خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۲۲۱۹

خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۲۲۱۹ از سری گروه ۲۰۰۰ را در این مقاله مطالعه نمایید. از این آلیاژ برای ساخت بدنه مخازن و هواپیما استفاده می شود.

آلیاژ آلومینیوم ۲۲۱۹ یک آلیاژ در خانواده آلومینیوم مس ساخته شده از سری ۲۰۰۰ 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 ۲۰۰ تا ۲۵۰ 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 ۲۲۱۹ را می توان در یک آلیاژ خالص مانند ۱۰۵۰ 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 ۲۲۱۹ و مقایسه با آلیاژهای مشابه

آلومینیوم آلیاژی ۲۲۱۹ 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 ۲۲۱۹، کاربردهای آن و مقایسه آن با دیگر آلیاژهای آلومینیوم خواهیم پرداخت.

معرفی آلومینیوم آلیاژی ۲۲۱۹

آلیاژ ۲۲۱۹ از سری آلیاژهای آلومینیوم-مس (سری ۲۰۰۰) است که به دلیل وجود درصد بالای مس (حدود ۶٫۳%) 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 ۲۲۱۹ ارائه می دهد.

ترکیب شیمیایی آلومینیوم آلیاژ ۲۲۱۹

• آلومینیوم (Al): حدود ۹۱٫۵ تا ۹۳٫۷%
• مس (Cu): 5.8 تا ۶٫۸%
• منگنز (Mn): 0.2 تا ۰٫۴%
• آهن (Fe): حداکثر ۰٫۳%
• تیتانیوم (Ti): 0.02 تا ۰٫۱%
• سیلیکون (Si): حداکثر ۰٫۲%

جدول زیر ترکیب شیمیایی آلومینیوم ۲۲۱۹ 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 ۲۲۱۹

جدول زیر خواص مکانیکی آلومینیوم ۲۲۱۹ را نشان می دهد.

خواص مکانیکی تیپیک آلومینیوم آلیاژ ۲۲۱۹

• استحکام کششی بالا: یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های آلیاژ ۲۲۱۹، 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 ۲۲۱۹ قادر است در دماهای بالا (تا ۳۱۵ 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 ۲۲۱۹ قابلیت جوشکاری خوبی دارد و می‌توان آن را به راحتی با استفاده از روش‌های متداول جوشکاری آلومینیوم جوش داد.

جدول زیر خواص فیزیکی آلومینیوم ۲۲۱۹ را نشان می دهد.

خصوصیات حرارتی آلومینیوم ۲۲۱۹

خصوصیات حرارتی آلومینیوم ۲۲۱۹ در جدول زیر آورده شده است.

سایر استاندارد های معادل آلومینیوم آلیاژ ۲۲۱۹

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 ۲۲۱۹ عبارتند از:

ویژگی ساخت و عملیات آلومینیوم ۲۲۱۹

آلومینیوم ۲۲۱۹ 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 ۲۲۱۹ با استفاده از تکنیک های معمولی می تواند شکل دهی شود.
• جوشکاری
  برای جلوگیری از ترک خوردگی ، می توان از آلیاژ آلومینیوم ۲۲۱۹ 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 ۲۲۱۹ را می توان در دمای ۵۳۸ درجه سانتیگراد (۱۰۰۰ 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 ۲۲۱۹ استفاده کرد.
• آنیل
  آلومینیوم ۲۲۱۹ در مدت زمان کافی در ۵۳۸ درجه سانتیگراد (۱۰۰۰ درجه نهایت) آنیل می شود و پس از آن در آب سرد فرو می رود.
• تمپر
  آلومینیوم ۲۲۱۹ می تواند در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد (۳۷۵ درجه نهایت) برای مدت زمان مختلف پس از پخت و پز و پخت شدن پیری شود.
• فرجینگ
  برای فرجینگ می تواند به مدت ۱۸ ساعت در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد (۳۷۵ درجه فارنهایت) تمپر کند و فرم های نوع ورق یا پلیت می توانند در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد (۳۷۵ درجه نهایت) به مدت ۳۶ ساعت تمپر شوند و به دنبال آن سرد کاری در هوا انجام شود.

خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۲۲۱۹

آلیاژ آلومینیوم ۲۲۱۹ 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 ۲۲۱۹ ساخته شده است.

آلومینیوم ۲۲۱۹ 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 ۲۲۱۹

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 ۲۶۹- 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 ۲۲۱۹ 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 ۲۲۱۹ 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 ۲۲۱۹ با آلیاژهای مشابه

مقایسه با آلومینیوم ۲۰۲۴

آلیاژ ۲۰۲۴ نیز مانند ۲۲۱۹ جزو سری ۲۰۰۰ و آلیاژهای آلومینیوم-مس است. آلیاژ ۲۰۲۴ دارای استحکام کششی بسیار بالاست و در صنایع هوافضا بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با این حال، تفاوت اصلی بین آلومینیوم ۲۲۱۹ و ۲۰۲۴ در مقاومت به حرارت است. آلیاژ ۲۲۱۹ 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 ۲۲۱۹ مقاومت به ترک‌خوردگی بهتری نسبت به ۲۰۲۴ دارد که آن را برای کاربردهای سنگین و طولانی مدت مناسب‌تر می‌کند.

مقایسه با آلومینیوم ۶۰۶۱

آلومینیوم ۶۰۶۱ 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 ۲۲۱۹ که مخصوص دماهای بالا و محیط‌های شدید است، ۶۰۶۱ بیشتر در کاربردهای عمومی و سازه‌های معمولی استفاده می‌شود.

همچنین، آلومینیوم ۶۰۶۱ به دلیل داشتن عناصری مانند منیزیم و سیلیکون، مقاومت به خوردگی بهتری دارد، اما استحکام و مقاومت به حرارت آن نسبت به آلومینیوم ۲۲۱۹ کمتر است.

مقایسه با آلومینیوم ۷۰۷۵

آلومینیوم ۷۰۷۵ 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 ۲۲۱۹، آلیاژ ۷۰۷۵ مقاومت کمتری در برابر حرارت دارد و در دماهای بالا عملکرد ضعیف‌تری از خود نشان می‌دهد. همچنین، آلیاژ ۷۰۷۵ مقاومت به ترک‌خوردگی کمتری نسبت به ۲۲۱۹ دارد و جوشکاری آن نیز دشوارتر است.

مقایسه با آلومینیوم ۵۰۸۳

آلیاژ ۵۰۸۳ 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 ۲۲۱۹، ۵۰۸۳ 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 ۲۲۱۹ ذر یک کلام

آلومینیوم آلیاژی ۲۲۱۹ یکی از آلیاژهای با استحکام بالا و مقاومت به حرارت در سری ۲۰۰۰ 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 ۲۰۲۴، ۶۰۶۱ و ۷۰۷۵، 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 ۲۲۱۹، می‌توان آن را به عنوان یکی از مهم‌ترین آلیاژهای آلومینیوم برای محیط‌های پرتنش و دماهای بالا معرفی کرد.