خواص و کاربرد آلیاژ های آلومینیوم سری ۲۰۰۰

خواص و کاربرد آلیاژ های آلومینیوم سری ۲۰۰۰ را در این مقاله مطالعه نمایید.

به دلیل استحکام بالا، این آلیاژها به صورت محصولات مختلفی در کارخانه آلومینیوم تولید می شود که در صنایع فضایی و هواپیما ها (آلیاژ ۲۰۲۴) و در بدنه کامیون ها (آلیاژ ۲۰۱۴) و سازه های تحت دمای بالا کاربرد دارند.
آلیاژهای ۲۲۱۹ و ۲۰۴۸ از این گروه به آسانی جوشکاری می شوند و به همین دلیل در هواپیماها و صنایع هوایی کاربرد دارند.

آلیاژ ۲۱۹۵ به عنوان آلیاژ جدید این گروه به دلیل داشتن مدول الاستیک بالا همراه با استحکام بالا و قابلیت جوشکاری، کاربرد فراوانی یافته است.
برخی دیگر از آلیاژهای این گروه مانند ۲۰۱۱, ۲۰۱۷, ۲۱۱۷ برای ساخت اتصالات، پیچها و پرچ ها استفاده می شوند.

آلومینیوم آلیاژی گروه ۲۰۰۰: خواص، کاربردها و مقایسه با آلیاژهای مشابه

آلومینیوم آلیاژی گروه ۲۰۰۰ یکی از گروه‌های مهم و پرکاربرد در خانواده آلیاژهای آلومینیوم است که به دلیل داشتن استحکام بالا، در بسیاری از صنایع به‌ویژه هوافضا و صنایع نظامی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این گروه از آلیاژها معمولاً با مس (Cu) آلیاژ شده و خواص مکانیکی بالایی دارند، اما در مقابل مقاومت به خوردگی کمتری نسبت به آلیاژهای دیگر مانند سری ۵۰۰۰ و ۶۰۰۰ دارند.

در این مقاله به بررسی ویژگی‌های آلیاژهای گروه ۲۰۰۰، کاربردهای آن‌ها و مقایسه آن‌ها با آلیاژهای مشابه مانند گروه ۶۰۰۰ و ۷۰۰۰ می‌پردازیم.

گروه ۲xxx : آلیاژهای Al – Cu

آلیاژهای گروه ۲xxx عملیات حرارتی پذیر، دارای ترکیب خوبی از استحکام بالا (خصوصا در درجه حرارتهای بالا) و چقرمگی بالا هستند و در حالات خاصی قابلیت جوشکاری خوبی نیز دارند.

مقاومت به خوردگی آلیاژهای گروه ۲xxx در اتمسفر کم است و به همین دلیل معمولا رنگ شده یا پوشش داده می شوند.

خواص مکانیکی این گروه با عملیات حرارتی رسوب سختی افزایش یافته و حتی گاهی به خواصی فراتر از فولادهای کم کربن می رسد.

ترکیب شیمیایی و خواص آلیاژهای گروه ۲۰۰۰

آلیاژهای آلومینیوم گروه ۲۰۰۰ به‌طور عمده حاوی درصد قابل‌توجهی از مس به‌عنوان عنصر آلیاژی اصلی هستند.

این ترکیب باعث بهبود خواص مکانیکی و استحکام این آلیاژها می‌شود، اما در عین حال مقاومت آن‌ها را در برابر خوردگی کاهش می‌دهد. برخی از رایج‌ترین آلیاژهای این گروه شامل ۲۰۲۴، ۲۰۱۱، ۲۰۱۴ و ۲۲۱۹ هستند. در زیر ترکیب شیمیایی برخی از این آلیاژها آورده شده است:

انواع آلیاژ آلومینیوم سری ۲۰۰۰ و عناصر آلیاژی این گروه

پرکاربردترین آلیاژهای سری ۲۰۰۰ آلومینیوم

آلیاژ ۲۰۲۴

این آلیاژ از مس (Cu) به‌عنوان عنصر آلیاژی اصلی به‌همراه منیزیم (Mg) و منگنز (Mn) تشکیل شده است. ترکیب درصدی این آلیاژ به‌صورت زیر است:

• مس: ۳٫۸ تا ۴٫۹ درصد
• منیزیم: ۱٫۲ تا ۱٫۸ درصد
• منگنز: ۰٫۳ تا ۰٫۹ درصد

آلیاژ ۲۰۱۱

دارای درصد بالای مس است که آن را به یک آلیاژ مناسب برای ماشین‌کاری سریع تبدیل می‌کند. این آلیاژ به‌دلیل قابلیت ماشین‌کاری بالا، در تولید پیچ و مهره و قطعات کوچک فلزی کاربرد دارد.

آلیاژ ۲۰۱۴

این آلیاژ به دلیل ترکیب مناسبی از مس، منیزیم و سیلیسیم، استحکام کششی و مقاومت بالایی دارد و معمولاً در تولید قطعاتی که به استحکام و سختی بالا نیاز دارند، به‌کار می‌رود.

خواص مکانیکی و فیزیکی آلیاژهای گروه ۲۰۰۰

آلیاژهای گروه ۲۰۰۰ به دلیل حضور مس، استحکام کششی و تسلیم بالایی دارند که این ویژگی آن‌ها را برای کاربردهای سازه‌ای که نیاز به تحمل بارهای سنگین دارند، ایده‌آل می‌کند.

به‌عنوان مثال، آلیاژ ۲۰۲۴ در شرایط عملیات حرارتی T3، دارای استحکام کششی ۴۷۰ مگاپاسکال و استحکام تسلیم ۳۲۵ مگاپاسکال است. این خواص، ۲۰۲۴ را برای کاربردهای هوایی و ساختارهای پیچیده مناسب می‌کند.

از طرفی، مقاومت به خوردگی این آلیاژها نسبت به دیگر گروه‌های آلومینیوم، مانند سری ۵۰۰۰ و ۶۰۰۰، پایین‌تر است. به همین دلیل، در کاربردهایی که در معرض محیط‌های خورنده قرار دارند، نیاز به استفاده از پوشش‌ها و محافظ‌های ویژه دارند.

خواص و کاربرد آلیاژ های آلومینیوم سری ۲۰۰۰

• عنصر آلیاژی اصلی : مس
• عملیات حرارتی پذیر
• استحکام بالا در دمای اتاق و دماهای بالاتر
• کاربرد در صنایع هوا – فضا و حمل و نقل
• معروفترین آلیاژی این گروه : ۲۰۱۴, ۲۰۱۷, ۲۰۲۴, ۲۲۱۹, ۲۱۹۵

کاربردهای آلیاژهای گروه ۲۰۰۰

آلیاژهای گروه ۲۰۰۰ به دلیل خواص مکانیکی بالا و تحمل بارهای سنگین، در صنایعی که نیاز به استحکام و مقاومت بالا دارند، به‌کار می‌روند. برخی از کاربردهای این آلیاژها عبارتند از:

• صنعت هوافضا: برای ساخت قطعات بدنه و اجزای داخلی هواپیماها به‌کار می‌روند.
• صنایع نظامی: در تولید قطعات خودروهای زرهی و ادوات جنگی استفاده می‌شوند.
• ماشین‌کاری سریع: آلیاژ ۲۰۱۱ به دلیل قابلیت ماشین‌کاری بالا، در تولید پیچ و مهره و اتصالات فلزی به‌کار می‌رود.
• صنعت خودرو: در ساخت اجزای موتور و قطعاتی که نیاز به استحکام و مقاومت بالا دارند، مانند شاسی خودروها.

مقایسه آلیاژهای گروه ۲۰۰۰ با آلیاژهای گروه ۶۰۰۰ و ۷۰۰۰

برای درک بهتر ویژگی‌ها و کاربردهای آلیاژهای گروه ۲۰۰۰، آن‌ها را با دو گروه دیگر از آلیاژهای پرکاربرد آلومینیوم، یعنی گروه ۶۰۰۰ و ۷۰۰۰، مقایسه می‌کنیم:

1. آلیاژهای گروه ۶۰۰۰:

آلیاژهای سری ۶۰۰۰، مانند ۶۰۶۱ و ۶۰۶۳، معمولاً با منیزیم و سیلیسیم آلیاژ می‌شوند و به دلیل تعادل بین استحکام، شکل‌پذیری و مقاومت به خوردگی، در بسیاری از صنایع به‌کار می‌روند. در مقایسه با گروه ۲۰۰۰، آلیاژهای ۶۰۰۰ استحکام کمتری دارند، اما مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی و قابلیت جوشکاری بالاتری دارد. به همین دلیل، در کاربردهای عمومی‌تر و ساختمان‌سازی از آلیاژهای سری ۶۰۰۰ استفاده می‌شود.

2. آلیاژهای گروه ۷۰۰۰:

آلیاژهای سری ۷۰۰۰ مانند ۷۰۷۵، که به دلیل وجود روی (Zn) و مس آلیاژ شده‌اند، به‌عنوان یکی از قوی‌ترین آلیاژهای آلومینیوم شناخته می‌شوند.

این آلیاژها، به‌ویژه در صنایع هوافضا و نظامی که به استحکام بسیار بالا نیاز دارند، استفاده می‌شوند. در مقایسه با گروه ۲۰۰۰، آلیاژهای ۷۰۰۰ استحکام کششی بیشتری دارند، اما مقاومت به خوردگی آن‌ها نیز پایین‌تر است. همچنین، این آلیاژها معمولاً جوش‌پذیری کمتری نسبت به سری ۲۰۰۰ دارند.

خواص و کاربرد آلیاژ های آلومینیوم سری ۲۰۰۰ در یک کلام

آلیاژهای آلومینیوم گروه ۲۰۰۰ به دلیل خواص مکانیکی بالا، در کاربردهایی که نیاز به استحکام و مقاومت بالا دارند، به‌ویژه در صنایع هوافضا و نظامی، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در مقایسه با آلیاژهای گروه ۶۰۰۰ و ۷۰۰۰، این آلیاژها استحکام بیشتری نسبت به گروه ۶۰۰۰ دارند، اما از نظر مقاومت به خوردگی و شکل‌پذیری در سطح پایین‌تری قرار می‌گیرند.

در مقابل، آلیاژهای گروه ۷۰۰۰ استحکام بالاتری دارند، اما در مقایسه با گروه ۲۰۰۰، مقاومت به خوردگی پایین‌تری داشته و معمولاً جوش‌پذیری ضعیف‌تری دارند.

در نهایت، انتخاب مناسب‌ترین آلیاژ به نیازهای خاص هر پروژه و شرایط عملکردی آن بستگی خواهد داشت.