アルミニウム合金 – 究極ガイド

このガイドでは、アルミニウム合金の特性、種類、用途に焦点を当てて詳しく説明します。アルミニウムとその合金は、多くの分野で人気のある材料です。 エンジニアリング部品 製造プロセス。

アルミニウム合金とは

アルミ合金とは、アルミニウム金属と性能特性を向上させる他の元素で構成される「複合材料」を指します。他の元素には、銅、マグネシウム、シリコン、亜鉛などが含まれます。

アルミニウム合金には、優れた耐腐食性、強度と耐久性の向上など、優れた特性があります。

これらは、自動車、海洋、建設、電子機器など、幅広い業界で使用されています。

アルミニウムとアルミニウム合金の比較

アルミニウムは、高い強度対重量比、耐腐食性、軽量などの優れた特性を持つ天然元素です。

通常、アルミニウム合金という場合、基本的にはアルミニウム材料とは別に他の元素を含む材料を意味します。

金属材料は、望ましい最終特性と用途に応じてさまざまな割合で組み合わせられます。

これら 2 つのアルミニウム材料の完全な比較は次のとおりです。

その他のリソース:

• アルミニウム – 出典: Wikipedia

アルミニウム合金の特性

物理的特性

アルミニウム合金の密度

密度に関しては、アルミニウムの製造工程のどこかでばらつきがあります。

一般的に、これらの合金は鋼鉄や銅などの他の金属よりも密度が低いため、軽量材料を必要とする用途に最適です。

ほとんどのアルミニウム合金の密度は 2.5 g/cm³ ～ 3.0 g/cm³ の範囲です。アルミニウム合金シリーズの密度は以下のようにまとめられます。

アルミニウム合金色

シルバーグレーで、金属的な輝きを放ちます。ただし、合金の種類、製造工程、表面処理によって色が異なります。

アルミニウム合金は、陽極酸化処理、塗装、粉体塗装などの表面処理によって着色することができます。表面処理によって、黒、青、赤、緑など、さまざまな色に染色することができます。

アルミニウム合金の微細構造

アルミニウム合金の微細構造は、その機械的特性および物理的特性を決定する上で極めて重要な役割を果たします。銅、マグネシウム、亜鉛などの合金元素はアルミニウムの微細構造を変化させ、合金の特性に影響を与えます。.

アルミニウムの結晶構造は面心立方 (FCC) ですが、合金元素によって異なる結晶構造が形成されます。たとえば、合金元素としてマンガンを使用すると、六方最密 (HCP) 構造になります。

あるいは、アルミニウム合金は、マクロレベルでは細粒から粗粒の構造として説明できます。ミクロレベルでは、アルミニウム合金は、使用される鋳造プロセスに応じて、樹枝状または等軸の結晶構造を持つ傾向があります。

化学的性質

耐腐食性

アルミニウムとその合金は、優れた耐腐食性で人気があります。通常、表面には薄い保護層が形成されます。

他の合金元素を加えることで、最終製品は最高の耐腐食性を持ちます。

反応性

アルミニウム合金は、酸やアルカリ、さらには鋼鉄などの金属とも非常に反応しやすく、ガルバニック腐食を引き起こします。しかし、銅やマグネシウムなどの耐腐食性元素を添加して保護膜を形成することで、反応性は抑えられます。

アルミニウム合金元素

アルミニウムのさまざまな合金元素を見てみると、次のようになります。

• 銅： これにより、合金はひび割れや腐食に対して耐性を持つようになります。もちろん、硬度と強度も向上します。
• マグネシウム： マグネシウムは、特に海洋環境において、アルミニウム合金の強度、延性、耐腐食性を高めます。
• シリコン： この元素をアルミニウムに加えると、得られる合金の熱疲労耐性、強度、延性、鋳造能力が向上します。
• 亜鉛： この元素をアルミニウムと組み合わせると、応力腐食割れに対する耐性と強度が向上します。
• マンガン： 耐腐食性を向上させながら強度向上に貢献します。
• ニッケル： アルミニウムにニッケルを加えると、低温での強度と靭性が向上します。
• 鉄： より優れた強度と硬度を確保

アルミニウム合金の化学式

アルミニウム合金の化学式は合金に固有であり、添加される元素によって異なります。アルミニウム合金を指定するには、存在する合金元素の割合を示す 4 桁の番号体系が使用されます。

通常、最初の数字は主要な合金元素を表し、2番目の数字は合金の修正、例えば純度や処理を示します。繰り返しますが、特定のAlu合金と修正の分類について詳しく知りたい場合は、3を参照してください。^rd そして4^番目 数字。

良い例としては、次のもので構成される 6061-T6 が挙げられます。

• アルミニウム（97.9%）
• マグネシウム（1.0%）
• シリコン（0.6%）
• 鉄（0.28%）
• 銅（0.2%）
• 亜鉛（0.1%）
• チタン（0.1%）

主な合金元素に基づいて、Al-Mg-Si-Cu と表すこともできます。

機械的性質

アルミニウム合金引張強度

アルミニウム合金にはさまざまな種類があり、それぞれ異なる元素組成で構成されています。そのため、アルミニウム合金の引張強度は、特定の合金とその組成によって異なります。

アルミニウム合金は鋼鉄とは異なり、引張強度が低いのが特徴です。ただし、軽量な素材として知られています。

引張強度を向上させるために、アルミ合金には亜鉛、銅、マグネシウムなどの元素が含まれています。

熱処理や冷間加工など、アルミニウム合金に使用される加工条件が引張強度に影響を与えることは注目に値します。

引張強度の高いアルミニウム合金の 1 つに、亜鉛を主な合金元素として含む 7075-T6 があり、引張強度は約 572 MPa です。6061-T6 や 2024-T3 などの他のアルミニウム合金の引張強度は、それぞれ 276 MPa と 470 MPa です。

アルミニウム合金の強度対重量比

強度対重量比とは、材料の強度を重量に対して表す指標であり、重量が重要な要素となる場合には、重要な検討事項となる。.

アルミニウム合金は、合金組成、加工方法、熱処理などの要因に応じて強度対重量比が異なります。

7000 シリーズのアルミニウム合金は、航空宇宙および軍事用途で使用されている、最も強力な強度と軽量性能を備えています。

アルミニウム合金の弾性係数

弾性率、またはヤング率は、応力下での材料の変形に対する抵抗を表す指標です。アルミニウム合金の構造は、合金の弾性率に影響を与える重要な要素の一つです。.

アルミニウム合金の弾性率は約 62 GPa から 140 GPa の範囲と比較的高いです。

アルミニウム合金のポアソン比

ポアソン比は材料の変形挙動を特徴づける特性であり、アルミニウム合金の種類によって組成が異なる。アルミニウム合金のポアソン比は0.30～0.35の範囲である。.

6061は構造用途で一般的に使用されるアルミニウム合金で、ポアソン比は約0.33です。一方、航空機やその他の高感度用途で使用される7075アルミニウム合金は、ポアソン比が約0.32と低くなっています。.

アルミニウム合金の疲労強度

疲労強度 これは、材料が繰り返し荷重と除荷のサイクルに耐える能力を表します。耐食性と高い強度対重量比により、高い疲労強度を実現しています。.

ただし、疲労強度は用途や構成によって異なり、価値の高い合金はより高い疲労強度値を持ちます。たとえば、7075-T6 アルミニウム合金は、室温での一軸荷重で 280 MPa の定格です。

アルミニウム合金の疲労強度は、応力レベル、負荷サイクルの頻度と期間によって影響を受ける可能性があります。欠陥の存在や環境条件、特に温度と湿度などの他の要因も影響を及ぼします。

アルミニウム合金の疲労強度は、表面処理、ショットピーニング、強化材の使用により向上できます。これにより、疲労亀裂の発生と伝播に対するアルミニウム合金の耐性が大幅に向上し、疲労強度が向上します。

アルミニウム合金の破壊靭性

破壊靭性は、応力下での亀裂の伝播と破壊に抵抗する材料の傾向を示します。アルミニウム合金を扱う場合、その元素構成が破壊靭性に影響し、製造プロセスや環境条件も影響します。

一般的に、アルミニウム合金は、高い強度対重量比と優れた延性により、優れた破壊靭性を備えています。7075-T6 アルミニウム合金の破壊靭性は、平面ひずみ条件で約 44 MPa·m^(1/2) です。

アルミニウム合金のロックウェル硬度

材料のロックウェル硬度を表す場合、硬い物体によるへこみや貫通に対する耐性を測定します。アルミニウム合金のロックウェル硬度は、特定の合金とその加工履歴によって異なります。

アルミニウム合金は、密度が低く延性が高いため、通常、ロックウェル硬度の値は比較的低く、B40 から B100 の範囲です。アルミニウム合金 6061-T6 のロックウェル硬度は約 B60 ですが、7075-T6 の場合はわずかに高い B80 程度です。

アルミニウム合金の機械的特性の概要は次の表のとおりです。

熱特性

アルミニウム合金の融点と沸点

アルミニウム合金の融点と沸点は元素組成によって異なり、他の金属に比べて融点と沸点が比較的低い。純アルミニウムは約660℃で融解する。 ^o約2,470℃で沸騰する ^oCですが、合金の形になるとこれらの数値は変わります。

アルミニウムと一緒に使用される主な合金元素に応じて、融点と沸点が上がったり下がったりすることがわかります。たとえば、合金6061の融点は580です。 ^o摂氏2,671度前後の沸点 ^oC.

アルミニウム合金の最高使用温度

アルミニウム合金の最高使用温度は、その構成元素と用途によって異なります。アルミニウム合金の最高使用温度に影響を与える要因には、融点、酸化、クリープ、熱膨張率などがあります。

アルミニウム合金は250～300℃程度の温度で使用できます。 ^o短時間の間隔では 150 C です。長時間の場合は、最大動作温度が低くなる場合があります。

アルミニウム合金熱膨張係数

熱膨張係数 (CTE) は、温度の変化に応じて材料のサイズが変化する程度を測定します。アルミニウム合金は他の金属に比べて CTE が比較的高いですが、その構造によって異なります。

アルミニウム合金のCTEは通常21～24 x 10の範囲です。^-6時C は合金構造によって異なります。つまり、温度が 1 度上昇すると、材料は 21 ～ 24 ppm 膨張します。

アルミニウム合金の熱伝導率

アルミニウム合金構造により優れた熱特性を実現します。

アルミニウム合金の熱伝導率は約 100 ～ 240 W/(mK) の範囲であり、効率的な熱伝達を必要とする用途に適しています。

アルミニウム合金の熱伝導率は、温度、圧力、表面状態などの外部要因の影響を受けることに注意してください。

耐高温アルミニウム合金

銅を主合金元素として用いるアルミニウム合金、例えば 2618-T61 最高の耐熱性を示す。.

アルミニウム合金の最高使用温度は、その耐熱性に影響します。ほとんどのアルミニウム合金の最高使用温度は250～300℃です。 ^oC.

アルミニウム合金の熱特性の概要は次のとおりです。

電気的特性

アルミニウムの電気伝導性

アルミニウム合金は優れた電気伝導性があり、構造によって伝導性が決まる電気用途に最適です。合金化プロセス中に銅、マグネシウム、シリコン、亜鉛などの元素をアルミニウムに追加すると、電気伝導性に大きな影響を与えます。

銅を大量に合金化することで、耐腐食性は低くなりますが、電気伝導性は高くなります。逆に、合金化時にアルミニウムにマグネシウムを加えると、電気伝導性が低下します。

アルミニウム合金の電気伝導率は、純銅の約 35 ～ 60% に相当します。良い例としては、アルミニウム 8000 合金が挙げられます。この合金は、高い熱伝導率を示します。

その他のリソース:

• アルミニウムエレメント – 出典: RSC
• アルミニウムの特性 – 出典: サイエンシング

アルミニウム合金の種類

鍛造アルミニウム合金

アルミニウム合金グレードは、基本的にアルミニウムと他の元素を含む組成です。通常、合金化プロセスには次のものが含まれます。

• アルミニウムの溶解
• 合金元素を組み込む
• 不純物の除去
• 均一な溶液を形成するために混合する
• 冷却または押し出しによりビレット、シート、チューブなどを形成します。

Alu の合金元素の量はおよそ 15% です。

アルミニウム合金には、簡単に識別できるように特別な指定が設けられています。

アルミニウムの分類

通常、アルミニウムの分類は化学組成によって決まります。これには機械的処理や熱処理に対する反応などの特性が含まれます。

さらに、主な合金元素もアルミニウム合金の分類に重要な役割を果たします。アルミニウムは主に 3 つのカテゴリに分類できます。

これらは：

• 鋳造合金
• 鍛造
• 非鍛造熱処理可能な合金。

熱処理不可能な鍛造合金高純度アルミニウム合金の一般的な構成。

これらのアルミニウム合金は次の種類に属します。

• 1xxx
• 3xxx
• 5xxx

つまり、主に冷間加工によってのみ硬化できるということです。

熱処理可能な鍛造合金の主な合金元素は次のとおりです。

• 亜鉛
• マグネシウム
• 銅

このような合金は析出によって容易に硬化することができます。

鋳造用アルミニウム合金には、熱処理可能な成分と熱処理不可能な成分が組み合わされています。一般的なシリーズは次のとおりです。

• 2xxx
• 3xxx
• 4xxx
• 7xxx
• 8xxx

通常、これらの Alu シリーズ合金には共通の名前が含まれていますが、シリーズ内の異なる 4 桁の数字で区別されます。

一般的なアルミニウム合金シリーズ：

アルミニウムシリーズ1000

このシリーズは、一般的に軟質合金と考えられています。このシリーズは、99% 以上の組成でアルミニウムを含んでいるため、商業的に純粋です。

熱伝導性、電気伝導性に優れ、さらに耐腐食性も備えているため、極端な変形を必要とするプロセスでも効率的に使用できます。

このシリーズは冷間加工と同様に熱間成形も容易に行えます。他のシリーズとは異なり、熱処理による硬化はできません。

Alloy 1000シリーズの利点

私。 極端な変形を伴う用途に最適です。

ii. 溶接できる範囲では、溶融範囲は非常に狭い

Alloy 1000シリーズの制限

 私。 非常に延性があり、比較的柔らかい

ii他のシリーズと比較して、機械的特性は非常に劣っています。

iii. 引張強度と降伏強度が極めて低い

合金1000シリーズのグレード

その他のリソース:

• アルミニウムの種類 – 出典: Thomas Net
• アルミニウムグレード – 出典: Wikipedia
• 1100アルミニウム – 出典: Wikipedia

アルミニウムシリーズ 2000

このシリーズに使用されている主な合金元素は銅です。また、微量のマグネシウム、シリコン、マンガンも含まれています。

熱処理や析出硬化により強度を簡単に高めることができます。硬度が増すため、加工性が非常に高くなります。

Alloy 2000シリーズの利点

 私。 加工が容易なので、表面がより滑らかに仕上がります。

ii. 熱伝導率が高い

iii. 強度と硬さに優れ、優れた耐破損性を備えています。

iv. 長期間のストレスや重圧に耐えることができる

Alloy 2000シリーズの制限

私。 金属間化合物が存在するため、このシリーズの溶接は困難です。アーク溶接すると、腐食や高温割れが発生する可能性があります。

ii. 耐腐食性は非常に低いため、使用時には合金を陽極酸化処理またはコーティングする必要があります。

合金2000シリーズのグレード

その他のリソース:

• • • アルミ合金について – 出典: アルコテック
    • アルミニウム 2218 グレード – 出典: Wikipedia
    • アルミニウムグレード2xxxシリーズ – 出典: AZOマテリアル

アルミニウムシリーズ3000

主な合金元素となるマンガンが含まれています。

その組成は、合金総質量の 0.05 ～ 1.5% の範囲です。

マンガンは、アルミ合金の優れた機械的強度に貢献します。硬化には、熱処理ではなく冷間加工を選択してください。

Alloy 3000シリーズの利点

 私。 非常に高い機械的強度を有する

ii. 熱伝導率は非常に良好です

iii. この合金は高い引張強度を有する

iv. ろう付けやスピン加工に加え、溶接も簡単に行えます。

v. 耐腐食性

Alloy 3000シリーズの制限

私。 熱処理はできない

合金3000シリーズのグレード

その他のリソース:

• アルミニウム3003グレード – 出典：KDM
• アルミニウムグレード 3xxx シリーズ –AZO素材

アルミニウムシリーズ4000

このシリーズの合金化に使用される主な元素はシリコンです。シリコンの質量構成は、合金総質量の約 3 ～ 13% です。

微量のマグネシウムと銅も含まれている可能性があります。

合金4000シリーズの利点

 私。 融点が非常に低い

ii. 溶融状態での流動性が大幅に向上

iii. 簡単に溶接できる

iv. 熱処理可能

v. 良好な加工性

合金4000シリーズの制限

 私。 熱膨張係数が低い

アプリケーション

溶接工程では、充填材として使用できます。また、その熱特性により、鍛造エンジンピストンと一緒にろう付けワイヤや溶接ワイヤを作るのにも適しています。

合金4000シリーズのグレード

その他のリソース:

• アルミニウムシリコン合金 -出典：サイエンスダイレクト
• アルミニウムの仕様と分類 – 出典: AZOマテリアル

アルミニウムシリーズ5000

このシリーズの主な合金元素はマグネシウムで、合金全体の組成の 0.5 ～ 5.5% を占めています。マグネシウムは、この合金シリーズの一部のグレードにもごく少量含まれています。

この合金は熱処理が不可能なので、硬化は冷間加工によってのみ行うことができます。

Alloy 5000シリーズの利点

  私。 焼きなましすると延性が非常に高くなる

 ii. 溶接が非常に簡単

iii. 耐腐食性が高い

iv. この合金は材料強度が高い

v. 一部のグレードは作業性に優れています

合金5000シリーズの制限

私。 マグネシウムの微量を含むグレードは高温での使用には適していません。応力腐食割れに対して非常に脆弱です。

ii. 熱処理はできない

合金5000シリーズのグレード

その他のリソース:

• アルミニウム5754合金 – 出典: KDM
• アルミニウムグレード 5xxx シリーズ – 出典: AZOマテリアル

アルミニウムグレード6000シリーズ

これらにはマグネシウムとシリコンの両方が含まれています。マグネシウムは合金全体の組成の約 1.5% を占め、シリコンは合金全体の組成の約 1.8% を占めています。

熱処理により降伏強度を高めることができます。また、シリコン含有量が多いため析出硬化も可能です。

合金6000シリーズの利点

 私。 完璧な成形性を持つ

ii. 耐腐食性がある

iii. 加工が容易

iv. 高い機械的強度

合金6000シリーズの限界

1. 凝固割れに非常に敏感であるため、溶接は容易ではありません。

合金6000シリーズのグレード

その他のリソース:

• 6061 対 6063 アルミニウムグレード – 出典: KDM
• 6000シリーズアルミ – 出典：サイエンスダイレクト

アルミニウムシリーズ7000

7000 シリーズは、0.8 ～ 8.2% の組成範囲を持つ亜鉛を主な合金元素としており、アルミニウムの高強度合金です。

これらの合金の強度を強化する主な方法は熱処理です。ただし、より高い降伏強度を得るには、熱処理後に時効処理を施す必要があります。

合金7000シリーズの利点

       私。 耐腐食性が非常に高く、合金に銅を加えることでさらに耐腐食性を高めることができます。

      ii. このシリーズのグレードは機械的強度が高い

      iii. ヒューズ法またはスポット法のいずれかを使用して溶接することができます。

合金7000シリーズの制限

      私。 高温割れを起こしやすいため、溶接が容易ではない。

合金7000シリーズのグレード

その他のリソース:

• 7000シリーズアルミニウム – 出典：サイエンスダイレクト
• アルミニウム7029合金 -出典：AZOマテリアル

アルミニウムシリーズ8000

このシリーズのアルミニウム合金に使用される主な元素はリチウムです。リチウムの密度はアルミニウムよりも低く、溶解度が非常に高いです。

これは、この合金グレードの密度が低減され、剛性が強化されたことを意味します。一般的に、強度と靭性に優れています。

合金8000シリーズのグレード

その他のリソース:

• 8000シリーズアルミニウム – 出典: ASTM
• アルミニウム8006グレード – 出典: AZOマテリアル

1. 鋳造アルミニウム合金

鋳造は、これらのアルミニウム合金を製造するための主なプロセスです。鋳造アルミニウム合金の主な利点としては、高い強度対重量比、優れた耐腐食性、微細構造などが挙げられます。

鋳造アルミニウム合金の例は次のとおりです。

       i. Al-Si合金: 鋳造アルミニウム合金はシリコンが主成分です。優れた強度、軽量性、耐摩耗性で知られています。

      ii. Al-Cu合金: 高い強度と優れた加工性を備え、海洋や航空機の用途によく使用される銅を主な合金元素として使用します。

      iii. Al-Zn合金: 亜鉛は、高い強度と優れた鋳造性を備え、自動車部品の製造に使用される主要な合金元素です。

      iv. Al-Mg合金: 銅とマグネシウムを組み合わせることで耐食性と溶接性が向上し、船体の製造など海洋用途に使用できるようになります。

      v. Al-Ti合金: チタンは、主に航空宇宙用途で使用されているアルミニウム合金よりも優れた強度とクリープ耐性を備えています。

熱処理可能なアルミニウム合金

熱処理により、アルミニウム合金はより優れた機械的強度を獲得します。

アルミニウム合金の熱処理では、合金の温度を特定の温度まで一定時間上げ、その後急速に冷却します。

これらの合金は、さまざまな焼き戻しオプションを適用できるため、異なる機械的特性が得られます。

焼き入れオプションは、文字 T とそれに続く数字 (通常は 1 ～ 10) で強調表示されます。構成は、次のように処理の特定の順序を示します。

• T1: 特に高温と急速冷却が利用される場合、安定性が達成されるまで自然な老化プロセスを経て行われます。
• T2: 焼鈍処理を施して延性と寸法安定性を高めた鋳造アルミニウム合金に特化しています。
• T3: 溶融合金材料は、冷間加工の前に熱処理され、安定性が達成されるまで自然時効処理されます。
• T4: 溶融合金材料を特定の温度まで熱処理し、自然時効させるプロセスです。その後、冷却媒体で急冷し、室温で自然条件下で時効させることで、中程度の強度と良好な成形性が得られます。
• T5: 高温加工プロセスに続いて急速冷却による人工エイジングのみを採用し、強度と寸法安定性を高めます。
• T6: 溶融合金材料を低温で加熱し、熱処理と人工時効を施します。高い強度と靭性が得られます。
• T7: 溶融合金材料の熱処理後に過時効処理が行われ、その結果、靭性と耐腐食性は向上しますが、強度は低下します。
• T8: 溶融合金材料を熱処理した後、冷間加工して時効処理し、人工的に強度性能を高めます。
• T9: この焼き戻しオプションのシーケンスは、熱処理プロセス、その後の人工時効処理、そして最後に冷間加工です。
• T10: 高温での製造プロセスと急速冷却の後に、人工的な時効処理と冷間加工を組み込みます。

熱処理不可アルミニウム合金

熱処理が不可能なアルミニウム合金は、耐腐食性と成形性が極めて重要な用途では熱処理を行っても強化できません。このような合金は、ひずみ硬化や、引抜きや圧延などのプロセスによる冷間加工などの代替手段によって強化されます。

熱処理不可能なアルミニウム合金には以下のものがあります。

a. 1XXXシリーズ: 最も柔らかく、最も延性の高い純アルミニウムを使用しているため、電気導体や調理器具として使用できます。

b. 3XXXシリーズ: 主な合金元素としてマンガンを含みます。成形性、溶接性、耐腐食性が高く、特に自動車産業で高く評価されています。

c. 4XXXシリーズ: アルミニウムと合金化する際に、シリコンを主成分として利用し、良好な溶接性、耐摩耗性、流動性を示します。これらのアルミニウム合金は、溶接作業における充填材、建築用途、エンジン部品の製造に使用されます。

d. 5XXXシリーズ: これらの非熱処理合金はマグネシウムから作られており、高強度、優れた溶接性、耐腐食性を備えています。ほとんどの屋根材に最適です。

溶接可能なアルミニウム合金

溶接可能なアルミニウム合金は、熱を加えることで接合することができ、接合する部品が溶けて一緒に冷却されます。アルミニウムの溶接には、熱伝導性と酸化層を形成する性質に起因する課題があります。

溶接が難しいアルミニウム合金には次のようなものがあります。

• 2xxx
• 6xxx
• 7xxx

同時に、4xxx など、溶接中に充填材として使用できるアルミニウムグレードの合金もあります。

さらに、1xxx、3xxx、5xxx も簡単に溶接できます。今日の業界で人気のあるオプションは次のとおりです。

3003年: 成形性に優れており、器具、燃料タンク、電子機器の筐体などの板金加工に使用できます。

b. 5052-H32: 優れた溶接性と耐腐食性を備え、海洋用途、タンクや圧力容器の製造に使用されます。

5083-H321頃: 溶接において高い効率性を発揮し、優れた耐腐食性を備えた強力な接合部を実現します。そのため、海洋や産業用途などの過酷な環境で使用されます。

5054年生まれ: これらの合金は優れた溶接性と強度性能を備えており、高熱用途や貯蔵容器に使用されます。

例 5086-H32: この溶接可能なアルミニウム合金は強度も高く、ボートの建造やトラックの車体の製造などの構造用途でよく使用されます。

6061-T6: 参照 優れた溶接性と高い強度により、橋梁、鉄道、建物、自動車、航空機部品などの構造用途に使用できます。

例 6063-T6: 優れた溶接性、耐腐食性、中程度の強度を備えており、窓枠やドア枠を作る建築用途で一般的に有利です。

合金アルミニウム製造プロセス

アルミニウムは地球上で最も濃縮された元素の 1 つであり、さまざまな業界で幅広く使用されています。アルミニウムは純粋な形で自然界に存在することはありませんが、通常は他の元素と組み合わせて鉱石から抽出されます。

ステップ1：鉱石からアルミニウムを抽出する

アルミニウムは、商業利用のために通常、鉱石ボーキサイトから抽出されます。ボーキサイトは地表近くで見つかることが多く、露天掘りで採掘されます。

その後、ボーキサイト鉱石は、次のようにバイエル法によって純粋なアルミナが抽出される工場に移送されます。

精製

ボーキサイト鉱石は、まずシリカ、鉄、チタンなどの不純物や余分な物質を取り除くために精錬されます。ここで、鉱石は粉砕され、細かい粉末に粉砕され、高温高圧下で水酸化ナトリウムと混合されます。

その結果、アルミン酸ナトリウムと呼ばれるスラリー溶液と、不要なミネラル成分を含む赤泥が生成されます。赤泥は通常、沈んで除去され、スラリーはさらに濾過されて、残っている赤泥が除去されます。

降水量

得られたアルミン酸ナトリウム溶液は二酸化炭素処理されて水酸化アルミニウムが沈殿し、その後洗浄されて乾燥され、窯で加熱されて焼成工程でアルミナが生成されます。

削減

アルミナは、アルミナの融点を下げる氷晶石と混合され、大きな電流にさらされます。これがホール・エルー法であり、酸素を除去することで溶融物が還元され、純粋な溶融アルミニウムが残ります。

ステップ2：アルミニウムに合金元素を加える

アルミニウムはリサイクルも可能で、ボーキサイトからの抽出に比べるとコストはわずか 5% 程度なので、コストを大幅に節約できます。合金元素は、インゴットに加工される前に、必要な割合で溶融アルミニウムに加えられます。

ステップ3：アルミニウム合金を有用な製品に変換する

アルミニウム合金は、純粋なアルミニウムよりも優れた物理的および機械的特性を備えています。強度、耐腐食性、硬度などがあり、幅広い用途に使用できます。

アルミニウム合金インゴットを準備する方法は次のとおりです。

押し出し

溶融したアルミニウム合金を特殊な形状の金型に通して押し込み、その後冷却・延伸による応力緩和を行い、一定の断面形状のプロファイルを得ます。

ローリング

アルミニウム合金を適切な寸法の梁に鋳造した後、シート状に圧延します。大きなローラーで梁に圧縮力を加え、必要な深さのサイズに平らにします。

鋳造

溶かしたアルミニウム合金を金型に流し込み、冷却・凝固させます。鋳造により、アルミニウム合金を複雑な形状に加工することができます。

合金アルミニウム板

アルミニウム板の製造工程は、アルミニウム合金のインゴットを溶かしてスラブに鋳造することから始まります。スラブのパラメータによって、圧延によって得られるアルミニウム合金板の厚さが決まります。

圧延工程では、一連のローラーを使用して圧力を加え、アルミニウム合金スラブの厚さを徐々に減らします。 必要な厚さに達した後、強度と延性を向上させるために焼きなましが行われます。

アルミニウム合金棒

アルミニウム合金棒は、建設、自動車、航空宇宙産業で利用されており、必要な特性に応じてグレードが選択されます。アルミニウム合金棒の製造では、鋳造法を使用して、必要な棒のサイズに近い大きな棒を形成します。

次に、棒材は熱間加工工程でロッドのサイズに成形されたダイスを通して押し出されます。これにより、棒材の断面積が縮小され、棒材が長くなります。必要な寸法に達するまで連続してダイスが必要になり、その後、必要な長さに切断できます。

アルミ合金コイル

アルミニウム合金コイルは、鋳造、圧延、スリット加工などの工程を組み合わせて製造されます。鋳造されたアルミニウム合金のビレットを所定の厚さに圧延した後、所定の幅の細いストリップにスリット加工します。

引き抜き加工により、ストリップをさまざまな形状に変換してから、スプールに巻き取ってコイルを作成することができます。また、結果として得られたコイルは、スプリングなどの部品を製造する際に圧縮力を受けることもあります。

アルミ合金パイプ

アルミニウム合金は通常、押し出し加工によってパイプに変換されます。押し出し加工では、連続した形状を得るためにダイに押し込みます。ダイはパイプのパラメータを決定し、通常は高強度の材料から作られます。

希望する最終結果を得るために、異なるサイズや形状のダイを連続して使用できます。パイプを押し出した後、冷却し、希望の長さに切断し、必要に応じてさらに加工します。

アルミニウム合金棒

アルミニウム合金棒の製造には、ダイ システムを使用して、希望する棒の形状に押し出し加工する方法も採用されています。これは、アルミニウム合金を棒に簡単に成形できるようにする熱間加工プロセスです。押し出し加工の後には冷却加工が行われ、その後、棒は希望の長さに切断されます。

アルミ合金シリンダー

アルミニウム合金の棒やパイプの製造と同様に、押し出しはアルミニウム合金シリンダーの製造にも利用されます。押し出しでは、仕様に応じて異なる金型設計を使用して、さまざまなサイズと形状のシリンダーを製造できます。

ステップ4：合金アルミニウムの熱処理

アルミニウム合金に熱処理プロセスを適用すると、その機械的特性を向上させることができます。熱処理プロセスの選択は、アルミニウム合金の種類、必要な特性、および目的の用途によって異なります。

アルミニウム合金の一般的な熱処理プロセスをいくつか以下に説明します。

アニーリング

延性を向上させるため、アルミニウム合金を特定の温度まで加熱し、その後徐々に冷却します。焼鈍処理により、アルミニウム合金をさらに加工する際の成形が容易になります。

析出硬化

この熱処理工程により、アルミニウム合金の強度と硬度が向上します。溶体化熱処理後、低温で時効処理を行います。

その結果、溶解した元素によってアルミニウムマトリックス内に硬い粒子が形成されます。

焼入れ

アルミニウム合金を焼入れする場合、高温から室温まで急速に冷却します。その結果、優れた強度と耐摩耗性を示す微細組織が得られます。

溶解熱処理

この熱処理プロセスでは、合金を合金元素の溶解温度を超える温度まで加熱します。合金元素はマトリックス内で溶解して均質な混合物を形成し、それを急冷して元素をマトリックス内に閉じ込めます。

焼き入れ

焼き入れとは、すでに低温で焼き入れまたは硬化されたアルミニウム合金に対して実行される二次加熱処理です。その結果、合金の靭性が向上し、硬度と脆さが減少します。

ステップ5：アルミニウム合金の製造と機械加工

アルミニウム合金を有用な製品に変換するために、いくつかの加工および機械加工プロセスが実行されます。

これらのプロセスには次のものが含まれます。

レーザー切断

レーザー切断では、高出力のレーザー ビームを使用して、ワークピースの材料を溶かして蒸発させます。アルミニウム合金にレーザー切断を使用することは多用途で効率的ですが、高品質の結果を達成するには慎重な検討が必要です。

アルミニウム合金は反射率が高いため、ビームが反射して切断プロセスが妨げられる可能性があり、レーザー切断が困難になります。ビームはレーザー機器に損傷を与える可能性があり、反射や散乱により切断品質が低下したり、切断速度が低下したりする可能性があります。

この課題は、ファイバーレーザーのようにアルミニウム合金に吸収される波長を利用することで解決できます。また、補助ガス圧を使用し、切断速度や電力などの切断パラメータを調整することで、バリの形成に対処することも必要です。

アルミ合金の曲げ加工

曲げ加工により、航空宇宙や自動車などのさまざまな用途で、アルミニウム合金の曲線や角張った形状を作成できます。ただし、アルミニウム合金は延性が低く、跳ね返る傾向があるため、曲げ加工は困難です。

アルミニウム合金の延性が異なるのは、合金元素が異なるためです。その結果、アルミニウムの曲げ加工中に破損または亀裂が発生するかどうかが決まります。

アルミニウム合金を曲げる際に考慮すべきもう 1 つの要素は厚さであり、厚さが増すにつれて割れる傾向が高まります。

曲げ加工中に潤滑剤を使用して摩擦を減らし、割れを防ぐことが重要です。曲げ加工の力、半径、角度などの曲げパラメータを慎重に制御すると、スプリングバックを調節するのに役立ちます。

アルミニウム合金の穴あけ

ドリル加工により、部品の接合や美観の考慮などの設計目的でアルミニウム合金に穴を開けることができます。アルミニウム合金に穴を開ける場合は、耐久性と耐熱性に優れた高速度鋼 (HSS) ドリルまたはコバルトドリルの使用をお勧めします。

アルミニウム合金は比較的柔らかいため、品質の悪い結果を防ぐために、高いドリル速度と低い送り速度を使用してください。鋭利な刃先と鈍角のドリルビットを使用すると、きれいで正確な結果が保証されることに注意してください。

アルミニウム合金の穴あけは、材料の厚さによっても影響を受けます。たとえば、材料が厚い場合は、過熱やビットの過度の摩耗を避けるために、穴あけ速度を遅くし、送り速度を高くする必要があります。

アルミニウム合金加工

アルミニウム合金の機械加工プロセスでは、望ましい結果を得るために材料を除去する必要があります。アルミニウム合金の機械加工作業を行う際には、耐久性があり高温に耐えられる切削工具を検討してください。

合金はさまざまな要素で構成されているため、加工性のレベルが異なり、加工前に個別に考慮する必要があります。これは最終的に、送り速度や加工速度などのパラメータに影響し、結果として得られる作業の品質を確保します。

銅を主な合金元素として含むアルミニウム合金は、シリコンや亜鉛を含むものに比べて加工性に優れています。アルミニウム合金の加工には、超硬切削工具を使用するとより優れた性能を発揮します。

アルミニウム合金押出成形

押し出し加工では、加熱後にアルミニウム合金を金型に押し込むことで、複雑な形状やプロファイルを作成できます。アルミニウム合金は組成によって特性が異なるため、割れたり破損したりすることなく押し出すことができます。

押出成形を行う温度は合金組成によって左右され、押出力も影響を受けます。ダイスシステムによって、押出成形品の形状と複雑さが決まります。 押し出しアルミニウム合金プロファイル.

ダイカストアルミニウム合金

大量生産される複雑な形状のアルミニウム合金部品を製造する際、溶融金属は金型キャビティ（ダイ）に注入されます。 ダイカスト工程. アルミニウム合金は、プレスシステムによって加圧された状態で金型内に供給される。.

アルミニウム合金の希望する形状のパターンから金型が作られ、その金型にネガ画像が転写されます。金型の空洞に充填された溶融合金は、金型から取り出されるか押し出される前に固まるまで放置されます。

アルミニウム合金の描画

引き抜き加工により、ワイヤー、チューブ、バーなどの長くて細い円筒形のアルミニウム合金部品を製造できます。アルミニウム合金を、直径が徐々に小さくなる一連のダイスに通して引き抜くと、長くて小さいプロファイルが得られます。

アルミニウム合金を引抜き加工する前に加熱しておくと、金型を通して希望の形状に引き抜くときに作業しやすくなります。アルミニウム合金を引抜き加工する前に処理する温度は、構成元素によって異なります。

鍛造アルミニウム合金

アルミニウム合金を鍛造する場合、圧縮力を加えると材料が降伏強度を超えて変形し、形状と機械的特性が変わります。鍛造中にひび割れや破損などの損傷を防ぐために、強度や延性などの合金元素の特性を考慮してください。

アルミニウム合金では、ハンマーやプレスで成形する前に作業性を向上させるために熱間鍛造を行うのが一般的です。鍛造には、アルミニウム合金を目的の形状にするために一連の打撃を加えることが含まれます。

アルミニウム合金の溶接

アルミニウム合金を溶接すると、複数の部品を溶かして融合させることで接合できます。ただし、これらの合金グレードは、融点が低く、熱膨張係数が高く、酸化物層が形成されるため、溶接が困難です。

すべてのアルミニウム合金が溶接可能とは限らず、溶接を成功させるには特別な操作が必要なものもあります。アルミニウム合金の溶接には、ガスタングステン溶接やガスメタルアーク溶接などの溶接方法が利用されます。

シリコンを主な合金元素として利用するアルミニウム合金のほとんどは、溶接用途の充填材として使用されます。対照的に、アルミニウム亜鉛合金は、優れた特性の 1 つとして溶接性を備えています。

合金アルミニウム切断

切断では、機械的切断、熱切断、研磨切断などさまざまな方法を利用して、アルミニウム合金を特定の部品やコンポーネントに成形できます。鋸引きなどの機械的方法では、特殊な形状の耐摩耗性ブレードを使用して、アルミニウム合金をまっすぐに切断できます。

プラズマ切断では、高速のイオン化ガス流を利用して、厚いアルミニウム合金と薄いアルミニウム合金の両方を溶かして切断します。一方、ウォータージェット切断では、研磨粒子を混ぜた高圧水流を切断プロセスで利用し、熱による歪みを抑えます。

粉体塗装アルミ合金

アルミニウム合金の表面に乾燥粉体塗装を施すと、耐久性と美観が向上します。粉体塗装は、通常、スプレーガンを使用して静電的に、清潔で汚染のない表面に塗布されます。

高温での硬化プロセスにより、粉末が溶解し、コーティングが滑らかな仕上がりになります。硬化は特別な加熱室またはオーブンで行われ、外観を向上させるために粉末コーティングを染色することもできます。

CNC加工アルミニウム合金

アルミニウム合金のコンピュータ数値制御 (CNC) 加工により、複雑な部品やコンポーネントの製造が可能になります。名前が示すように、CNC 加工では、コンピュータ制御の機械を使用してアルミニウム合金のワークピースから材料を除去します。

CNC マシンは、マシンに入力された CAD (コンピュータ支援設計) の詳細を実行することによって動作します。複雑なアルミニウム部品を切断できます。

砂型鋳造アルミニウム合金

砂型鋳造は、砂の型を使用して複雑なデザインの大型アルミニウム合金部品を製造する際に使用されます。型はアルミニウム合金部品の形状のパターンを使用して作られ、その中に溶融合金を注ぎます。

鋳込み工程は、空隙などの欠陥を防ぐために、金型が均一に充填されるように制御されます。アルミニウム合金は、金型から取り出される前に、キャビティ内で冷却され、固化されます。

アルミニウム合金仕上げ

アルミニウム合金の仕上げ処理により、機械加工または製造処理後の表面品質と外観を向上させることができます。アルミニウム合金の仕上げには、陽極酸化処理、ブラッシング、塗装、研磨、サンドブラストなどのさまざまな技術が含まれます。

陽極酸化処理では、アルミニウム合金の表面に電気化学的に保護酸化物層を形成し、耐腐食性と耐摩耗性を向上させます。研磨処理では、研磨剤を使用して機械的に表面の欠陥を除去し、滑らかで反射性の高い表面を実現します。

その他のリソース:

• アルミニウム加工 – 出典: KDM
• アルミニウム加工 – 出典: Thomasnet

アルミニウム合金のメンテナンス

アルミニウム合金の洗浄

アルミニウム合金を洗浄すると、金属の表面から性能、外観、耐久性に影響を与える汚染物質が除去されます。汚れ、油、グリースなどの汚染物質は、次の方法で除去できます。

i. 酸洗浄: 硫酸、塩酸、リン酸などの酸性溶液を使用して、酸化物層や無機汚染物質を除去します。

ii. 電解洗浄： 電解液に浸漬したアルミニウム合金部品に電流を流して表面の汚染物質を除去します。

iii. 機械的洗浄: ブラッシングやブラストなどの機械的作用を適用して、表面から遊離した汚染物質を効果的に除去します。

iv. 溶剤洗浄: アセトン、イソプロピルアルコール、トリクロロエチレンなどの特殊な溶剤を使用して、油やグリースなどの表面汚染物質を溶解して除去します。

v. スチームクリーニング: 大規模な使用に効果的なスチーム洗浄では、アルミニウム合金部品を高圧スチーム処理して汚染物質を除去します。

アルミニウムグレード合金の修復

アルミニウム合金は、継続的な使用や自然な摩耗によって腐食したり、光沢が失われたり、傷がついたりすることがあります。アルミニウム合金の修復には、金属の表面仕上げを回復させ、表面の損傷を取り除くための技術が含まれます。.

アルミニウム合金の修復に使用される一般的な技術には、次のものがあります。

i. 陽極酸化処理: 電解槽に浸漬することでアルミニウム合金表面に酸化層を形成し、耐腐食性を高めます。

ii. 化学洗浄: 腐食の種類に応じて酸またはアルカリ溶液を使用して表面の制約を除去します。

iii. 絵画： 通常は清掃後に、腐食から保護するために表面に塗料を塗布します。

iv. 研磨: サンドペーパーやバフツールなどの研磨材を使用して、傷、汚れ、表面の欠陥を除去し、新たな輝きを取り戻します。

v. サンドブラスト： 圧縮空気を使用してアルミニウム合金の表面に研磨材を吹き付け、表面の欠陥を除去します。

アルミニウム合金研磨

アルミニウム合金の研磨により、傷や汚れなどの表面の欠陥が除去され、滑らかで反射性の高い仕上がりになります。研磨には、次のようにさまざまなアプローチがあります。

i. 化学研磨： 強力な化学溶液が浸漬されたアルミニウム合金の表面層を溶解し、反射率の高い滑らかな表面を残します。

ii. 電解研磨: アルミニウム合金を含む電解溶液に電流を流すと、外層が溶解して滑らかな未処理の表面が現れます。

iii. 高圧ウォータージェット研磨： 高圧水流を集中的にアルミ合金の表面を滑らかにします。水流に研磨粒子を加えることで、作用面積を増やすことができます。

iv. 機械研磨: サンドペーパーなどの研磨材を使用して、機械的な作用で表面の欠陥を除去します。これは手作業または機械を使用して行うことができ、滑らかで反射性の高い表面が得られます。

v. 振動仕上げ： アルミニウム合金は、振動によって表面の欠陥を除去する励起研磨材とともに容器に封入されています。粒子の濃度と粒子の移動速度が研磨プロセスに影響します。

合金アルミニウムのコスト

合金アルミニウムのコストは、さまざまな要因に依存しますが、その主な要因は元素構成です。チタンやリチウムなどの高価な元素を組み合わせたアルミニウム合金は、亜鉛や銅などを含むものよりもはるかに高価になります。

さらに、アルミニウム合金の製造方法によってコストは異なります。さまざまな方法がありますが、たとえば精密鋳造はコストのかかる方法であり、コストに悪影響を及ぼします。

アルミニウム合金の価格は、等級やその他の要因によって異なりますが、1 トンあたり $1,400 ドルから $3,500 ドルの範囲になります。これらの価格は、市場の需要と供給の力によって変動します。

アルミ合金スクラップ価格

アルミニウム合金は耐久性に優れているため、機械的特性を損なうことなく何度もリサイクルできます。アルミニウムをリサイクルすると、鉱石からの抽出に比べて 90 パーセント以上も生産時のエネルギーを大幅に節約できます。

スクラップアルミニウム合金は世界中でさまざまな価格で入手可能ですが、平均価格は 1 トンあたり約 $450 です。スクラップアルミニウムが処理されると、市場の状況に応じて 1 トンあたり $1,400 から値上がりする可能性があります。

合金元素のコストと入手可能性

アルミニウム合金には、銅、マグネシウム、シリコン、亜鉛、マンガン、ニッケル、鉄などのさまざまな元素の組み合わせが含まれており、合金のグレードを決定します。これらの元素は、特定の用途で必要な入手可能性と量に応じて、それぞれ異なるコストがかかります。

アルミニウム合金は、アルミニウムを他の元素と組み合わせるには追加の製造プロセスが必要になるため、純アルミニウムよりもコストがかかります。さらに、合金元素には押し出しや鋳造など、コストに影響するさまざまな製造プロセスが必要です。

地政学

地政学的要因には、貿易政策、経済状況、政治情勢、さまざまな地域に影響を及ぼす需給の変化などの問題が含まれます。これらの要因は、市場が変化に敏感であるため、アルミニウム合金のコストに大きな影響を与えます。

たとえば、関税や禁輸措置などの貿易政策の変更は、アルミニウム合金の原材料の入手性に影響を与える可能性があります。さらに、主要なアルミニウム生産国で政情不安が見られる場合、市場に悪影響が出る可能性があります。

需要と供給

国際市場の他の商品と同様に、アルミニウム合金は需要と供給の市場力の影響を受けます。その結果、アルミニウム合金の需要が高く、供給が限られている場合、アルミニウム合金の価格は急騰し、その逆の場合も同様です。

アルミニウム合金の需要と供給は、次のようなさまざまな要因によって影響を受けます。

私。 アルミニウム合金の主要消費産業に関連する国の経済成長は、需要にプラスの影響を与える可能性があります。

ii. アルミニウム合金の使用に影響を及ぼす法律を制定したり、輸入制限を先導したりする政府の政策は、需要と供給に影響を及ぼすでしょう。

iiiアルミニウム合金のリサイクル率を高めることで供給量を増やし、アルミニウム合金のコストと価格を下げることができます。

iv. 主要生産国によるアルミニウムの生産レベルが市場における供給量を決定します。

ヴ鉄鋼などの代替材料のコストは、アルミニウム合金の需要に直接的な影響を与えます。

アルミニウム合金価格を定量化する方法:

アルミニウム合金の1ポンド当たりの価格

アルミニウム合金のグレードに応じて、アルミニウムの価格は、通常、スクラップアルミニウムの場合、1 ポンドあたり $0.15 という低価格から始まります。ただし、市場の状況によっては、価格が 1 ポンドあたり 1 ドル以上に簡単に上昇する可能性があります。

最も高価なアルミニウム合金

大規模市場向けではなく、特殊な用途向けに作られたカスタマイズされたアルミニウム合金は、理論上は最も高価になる可能性があります。最も高価なアルミニウム合金は、独特の特性を示し、複雑な製造プロセスから作られ、高価な原材料を使用しています。

亜鉛を主な合金元素として採用したアルミニウム合金 7075-T6 は、現在市場で最も高価です。次の用途に適しています。

• 航空機部品などの高応力用途
• 高い強度対重量比で知られる
• 優れた疲労強度
• 神の降伏力と引張強度。

最も安価なアルミニウム合金

最も安価なアルミニウム合金は、1100 グレードのように合金元素の濃度が低い純粋なアルミニウムから主に構成されています。AA 1100 には、99% を超えるアルミニウム含有量と、合金元素としてごく少量の銅が含まれています。

AA 1100は、成形性、溶接性、耐腐食性などの優れた特性を有し、食品や飲料の包装、照明用反射板、さまざまな板金加工などの用途に利用されています。

アルミニウム合金を選択する際に考慮すべき要素

アプリケーションに適したアルミニウム合金を選択する際には、次のようないくつかの要素を考慮する必要があります。

• 耐腐食性: アルミニウム合金は優れた耐食性を示しますが、用途によっては、他の合金よりも優れた耐食性を示す合金もあります。
• 料金： 原材料費や生産コストなどの要因がアルミニウム合金の全体的なコストに影響します。
• 環境への配慮: 特に生産および応用段階で環境への懸念や問題が発生する場合、これは重要な要素になります。
• 成形性: アルミニウム合金の成形性は合金元素に依存し、それが成形能力に影響します。
• 加工性: 機械加工はアルミニウム合金を希望の形状に仕上げる上で重要なので、合金を選択する際に考慮する必要があります。
• 強度と硬度: アルミニウム合金は、その元素組成と処理に基づいて、さまざまなレベルの強度と硬度を示します。
• 溶接性: 一部のアルミニウム合金は溶接が困難なため、溶接が主要な製造工程となる場合には使用を避ける必要があります。

アルミニウム合金の国際規格名称

アルミニウム合金には、その組成に応じてアルミニウム合金を分類するために使用される国際標準名称がいくつかあります。

以下の呼称は世界中で一般的に使用されています:

の アルミニウム協会 （AA）

このシステムは、アルミニウム合金を識別するために、頭文字 AA で始まる 4 桁の数字コードを提供することで、世界中で受け入れられています。

AA (XXX.X) の形式をとると、次のようになります。

• 1^st 数字 – 主な合金元素
• 2^と と3^rd 数字 – シリーズごとに異なる合金
• 4^番目 – 合金の状態を表す

統一番号システム （UNS）

統一番号システムでは、材料を識別するために、5 桁のコードと接頭文字を使用します。たとえば、アルミニウムとその合金は通常、A00001 から A99999 の範囲に含まれます。

日本工業規格（JIS）

JIS 指定では、アルミニウム合金を JIS H XXXX の形式で識別します。ここで、XXXX はアルミニウム合金を表す 4 桁のコードです。

欧州規格（EN）

この指定は、欧州連合によって提案されたもので、次の 2 つの形式が採用されています。ここで、XXXX は数字コードを表します。

• EN AW-XXXX（鍛造アルミニウム合金用）または
• EN AC-XXXX（鋳造アルミニウム合金用）。

国際標準化機構（ISO）

ISO 形式では、材質を示す接頭辞 (この場合はアルミニウムを表す Al) を使用し、その後に合金の化学組成が続きます。

たとえば、Al-Mg1SiCu は、マグネシウムを主な合金元素として、シリコンと銅を含むアルミニウム合金を表します。

合金アルミニウム産業の将来展望

· アルミニウム合金の新開発と研究

特性が改善され、コストが安い新しいアルミニウム合金を導入する取り組みが世界中で行われています。これらの開発には次のようなものがあります。

アルミニウムと以下のものの組み合わせ:

a. リチウム

高性能合金を実現するために、アルミニウムとリチウムを主な合金元素として組み合わせる取り組みが進められています。アルミニウム合金にリチウムを使用すると、重量に対する強度、耐腐食性、剛性、疲労亀裂性が向上する可能性があります。

b. スカンジウム

この元素は、アルミニウム合金の溶接性を改善し、引張強度を高め、高応力のかかる用途での割れを減らすことを目的としています。しかし、スカンジウムは他の元素の鉱石にはほとんど含まれないため、依然として非常に高価です。

c. ベリリウム

アルミニウムとベリリウムを組み合わせることで、アルミニウム合金の強度が向上し、重量に対する剛性性能も向上します。

さらに、ベリリウムは熱膨張係数が低いため、高温でも優れた安定性が得られます。しかし、ベリリウムは高価であることに加え、人体と環境の両方に毒性があるという問題があります。

付加製造

3D プリントなどの付加製造にアルミニウム合金を利用するための新たな開発が進められています。3D プリントに適した強度、延性、熱安定性などの必要な特性を備えたアルミニウム合金を開発するための研究が進行中です。

アルミニウム合金のリサイクル

アルミニウム合金のリサイクルは以前から行われてきましたが、その効率は 100% ではありません。環境問題に対する世界的な取り組みと関心から、研究者たちはより効率的なリサイクル方法の開発に熱心に取り組んでいます。

アルミニウム合金のリサイクルをより効率的に行う方法を開発し、世界的にリサイクル率を高めることが課題となっています。また、アルミニウム合金の製造に伴う環境への影響を低減し、天然資源の保全に努める取り組みも行われています。

アルミニウム合金の将来の用途

アルミニウム合金の耐久性は、その特性がさらに向上するにつれて、より新しく革新的な用途への使用が増加しています。世界はより高度な技術で急速に変化し続けており、アルミニウム合金の使用は増加する運命にあります。

アルミニウム合金は次のような用途に使用されます。

バイオメディカルインプラント

義肢、骨プレート、義歯などの生体医療用インプラントに求められる最高の品質は、生体適合性と耐腐食性です。このような品質を備えたアルミニウム合金が開発され、チタンインプラントのより安価な代替品として、より手頃な価格で提供されています。

工事

長年にわたり、鋼鉄は優れた強度と性能により、建設工事で主力の金属となってきました。アルミニウム合金は建設現場での使用が限られており、梁、柱、トラスなどの中核部分では依然として鋼鉄が優位に立っています。

研究者たちは、鋼鉄に匹敵する強度性能を持ち、建設において鋼鉄を代替できるアルミニウム合金の開発に熱心に取り組んでいます。アルミニウム合金の入手しやすさとリサイクル能力を考慮すると、建設コストは大幅に削減されるでしょう。

電気自動車

電気自動車や自動運転車の需要が高まるにつれ、これらの自動車をさらに安価で手頃な価格にする必要性が高まっています。アルミニウム合金は軽量かつ高強度の材料であり、その優れた機械的特性を考えると理想的な材料です。

アルミニウム合金は、これらの車両のサイドパネル、バッテリーケース、その他の構造部品の製造に使用できます。さらに、品質に影響を与えることなく何度もリサイクルできるという利点もあります。

再生可能エネルギー

地球をより緑豊かにするための取り組みは、現在、再生可能エネルギー源の利用を奨励するほとんどの政府の焦点となっています。風力や太陽光発電などの従来のエネルギー源に代わるエネルギー源が先頭に立って開発を必要としています。

アルミニウム合金の耐腐食性や強度などの機械的特性を考慮すると、この業界でアルミニウム合金が使用されるのは当然です。風力タービンのブレードやソーラーパネルのフレームなどの部品は、アルミニウム合金から作ることができます。

用途に応じた合金アルミニウム

航空宇宙用途向けアルミニウム合金

航空宇宙用途で使用されるアルミニウム合金は、高い強度対重量比、耐腐食性、優れた熱伝導性が高く評価されています。一般的なアルミニウム合金は次のとおりです。

AA2024

銅を主な合金元素として、少量の亜鉛、マグネシウム、マンガンとともに使用し、高い強度と靭性を発揮します。航空機の着陸装置、胴体フレーム、翼桁の製造によく使用されます。

AA2090

合金元素として銅、リチウム、ジルコニウムを使用しています。高強度のため、航空機の床、胴体部品、翼の隔壁補強材の製造に使用されています。

AA6061

活用 マグネシウム そして シリコン 合金化プロセスにおける主な要素として、高い強度を有し、 析出硬化溶接可能で耐腐食性もあり、 航空機 翼 そして 胴体.

AA 6061 は、ボートの建造や、スキューバ タンクなどの高圧貯蔵用のガス シリンダーの製造にも使用されます。一部の車両では、シャーシの装備に AA 6061 が使用されています。

AA7010

7010は、亜鉛を主成分としており、高い耐腐食性と耐損傷性を備え、十分な強度を備えています。 アルミニウム合金 航空宇宙用の鍛造部品に利用されています。

AA7050

亜鉛とマグネシウムの含有により、靭性、応力腐食割れ耐性、強度などの優れた特性を備えています。熱処理が可能で、電気伝導率が比較的高いため、隔壁、胴体フレーム、主翼外板などの航空宇宙部品の製造に使用されます。

AA7055

550MPa以上の高い引張強度を持ち、鍛造品です。 アルミニウム合金 熱処理が可能です。この強度特性により、航空機のフレームの製造に使用できます。

部品の例としては、アルミニウム合金の主翼外板、アルミニウムの航空機構造、アルミニウムの胴体、その他のアルミニウムの航空機部品などが挙げられます。

自動車用アルミニウム合金

自動車用途のアルミニウム合金は、耐熱性、耐腐食性、高強度などの特性を備えています。自動車用途で利用されるアルミニウム合金には、次のようなものがあります。

AA5182

マグネシウムとマンガンをアルミニウムとの合金化に利用し、自動車産業で使用されるさまざまな部品に高い強度を提供します。

AA6013

現代の自動車では、ブレーキシステムやエンジン部品の製造に利用されています。

AA7068

熱処理が可能で、最大引張強度が 700 MPa に達するなど、一部の鋼種に匹敵する驚異的な強度特性を備えています。自動車業界では、AA 7068 はコネクティング ロッド、燃料ポンプ、エンジン バルブの製造に使用されています。

AA7075

この合金に亜鉛が含まれていると、強度、耐疲労性、延性、靭性などの機械的特性が向上します。自動車のギアやシャフト、バルブ部品など、高応力のかかる用途で非常に優れた性能を発揮します。

用途例としては、アルミ合金ホイール、アルミ合金リム、エンジンブロックアルミ合金、ピストンアルミ合金、その他のアルミ製車両部品などが挙げられます。

極低温用途向けアルミニウム合金

極低温用途では極低温条件が伴うため、そのような場合でも構造的完全性を維持できるアルミニウム合金が必要です。アルミニウム合金は、ユーティリティビークルや ゴルフコースのゴルフカート. この場合に使用できる有能なアルミニウム合金をいくつか以下に挙げる。

AA5059

アルミニウムとマグネシウムを組み合わせたこの素材は、ひずみ硬化や冷間加工ではなく非加熱で強化されています。溶接可能で耐腐食性があり、再利用可能なロケットの推進剤用の極低温タンクに使用されています。

AA5083

この合金は、アルミニウムとマグネシウムのほかに、クロムとマンガンを少量含み、化学薬品や塩水に対する優れた耐性を備えています。また、熱処理は施されておらず、強度パラメータが比較的高いため、65 °C を超える温度での使用には適していません。

その結果、AA 5083 は冷却条件で -195 °C まで到達できるため、極低温用途で利用されています。この材料は、この温度に達すると強度パラメータが上昇し、破損に対する優れた耐性を示すことで知られています。

例としては アルミ製冷凍機.

船舶用アルミニウム合金

海洋用途では、海洋構造物や船舶が海水と高い相互作用をするため、耐腐食性が重視されます。そのため、これらの機能に使用される材料は、摩耗を早めるのを防ぐために、耐腐食性が高くなければなりません。

AA5052

AA 5052の構造構成にはアルミニウムと マグネシウム 冷間加工プロセスにより、硬度と耐腐食性が向上します。この合金材料は、腐食を引き起こす塩分環境に対する耐性があるため、主に海洋構造物に使用されています。

AA5059

このアルミニウムとマグネシウムの組み合わせは、熱硬化ではなく、冷間加工またはひずみ硬化を利用して強度性能を大幅に向上させます。そのため、構造を損傷することなく溶接でき、耐腐食性もあるため、船舶の船体の製造に使用されます。

熱処理は強度に大きな影響を与えないため、5059は容易に溶接でき、機械的強度の大部分を維持することができる。.

AA5083

この合金材料の優れた特性は、化学薬品や塩水による劣化に対する耐性です。また、溶接後も機械的強度が維持されるため、造船や海洋掘削リグの建設に使用できます。

AA5086

熱処理が不可能なこの合金材料は、ひずみ硬化や冷間加工による溶接で強度を高めることができます。また、耐腐食性も高いため、船舶の建造や船の通路の装備にも使用できます。

AA6061

ここでの主な合金元素は マグネシウム そして シリコン 優れた機械的特性など、 溶接性 耐食性、耐摩耗性にも優れているため、ボートやヨットの建造にも使用できます。

用途例としては、アルミ合金ボート、海洋産業におけるアルミ合金ケーブル、アルミ船舶部品などが挙げられます。

構造用アルミニウム合金

多くの構造用途では、特に耐腐食性と高強度を備えた機械的に耐久性のある材料を使用する必要があります。アルミニウム合金は、次のような形でこれらの特性を提供します。

AA3003

強度向上のため冷間加工が可能な合金化工程において、アルミニウムとともにマンガンを主成分として利用します。耐腐食性、強度、加工性などの優れた特性を備え、屋根、雨樋、外壁材として使用されるシートに加工されることが多いです。

AA 4043

合金構造に多量のシリコンが含まれており、耐腐食性に優れ、溶接の充填材としてよく使用されます。これにより、他の金属シートを接合する構造用途での使用が可能になります。

AA5005

このアルミニウム合金はマグネシウムを含有しており、環境要因に対して申し分のない耐腐食性を備えています。十分な強度を実現できるため、通常は装飾品として建築用途に使用できます。

AA5052

アルミニウムとマグネシウムに加えて微量元素のクロムを使用したこの合金材料は、優れた耐腐食性と強度特性を備えています。その構造用途は、サイディングや屋根材、床パネル、リベットなどに使用される金属板の製造にまで及びます。

AA6063

この合金材料は熱処理が可能で、溶接や複雑な形状への押し出しなどの処理が可能です。窓やドアのフレーム、家具、配管システムなどの建築作業で独特の材料です。

AA7049

この合金は主に鍛造によって加工され、応力、亀裂、腐食に対する優れた耐性を備えています。構造開発に使用される部品は、このアルミニウム合金から鍛造できます。

用途例としては、アルミニウム合金製の箱、アルミニウム合金製のブラケット、アルミニウム合金製のケース、アルミニウム合金製のドアや窓、アルミニウム合金製の溶接棒、アルミニウム合金製の三脚などがあります。, アルミニウム合金押出形材, アルミニウム合金フェンスなど.

軍事用途

軍事用途では、強度、耐腐食性、熱性能、硬度など、優れた物理的および機械的特性を備えた材料が必要です。

一般的な合金:

AA2195

銅を主な合金元素として含み、リチウム、マグネシウム、銀、ジルコニウムなどの元素も含まれています。重量比強度が高く、軍用ジェット機の推進剤タンクの製造に使用できます。

AA2219

このアルミニウム合金は熱処理することで強度を高めることができますが、延性は低下します。主な合金元素として銅が含まれているため、耐腐食性と溶接性が低下しますが、クラッドや塗装は可能です。

合金 2219 は、鍛造と押し出し加工によって破壊靭性と腐食による応力亀裂に対する耐性が生まれます。そのため、このアルミニウム合金は超音速軍用ジェット機の構造部品やサイディングの製造に使用されています。

AA5086

溶接能力と優れた耐腐食性により、軍隊が使用する装甲車両の製造によく使用されています。

AA7039

亜鉛を主な合金元素として利用したこの合金は、鍛造によって加工され、熱処理が可能です。機械加工性に加え、応力亀裂や腐食に対する耐性があるため、装甲材料として軍事用途に最適です。

AA2519

また、主にcを採用しているオッパー 主な合金元素として、微量の シリコン、マグネシウム、 鉄、亜鉛、 チタン, マンガン、 そして バナジウム弾道特性と耐衝撃性により、軍では航空機の装甲の製造に利用されています。 応力腐食割れ.

AA7049

このアルミニウム合金は、耐腐食性に優れ、機械加工性に優れた部品を鍛造することができます。 ストレス および亀裂。ミサイルの装備品や着陸装置のシリンダーなどの航空機部品を製造する軍事産業で特に注目されています。

用途例としては、アルミ合金の弾丸、軍艦建造用のアルミ合金、戦闘機のアルミ合金などが挙げられます。

医療用途

医療用途に使用されるアルミニウム合金の重要な考慮事項は、汚染がなく、耐腐食性が高いことです。医療分野で使用されているアルミニウム合金の一部を以下に示します。

AA3004

マグネシウムを含有しているため、冷間加工に耐えることができ、延性は低いものの強度は高くなります。加工性、適度な強度、耐腐食性があるため、医療保管用の滅菌容器の製造に使用できます。

AA7068

亜鉛を合金元素として利用することで、 鋼鉄 熱処理も可能です。強度と耐薬品性があるため、義肢などの医療機器の製造に使用できます。

一般的な例としては、アルミニウム診断装置、 アルミキャビネット、アルミ製手術器具など

その他の用途:

• アルミ製自転車フレーム、アルミ合金製野球バット、アルミ合金製自転車、アルミ合金製スクーターベースなどを扱うスポーツやレクリエーション活動。
• 家電製品には、アルミニウム合金製調理器具、アルミニウム合金製乾燥機ドラム、アルミニウム合金製折りたたみテーブル、アルミニウム合金製ミラーなどがある。
• アルミ合金ジュエリー、アルミ合金鍋、アルミ合金ヒートシンクなど。

ボーナスFAQ

1. 合金鋼とアルミニウム合金を比較するとどうなりますか?

次の表は、合金鋼とアルミニウム合金の比較をまとめたものです。

2. アルミニウム合金は錆びますか?

いいえ。アルミニウムは非鉄元素なので錆びません。その代わり、耐腐食性が非常に高く、露出すると表面に保護層を形成します。

3. 合金アルミニウムと銅合金の違いは何ですか?

次の表では銅とアルミニウムの合金を比較しています。

4. アルミニウム合金は磁性がありますか?

アルミニウム合金は本来磁性を持ちませんが、磁場にさらされると常磁性を示します。

5. マグネシウム合金とアルミニウムの違いは何ですか?

マグネシウム合金とアルミニウム合金の比較の概要を以下の表に示します。

6. アルミニウム合金と真鍮合金の違いは何ですか?

7. NASA 398 アルミニウム合金のユニークな点は何ですか?

NASA 398アルミニウム合金は、優れた強度と硬度を備えた非常に延性の高いアルミニウムシリコン合金です。400℃に達する高温に対して優れた耐性を発揮します。 ^oC.

NASA 398 アルミニウム合金は、自動車エンジンのシリンダー ブロックやピストンとして使用されています。耐摩耗性が低く、熱膨張係数が低いため、高温時の歪みが少なくなります。

8. スカンジウム合金とアルミニウム合金の違いは何ですか?

スカンジウム合金は、アルミニウム合金と比較して優れた強度を示し、温度特性も優れています。スカンジウムを AA 5000 などのアルミニウム合金グレードと組み合わせると、より高い降伏強度を持つ材料が得られます。

9. 最も強度の高いアルミニウム合金はどれですか?

AA 7075 は、最大引張強度が 570 MPa を超え、市販のアルミニウム グレードの中で最高の強度性能を発揮します。このため、一部の軟鋼と比較しても優れています。

アルミニウム合金グレードの極限引張強度の比較の概要を以下の表に示します。

結論

ご覧のとおり、アルミニウム合金は現代のエンジニアリング アプリケーションで不可欠な役割を果たしています。ただし、アルミニウムに適した合金を選択し、最適な製造技術と仕上げを選択する必要があります。

KDM は、アルミニウム合金の製造プロセス全般において、あらゆるニーズに最適なソリューションを提供します。