Was ist eine Aluminiumlegierung?
Eine Aluminiumlegierung ist eine chemische Zusammensetzung, bei der reinem Aluminium weitere Elemente zugesetzt werden, um dessen Eigenschaften, vor allem die Festigkeit, zu verbessern. Zu diesen Elementen gehören Eisen, Silizium, Kupfer, Magnesium, Mangan und Zink in Mengen, die zusammen bis zu 15 Gewichtsprozent der Legierung ausmachen können. Legierungen erhalten eine vierstellige Nummer, wobei die erste Ziffer eine allgemeine Klasse oder Reihe bezeichnet, die durch ihre Hauptlegierungselemente gekennzeichnet ist.
Reines Aluminium
1xxx-Serie
Die Legierungen der 1xxx-Serie bestehen aus Aluminium mit einer Reinheit von mindestens 99 Prozent. Diese Serie zeichnet sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit, hervorragende Verarbeitbarkeit sowie hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit aus. Deshalb wird die 1xxx-Serie häufig für Übertragungsleitungen oder Stromnetze verwendet. Gängige Legierungsbezeichnungen dieser Serie sind 1350 für elektrische Anwendungen und 1100 für Lebensmittelverpackungsschalen.
Wärmebehandelbare Legierungen
Einige Legierungen werden durch Lösungsglühen und anschließendes Abschrecken (schnelles Abkühlen) verstärkt. Bei der Wärmebehandlung wird das feste, legierte Metall bis zu einem bestimmten Punkt erhitzt. Die Legierungselemente, die sogenannten gelösten Stoffe, verteilen sich homogen mit dem Aluminium und bilden so eine feste Lösung. Anschließend wird das Metall abgeschreckt (schnell abgekühlt), wodurch die gelösten Atome einfrieren. Die gelösten Atome verbinden sich zu einem fein verteilten Niederschlag. Dies geschieht bei Raumtemperatur (natürliche Alterung) oder im Niedertemperaturofen (künstliche Alterung).
2xxx-Serie
In der 2xxx-Serie wird Kupfer als Hauptlegierungselement verwendet und kann durch Lösungsglühen deutlich verstärkt werden. Diese Legierungen besitzen eine gute Kombination aus hoher Festigkeit und Zähigkeit, sind jedoch nicht so korrosionsbeständig wie viele andere Aluminiumlegierungen. Daher werden diese Legierungen für solche Belastungen üblicherweise lackiert oder plattiert. Sie werden in der Regel mit einer hochreinen Legierung oder einer Legierung der 6xxx-Serie plattiert, um eine hohe Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten. Die Legierung 2024 ist möglicherweise die bekannteste Flugzeuglegierung.
6xxx-Serie
Die 6xxx-Serie ist vielseitig einsetzbar, wärmebehandelbar, hochformbar, schweißbar und verfügt über eine mäßig hohe Festigkeit bei ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit. Legierungen dieser Serie enthalten Silizium und Magnesium, um Magnesiumsilicid innerhalb der Legierung zu bilden. Extrusionsprodukte der 6xxx-Serie sind die erste Wahl für architektonische und strukturelle Anwendungen. Die Legierung 6061 ist die am häufigsten verwendete Legierung dieser Serie und wird häufig in LKW- und Schiffsrahmen verwendet. Darüber hinaus wurden einige Handygehäuse aus Legierungen der 6xxx-Serie hergestellt.
7xxx-Serie
Zink ist das primäre Legierungselement dieser Reihe. Durch Zugabe von Magnesium in geringeren Mengen entsteht eine wärmebehandelbare, sehr hochfeste Legierung. Auch andere Elemente wie Kupfer und Chrom können in geringen Mengen zugesetzt werden. Die bekanntesten Legierungen sind 7050 und 7075, die in der Flugzeugindustrie weit verbreitet sind.
Nicht wärmebehandelbare Legierungen
Nicht wärmebehandelte Legierungen werden durch Kaltverformung verstärkt. Kaltverformung findet beim Walzen oder Schmieden statt und bezeichnet die Bearbeitung des Metalls, um es fester zu machen. Beispielsweise wird Aluminium beim Walzen dünner. Dies liegt daran, dass durch die Kaltverformung Versetzungen und Leerstellen in der Struktur entstehen, die die Bewegung der Atome relativ zueinander behindern. Dies erhöht die Festigkeit des Metalls. Legierungselemente wie Magnesium verstärken diesen Effekt und führen zu einer noch höheren Festigkeit.
3xxx-Serie
Mangan ist das wichtigste Legierungselement dieser Reihe, oft mit kleineren Mengen Magnesium. Allerdings kann Aluminium nur ein begrenzter Mangananteil effektiv zugesetzt werden. 3003 ist eine beliebte Legierung für allgemeine Zwecke, da sie eine mäßige Festigkeit und gute Verarbeitbarkeit aufweist und beispielsweise in Wärmetauschern und Kochgeschirr eingesetzt werden kann. Legierung 3004 und ihre Modifikationen werden in Aluminium-Getränkedosen verwendet.
4xxx-Serie
Legierungen der 4xxx-Serie werden mit Silizium kombiniert, das in ausreichender Menge hinzugefügt werden kann, um den Schmelzpunkt von Aluminium zu senken, ohne dass es spröde wird. Daher eignet sich die 4xxx-Serie hervorragend für Schweißdrähte und Hartlote, wenn ein niedrigerer Schmelzpunkt erforderlich ist. Die Legierung 4043 ist eine der am häufigsten verwendeten Fülllegierungen zum Schweißen von Legierungen der 6xxx-Serie für Struktur- und Automobilanwendungen.
5xxx-Serie
Magnesium ist das primäre Legierungselement der 5xxx-Reihe und zählt zu den wirksamsten und am häufigsten verwendeten Legierungselementen für Aluminium. Legierungen dieser Reihe zeichnen sich durch mittlere bis hohe Festigkeit sowie gute Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit im Meeresbereich aus. Daher werden Aluminium-Magnesium-Legierungen häufig im Bauwesen, in Lagertanks, Druckbehältern und in der Schifffahrt eingesetzt. Beispiele für gängige Legierungsanwendungen sind: 5052 in der Elektronik, 5083 in der Schifffahrt, eloxierte 5005-Bleche für Architekturanwendungen und 5182 für Aluminium-Getränkedosendeckel.
