryolarını karşılayabilir.

İşleme özellikleri

• Ekstrüzyon kalıplama: Mükemmel ekstrüzyon kalıplama performansına sahiptir, karmaşık şekillerdeki profilleri ve yüksek boyutsal doğruluğu ekstrüde edebilir ve mükemmel yüzey kalitesine sahiptir. Mimari alüminyum profillerin ana malzemelerinden biridir.
• İşleme: İyi kesme performansına sahiptir ve delme, frezeleme, kılavuz çekme ve diğer işleme işlemlerini gerçekleştirebilir. İşlemden sonra yüzey kalitesi yüksektir.

Isıl işlem süreci

• Genellikle T5 veya T6 ısıl işlem prosesi kullanılır. T5 işlemi, yüksek sıcaklıkta ekstrüzyondan sonra doğrudan havayla soğutmalı söndürme ve ardından yapay yaşlandırma işlemi gerçekleştirmektir; T6 tedavisi öncelikle katı solüsyon tedavisinin ardından yapay yaşlandırma tedavisinin yapılmasıdır. Isıl işlemden sonra, iyi tokluk ve korozyon direncini korurken, alaşımın mukavemeti ve sertliği artar.

korozyon direnci

• 6063 alüminyum malzeme atmosferde, suda ve bazı zayıf asit ve alkali ortamlarda iyi korozyon direnci gösterir. Eloksallamadan sonra yüzeyi korozyon direncini daha da artırabilir ve sert ve yoğun bir oksit filmi oluşturabilir, bu da dış ortamların neden olduğu erozyonu etkili bir şekilde önler ve iyi bir görünümü korurken mimari dekorasyon alanında uzun süre kullanılabilir.

Uygulama alanları

• Esas olarak bina kapıları ve pencereleri, giydirme cephe çerçeveleri, dekoratif şeritler vb. gibi inşaat sektöründe kullanılır; aynı zamanda bazı mobilya aksesuarları, elektronik ekipman kasaları ve görünüm ve şekillendirilebilirlik açısından yüksek gereksinimlere sahip diğer ürünlerin imalatında da kullanılır.

7075 Alüminyum

Kimyasal bileşim

• Ana alaşım elementleri olarak çinko (Zn), magnezyum (Mg) ve bakır (Cu) içeren yüksek mukavemetli bir alüminyum alaşımıdır ve ayrıca az miktarda krom (Cr) ve diğer elementleri içerir. Çinko ve magnezyum güçlendirici bir faz oluşturur ve bakır, alaşımın gücünü ve sertliğini daha da artırır.

Fiziki ozellikleri

• Yoğunluk yaklaşık 2,81g/cm³, termal iletkenlik iyidir, termal genleşme katsayısı nispeten düşüktür ve yüksek sıcaklık ortamında hala belirli bir performans stabilitesini koruyabilir.

Mekanik özellikler

• Kuvvet: Çekme mukavemeti 570 MPa veya daha fazla olabilir ve akma mukavemeti yaklaşık 500 MPa'dır. Çeşitli alüminyum malzemeler arasında en yüksek dayanıma sahip olanıdır ve son derece yüksek yük taşıma kapasitesine sahiptir.
• Teklik: Brinell sertliği, yüksek sertlik ve iyi aşınma direnci ile yaklaşık 150HB'ye ulaşabilir.
• tokluk: Mukavemeti yüksek olmasına rağmen tokluğu 6061 ve 6063'e göre biraz daha kötüdür. Ancak makul tasarım ve kullanım koşulları altında çoğu yüksek mukavemetli uygulamanın gereksinimlerini karşılayabilir.

İşleme özellikleri

• kesme: Kesmek zordur. Yüksek mukavemeti nedeniyle aletin aşınması ciddidir. İşleme kalitesini ve verimliliğini sağlamak için yüksek sertlikte ve aşınmaya karşı yüksek dirençli takımların kullanılması ve kesme parametrelerinin makul şekilde seçilmesi gerekir.
• Şekillendirme: Dövme, haddeleme ve diğer işlemlerle oluşturulabilir, ancak büyük deformasyon direnci nedeniyle işleme ekipmanı ve işlemleri için yüksek gereksinimlere sahiptir.

Isıl işlem süreci

• Genel olarak T6 ısıl işlem prosesi benimsenir, çözelti işlem sıcaklığı yaklaşık 470°C'dir ve yaşlandırma işlemi sıcaklığı yaklaşık 120°C'dir. Isıl işlem proses parametrelerinin hassas bir şekilde kontrol edilmesiyle en iyi mukavemet ve tokluk kombinasyonu elde edilebilir.

korozyon direnci

• 7075 alüminyumun korozyon direnci, özellikle stresli korozyon çatlamasının meydana gelme eğiliminde olduğu klorür iyonları içeren bir ortamda nispeten zayıftır. Yüksek bakır içeriği mukavemetin artmasına yardımcı olsa da korozyon direncini bir miktar azaltır. Kullanım sırasında korozyon direncini arttırmak için genellikle boyama, anotlama vb. gibi özel yüzey işlemleri gerekir ve tasarım sırasında stres korozyonuna yatkın çevre koşullarından mümkün olduğunca kaçınılmalıdır.

Uygulama alanları

• Uçak kirişleri, kanatlar, iniş takımları ve diğer önemli yapısal bileşenler gibi havacılık alanında yaygın olarak kullanılmaktadır; askeri sanayide silah ve teçhizata yönelik parçaların üretiminde kullanılır; Bisiklet çerçeveleri ve golf sopası kafaları gibi üst düzey spor ekipmanları alanında, ürün performansını artırmak için yüksek mukavemet ve hafiflik özellikleri kullanılmaktadır.

5083 Alüminyum

Kimyasal bileşim

• Ana alaşım elementi magnezyumdur ve ayrıca az miktarda manganez (Mn) ve diğer elementleri de içerir. Yüksek magnezyum içeriği alaşıma iyi korozyon direnci ve mukavemet kazandırır.

Fiziki ozellikleri

• Yoğunluk yaklaşık 2,66 g/cm'dir³Bu alüminyum malzemeler arasında nispeten düşüktür. İyi bir termal iletkenliğe ve elektriksel iletkenliğe ve orta derecede bir termal genleşme katsayısına sahiptir.

Mekanik özellikler

• Kuvvet: Çekme mukavemeti yaklaşık 315MPa'ya ulaşabilir ve akma mukavemeti yaklaşık 230MPa'dır. Mukavemeti yüksektir ve büyük çekme ve bükülme yüklerine dayanabilir.
• Teklik: Brinell sertliği yaklaşık 90HB'dir ve sertlik genel mühendislik uygulama gereksinimlerini karşılayabilir.
• tokluk: Özellikle düşük sıcaklıktaki ortamlarda mükemmel tokluğa sahiptir, yine de iyi tokluğu koruyabilir ve kırılgan kırılması kolay değildir. Düşük sıcaklık performansı gerektiren bazı durumlar için uygundur.

İşleme özellikleri

• Kaynak performansı: Kaynak performansı mükemmeldir ve kaynak için çeşitli kaynak yöntemleri (ark kaynağı, direnç kaynağı vb.) kullanılabilir. Kaynaklı bağlantı yüksek mukavemete ve iyi kaynak kalitesine sahiptir. Kaynaklı yapısal parçaların imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır.
• kesme: İyi kesme performansı, çeşitli şekillerdeki parçalara işlenmesi kolaydır.

Isıl işlem süreci

• Genellikle güçlendirmek için herhangi bir ısıl işlem yapılmaz ve iş sertleştirmesi ile mukavemet arttırılır. Soğuk haddeleme ve soğuk çekme gibi soğuk işlemler sırasında, belirli bir plastisite ve tokluğu korurken alaşımın mukavemeti kademeli olarak artacaktır.

korozyon direnci

• 5083 alüminyum, özellikle deniz ortamlarında ve klorür iyonları içeren ortamlarda mükemmel korozyon direncine sahiptir. Alaşım elementlerinin bileşimi, yüzeyinde deniz suyu, tuzlu su vb. erozyonuna etkili bir şekilde direnç gösteren stabil bir oksit filmi oluşturmasını sağlar ve gemi yapımı, deniz mühendisliği ve diğer alanlar için ideal bir malzemedir. Zorlu deniz ortamlarına uzun süre maruz kalsa bile iyi yapısal bütünlüğü ve performans stabilitesini koruyabilir.

Uygulama alanları

• Esas olarak gemi yapımı, deniz mühendisliği, basınçlı kaplar, soğutma ekipmanları ve diğer alanlarda kullanılır. Gemi yapımında gövde yapıları, güverteler, perdeler vb. imalatında kullanılır; denizcilik mühendisliğinde açık deniz platformları, denizaltı boru hatları vb. üretiminde kullanılabilir; basınçlı kaplar alanında, iyi korozyon direnci ve kaynak performansı nedeniyle, çeşitli sıvı veya gazların depolanmasına yönelik kapların imalatında kullanılabilir; Soğutma ekipmanlarında, düşük sıcaklık dayanıklılığı ve korozyon direnci, soğutmalı kamyon gövdeleri, soğuk depo duvar panelleri vb. üretiminde kullanılır.

Sonuç

Dört alüminyum malzeme 6061-T6, 6063, 7075 ve 5083, kimyasal bileşim, fiziksel özellikler, mekanik özellikler, işleme özellikleri, ısıl işlem süreci, korozyon direnci ve uygulama alanları açısından belirgin farklılıklara sahiptir. Gerçek mühendislik uygulamalarında, mukavemet, sertlik, tokluk, korozyon direnci, işleme zorluğu, maliyet ve diğer faktörler gibi özel kullanım gereksinimlerine dayalı olarak uygun alüminyum malzemeleri kapsamlı bir şekilde değerlendirmek ve seçmek gerekir. Farklı alanların ve mühendislik projelerinin ihtiyaçlarını karşılamak ve ilgili endüstrilerin gelişimini ve ilerlemesini desteklemek için alüminyum malzemelerin avantajlarından ancak bu şekilde tam olarak yararlanılabilir. İster yüksek teknolojili havacılık alanında ister bina dekorasyonu ve günlük ihtiyaç imalatı gibi sıradan endüstrilerde olsun, bu alüminyum malzemeler yeri doldurulamaz ve önemli bir rol oynamaktadır. Malzeme bilimi ve teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte performansları daha da optimize edilecek ve genişletilecek ve uygulama beklentileri de genişleyecektir.