Einführung von Aluminiumlegierungspulver
Eine Aluminiumlegierung ist eine Legierung aus Aluminium und anderen Elementen wie Kupfer, Magnesium, Zink und Silizium. Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch Eigenschaften wie geringes Gewicht, hohe Festigkeit, gute elektrische Leitfähigkeit und hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus. Aufgrund dieser Eigenschaften finden Aluminiumlegierungen in verschiedenen Bereichen breite Anwendung, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, im Bauwesen und bei elektronischen Geräten.
Klassifizierung von Aluminiumlegierungspulver
Aluminiumlegierungspulver werden im Allgemeinen in zwei Hauptkategorien eingeteilt, je nachdem, ob sie durch Wärmebehandlung verfestigt werden können:
Pulver aus einer wärmebehandelbaren Aluminiumlegierung:
Die Eigenschaften dieser Legierungen lassen sich durch Verfahren wie Wärmebehandlung, Abschrecken und Auslagern verbessern. Zu den gängigen Serien gehören 2xxx (Aluminium-Kupfer-Legierung), 6xxx (Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung), 7xxx (Aluminium-Zink-Legierung) usw. Diese Legierungen werden typischerweise in Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Festigkeit erfordern, wie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt sowie im Transportwesen.
Pulver aus einer nicht wärmebehandelbaren Aluminiumlegierung:
Die Festigkeit dieser Legierungen wird hauptsächlich durch Kaltverfestigung oder durch Zugabe von Legierungselementen wie Mangan und Magnesium erhöht,
darunter die Serien 1xxx (reines Aluminium), 3xxx (Aluminium-Mangan-Legierung) und 5xxx (Aluminium-Magnesium-Legierung). Diese Werkstoffe finden häufig in der Verpackungsindustrie, im Bauwesen und in der Schifffahrt Anwendung.
Aluminiumlegierungspulver der Serie 1XXX
Die Aluminiumlegierungen der 1xxx-Reihe, auch als Reinaluminium-Reihe bekannt, zeichnen sich durch einen hohen Aluminiumgehalt aus, der in der Regel über 99% liegt. Diese Legierungen weisen bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften auf
Aufgrund ihrer hohen Reinheit eignen sie sich hervorragend für bestimmte Anwendungsbereiche, darunter Elektrokabel, Lebensmittel- und Chemieverpackungen, Wärmetauscher und Heizkörper sowie Dekorplatten.
Aluminiumlegierungspulver der Serie 1xxx, darunter 1050, 1350, 1100,
1199 usw. Güteklassen. Die Mikrostruktur dieser Aluminiumlegierungen der 1xxx-Reihe besteht hauptsächlich aus Kristallen aus reinem Aluminium. Die Körner sind in der Regel groß.
Mit geringer innerer Spannung. Da fast keine Legierungselemente enthalten sind,
In 1xxx gibt es keine nennenswerten zweiten Phasen oder Verstärkungsphasen.
Serie. Ihre Zugfestigkeit liegt je nach
der Grad der Kaltverfestigung.
Optische Mikroskopaufnahme von 1050
Aluminiumlegierungspulver der Serie 2XXX
Die Aluminiumlegierungen der 2xxx-Reihe, die oft als Al-Cu-Legierungen bezeichnet werden, enthalten Kupfer als Hauptlegierungselement. Diese Legierungsreihe ist bekannt für ihre hohe Festigkeit und ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften und eignet sich besonders für die Luft- und Raumfahrt, die Rüstungsindustrie sowie die Sportindustrie, in denen hohe Anforderungen an
Festigkeit, gute Ermüdungsbeständigkeit und mäßige Korrosionsbeständigkeit.
Gängige Sorten von Aluminiumlegierungspulver der 2xxx-Reihe:
2024: Die Aluminium-Kupfer-Magnesium-Legierung, die eine geringe Menge Mangan enthält, ist eine der am häufigsten verwendeten Legierungen der 2xxx-Reihe.
2014: Aluminium-Kupfer-Silizium-Magnesium-Legierung, geeignet für Hochtemperaturanwendungen.
2219: Aluminium-Kupfer-Vanadium, mit hervorragender Hochtemperaturfestigkeit
sowie Schweißeigenschaften.
Ihre Zugfestigkeit von etwa 300–500 MPa hängt vom Wärmebehandlungsverfahren ab. Allerdings sind sie aufgrund der Ausscheidung einer zweiten Phase anfällig für Spannungsrisskorrosion (SCC).
Ihre Mikrostruktur weist einige Härtungsphasen auf, vor allem Cu-Al-Phasen (wie z. B. Al₂Cu); diese Partikel der zweiten Phase entstehen durch eine Alterungsbehandlung, wodurch die Festigkeit deutlich erhöht wird.
In der 2xxx-Serie umfasst der Verfestigungsmechanismus eine feste Lösung.
Verstärkung und Ausfällungsverstärkung.
Verfestigung durch Mischkristalle: In Aluminiumlegierungen liegt Kupfer hauptsächlich vor
in Form von Mischkristallen im Kristallgitter von Aluminium. Eine Mischkristallverfestigung tritt auf, wenn sich Kupferatome in Aluminium lösen
Gitter. Diese Kupferatome nehmen die Position einiger Aluminiumatome ein und stören dadurch geringfügig die atomare Anordnung des Kristalls. Dies
Eine Gitterverzerrung erschwert die Bewegung von Versetzungen, wodurch
die Streckgrenze und die Zugfestigkeit des Werkstoffs zu erhöhen.
Ausscheidungshärtung: Der wichtigste Härtungsmechanismus bei den Legierungen der 2xxx-Reihe beruht auf der Bildung von Ausscheidungsphasen, die während des Alterungsprozesses entstehen. Die Hauptausscheidungsphase ist Al₂Cu (als θ-Phase bezeichnet), eine metallische Verbindung, die im Mikrobereich sehr hart und spröde ist und die Bewegung von Versetzungen wirksam behindern kann.
Optische Mikroskopie- und REM-Aufnahmen aus dem Jahr 2024
Aluminiumlegierungspulver der Serie 3XXX
Die Aluminiumlegierungsreihe 3xxx, auch als Al-Mn-Reihe bekannt, ist eine nicht wärmebehandelte Aluminiumlegierung, die durch den Zusatz von Mangan verfestigt wurde. Diese Legierungsreihe findet aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, Bearbeitbarkeit und mäßigen Festigkeit breite Anwendung in verschiedenen Bereichen, darunter im Bauwesen, in der chemischen Verarbeitung, im Wärmetauscherbau und in der Küchenwarenindustrie.
Gängige Sorten von Aluminiumlegierungspulver der 3xxx-Reihe:
3003: Die am häufigsten verwendete Aluminiumlegierung der 3xxx-Reihe, die etwa 1,2% Mangan enthält.
3004: Es enthält einen höheren Anteil an Mangan und Magnesium als 3003, was seine Festigkeit erhöht. Es wird häufig zur Herstellung von Dosen verwendet.
3105: Weist einen etwas höheren Mangan- und Magnesiumgehalt als 3004 auf und wird zur Herstellung von Baumaterialien und Fahrzeugkomponenten verwendet.
Ihre Zugfestigkeit liegt in der Regel zwischen 145 und 290 MPa.
Aluminiumlegierungspulver der Serie 4XXX
Die Aluminiumlegierungen der 4xxx-Reihe bestehen hauptsächlich aus dem Legierungselement Silizium. Diese Legierungsreihe eignet sich besonders für Schweißwerkstoffe und Gussteile, bei denen eine hervorragende Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit erforderlich sind. Der Zusatz von Silizium senkt den Schmelzpunkt von Aluminium erheblich, erhöht dessen Fließfähigkeit und verbessert zudem dessen Verschleißfestigkeit.
Gängige Sorten von Aluminiumlegierungspulver der 4xxx-Reihe:
4043: Der Siliziumgehalt beträgt etwa 5%; es handelt sich um eine der am häufigsten verwendeten Schweißlegierungen.
4047: Der Siliziumgehalt beträgt bis zu 12%; dieser Werkstoff wird in der Regel zur Herstellung von Hochleistungskolben und anderen mechanischen Bauteilen verwendet.
Mikrostruktur von Pulver aus einer 4xxx-Aluminiumlegierung:
Es besteht im Wesentlichen aus einer Matrixphase und einer Verstärkungsphase mit Siliziumdioxidpartikeln, die in der Regel in dispergierter Form vorliegen. Diese Siliziumdioxidpartikel sorgen für eine gewisse Verstärkungswirkung und erhöhen die Härte sowie die Verschleißfestigkeit des Werkstoffs.
Optische Mikroskopie- und REM-Aufnahmen von 4043
Ihre Zugfestigkeit liegt je nach spezifischer Legierungszusammensetzung und Wärmebehandlungszustand bei etwa 100 bis 350 MPa. Aufgrund des Vorhandenseins von Silizium neigen sie zu thermischer Rissbildung.
Aluminiumlegierungspulver der Serie 5XXX
Die Aluminiumlegierungen der 5xxx-Reihe enthalten hauptsächlich Magnesium als Legierungselement. Sie gelten allgemein als Legierungen mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit, hoher Festigkeit und guten Schweißeigenschaften. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich die Legierungen der 5xxx-Reihe besonders für den Einsatz in maritimen Umgebungen, im Transportwesen sowie in der Architektur, wo eine hohe Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist.
Gängige Sorten von Pulver aus Aluminiumlegierungen der 5xxx-Reihe:
5052: Enthält etwa 2,51 TP3T Magnesium und wird häufig bei der Herstellung von Schiffs- und Fahrzeugbauteilen verwendet.
5083: Enthält 4,01 TP3T – 4,91 TP3T Magnesium. Es handelt sich um eine der festesten nicht wärmebehandelten Aluminiumlegierungen, die häufig in Schiffen und anderen Anwendungen mit hohen Festigkeitsanforderungen zum Einsatz kommt.
5754: Enthält etwa 3% Magnesium und weist eine hervorragende Schweißbarkeit auf. Es wird häufig in der Automobilindustrie verwendet.
Aluminiumlegierungspulver der Serie 6XXX
Die Aluminiumlegierungen der 6xxx-Reihe sind weit verbreitete Aluminiumlegierungen, deren Hauptlegierungselemente vor allem Magnesium und Silizium sind. Diese Legierungsreihe zeichnet sich durch hervorragende mechanische Eigenschaften, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und bemerkenswerte Duktilität aus, weshalb sie in den Bereichen Bauwesen, Automobilindustrie und Luft- und Raumfahrt sehr beliebt ist.
Gängige Sorten von Pulver aus Aluminiumlegierungen der 6xxx-Reihe:
6061: Enthält etwa 1,0% Magnesium und 0,6% Silizium. Es handelt sich um eine der am häufigsten verwendeten Legierungen der 6xxx-Reihe, die in großem Umfang für Konstruktionszwecke eingesetzt wird.
6063: Enthält etwa 0,45% – 0,9% Magnesium und etwa 0,2% – 0,6% Silizium. Es wird häufig für Bauprofile und Fensterrahmen verwendet und weist hervorragende Eigenschaften für die Oberflächenbehandlung auf.
6082: Enthält etwa 0,6% – 1,2% Magnesium und etwa 0,7% – 1,3% Silizium. Es weist einen etwas höheren Magnesium- und Siliziumgehalt als 6061 auf und wird häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine höhere Festigkeit erfordern.
Mikrostruktur von Pulver aus einer 6xxx-Aluminiumlegierung:
Sie besteht hauptsächlich aus einer Matrixphase und einer Verstärkungsphase mit Mg₂Si-Ausscheidungen, die sich in der Regel in dispergierter Form während der Auslagerungsbehandlung der Legierungen bilden und die mechanischen Eigenschaften der Legierungen erheblich verbessern.
Optische Mikroskopie von 6061
Ihre Zugfestigkeit liegt je nach spezifischer Legierungszusammensetzung und Wärmebehandlungszustand bei etwa 240 bis 320 MPa. Sie sind anfällig für Spannungsrisskorrosion (SCC).
Aluminiumlegierungspulver der Serie 7XXX
Die Aluminiumlegierungen der 7xxx-Reihe sind hochfeste Aluminiumlegierungen, deren Hauptlegierungselement Zink ist. In der Regel enthalten sie außerdem Magnesium und Kupfer, wodurch diese Legierungen hervorragende mechanische Eigenschaften und eine gute Ermüdungsfestigkeit aufweisen. Aufgrund dieser Eigenschaften sind die Aluminiumlegierungen der 7xxx-Reihe insbesondere in der Luft- und Raumfahrt sowie im militärischen Bereich sehr beliebt.
Gängige Sorten von Aluminiumlegierungspulver der 7xxx-Reihe:
7075: Enthält etwa 5,61 TP3T Zink, 2,51 TP3T Magnesium und 1,61 TP3T Kupfer. Sie ist die bekannteste Legierung der 7xxx-Reihe und wird aufgrund ihrer hervorragenden Gesamtleistung häufig eingesetzt.
7068: Diese Legierung gilt als die festeste handelsübliche Aluminiumlegierung und enthält etwa 8,4% Zink, 2,85% Magnesium und 1,2% Kupfer. Sie zeichnet sich durch eine höhere Festigkeit und eine bessere Verschleißfestigkeit aus.
7050: Enthält etwa 6,21 TP3T Zink, 2,31 TP3T Magnesium und 2,31 TP3T Kupfer. Es wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt und weist eine hervorragende Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf.
Mikrostruktur von Pulver aus einer 7xxx-Aluminiumlegierung:
Es umfasst hauptsächlich die Matrixphase und die Verstärkungsphase, darunter MgZn₂ (ζ-Phase) und Al₂CuMg (Σ-Phase).
Optische Mikroskopie von 7075
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von 7075
Ihre Zugfestigkeit liegt bei etwa 500 bis 700 MPa. Sie sind anfällig für Spannungsrisskorrosion (SCC).
