Wszystko o aluminium 2024 (właściwości, wytrzymałość i zastosowanie)

Każdy stop zawiera określony procent pierwiastków stopowych, które nadają aluminium bazowemu pewne korzystne właściwości. W stopie aluminium 2024 te procenty pierwiastków to nominalnie 4,4% miedzi, 1,5% magnezu i 0,6% manganu. Ten podział wyjaśnia, dlaczego aluminium 2024 jest znane ze swojej wysoka wytrzymałość, ponieważ miedź, magnez i mangan znacznie zwiększają wytrzymałość stopów aluminium. Jednak ta moc ma wadę. Wysoki udział miedzi w aluminium 2024 znacznie zmniejsza jego odporność na korozję. Zwykle występują śladowe ilości pierwiastków zanieczyszczających (krzem , żelazo, cynk, tytan itp.), ale są to celowe tolerancje podane tylko na życzenie kupującego. Jego gęstość wynosi 2,77 g/cm3 (0,100 lb/in3), nieco więcej niż czystego aluminium (2,7 g/cm3, 0,098 lb /in3).2024 aluminium jest bardzo łatwe w obróbce i ma dobrą skrawalność, co pozwala na cięcie i wytłaczanie w razie potrzeby.
Jak wspomniano, gołe stopy aluminium 2024 korodują łatwiej niż większość innych stopów aluminium. Producenci radzą sobie z tym, pokrywając te podatne stopy warstwą metalu odpornego na korozję (zwanego „cynkowaniem” lub „okładziną”). Powłoka ta jest czasami wysoko- czystego aluminium lub nawet innego stopu, i jest najbardziej popularny w platerowanych blachach, gdzie pierwotny stop może być umieszczony pomiędzy warstwami okładziny. Platerowane aluminium jest tak popularne, że opracowano i szeroko stosuje się szereg produktów AlClad, aby zapewnić najlepsze oba światy w przypadku stopów słabo korozyjnych, takich jak 2024. Ten rozwój sprawia, że ​​aluminium 2024 jest szczególnie przydatne, ponieważ jego wytrzymałość można osiągnąć tam, gdzie zwykłe stopy uległyby degradacji.
Niektóre stopy aluminium, takie jak serie 2xxx, 6xxx i 7xxx, można wzmocnić za pomocą procesu zwanego obróbką cieplną. Proces ten polega na podgrzaniu stopu do określonej temperatury w celu wymieszania lub „homogenizacji” pierwiastków stopowych w metalu nieszlachetnym, a następnie hartowanie w roztworze w celu zablokowania elementów na miejscu. Ten krok nazywa się „obróbką cieplną w roztworze”. Pierwiastki te są niestabilne, a gdy przedmiot obrabiany ochładza się, wytrącają się z „roztworu” aluminium jako związki (na przykład atomy miedzi wytrącają się się jako Al2Cu). Związki te zwiększają ogólną wytrzymałość stopu poprzez interakcję z mikrostrukturą aluminium, proces znany jako „starzenie”. Zrozumienie procesu obróbki cieplnej rozpuszczania i starzenia jest ważne, ponieważ aluminium 2024 występuje w wielu typach i ma oznaczenia takie jak 2024-T4, 2024-T59, 2024-T6 itp., w zależności od sposobu wykonania tych kroków.
Najlepsze właściwości wytrzymałościowe aluminium typu 2024 wynikają nie tylko z jego składu, ale także z procesu obróbki cieplnej. Istnieje wiele różnych procedur „odpuszczania” aluminium (oznaczone jako -Tx, gdzie x to liczba o długości od 1 do 5 cyfr ) i chociaż są z tego samego stopu, wszystkie mają swoje unikalne właściwości. Pierwsza cyfra po literze „T” oznacza podstawową metodę obróbki cieplnej, a opcjonalne cyfry od drugiej do piątej wskazują określoną jakość produkcji. Na przykład w stan 2024-T42, „4” wskazuje, że stop jest poddany obróbce cieplnej rozpuszczającej i naturalnie starzony, ale „2” oznacza, że ​​metal musi zostać poddany obróbce cieplnej przez kupującego. System może być mylący, więc w tym artykule pokaże tylko wartości wytrzymałości dla bardziej podstawowego hartowanego aluminium 2024-T4.
Istnieją pewne właściwości mechaniczne, które można wykorzystać do określenia stopów aluminium. W przypadku stopów, takich jak aluminium 2024, niektóre ważne pomiary to wytrzymałość graniczna, granica plastyczności, wytrzymałość na ścinanie, wytrzymałość zmęczeniowa oraz moduł sprężystości i ścinania. Wartości te dadzą pojęcia o skrawalności, wytrzymałości i potencjalnych zastosowaniach materiału i są podsumowane w Tabeli 1 poniżej.
Granica plastyczności i wytrzymałość końcowa to maksymalne naprężenia, które powodują odpowiednio nietrwałą i trwałą deformację próbek stopu. Bardziej dogłębne omówienie tych wartości można znaleźć w naszym artykule na temat stopu aluminium 7075. Są one ważne, gdy stopy są stosowane w zastosowaniach statycznych, w których nie powinny wystąpić trwałe odkształcenia, na przykład w budynkach lub urządzeniach bezpieczeństwa. 2024 aluminium ma imponujące granice wytrzymałości i plastyczności wynoszące 469 MPa (68 000 psi) i 324 MPa (47 000 psi), co czyni je atrakcyjnym dla materiałów o wysokiej wytrzymałości materiałów konstrukcyjnych, takich jak rury aluminiowe.
Wreszcie moduł sprężystości i moduł ścinania to parametry, które pokazują, jak „sprężysty” dany materiał ma się odkształcać. Dają dobre wyobrażenie o odporności materiału na odkształcenia trwałe. Stop aluminium 2024 ma moduł sprężystości 73,1 GPa (10600 ksi) i moduł ścinania 28 GPa (4060 ksi), który jest nawet wyższy niż w przypadku innych stopów lotniczych o wysokiej wytrzymałości, takich jak aluminium 7075.
Aluminium typu 2024 ma doskonałą obrabialność, dobrą urabialność, wysoką wytrzymałość i może być platerowane w celu ochrony przed korozją, co czyni go doskonałym wyborem do zastosowań w samolotach i pojazdach.


Czas postu: 30 czerwca 2022 r