De kracht en hardheid vanaluminiumlegeringenvariëren aanzienlijk afhankelijk van de legeringskwaliteit (zoals 6061, 7075, 2024, enz.) en de warmtebehandelingstoestand (zoals T4, T6, T651, enz.).prestatiegegevens, drukdragendheid en toepassingsscenarios:
I. Vergelijking van de sterkte en hardheid van de gebruikelijke soorten aluminiumlegeringen
1Aluminiumlegering van de serie 6 (bijvoorbeeld 6061-T6)
Sterkte:
Strekkingssterkte: ≥ 290 MPa (gelijk aan ongeveer 29 kg kracht per vierkante millimeter).
Kracht: ≥ 240 MPa (kritische spanning waarbij het materiaal permanent begint te vervormen).
Hardheid:
Brinellhardheid (HB): ≥95 (gelijk aan de hardheid van de inperking gemeten met een stalen bal van 10 mm en een belasting van 3000 kg).
Kenmerken: evenwichtige alomvattende prestaties, corrosiebestendigheid, gemakkelijke verwerking, vaak gebruikt in fietsframes, ski's en mechanische onderdelen.
2Aluminiumlegering van de serie 7 (bijvoorbeeld 7075-T6)
Sterkte:
Strekkingssterkte: ≥ 572 MPa (bijna gelijk aan de sterkte van gewoon staal).
Vermogensterkte: ≥ 503 MPa.
Hardheid:
Brinellhardheid (HB): ≥ 150 (hardheid dicht bij medium koolstofstaal).
Kenmerken: hoge sterkte en hoge hardheid, algemeen bekend als "luchtvaartuig-grade aluminium legering", gebruikt voor vliegtuig structurele onderdelen, high-end malen, en raceauto onderdelen.
3. 2 seriealuminiumlegering(bijvoorbeeld 2024-T3)
Sterkte:
Strekkracht: ≥470 MPa.
Vermogensterkte: ≥ 325 MPa.
Hardheid:
Brinellhardheid (HB): ≥ 120.
Kenmerken: Sterkte is slechts op de 7 serie, met een goede taaiheid, gebruikt voor luchtvaartskins en hoge sterkte bouten.
4. 5 seriealuminiumlegering(bijvoorbeeld 5052-H32)
Sterkte:
Tensile sterkte: ≥ 215 MPa.
Vermogensterkte: ≥ 145 MPa.
Hardheid:
Brinellhardheid (HB): ≥ 60.
Kenmerken: Uitstekende corrosiebestendigheid, gemiddelde sterkte, gebruikt voor scheepsdekken, drukvaten en brandstoftankjes voor auto's.
II. Drukslagcapaciteit: hoe wordt deze gekwantificeerd?
De "drukdragendheid" van:aluminiumlegeringenmoet grondig worden beoordeeld in combinatie met de materiaalsterkte, het constructieontwerp en de spanningsvorm (zoals compressie, spanning en scheer):
1. Compressievermogen (uniforme compressie scenario)
Referentie van de formule:
Compressievermogen ≈ opbrengststerkte × veiligheidsfactor (de veiligheidsfactor in de techniek is gewoonlijk 1,5-3,0).
Geval:
De opbrengst van7075-T6 aluminiumlegeringis 503 MPa. Als de veiligheidsgraad 2 is.0, is de toelaatbare druksterkte 251,5 MPa (equivalent aan ongeveer 2515 ton druk per vierkante meter).
In praktische toepassingen, zoals vliegtuiglandingsgestel, is structurele optimalisatie (zoals holle buisvormige ontwerpen) vereist om de compressiestabiliteit te verbeteren.
2. Treksterkte (trekscenario)
Direct overeenkomstige indicatoren: de treksterkte is de maximale spanning voordat het materiaal breekt.
De treksterkte van 6061-T6 is 290 MPa, wat kan worden begrepen als een aluminiumstaaf met een diameter van 10 mm die een trekkracht van ongeveer 22,7 kilonewtons (ongeveer 2,3 ton) kan weerstaan.
3Snijsterkte (scenario van scheerkracht)
Empirische formule: snijsterkte ≈ treksterkte × 0,6-0,8 (een beetje verschillend voor verschillende legeringen).
De treksterkte van aluminiumlegering 2024-T3 is 470 MPa en de snijsterkte ongeveer 282-376 MPa.
III. Belangrijkste factoren die van invloed zijn op de sterkte en hardheid
1. Legeringselementen en warmtebehandeling
Vaste oplossing + verouderingsbehandeling:6061 aluminiumlegeringwordt behandeld met T6 (vaste oplossing + kunstmatige veroudering), wordt de sterkte met ongeveer 50% verhoogd in vergelijking met de ongebehandelde toestand (O-toestand).
Typische elementeneffecten:
Zink (serie 7): vormt versterkende fase AlZnMgCu, waardoor de sterkte aanzienlijk wordt verbeterd.
Koper (2 serie): vormt Al2Cu-fase, waardoor de hardheid en hittebestendigheid worden verhoogd.
2Verwerkingstechnologie
Extruderingsgieten:6063 aluminiumlegeringHet profiel verfijnt de korrels door middel van extrusie en de sterkte wordt met 20%-30% verhoogd in vergelijking met de gietstand.
Koudharding: Bijvoorbeeld na koude vervorming (H32-toestand) van 5052 aluminiumlegering wordt de opbrengststerkte met ongeveer 50% verhoogd in vergelijking met de glanstoestand (O-toestand).
3Omgevingsfactoren
Temperatuur: de sterkte van aluminiumlegering neemt bij hoge temperatuur aanzienlijk af (bijvoorbeeld daalt de treksterkte van 6061-T6 bij 200°C tot 60% van de kamertemperatuur).
Corrosie: Nadat de oppervlakte-oxidefilm beschadigd is, kan de sterkte worden verminderd als gevolg van corrosieputten (die moeten worden beschermd door processen zoals anodiseren).
IV. Sterkteontwerp in toepassingsscenario's
1. Autowielnoot (6061-T6 aluminiumlegering)
Ontwerpvereisten: het moet bestand zijn tegen het gewicht van het voertuig, de impact op de weg en de centrifugale kracht, de treksterkte moet ≥ 260 MPa zijn en de levensduur bij vermoeidheid ≥ 1 miljoen cycli.
Structurele optimalisatie: er wordt een lichtgewicht ontwerp van het spakentype aangenomen en er wordt gebruik gemaakt van een eindige-elementanalyse (FEA) om een uniforme spanningsverdeling te garanderen.
2. Motorbeugel voor luchtvaartuigen (aluminiumlegering 7075-T651)
Extreme werkomstandigheden: bestand tegen hoge temperaturen (≤ 120°C) en trillingsbelastingen, moet de krachttest ≥ 480 MPa bedragen en moet de breuksterkte-test (zoals KIC-waarde ≥ 24 MPa·√m) worden doorstaan.
3Gebouwmuurprofiel (6063-T5 aluminiumlegering)
Berekening van de belasting: het moet bestand zijn tegen winddruk (zoals 5000 Pa) en doodgewicht, en de toelaatbare spanning is 1/1,8 van de opbrengststerkte (160 MPa) = 89 MPa om veiligheidsredundantie te garanderen.
V. Hoe een geschiktealuminiumlegering?
Sorteren naar sterktevereisten:
Lage sterkte (< 200 MPa): 5 serie (5052), 3 serie (3003) → corrosiebestendige scenario's (zoals containers en leidingen).
Middelsterkte (200-400 MPa): 6 serie (6061/6063) → structurele onderdelen (zoals deuren en ramen, industriële kaders).
Hoge sterkte (> 400 MPa): 2e serie (2024), 7e serie (7075) → ruimtevaart, machines voor grote belastingen.
Gecombineerd met verwerkbaarheid:
Voor scenario's waarbij het lassen vereist is, kies 5 serie (aluminium-magnesiumlegering) of 6 serie (goede lasbaarheid) en vermijd 2 serie en 7 serie (met koper en zink,gemakkelijk scheuren tijdens het lassen).
Samenvatting
De sterkte en hardheid van aluminiumlegeringen kunnen in een breed bereik worden aangepast door middel van legeringsontwerp en procescontrole, van "zacht als een blik" (zuiver aluminium) tot "sterk als staal" (7075-T6).De werkelijke drukdragendheid moet volledig worden beoordeeld in combinatie met het merkHet wordt aanbevolen om de veiligheid te waarborgen door mechanische tests (zoals trek- en compressie-tests) of door verwijzing naar industrienormen (zoals ASTM,GB/T) in de techniek.
De kracht en hardheid vanaluminiumlegeringenvariëren aanzienlijk afhankelijk van de legeringskwaliteit (zoals 6061, 7075, 2024, enz.) en de warmtebehandelingstoestand (zoals T4, T6, T651, enz.).prestatiegegevens, drukdragendheid en toepassingsscenarios:
I. Vergelijking van de sterkte en hardheid van de gebruikelijke soorten aluminiumlegeringen
1Aluminiumlegering van de serie 6 (bijvoorbeeld 6061-T6)
Sterkte:
Strekkingssterkte: ≥ 290 MPa (gelijk aan ongeveer 29 kg kracht per vierkante millimeter).
Kracht: ≥ 240 MPa (kritische spanning waarbij het materiaal permanent begint te vervormen).
Hardheid:
Brinellhardheid (HB): ≥95 (gelijk aan de hardheid van de inperking gemeten met een stalen bal van 10 mm en een belasting van 3000 kg).
Kenmerken: evenwichtige alomvattende prestaties, corrosiebestendigheid, gemakkelijke verwerking, vaak gebruikt in fietsframes, ski's en mechanische onderdelen.
2Aluminiumlegering van de serie 7 (bijvoorbeeld 7075-T6)
Sterkte:
Strekkingssterkte: ≥ 572 MPa (bijna gelijk aan de sterkte van gewoon staal).
Vermogensterkte: ≥ 503 MPa.
Hardheid:
Brinellhardheid (HB): ≥ 150 (hardheid dicht bij medium koolstofstaal).
Kenmerken: hoge sterkte en hoge hardheid, algemeen bekend als "luchtvaartuig-grade aluminium legering", gebruikt voor vliegtuig structurele onderdelen, high-end malen, en raceauto onderdelen.
3. 2 seriealuminiumlegering(bijvoorbeeld 2024-T3)
Sterkte:
Strekkracht: ≥470 MPa.
Vermogensterkte: ≥ 325 MPa.
Hardheid:
Brinellhardheid (HB): ≥ 120.
Kenmerken: Sterkte is slechts op de 7 serie, met een goede taaiheid, gebruikt voor luchtvaartskins en hoge sterkte bouten.
4. 5 seriealuminiumlegering(bijvoorbeeld 5052-H32)
Sterkte:
Tensile sterkte: ≥ 215 MPa.
Vermogensterkte: ≥ 145 MPa.
Hardheid:
Brinellhardheid (HB): ≥ 60.
Kenmerken: Uitstekende corrosiebestendigheid, gemiddelde sterkte, gebruikt voor scheepsdekken, drukvaten en brandstoftankjes voor auto's.
II. Drukslagcapaciteit: hoe wordt deze gekwantificeerd?
De "drukdragendheid" van:aluminiumlegeringenmoet grondig worden beoordeeld in combinatie met de materiaalsterkte, het constructieontwerp en de spanningsvorm (zoals compressie, spanning en scheer):
1. Compressievermogen (uniforme compressie scenario)
Referentie van de formule:
Compressievermogen ≈ opbrengststerkte × veiligheidsfactor (de veiligheidsfactor in de techniek is gewoonlijk 1,5-3,0).
Geval:
De opbrengst van7075-T6 aluminiumlegeringis 503 MPa. Als de veiligheidsgraad 2 is.0, is de toelaatbare druksterkte 251,5 MPa (equivalent aan ongeveer 2515 ton druk per vierkante meter).
In praktische toepassingen, zoals vliegtuiglandingsgestel, is structurele optimalisatie (zoals holle buisvormige ontwerpen) vereist om de compressiestabiliteit te verbeteren.
2. Treksterkte (trekscenario)
Direct overeenkomstige indicatoren: de treksterkte is de maximale spanning voordat het materiaal breekt.
De treksterkte van 6061-T6 is 290 MPa, wat kan worden begrepen als een aluminiumstaaf met een diameter van 10 mm die een trekkracht van ongeveer 22,7 kilonewtons (ongeveer 2,3 ton) kan weerstaan.
3Snijsterkte (scenario van scheerkracht)
Empirische formule: snijsterkte ≈ treksterkte × 0,6-0,8 (een beetje verschillend voor verschillende legeringen).
De treksterkte van aluminiumlegering 2024-T3 is 470 MPa en de snijsterkte ongeveer 282-376 MPa.
III. Belangrijkste factoren die van invloed zijn op de sterkte en hardheid
1. Legeringselementen en warmtebehandeling
Vaste oplossing + verouderingsbehandeling:6061 aluminiumlegeringwordt behandeld met T6 (vaste oplossing + kunstmatige veroudering), wordt de sterkte met ongeveer 50% verhoogd in vergelijking met de ongebehandelde toestand (O-toestand).
Typische elementeneffecten:
Zink (serie 7): vormt versterkende fase AlZnMgCu, waardoor de sterkte aanzienlijk wordt verbeterd.
Koper (2 serie): vormt Al2Cu-fase, waardoor de hardheid en hittebestendigheid worden verhoogd.
2Verwerkingstechnologie
Extruderingsgieten:6063 aluminiumlegeringHet profiel verfijnt de korrels door middel van extrusie en de sterkte wordt met 20%-30% verhoogd in vergelijking met de gietstand.
Koudharding: Bijvoorbeeld na koude vervorming (H32-toestand) van 5052 aluminiumlegering wordt de opbrengststerkte met ongeveer 50% verhoogd in vergelijking met de glanstoestand (O-toestand).
3Omgevingsfactoren
Temperatuur: de sterkte van aluminiumlegering neemt bij hoge temperatuur aanzienlijk af (bijvoorbeeld daalt de treksterkte van 6061-T6 bij 200°C tot 60% van de kamertemperatuur).
Corrosie: Nadat de oppervlakte-oxidefilm beschadigd is, kan de sterkte worden verminderd als gevolg van corrosieputten (die moeten worden beschermd door processen zoals anodiseren).
IV. Sterkteontwerp in toepassingsscenario's
1. Autowielnoot (6061-T6 aluminiumlegering)
Ontwerpvereisten: het moet bestand zijn tegen het gewicht van het voertuig, de impact op de weg en de centrifugale kracht, de treksterkte moet ≥ 260 MPa zijn en de levensduur bij vermoeidheid ≥ 1 miljoen cycli.
Structurele optimalisatie: er wordt een lichtgewicht ontwerp van het spakentype aangenomen en er wordt gebruik gemaakt van een eindige-elementanalyse (FEA) om een uniforme spanningsverdeling te garanderen.
2. Motorbeugel voor luchtvaartuigen (aluminiumlegering 7075-T651)
Extreme werkomstandigheden: bestand tegen hoge temperaturen (≤ 120°C) en trillingsbelastingen, moet de krachttest ≥ 480 MPa bedragen en moet de breuksterkte-test (zoals KIC-waarde ≥ 24 MPa·√m) worden doorstaan.
3Gebouwmuurprofiel (6063-T5 aluminiumlegering)
Berekening van de belasting: het moet bestand zijn tegen winddruk (zoals 5000 Pa) en doodgewicht, en de toelaatbare spanning is 1/1,8 van de opbrengststerkte (160 MPa) = 89 MPa om veiligheidsredundantie te garanderen.
V. Hoe een geschiktealuminiumlegering?
Sorteren naar sterktevereisten:
Lage sterkte (< 200 MPa): 5 serie (5052), 3 serie (3003) → corrosiebestendige scenario's (zoals containers en leidingen).
Middelsterkte (200-400 MPa): 6 serie (6061/6063) → structurele onderdelen (zoals deuren en ramen, industriële kaders).
Hoge sterkte (> 400 MPa): 2e serie (2024), 7e serie (7075) → ruimtevaart, machines voor grote belastingen.
Gecombineerd met verwerkbaarheid:
Voor scenario's waarbij het lassen vereist is, kies 5 serie (aluminium-magnesiumlegering) of 6 serie (goede lasbaarheid) en vermijd 2 serie en 7 serie (met koper en zink,gemakkelijk scheuren tijdens het lassen).
Samenvatting
De sterkte en hardheid van aluminiumlegeringen kunnen in een breed bereik worden aangepast door middel van legeringsontwerp en procescontrole, van "zacht als een blik" (zuiver aluminium) tot "sterk als staal" (7075-T6).De werkelijke drukdragendheid moet volledig worden beoordeeld in combinatie met het merkHet wordt aanbevolen om de veiligheid te waarborgen door mechanische tests (zoals trek- en compressie-tests) of door verwijzing naar industrienormen (zoals ASTM,GB/T) in de techniek.
