La force et la dureté dealliages d'aluminiumvarient considérablement selon la qualité de l'alliage (telle que 6061, 7075, 2024, etc.) et l'état de traitement thermique (telle que T4, T6, T651, etc.).données de performance, capacité de support sous pression et scénarios d'application:
I. Comparaison de la résistance et de la dureté des alliages d'aluminium communs
1. alliage d'aluminium de série 6 (en prenant 6061-T6 comme exemple)
La résistance:
Résistance à la traction: ≥ 290 MPa (équivalent à environ 29 kg de force par millimètre carré).
Résistance au rendement: ≥ 240 MPa (tension critique à laquelle le matériau commence à produire une déformation permanente).
Dureté:
Dureté de Brinell (HB): ≥95 (équivalente à la dureté de l'indentation mesurée avec une bille en acier de 10 mm et une charge de 3000 kg).
Caractéristiques: Performance globale équilibrée, résistance à la corrosion, traitement facile, couramment utilisée dans les cadres de bicyclettes, les skis et les pièces mécaniques.
2. alliage d'aluminium de la série 7 (en prenant 7075-T6 comme exemple)
La résistance:
Résistance à la traction: ≥ 572 MPa (près du niveau de résistance de l'acier ordinaire).
Résistance au rendement: ≥ 503 MPa.
Dureté:
Dureté de Brinell (HB): ≥ 150 (dureté proche de l'acier au carbone moyen).
Caractéristiques: haute résistance et haute dureté, communément appelé "alliage d'aluminium de qualité aéronautique", utilisé pour les pièces structurelles des avions, les moules haut de gamme et les pièces de voitures de course.
3. 2 sériesalliage d'aluminium(en prenant l'exemple de 2024-T3)
La résistance:
Résistance à la traction: ≥470 MPa.
Résistance au rendement: ≥ 325 MPa.
Dureté:
Dureté de Brinell (HB): ≥ 120.
Caractéristiques: La résistance est la seconde après la série 7, avec une bonne ténacité, utilisée pour les peaux d'aviation et les boulons de haute résistance.
4. série 5alliage d'aluminium(en prenant 5052-H32 comme exemple)
La résistance:
Résistance à la traction: ≥ 215 MPa.
Résistance au rendement: ≥ 145 MPa.
Dureté:
Dureté de Brinell (HB): ≥ 60.
Caractéristiques: Excellente résistance à la corrosion, résistance moyenne, utilisée pour les ponts des navires, les récipients sous pression et les réservoirs de carburant des automobiles.
II. Capacité de charge sous pression: comment la quantifier?
La "capacité de support sous pression" dealliages d'aluminiumdoit être évaluée de manière exhaustive en combinaison avec la résistance du matériau, la conception de la structure et la forme de contrainte (comme la compression, la tension et le cisaillement):
1- résistance à la compression (scenario de compression uniforme)
Référence de la formule:
Résistance à la compression ≈ résistance au rendement × facteur de sécurité (le facteur de sécurité en ingénierie est généralement de 1,5 à 3,0).
Le cas:
La résistance au rendement dealliage d'aluminium 7075-T6est de 503 MPa. Si le facteur de sécurité est de 2.0, la résistance à la compression admissible est de 251,5 MPa (équivalent à environ 2515 tonnes de pression par mètre carré).
Dans les applications pratiques, telles que le train d'atterrissage des avions, une optimisation structurelle (comme la conception tubulaire creuse) est requise pour améliorer la stabilité de la compression.
2Résistance à la traction (scénario de traction)
Indicateurs directement correspondants: la résistance à la traction est la contrainte maximale avant la rupture du matériau.
La résistance à la traction du 6061-T6 est de 290 MPa, ce qui peut être compris comme une tige en aluminium d'un diamètre de 10 mm peut résister à une force de traction d'environ 22,7 kilonewtons (environ 2,3 tonnes).
3. résistance de cisaillement (scénario de force de cisaillement)
Formule empirique: résistance au cisaillement ≈ résistance à la traction × 0,6-0,8 (légèrement différente pour les différents alliages).
La résistance à la traction de l'alliage d'aluminium 2024-T3 est de 470 MPa et la résistance au cisaillement est d'environ 282-376 MPa.
III. Principaux facteurs influant sur la résistance et la dureté
1. éléments d'alliage et traitement thermique
Solution solide + traitement de vieillissement: par exemple, après6061 alliage d'aluminiumsi le produit est traité avec T6 (solution solide + vieillissement artificiel), la résistance est augmentée d'environ 50% par rapport à l'état non traité (état O).
Effets typiques des éléments
Zinc (série 7): forme la phase de renforcement AlZnMgCu, améliorant considérablement la résistance.
Cobre (2 séries): forme la phase Al2Cu, améliorant la dureté et la résistance à la chaleur.
2Technologie de traitement
Le moulage par extrusion:6063 alliage d'aluminiumLe profil raffinera les grains par extrusion et la résistance sera augmentée de 20% à 30% par rapport à l'état de coulée.
Durcissement à froid: par exemple, après la déformation à froid (état H32) de l'alliage d'aluminium 5052, la résistance au rendement est augmentée d'environ 50% par rapport à l'état de recuit (état O).
3Facteurs environnementaux
Température: la résistance de l'alliage d'aluminium diminue considérablement à haute température (par exemple, la résistance à la traction de 6061-T6 à 200 °C tombe à 60% de la température ambiante).
Corrosion: après que le film d'oxyde de surface est endommagé, la résistance peut être réduite en raison de trous de corrosion (nécessaire pour être protégé par des processus tels que l'anodisation).
IV. Cas de conception de la résistance dans les scénarios d'application
1. moyeu de roue automobile (6061-T6 alliage d'aluminium)
Exigences de conception: il doit résister au poids du véhicule, à l'impact sur la route et à la force centrifuge, la résistance à la traction doit être ≥ 260 MPa et la durée de vie à la fatigue doit être ≥ 1 million de cycles.
Optimisation de la structure: une conception légère de type spoke est adoptée et l'analyse des éléments finis (FEA) est utilisée pour assurer une distribution uniforme des contraintes.
2. Support du moteur d'avion (alliage d'aluminium 7075-T651)
Conditions de travail extrêmes: résister à des températures élevées (≤ 120°C) et à des charges vibratoires, la résistance au rendement doit être ≥ 480 MPa et le test de ténacité à la fracture (tel que la valeur KIC ≥ 24 MPa·√m) doit être passé.
3Profil de paroi de rideau de bâtiment (6063-T5 alliage d'aluminium)
Calcul de la charge: il doit résister à la pression du vent (par exemple 5000 Pa) et au poids mort, et la contrainte admissible est de 1/1,8 de la résistance de rendement (160 MPa) = 89 MPa pour assurer la redondance de sécurité.
V. Comment choisir unalliage d'aluminium?
Sortir selon les exigences de résistance:
Faible résistance (< 200 MPa): série 5 (5052), série 3 (3003) → scénarios résistants à la corrosion (tels que les conteneurs et les tuyaux).
Résistance moyenne (200-400 MPa): 6 séries (6061/6063) → pièces structurelles (tels que portes et fenêtres, cadres industriels).
Haute résistance (> 400 MPa): 2 séries (2024), 7 séries (7075) → aérospatiale, machines à haute charge.
Combiné avec la capacité de traitement:
Pour les scénarios nécessitant un soudage, choisissez la série 5 (alliage aluminium-magnésium) ou la série 6 (bonne soudabilité) et évitez les séries 2 et 7 (contenant du cuivre et du zinc,facilement fissurées lors du soudage).
Résumé
La résistance et la dureté des alliages d'aluminium peuvent être ajustées dans une large gamme par la conception des alliages et le contrôle des processus, de "doux comme une boîte" (aluminium pur) à "forte comme l'acier" (7075-T6).La capacité réelle à supporter la pression doit être évaluée de manière exhaustive en combinaison avec la marqueIl est recommandé d'assurer la sécurité par des essais mécaniques (tels que les essais de traction, les essais de compression) ou par référence aux normes de l'industrie (telles que l'ASTM,GB/T) en génie.
La force et la dureté dealliages d'aluminiumvarient considérablement selon la qualité de l'alliage (telle que 6061, 7075, 2024, etc.) et l'état de traitement thermique (telle que T4, T6, T651, etc.).données de performance, capacité de support sous pression et scénarios d'application:
I. Comparaison de la résistance et de la dureté des alliages d'aluminium communs
1. alliage d'aluminium de série 6 (en prenant 6061-T6 comme exemple)
La résistance:
Résistance à la traction: ≥ 290 MPa (équivalent à environ 29 kg de force par millimètre carré).
Résistance au rendement: ≥ 240 MPa (tension critique à laquelle le matériau commence à produire une déformation permanente).
Dureté:
Dureté de Brinell (HB): ≥95 (équivalente à la dureté de l'indentation mesurée avec une bille en acier de 10 mm et une charge de 3000 kg).
Caractéristiques: Performance globale équilibrée, résistance à la corrosion, traitement facile, couramment utilisée dans les cadres de bicyclettes, les skis et les pièces mécaniques.
2. alliage d'aluminium de la série 7 (en prenant 7075-T6 comme exemple)
La résistance:
Résistance à la traction: ≥ 572 MPa (près du niveau de résistance de l'acier ordinaire).
Résistance au rendement: ≥ 503 MPa.
Dureté:
Dureté de Brinell (HB): ≥ 150 (dureté proche de l'acier au carbone moyen).
Caractéristiques: haute résistance et haute dureté, communément appelé "alliage d'aluminium de qualité aéronautique", utilisé pour les pièces structurelles des avions, les moules haut de gamme et les pièces de voitures de course.
3. 2 sériesalliage d'aluminium(en prenant l'exemple de 2024-T3)
La résistance:
Résistance à la traction: ≥470 MPa.
Résistance au rendement: ≥ 325 MPa.
Dureté:
Dureté de Brinell (HB): ≥ 120.
Caractéristiques: La résistance est la seconde après la série 7, avec une bonne ténacité, utilisée pour les peaux d'aviation et les boulons de haute résistance.
4. série 5alliage d'aluminium(en prenant 5052-H32 comme exemple)
La résistance:
Résistance à la traction: ≥ 215 MPa.
Résistance au rendement: ≥ 145 MPa.
Dureté:
Dureté de Brinell (HB): ≥ 60.
Caractéristiques: Excellente résistance à la corrosion, résistance moyenne, utilisée pour les ponts des navires, les récipients sous pression et les réservoirs de carburant des automobiles.
II. Capacité de charge sous pression: comment la quantifier?
La "capacité de support sous pression" dealliages d'aluminiumdoit être évaluée de manière exhaustive en combinaison avec la résistance du matériau, la conception de la structure et la forme de contrainte (comme la compression, la tension et le cisaillement):
1- résistance à la compression (scenario de compression uniforme)
Référence de la formule:
Résistance à la compression ≈ résistance au rendement × facteur de sécurité (le facteur de sécurité en ingénierie est généralement de 1,5 à 3,0).
Le cas:
La résistance au rendement dealliage d'aluminium 7075-T6est de 503 MPa. Si le facteur de sécurité est de 2.0, la résistance à la compression admissible est de 251,5 MPa (équivalent à environ 2515 tonnes de pression par mètre carré).
Dans les applications pratiques, telles que le train d'atterrissage des avions, une optimisation structurelle (comme la conception tubulaire creuse) est requise pour améliorer la stabilité de la compression.
2Résistance à la traction (scénario de traction)
Indicateurs directement correspondants: la résistance à la traction est la contrainte maximale avant la rupture du matériau.
La résistance à la traction du 6061-T6 est de 290 MPa, ce qui peut être compris comme une tige en aluminium d'un diamètre de 10 mm peut résister à une force de traction d'environ 22,7 kilonewtons (environ 2,3 tonnes).
3. résistance de cisaillement (scénario de force de cisaillement)
Formule empirique: résistance au cisaillement ≈ résistance à la traction × 0,6-0,8 (légèrement différente pour les différents alliages).
La résistance à la traction de l'alliage d'aluminium 2024-T3 est de 470 MPa et la résistance au cisaillement est d'environ 282-376 MPa.
III. Principaux facteurs influant sur la résistance et la dureté
1. éléments d'alliage et traitement thermique
Solution solide + traitement de vieillissement: par exemple, après6061 alliage d'aluminiumsi le produit est traité avec T6 (solution solide + vieillissement artificiel), la résistance est augmentée d'environ 50% par rapport à l'état non traité (état O).
Effets typiques des éléments
Zinc (série 7): forme la phase de renforcement AlZnMgCu, améliorant considérablement la résistance.
Cobre (2 séries): forme la phase Al2Cu, améliorant la dureté et la résistance à la chaleur.
2Technologie de traitement
Le moulage par extrusion:6063 alliage d'aluminiumLe profil raffinera les grains par extrusion et la résistance sera augmentée de 20% à 30% par rapport à l'état de coulée.
Durcissement à froid: par exemple, après la déformation à froid (état H32) de l'alliage d'aluminium 5052, la résistance au rendement est augmentée d'environ 50% par rapport à l'état de recuit (état O).
3Facteurs environnementaux
Température: la résistance de l'alliage d'aluminium diminue considérablement à haute température (par exemple, la résistance à la traction de 6061-T6 à 200 °C tombe à 60% de la température ambiante).
Corrosion: après que le film d'oxyde de surface est endommagé, la résistance peut être réduite en raison de trous de corrosion (nécessaire pour être protégé par des processus tels que l'anodisation).
IV. Cas de conception de la résistance dans les scénarios d'application
1. moyeu de roue automobile (6061-T6 alliage d'aluminium)
Exigences de conception: il doit résister au poids du véhicule, à l'impact sur la route et à la force centrifuge, la résistance à la traction doit être ≥ 260 MPa et la durée de vie à la fatigue doit être ≥ 1 million de cycles.
Optimisation de la structure: une conception légère de type spoke est adoptée et l'analyse des éléments finis (FEA) est utilisée pour assurer une distribution uniforme des contraintes.
2. Support du moteur d'avion (alliage d'aluminium 7075-T651)
Conditions de travail extrêmes: résister à des températures élevées (≤ 120°C) et à des charges vibratoires, la résistance au rendement doit être ≥ 480 MPa et le test de ténacité à la fracture (tel que la valeur KIC ≥ 24 MPa·√m) doit être passé.
3Profil de paroi de rideau de bâtiment (6063-T5 alliage d'aluminium)
Calcul de la charge: il doit résister à la pression du vent (par exemple 5000 Pa) et au poids mort, et la contrainte admissible est de 1/1,8 de la résistance de rendement (160 MPa) = 89 MPa pour assurer la redondance de sécurité.
V. Comment choisir unalliage d'aluminium?
Sortir selon les exigences de résistance:
Faible résistance (< 200 MPa): série 5 (5052), série 3 (3003) → scénarios résistants à la corrosion (tels que les conteneurs et les tuyaux).
Résistance moyenne (200-400 MPa): 6 séries (6061/6063) → pièces structurelles (tels que portes et fenêtres, cadres industriels).
Haute résistance (> 400 MPa): 2 séries (2024), 7 séries (7075) → aérospatiale, machines à haute charge.
Combiné avec la capacité de traitement:
Pour les scénarios nécessitant un soudage, choisissez la série 5 (alliage aluminium-magnésium) ou la série 6 (bonne soudabilité) et évitez les séries 2 et 7 (contenant du cuivre et du zinc,facilement fissurées lors du soudage).
Résumé
La résistance et la dureté des alliages d'aluminium peuvent être ajustées dans une large gamme par la conception des alliages et le contrôle des processus, de "doux comme une boîte" (aluminium pur) à "forte comme l'acier" (7075-T6).La capacité réelle à supporter la pression doit être évaluée de manière exhaustive en combinaison avec la marqueIl est recommandé d'assurer la sécurité par des essais mécaniques (tels que les essais de traction, les essais de compression) ou par référence aux normes de l'industrie (telles que l'ASTM,GB/T) en génie.
