Was ist eine Aluminiumlegierung?
Eine Aluminiumlegierung ist eine chemische Zusammensetzung, bei der reinem Aluminium andere Elemente zugesetzt werden, um seine Eigenschaften zu verbessern, vor allem um seine Festigkeit zu erhöhen. Zu diesen anderen Elementen gehören Eisen, Silizium, Kupfer, Magnesium, Mangan und Zink in Mengen, die zusammen bis zu 15 Gewichtsprozent der Legierung ausmachen können. Legierungen wird eine vierstellige Nummer zugewiesen, wobei die erste Ziffer eine allgemeine Klasse oder Serie identifiziert, die durch ihre Hauptlegierungselemente gekennzeichnet ist.
Reines Aluminium
1xxx-Serie
Die Legierungen der 1xxx-Serie bestehen aus Aluminium mit einer Reinheit von 99 Prozent oder höher. Diese Serie verfügt über eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, hervorragende Verarbeitbarkeit sowie eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit. Aus diesem Grund wird die 1xxx-Serie häufig für Übertragungs- oder Stromnetzleitungen verwendet. Übliche Legierungsbezeichnungen in dieser Serie sind 1350 für elektrische Anwendungen und 1100 für Lebensmittelverpackungsschalen.
Wärmebehandelbare Legierungen
Einige Legierungen werden durch Lösungsglühen und anschließendes Abschrecken oder schnelles Abkühlen verfestigt. Bei der Wärmebehandlung wird das feste, legierte Metall auf einen bestimmten Punkt erhitzt. Die Legierungselemente, gelöste Stoffe genannt, sind homogen verteilt, wobei das Aluminium sie in eine feste Lösung bringt. Anschließend wird das Metall abgeschreckt oder schnell abgekühlt, wodurch die gelösten Atome an Ort und Stelle einfrieren. Die gelösten Atome verbinden sich dadurch zu einem fein verteilten Niederschlag. Dies geschieht bei Raumtemperatur, was als natürliche Alterung bezeichnet wird, oder in einem Ofenbetrieb bei niedriger Temperatur, was als künstliche Alterung bezeichnet wird.
2xxx-Serie
In der 2xxx-Serie wird Kupfer als Hauptlegierungselement verwendet und kann durch Lösungsglühen erheblich verstärkt werden. Diese Legierungen verfügen über eine gute Kombination aus hoher Festigkeit und Zähigkeit, verfügen jedoch nicht über die gleiche atmosphärische Korrosionsbeständigkeit wie viele andere Aluminiumlegierungen. Daher werden diese Legierungen für solche Belichtungen üblicherweise lackiert oder plattiert. Sie sind im Allgemeinen mit einer hochreinen Legierung oder einer Legierung der 6xxx-Serie beschichtet, um eine hohe Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten. Alloy 2024 ist vielleicht die bekannteste Flugzeuglegierung.
6xxx-Serie
Die 6xxx-Serie ist vielseitig, wärmebehandelbar, gut formbar, schweißbar und weist eine mäßig hohe Festigkeit bei ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit auf. Legierungen dieser Reihe enthalten Silizium und Magnesium, um innerhalb der Legierung Magnesiumsilizid zu bilden. Extrusionsprodukte der Serie 6xxx sind die erste Wahl für architektonische und strukturelle Anwendungen. Legierung 6061 ist die am häufigsten verwendete Legierung dieser Serie und wird häufig in LKW- und Schiffsrahmen verwendet. Darüber hinaus wurden einige Handyhüllen aus einer Legierung der 6xxx-Serie hergestellt.
7xxx-Serie
Zink ist das Hauptlegierungsmittel für diese Serie, und wenn Magnesium in geringerer Menge hinzugefügt wird, entsteht eine wärmebehandelbare Legierung mit sehr hoher Festigkeit. In geringen Mengen können auch andere Elemente wie Kupfer und Chrom zugesetzt werden. Die bekanntesten Legierungen sind 7050 und 7075, die in der Flugzeugindustrie weit verbreitet sind.
Nicht wärmebehandelbare Legierungen
Nicht wärmebehandelte Legierungen werden durch Kaltumformung verfestigt. Die Kaltumformung erfolgt beim Walzen oder Schmieden und ist der Vorgang der „Bearbeitung“ des Metalls, um es fester zu machen. Wenn man beispielsweise Aluminium auf dünnere Stärken herunterwalzt, wird es fester. Dies liegt daran, dass durch die Kaltumformung Versetzungen und Leerstellen in der Struktur entstehen, die dann die Bewegung der Atome relativ zueinander behindern. Dadurch erhöht sich die Festigkeit des Metalls. Legierungselemente wie Magnesium verstärken diesen Effekt und führen zu einer noch höheren Festigkeit.
3xxx-Serie
Mangan ist das Hauptlegierungselement dieser Reihe, häufig werden kleinere Mengen Magnesium hinzugefügt. Allerdings kann Aluminium nur ein begrenzter Prozentsatz Mangan effektiv zugesetzt werden. 3003 ist eine beliebte Legierung für allgemeine Zwecke, da sie eine mäßige Festigkeit und gute Bearbeitbarkeit aufweist und in Anwendungen wie Wärmetauschern und Kochutensilien verwendet werden kann. Alloy 3004 und seine Modifikationen werden in den Gehäusen von Aluminium-Getränkedosen verwendet.
4xxx-Serie
Legierungen der 4xxx-Serie werden mit Silizium kombiniert, das in ausreichenden Mengen hinzugefügt werden kann, um den Schmelzpunkt von Aluminium zu senken, ohne dass es zu Sprödigkeit kommt. Aus diesem Grund produziert die 4xxx-Serie hervorragende Schweißdrähte und Hartlotlegierungen, bei denen ein niedrigerer Schmelzpunkt erforderlich ist. Alloy 4043 ist eine der am häufigsten verwendeten Zusatzlegierungen zum Schweißen von Legierungen der 6xxx-Serie für Struktur- und Automobilanwendungen.
5xxx-Serie
Magnesium ist das Hauptlegierungsmittel der 5xxx-Reihe und eines der wirksamsten und am häufigsten verwendeten Legierungselemente für Aluminium. Legierungen dieser Serie verfügen über mäßige bis hohe Festigkeitseigenschaften sowie eine gute Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit in der Meeresumwelt. Aus diesem Grund werden Aluminium-Magnesium-Legierungen häufig im Baugewerbe, in Lagertanks, Druckbehältern und in Schiffsanwendungen eingesetzt. Beispiele für gängige Legierungsanwendungen sind: 5052 in der Elektronik, 5083 in Schifffahrtsanwendungen, eloxierte 5005-Bleche für architektonische Anwendungen und 5182 für den Aluminium-Getränkedosendeckel.
