تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 | بررسی کامل

آلیاژهای آلومینیوم به‌عنوان یکی از کاربردی‌ترین فلزات سبک شناخته می‌شوند که با ترکیب عناصر مختلف، خواص بسیاری دارند. مهم‌ترین تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 که بر اساس سیستم نام‌گذاری انجمن آلومینیوم (Aluminum Association) دسته‌بندی شده‌اند، در عناصر آلیاژی اصلی‌شان است. این سری‌ها از آلومینیوم خالص در سری 1000 تا آلیاژهای پیشرفته مبتنی بر روی در سری 7000 را شامل می‌شوند و هر کدام برای نیازهای خاص صنعتی طراحی شده‌اند. خواص آلیاژهای آلومینیوم مانند استحکام، مقاومت به خوردگی و قابلیت شکل‌پذیری، به‌صورت مستقیم تحت تأثیر ترکیب شیمیایی و فرآیندهای حرارتی قرار می‌گیرد.

برای مثال، سری 1000 با خلوص بالا، هدایت الکتریکی عالی دارند؛ اما در مقابل سری 7000 با استحکام بالا برای کاربردهای هوافضایی گزینه مناسب‌تری هستند. این تنوع، آلیاژها را به گزینه‌ای انعطاف‌پذیر برای صنایع مختلف تبدیل کرده است. کاربرد آلیاژهای آلومینیوم در صنایع، از ساخت بدنه هواپیما تا بسته‌بندی مواد غذایی، نشان‌دهنده اهمیت آن‌ها در پیشرفت فناوری است. برای آشنایی با این آلیاژها و تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 تا انتهای این مقاله از وب‌سایت نورد پارس با ما همراه باشید.

آشنایی با آلیاژهای آلومینیوم و اهمیت آن ‌ها در صنعت

آلیاژهای آلومینیوم که از ترکیب آلومینیوم با عناصری مانند مس، منیزیم و روی تشکیل می‌شوند، به‌عنوان ستون فقرات برای صنایع مدرن محسوب می‌شوند. سیستم نام‌گذاری سری 1000 تا 7000، بر اساس عنصر آلیاژی غالب، امکان شناسایی سریع خواص را فراهم می‌کند. سری 1000 آلومینیوم خالص است و این در حالی است که سری‌های بالاتر با مواد افزودنی دیگر، استحکام و دوام را افزایش می‌دهند. این دسته‌بندی برای آلیاژهای آلومینیوم که از دهه ۱۹۵۰ میلادی استاندارد شده است، به مهندسان اجازه می‌دهد تا بر اساس نیازهای خاص، مانند وزن کم یا مقاومت حرارتی، انتخاب کنند.

اهمیت آلیاژهای آلومینیوم در صنعت بیشتر در زمینه ویژگی‌های ذاتی هر آلیاژ یعنی چگالی پایین که وزن سازه‌ها را کاهش می‌دهد و قابلیت بازیافت بالا که با اهداف پایداری مطابقت دارد، است. در صنعت خودروسازی، استفاده از این آلیاژها مصرف سوخت را تا ۱۰ درصد کاهش داده است. خواص آلیاژهای آلومینیوم، مانند مقاومت به اکسیداسیون نیز آن‌ها را برای محیط‌های خورنده مناسب‌تر می‌کند. به‌طورکلی تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 در رفتارشان با حرارت و تنش است.

در صنعت هوافضا هر کیلوگرم صرفه‌جویی، هزاران لیتر سوخت را ذخیر می‌کند که این آلیاژها نیز بیش از ۷۰ درصد وزن بدنه هواپیماها را تشکیل می‌دهند. کاربرد آلیاژهای آلومینیوم در صنایع الکترونیک نیز که هدایت حرارتی عالی سری 1000 برای خنک‌کننده‌ها بسیار مهم است، استفاده از آلیاژهای آلومینیوم رو به رشد است. صنعت جهانی آلومینیوم، با تولید سالانه بیش از ۶۵ میلیون تن، نشان‌دهنده وابستگی عمیق به این مواد است. درک تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000، کلیدی برای رقابت‌پذیری در بازارهای جهانی است.

برای شناخت بیشتر مقاله تفاوت ورق آلومینیوم ۱۰۵۰ و ۸۰۱۱ و ۶۰۶۱ چیست؟ را بخوانید.

خواص آلیاژهای آلومینیوم

خواص آلیاژهای آلومینیوم که ترکیبی از ویژگی‌های مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی است، آن‌ها را به مواد چندمنظوره تبدیل کرده است. استحکام کششی که در سری 7000 می‌تواند به ۵۰۰ مگاپاسکال برسد، در مقابل ۹۰ مگاپاسکال در سری 1000، نشان‌دهنده تأثیر مواد افزودنی به آن‌ها است. مقاومت به خوردگی نیز به ویژه در سری 5000 با منیزیم، اجازه استفاده در محیط‌های دریایی را که لایه اکسید محافظ طبیعی آلومینیوم تقویت می‌شود، می‌دهد. علاوه بر این، قابلیت شکل‌پذیری، یکی از برجسته‌ترین خواص انواع آلیاژ آلومینیوم، در فرآیندهایی مانند اکستروژن و نورد است. سری 3000 با منگنز، انعطاف‌پذیری بالایی برای ورق‌های نازک دارد.

علاوه بر این موارد، هدایت الکتریکی و حرارتی که در سری 1000 نزدیک به مس است (حدود ۶۰ درصد هدایت مس)، آن را برای کابل‌ها و مبدل‌های حرارتی بسیار مناسب می‌کند. تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 در پاسخ به عملیات حرارتی است که سری 2000 و 7000 با رسوب سخت‌شوندگی، استحکام را دو برابر می‌کنند. از نظر فیزیکی نیز ضریب انبساط حرارتی پایین (۲۳ میکرومتر بر درجه سلسیوس) تغییرات ابعادی را در دماهای متغیر به حداقل می‌رساند.

خواص آلیاژهای آلومینیوم در برابر خستگی نیز قابل توجه است. در کاربردهای پیشرفته همچنین، مانند باتری‌های لیتیوم-یون، خواص رسانایی سطحی آلیاژها نقش کلیدی و بسیار مهمی دارد. تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که آلیاژهای هیبریدی، با ترکیب سری‌ها نیز خواص را بهینه می‌کنند. این تنوع، به مهندسان این فرصت را می‌دهد تا میان استحکام، وزن و هزینه‌ها تعادل مناسبی را ایجاد کنند.

کاربرد آلیاژهای آلومینیوم در صنایع

آلیاژهای آلومینیوم با تنوع خواصی که دارند، در صنایع مختلفی کاربرد دارند و نقش محوری نیز در صنعت و نوآوری دارند. کاربرد آلیاژهای آلومینیوم در صنایع بر پایه ویژگی‌هایی مانند وزن کم و مقاومت بالا است. باتوجه‌به تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000،‌ در صنعت هوافضا، سری 7000 برای بال‌ها و بدنه هواپیماها استفاده می‌شود تا وزن را کاهش دهد و ایمنی را نیز افزایش دهد. در خودروسازی، سری 6000 برای شاسی و پنل‌ها به کار می‌رود که مصرف انرژی را بهینه می‌کند.

علاوه بر این، در بسته‌بندی نیز سری 3000 و 8000 (مشابه 1000) برای فویل و قوطی‌های نوشیدنی بسیار مناسب و کاربردی هستند؛ زیرا در این زمینه مقاومت به نفوذ و قابلیت بازیافت بسیار مهم است. صنعت دریایی همچنین از آلیاز آلومینیوم سری 5000 برای بدنه کشتی‌ها استفاده می‌کند؛ زیرا این سری خوردگی را در آب شور تحمل می‌کنند. به این ترتیب اصلی‌ترین کاربرد آلیاژها باتوجه‌به تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 عبارت‌اند از:

• هوافضا: بدنه هواپیما و موشک‌ها
• خودرو: شاسی، رینگ و باتری‌های الکتریکی
• ساختمانی: پنجره‌ها، دیوارهای پرده‌ای و پل‌ها
• بسته‌بندی: قوطی‌ها، فویل و ظروف غذایی
• دریایی: عرشه کشتی و تجهیزات غواصی
• الکترونیک: محفظه‌ها و اتصالات
• پزشکی: پروتزها و تجهیزات تصویربرداری

۱. آلیاژ آلومینیوم سری 1000 (آلومینیوم خالص)

آلیاژ آلومینیوم سری 1000 که بیش از ۹۹ درصد آلومینیوم خالص دارد، پایه‌ای برای آلیاژهای پیشرفته است. عناصر آلیاژی محدود به آهن و سیلیسیم (کمتر از ۱ درصد) است که خلوص بالا را حفظ می‌کند. این سری با فرآیندهای ساده مانند نورد سرد، شکل‌پذیری عالی نشان می‌دهد و برای کاربردهایی که هدایت الکتریکی در آن‌ها اولویت دارد، مناسب است. خواص آلیاژهای آلومینیوم در این سری، شامل استحکام پایین (حدود ۵۰-۱۰۰ مگاپاسکال) اما مقاومت به خوردگی طبیعی، آن را برای محیط‌های مرطوب بسیار مناسب می‌کند.

از مهم‌ترین تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 می‌توان به حساسیت کمتر نسبت به حرارت اشاره کرد. این سری از آلیاژهای آلومینیوم بیشتر در صنایع الکترونیکی مانند سیم‌کشی و ترانسفورماتورها استفاده می‌شود که ناشی از هدایت ۶۵ درصد مس است. به‌طورکلی سری 1000 به‌راحتی جوش می‌خورد و ماشین‌کاری می‌شود که هزینه‌ها را کاهش می‌دهد. آلیاژهای رایج سری 1000 مانند کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۱۱۰۰، در ورق‌های نازک برای عایق‌بندی و بسته‌بندی استفاده می‌شوند. با این حال، استحکام پایین آن را برای بارهای سنگین نامناسب می‌کند؛ بنابراین اغلب با روکش‌های محافظ تقویت می‌شود.

۲. تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000: آلیاژ آلومینیوم سری 2000 (آلومینیوم-مس)

آلیاژ آلومینیوم‌های سری 2000 با مس به‌عنوان عنصر اصلی (۳-۶ درصد)، استحکام بالایی از طریق رسوب سخت‌شوندگی به دست می‌آورد. آلیاژهایی مانند ۲۰۲۴، با افزودن منیزیم، تعادل خوبی بین قدرت و چقرمگی ارائه می‌دهند. این سری برای کاربردهای تنش‌دار طراحی شده و خواص آلیاژهای آلومینیوم آن، شامل مقاومت خستگی عالی، آن را متمایز می‌کند. تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 در سری 2000 با حساسیت به خوردگی بین‌دانه‌ای است که نیاز به عملیات سطحی مانند آنودایزینگ دارد. استحکام کششی تا ۴۵۰ مگاپاسکال، آن را برای قطعات ساختاری مناسب می‌کند.

کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۲۰۱۴، در صنایع هوافضا، مانند بال‌های هواپیما به دلیل دوام آن در برابر ارتعاش است. در مقایسه با سری 1000 و تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000، جوش‌پذیری این سری از آلیاژها ضعیف‌تر است؛ اما قابلیت ماشین‌کاری بالایی که دارند آن را جبران می‌کند. در صنعت نظامی، سری 2000 برای پوسته موشک‌هاکه وزن و قدرت بسیار مهم است، استفاده می‌شود. تحقیقات نوین، آلیاژهای سری 2000 را با نانوکامپوزیت‌ها تقویت کرده و مقاومت به ترک را بهتر کرده است. این پیشرفت‌ها، کاربرد این سری از آلیاژهای آلومینیوم را به خودروهای مسابقه‌ای نیز گسترش داده است.

۳. آلیاژ آلومینیوم سری 3000 (آلومینیوم-منگنز)

سری 3000 که ترکیبی با منگنز (۱-۱.۵ درصد) است، استحکام متوسط و شکل‌پذیری بالایی دارد. آلیاژ ۳۰۰۳، رایج‌ترین آلیاژ این سری است که با افزودن آهن، مقاومت به خوردگی را افزایش می‌دهد. خواص آلیاژهای آلومینیوم در این سری، شامل کارسختی خوب بدون حرارت است که آن را برای ورق‌های نازک مناسب می‌کند. تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 اینجا در عدم نیاز به عملیات حرارتی پیچیده است؛ زیرا سری 3000 با نورد سرد تقویت می‌شود.

کاربرد این سری از آلیاژهای آلومینیوم در صنایع بسته‌بندی، مانند قوطی‌های غذا است که به دلیل دوام و قابلیت چاپ آن‌ها است. جوش‌پذیری عالی و هزینه پایین آلیاژهای آلومینیوم سری ۳۰۰۰ باعث تولید انبوه آسان‌تر می‌شوند. این سری، گزینه‌ای اقتصادی برای کاربردهای روزمره است و اصلی‌ترین تفاوت آن با سری‌های بالاتر در سادگی آن است.

۴. آلیاژ آلومینیوم سری 4000 (آلومینیوم-سیلیسیم)

آلیاژ آلومینیوم سری 4000 با سیلیسیم (تا ۱۳ درصد) ترکیب می‌شود که نقطه ذوب پایین و قابلیت ریخته‌گری عالی دارد. آلیاژ ۴۰۴۳ برای جوشکاری به‌عنوان پرکننده استفاده می‌شود. خواص آلیاژهای آلومینیوم در این سری، شامل سایش‌پذیری بالا، آن را برای قطعات متحرک مناسب می‌کند. تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 در سری 4000 با تمرکز بر فرآیندهای ذوبی است؛ زیرا سیلیسیم، سیالیت مذاب را افزایش می‌دهد.

کاربرد این سری از آلیاژهای آلومینیوم در صنایع خودرو، مانند پیستون‌ها به دلیل مقاومت حرارتی آن است. سری 4000، متخصص ریخته‌گری است که تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 در این سری بیشتر در کاربردهای خاص نشان داده می‌شود.

۵. آلیاژ آلومینیوم سری 5000 (آلومینیوم-منیزیم)

سری 5000 با ترکیب منیزیم (۰.۵-۵.۵ درصد)، مقاومت به خوردگی برتر و استحکام خوبی دارد. آلیاژ ۵۰۸۳، با کروم، برای محیط‌های دریایی بسیار مناسب است. خواص این سری از آلیاژهای آلومینیوم شامل کارسختی عالی است که آن را برای ورق‌های ضخیم مناسب‌تر می‌کند.

تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 به‌طورکلی در مقاومت به تنش‌های محیطی است که سری 5000 در آب شور دوام می‌آورد. کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۵۰۵۲ در صنایع دریایی، مانند تانکرها بیشتر است که این به دلیل چقرمگی آن است. این سری از آلیاژهای آلومینیوم باتوجه‌به تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000، انتخابی مناسب برای دوام در شرایط سخت است.

۶. آلیاژ آلومینیوم سری 6000 (آلومینیوم-منیزیم-سیلیسیم)

سری 6000 با منیزیم و سیلیسیم (مجموع ۱ درصد) ترکیب می‌شود و باعث تعادل استحکام و شکل‌پذیری بالایی نیز می‌شود. آلیاژ ۶۰۶۱ به‌عنوان پرکاربردترین آلیاژ این سری، با عملیات T6 به استحکام ۳۱۰ مگاپاسکال می‌رسد. از خواص این سری از آلیاژهای آلومینیوم می‌توان به مقاومت به خوردگی متوسط و ماشین‌کاری خوب اشاره کرد. تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 در رسوب سخت‌شوندگی دوگانه است. در میان آلیاژهای مختلف، سری 6000 به‌عنوان همه‌کاره‌ترین آلیاژ آلومینیوم شناخته می‌شود. از دلایل محبوبیت گریدهای 6000 سری آلومینیوم می‌توان به قابلیت اکسترودپذیری بالای آن اشاره کرد.

۷. آلیاژ آلومینیوم سری 7000 (آلومینیوم-روی)

آلیاژ آلومینیوم سری 7000 با روی (۵-۸ درصد)، بالاترین استحکام (تا ۵۷۰ مگاپاسکال) را دارد. کاربرد آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵، با مس و منیزیم، برای هوافضا طراحی شده است. خواص آلیاژهای آلومینیوم شامل چقرمگی بالا اما حساسیت به SCC است. تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 در قدرت فوق‌العاده است. کاربرد آلیاژهای سری 7000 در صنایع هوافضا، مانند لندینگ گیر است که به دلیل دوام آن در تنش بالا است.

تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000

تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 در ترکیب، خواص و کاربردهای آن‌ها است. سری 1000 خالص و رسانا است و این در حالی است که 7000 قدرتمند اما حساس‌تر است. به‌طورکلی خواص سری‌های مختلف آلیاژهای آلومینیوم، انتخاب را بر اساس نیاز هدایت می‌کند. کاربرد آلیاژهای آلومینیوم در صنایع، از رسانایی 1000 تا قدرت 7000، تنوع را نشان می‌دهد.

جمع‌بندی

بررسی تفاوت آلیاژهای آلومینیوم سری 1000 تا 7000 نشان داد که هر سری، با خواص منحصربه‌فرد، نقش خاصی در صنایع مختلف دارد. از رسانایی سری 1000 تا قدرت سری 7000، این آلیاژها نوآوری را در صنعت ایجاد می‌کنند.علاوه بر این برای انتخاب بهتر مناسب‌ترین آلیاژ آلومینیوم توجه به خواص آلیاژهای آلومینیوم و کاربرد آلیاژهای آلومینیوم در صنایع، اهمیت بسیاری دارد که در نهایت باعث تصمیم‌گیری بهتر و هوشمندانه‌تری می‌شود.

شرکت نورد پارس نیز با بیش از چهار دهه تجربه در صنعت نورد آلومینیوم، به‌عنوان یکی از پیشگامان تولید ورق و گرده‌های آلومینیومی در ایران شناخته می‌شود. ما در نورد پارس گرده‌های آلومینیومی با ورق نازک تولید می‌کنیم و برتری شرکت ما در این است که با دو آلیاژ ۱۰۵۰ و ۸۰۱۱ در ابعاد و ضخامت‌های مختلف، گرده آلومینیوم تولید می‌کنیم. در صورتی که نیاز به مشاوره و یا کسب اطلاعات بیشتر دارید، از طریق تماس با ما با کارشناسان نورد پارس در ارتباط باشید.