خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ 2219

خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ 2219 از سری گروه 2000 را در این مقاله مطالعه نمایید. از این آلیاژ برای ساخت بدنه مخازن و هواپیما استفاده می شود.

آلیاژ آلومینیوم 2219 یک آلیاژ در خانواده آلومینیوم مس ساخته شده از سری 2000 است.

آلیاژهای آلومینیوم مس از استحکام بالایی برخوردار هستند ، اما به طور کلی از مقاومت در برابر خوردگی و جوشکاری نسبت به سایر انواع آلیاژهای آلومینیوم سخت تر هستند.

استحکام این آلیاژها هنگامی که در معرض دمای حدود 200 تا 250 درجه سانتیگراد قرار بگیرند ، کاهش می یابد. با این حال ، قدرت آنها می تواند در دماهای پایین افزایش یابد.

برای مقاومت در برابر خوردگی کمتر، آلومینیوم 2219 را می توان در یک آلیاژ خالص مانند 1050 دانست. این آلیاژ معمولاً در کارخانه تولید پروفیل آلومینیوم توسط اکستروژن مورد استفاده قرار می گیرد و در ریخته گری استفاده نمی شود.

خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ 2219 و مقایسه با آلیاژهای مشابه

آلومینیوم آلیاژی 2219 یکی از آلیاژهای آلومینیوم با استحکام بالا و مقاوم به حرارت است که در صنایع حساس مانند هوافضا و نظامی کاربرد فراوانی دارد.

این آلیاژ به دلیل ترکیب خاصی از عناصر آلیاژی، خصوصاً مس، دارای خواصی منحصربه‌فرد است که آن را از سایر آلیاژهای آلومینیوم متمایز می‌کند.

در این مقاله، به بررسی خواص آلیاژ 2219، کاربردهای آن و مقایسه آن با دیگر آلیاژهای آلومینیوم خواهیم پرداخت.

معرفی آلومینیوم آلیاژی 2219

آلیاژ 2219 از سری آلیاژهای آلومینیوم-مس (سری 2000) است که به دلیل وجود درصد بالای مس (حدود 6.3%) و عناصر دیگری مانند منگنز، آهن و تیتانیوم، دارای استحکام مکانیکی بالا و مقاومت عالی در برابر دماهای بالا است.

یکی از ویژگی‌های برجسته این آلیاژ این است که می‌تواند در دماهای بالا خواص مکانیکی خود را حفظ کند، به همین دلیل در صنایع هوافضا و صنایع نظامی بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

جداول زیر اطلاعات بیشتری در مورد آلومینیوم 2219 ارائه می دهد.

ترکیب شیمیایی آلومینیوم آلیاژ 2219

• آلومینیوم (Al): حدود 91.5 تا 93.7%
• مس (Cu): 5.8 تا 6.8%
• منگنز (Mn): 0.2 تا 0.4%
• آهن (Fe): حداکثر 0.3%
• تیتانیوم (Ti): 0.02 تا 0.1%
• سیلیکون (Si): حداکثر 0.2%

جدول زیر ترکیب شیمیایی آلومینیوم 2219 را نشان می دهد.

این ترکیب شیمیایی باعث می‌شود که این آلیاژ مقاومت بالایی در برابر حرارت و خواص مکانیکی فوق‌العاده‌ای داشته باشد.

خواص فیزیکی آلومینیوم آلیاژ 2219

جدول زیر خواص مکانیکی آلومینیوم 2219 را نشان می دهد.

Properties	Metric	Imperial
Density	2.6-2.8 g/cm3	0.0939- 0.101 lb/in3
Melting point	510°C	950°F

خواص مکانیکی تیپیک آلومینیوم آلیاژ 2219

• استحکام کششی بالا: یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های آلیاژ 2219، استحکام کششی بالای آن است که آن را برای کاربردهای سازه‌ای مناسب می‌کند. این آلیاژ قابلیت جوشکاری خوبی نیز دارد که در طراحی و ساخت سازه‌های پیچیده مفید است.
• مقاومت به حرارت: آلومینیوم 2219 قادر است در دماهای بالا (تا 315 درجه سانتی‌گراد) استحکام خود را حفظ کند. این ویژگی، آن را برای استفاده در صنایع هوافضا و موتورهای فضایی مناسب می‌کند.
• مقاومت به ترک خوردگی: این آلیاژ دارای مقاومت خوبی در برابر ترک‌خوردگی در اثر خستگی حرارتی و مکانیکی است. این ویژگی، آن را برای کاربردهایی که نیاز به دوام طولانی مدت دارند، مناسب می‌کند.
• قابلیت جوشکاری: آلومینیوم 2219 قابلیت جوشکاری خوبی دارد و می‌توان آن را به راحتی با استفاده از روش‌های متداول جوشکاری آلومینیوم جوش داد.

جدول زیر خواص فیزیکی آلومینیوم 2219 را نشان می دهد.

Properties	Metric	Imperial
Tensile strength	170 MPa	24656 ksi
Yield strength	76 MPa	1022 ksi
Fatigue strength	105 MPa	15229
Elastic modulus	70-80 GPa	10153-11603 ksi
Poisson’s ratio	0.33	0.33
Elongation	18%	18%

خصوصیات حرارتی آلومینیوم 2219

خصوصیات حرارتی آلومینیوم 2219 در جدول زیر آورده شده است.

Properties	Conditions
T (ºC)	Treatment
Thermal conductivity	170 W/mK	25

سایر استاندارد های معادل آلومینیوم آلیاژ 2219

نام های استاندارد جایگزین شامل AlCu6Mn و A92219 هستند که در استانداردهای زیر شرح داده شده است:

• ASTM B 209: مشخصات استاندارد ورق و صفحات آلومینیوم
• ASTM B 211: مشخصات استاندارد برای آلومینیوم و مقاطع گرد، میله، و سیم
• ASTM B 221: مشخصات استاندارد برای آلومینیوم آلیاژ میله های اکسترود شده، میله ها، سیم، پروفیل ها و لوله ها
• ISO 6361: ورق ها ، تسمه ها و صفحات از آلومینیوم

سایر عناوین آلیاژ آلومینیوم 2219 عبارتند از:

AMS 4066	ASTM B211	ASTM B247	MIL A-46808	QQ A-367
AMS 4068	ASTM B221	ASTM B316	MIL A-8920	QQ A-430
ASTM B209	ASTM B241	MIL A-46118	QQ A-250\30	SAE J454

ویژگی ساخت و عملیات آلومینیوم 2219

آلومینیوم 2219 را می توان در حالت آنیل ماشینکاری کرد. در شرایط گرمایشی ، این آلیاژ برای ماشین کاری بسیار دشوار است. روغن کاری پایه روغن برای انجام عملیات ماشینکاری استفاده می شود.

• شکل دهی
  آلومینیوم 2219 با استفاده از تکنیک های معمولی می تواند شکل دهی شود.
• جوشکاری
  برای جلوگیری از ترک خوردگی ، می توان از آلیاژ آلومینیوم 2219 با استفاده از جوش و تکنیک های جوشکاری گاز با احتیاط زیاد جوشکاری کرد. این فرآیند به منظور حفظ خاصیت مقاومت در برابر خوردگی این آلیاژ ، عملیات حرارتی را پیشنهاد داد.
• حرارت دهی
  آلومینیوم 2219 را می توان در دمای 538 درجه سانتیگراد (1000 درجه نهایت) تحت حرارت قرار داد و به دنبال آن در آب سرد فرو برد.
• فرم دهی
  برای حفظ خاصیت مقاومت در برابر خوردگی می توان از آلیاژ آلومینیوم 2219 استفاده کرد.
• آنیل
  آلومینیوم 2219 در مدت زمان کافی در 538 درجه سانتیگراد (1000 درجه نهایت) آنیل می شود و پس از آن در آب سرد فرو می رود.
• تمپر
  آلومینیوم 2219 می تواند در دمای 190 درجه سانتیگراد (375 درجه نهایت) برای مدت زمان مختلف پس از پخت و پز و پخت شدن پیری شود.
• فرجینگ
  برای فرجینگ می تواند به مدت 18 ساعت در دمای 190 درجه سانتیگراد (375 درجه فارنهایت) تمپر کند و فرم های نوع ورق یا پلیت می توانند در دمای 190 درجه سانتیگراد (375 درجه نهایت) به مدت 36 ساعت تمپر شوند و به دنبال آن سرد کاری در هوا انجام شود.

خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ 2219

آلیاژ آلومینیوم 2219 بطور خاص از مقاومت بالا در برابر شکستگی برخوردار است ، قابل جوشکاری و در برابر ترک خوردگی در برابر استرس مقاوم است.
بنابراین به طور گسترده ای در پوست هواپیماهای مافوق صوت و اعضای سازه استفاده می شود. مخزن استاندارد وزن شاتل فضایی نیز از آلیاژ 2219 ساخته شده است.

آلومینیوم 2219 برای ساخت قطعات استراکچر مناسب است که در جوشکاری های با مقاومت بالا و کاربردهای درجه حرارت بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

کاربرد های آلومینیوم 2219

از این آلیاژ برای ساخت بدنه مخازن سوخت، اجزا سازه و پوسته هواپیماهای مافوق صوت و… استفاده می شود. قابلیت جوشکاری این آلیاژ بسیار بالا و برای قطعاتی که در محدوده دمایی 269- درجه سانتیگراد کار می کنند، مناسب می باشد.
این آلیاژ چقرمگی شکست بالایی دارد و با عملیات T8 مقاومت به ترک ناشی از خوردگی تنشی آن بالا می رود.

به دلیل خواص مکانیکی و حرارتی برجسته، آلومینیوم 2219 در طیف وسیعی از صنایع کاربرد دارد. برخی از مهم‌ترین کاربردهای این آلیاژ شامل موارد زیر است:

• صنایع هوافضا: به دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر حرارت، آلیاژ 2219 در ساخت قطعات هواپیماها و فضاپیماها، به‌ویژه در قسمت‌هایی که با دماهای بالا مواجه هستند، استفاده می‌شود.
• صنایع نظامی: در ساخت تجهیزات نظامی مانند موشک‌ها و تانک‌ها از این آلیاژ استفاده می‌شود، زیرا نیاز به مقاومت در برابر دما و فشار بالا دارند.
• صنایع موتورهای فضایی: این آلیاژ به دلیل مقاومت به حرارت و استحکام در برابر تنش‌های مکانیکی در قطعاتی از موتورهای فضایی که نیاز به تحمل دماهای بالا دارند، استفاده می‌شود.

مقایسه آلومینیوم 2219 با آلیاژهای مشابه

مقایسه با آلومینیوم 2024

آلیاژ 2024 نیز مانند 2219 جزو سری 2000 و آلیاژهای آلومینیوم-مس است. آلیاژ 2024 دارای استحکام کششی بسیار بالاست و در صنایع هوافضا بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با این حال، تفاوت اصلی بین آلومینیوم 2219 و 2024 در مقاومت به حرارت است. آلیاژ 2219 در دماهای بالا مقاومت بهتری از خود نشان می‌دهد و می‌تواند در محیط‌هایی که نیاز به تحمل حرارت بالاست، عملکرد بهتری داشته باشد.

همچنین، آلیاژ 2219 مقاومت به ترک‌خوردگی بهتری نسبت به 2024 دارد که آن را برای کاربردهای سنگین و طولانی مدت مناسب‌تر می‌کند.

مقایسه با آلومینیوم 6061

آلومینیوم 6061 یکی از آلیاژهای پرکاربرد آلومینیوم است که به دلیل تعادل خوبی که بین استحکام و قابلیت شکل‌پذیری دارد، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برخلاف آلیاژ 2219 که مخصوص دماهای بالا و محیط‌های شدید است، 6061 بیشتر در کاربردهای عمومی و سازه‌های معمولی استفاده می‌شود.

همچنین، آلومینیوم 6061 به دلیل داشتن عناصری مانند منیزیم و سیلیکون، مقاومت به خوردگی بهتری دارد، اما استحکام و مقاومت به حرارت آن نسبت به آلومینیوم 2219 کمتر است.

مقایسه با آلومینیوم 7075

آلومینیوم 7075 یکی از قوی‌ترین آلیاژهای آلومینیوم است که حاوی مقدار زیادی روی است. این آلیاژ در صنایعی که نیاز به استحکام بسیار بالا دارند، مانند هوافضا و صنایع نظامی، کاربرد دارد.

با این حال، در مقایسه با آلومینیوم 2219، آلیاژ 7075 مقاومت کمتری در برابر حرارت دارد و در دماهای بالا عملکرد ضعیف‌تری از خود نشان می‌دهد. همچنین، آلیاژ 7075 مقاومت به ترک‌خوردگی کمتری نسبت به 2219 دارد و جوشکاری آن نیز دشوارتر است.

مقایسه با آلومینیوم 5083

آلیاژ 5083 از سری آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم است که بیشتر به دلیل مقاومت به خوردگی عالی‌اش شناخته می‌شود. این آلیاژ در صنایع دریایی و محیط‌های خورنده کاربرد زیادی دارد.

در مقایسه با آلومینیوم 2219، 5083 استحکام و مقاومت به حرارت کمتری دارد، اما در محیط‌های مرطوب و خورنده عملکرد بسیار بهتری از خود نشان می‌دهد.

خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ 2219 ذر یک کلام

آلومینیوم آلیاژی 2219 یکی از آلیاژهای با استحکام بالا و مقاومت به حرارت در سری 2000 آلومینیوم است که به دلیل خواص مکانیکی و فیزیکی ویژه‌اش، به خصوص در صنایع هوافضا و نظامی بسیار پرکاربرد است.

در مقایسه با آلیاژهای مشابه مانند 2024، 6061 و 7075، این آلیاژ به دلیل مقاومت به حرارت و قابلیت جوشکاری برتری‌هایی دارد، اگرچه در برخی کاربردها ممکن است گزینه‌های دیگری نیز مناسب‌تر باشند.

با توجه به خواص منحصربه‌فرد آلیاژ 2219، می‌توان آن را به عنوان یکی از مهم‌ترین آلیاژهای آلومینیوم برای محیط‌های پرتنش و دماهای بالا معرفی کرد.