A380 알루미늄 합금: 특성, 구성 및 응용 분야

이 합금이 최고의 선택인 이유를 알아보세요. 주조성 및 용도와 함께 특정 특성을 파악하여 신뢰할 수 있는 부품을 생산하는 방법을 이해합니다.

A380 알루미늄 합금의 구성 및 특성

1. 화학 성분

기본 요소:

실리콘(Si):

합금 A380의 주요 원소는 실리콘입니다. 그 비율은 약 7.5-9.5%입니다. 이 입자는 녹는점을 낮춰 알루미늄과 공융상을 만듭니다.

실리콘은 부서지기 쉽고 단단합니다. 그렇기 때문에 유동성을 개선하고 수축을 최소화합니다. 그러나 과도한 양(>9.5%)이 항상 적합한 것은 아닙니다. 이렇게 하면 거친 입자가 쌓여 연성에 영향을 미칩니다.

구리(Cu):

2.5-3.5%의 구리 함량이 알루미늄 금속에 혼합되어 높은 강도를 생성합니다. 노화 과정에서 Al₂Cu 침전물을 형성합니다.

3.5% 이상의 구리 원소를 첨가하면 응고 중에 문제가 발생합니다. 고온 균열이 발생합니다.

철(Fe):

A380에 포함된 철의 양은 약 0.5-1.5%입니다. 이 금속은 용융된 잉곳이 금형에 달라붙는 것을 방지합니다. 이는 AlFeSi 화합물이 있기 때문입니다. 이는 충분히 다루기 어렵습니다. 1.5 % 이상의 철을 과도하게 사용하면 부서지기 쉬운 β-AlFeSi 구조가 됩니다. 인성의 영향을 낮춥니다.

망간(Mn):

알루미늄 기반 합금 A380은 0.1-0.5% 망간으로 구성됩니다. 이 합금은 β-AlFeSi의 위험한 상을 최소한의 손상을 주는 α-AlFeMnSi로 대체합니다. 또한 응고 과정에서 입자를 정제합니다.

마그네슘(Mg):

마그네슘(0.1-0.5%)의 양이 실리콘 함량과 결합하여 Mg₂Si 침전물을 생성합니다. 이는 경도를 증가시킵니다. 그러나 마그네슘이 0.5%를 초과하면 주조성이 감소합니다.

아연(Zn):

0.1-0.5%의 아연 합금은 A380 금속에 미치는 영향을 최소화합니다. 그럼에도 불구하고 부식에 대한 저항력이 감소합니다. 이는 일반적으로 다음과 같은 경우에 발생합니다. 불순물.

추적 요소:

• 최대 0.5%의 니켈은 고온 안정성이 더 우수합니다. 이는 니켈의 Al₃Ni 상 형성 때문입니다.
• 주석(Sn)과 납(Pb)이 각각 0.1%보다 낮으면 가공성이 향상됩니다. 그러나 용접성에는 영향을 미칩니다.
• 0.1% 미만의 크롬(Cr)을 함유하여 곡물을 정제합니다.

표준:

ASTM B85 형식에서 A380 합금의 사양은 특정 한계를 보여줍니다. 예를 들어, Fe ≤1.5%, Cu ≤3.5%입니다. 이는 해당 구성이 다음을 통해 화학적 테스트를 통과해야 함을 의무화합니다. 분광학.

2. 물리적 속성

• 밀도: 2.7g/cm³
• 녹는 온도 범위: 565°C ~ 630°C
• 열 전도성: 25°C에서 100W/m-K
• 전기 전도도: 35% IACS
• 열팽창: 21.8µm/m-°C(20-100°C)
• 내식성: 보통

3. 기계적 특성

A. 강도와 연성:

캐스트 그대로(열처리 없음):

• 최대 인장 강도(UTS): 325 MPa.
• 항복 강도(YS): 0.2% 오프셋에서 160MPa.
• 연신율: 3%(높은 실리콘 함량과 부서지기 쉬운 α-AlFeMnSi 및 β-AlFeSi 상으로 인해 제한됨).
• 경도: 80 HB(브리넬).

T5 Temper:

• 150-200°C에서 2-8시간 숙성
• UTS: 330 MPa
• YS: 170 MPa.
• 연신율: 2%
• 경도: 85 HB

T6 Temper:

• 500°C에서 4~12시간 동안 용액화 + 숙성
• UTS: 350 MPa
• YS: 185 MPa.
• 연신율: 2.5%
• 경도: 90 HB

B. 미세 구조:

A380 알루미늄 합금은 50-200 µm의 입자 크기를 기본 매트릭스로 사용합니다.

금속 간 위상:

• 5~20 µm의 수명을 가진 α-AlFeMnSi의 판형 입자는 내마모성을 업그레이드합니다.
• 최대 10-30 µm의 바늘 모양 상(β-AlFeSi)은 균열 유도 부위를 보여줍니다.
• Mn 성분은 입자 크기를 개선하여 100µm 미만으로 줄입니다. 더 나은 인성을 만들어냅니다.

C. 특수 속성:

A380 합금은 10⁷ 사이클(R = -1)에서 150MPa에 이르는 우수한 피로 강도를 가지고 있습니다. 이 품질은 엔진 브래킷 제조에 유리합니다.

또한 이 잉곳의 전단 강도는 약 200MPa입니다. 이는 나사산을 만들거나 다양한 어셈블리를 고정하는 데 매우 중요합니다.

위의 모든 것 외에도 이 합금은 충격 인성(Charpy 테스트)이 25°C에서 5J로 제한됩니다. 이 제한은 또한 동적 하중에서 사용량을 최소화합니다.

D. 온도 효과:

더 높은 온도는 거친 입자가 침전되는 원인이 됩니다. 이 때문에 UTS는 260MPa(-20%)로 떨어집니다.

영하 50°C 이하의 저온에서는 경도가 약 88 HB(+10%) 정도로 급상승합니다. 이는 전위의 움직임이 느려지기 때문입니다.

A380 알루미늄 합금의 응용 분야

1. 자동차 산업 사용

A380 합금의 무게 대비 강도 비율은 최적의 선택입니다. 그렇기 때문에 자동차 업계에서 다양한 용도로 사용합니다.

주요 구성 요소 및 속성:

브라켓과 하우징과 같은 자동차 부품의 최종 인장 강도는 약 325MPa입니다. 또한 최대 200°C의 과도한 열에 대한 장벽을 설정합니다.

즉, 구형 철제 블록에 비해 더 많은 에너지나 연료 소비가 필요하지 않습니다.

열적 및 기계적 이점:

제조업체는 A380 합금의 열 전도성(100W/m-K)을 실린더 헤드에 활용합니다.

효율적인 열 방출이 가능합니다. 실리콘 소재가 주조 중에 부드럽게 흘러 복잡한 모양을 만들 수 있습니다.

내구성 및 제한 사항:

T6 템퍼링 공정 후의 기어박스 하우징은 더 단단해집니다. 90 HB 경도를 달성합니다.

그러나 이 부품은 연성 요구 사항과 맞지 않아 충격이 큰 응용 분야에서는 사용이 제한됩니다. 이를 위해 A383과 같은 대체 합금을 사용하여 중요한 부품을 제작합니다.

A380 알루미늄 합금의 항공우주 응용 분야

비구조적 컴포넌트 사용:

A380 잉곳의 강도와 주조성 특성으로 인해 선호도가 높습니다. 항공우주 산업에서는 스포일러 하우징, 플랩 브래킷 및 에일러론 마운트를 제작하는 데 이 소재를 사용합니다.

온도 및 강도 성능:

이 합금은 적당한 온도(-50°C~150°C)에서 견딜 수 있습니다. T6 템퍼링 후 항복 강도는 185MPa입니다. 비행 제어 장비의 경우 이 처리로 인해 더 적합합니다.

정밀 주조의 장점

A380 소재는 가장 복잡한 프로파일에도 적합한 주조성을 제공합니다. 따라서 방향타 경첩과 같이 치수가 정확한 곳에 사용할 수 있습니다.

제한 사항 및 개선 사항:

이 합금은 많은 뛰어난 특성을 제공하지만 항공우주 등급(7075)의 특성은 부족합니다. 예를 들어, 고강도 단조 합금.

습한 환경에서의 내구성을 향상시킬 수 있습니다. 이는 T6 열처리 또는 부식 방지 코팅을 통해 가능합니다.

A380 알루미늄 합금의 기타 산업 응용 분야

건설 부문 용도:

건설 부문에서는 A380 합금을 주조하여 건축용 금형과 창틀을 제조합니다.

업계에서는 가장 최적의 특성을 활용합니다. 바로 내식성과 정확성을 위한 엄격한 허용 오차가 그것입니다.

해양 애플리케이션:

A380의 내구성 덕분에 엔진 마운트와 데크 피팅은 오래 지속되고 튼튼한 부품으로 제작됩니다.

아노다이징과 같은 처리로 바닷물에 대한 내성을 더욱 강화할 수 있습니다.

전기 산업 혜택:

이 소재는 방열판과 모터 하우징을 제작하는 데 유용합니다. 우수한 IACS와 열 전도성을 제공합니다. 그렇기 때문에 이 옵션은 가성비 좋은 제품입니다.

산업별 이점:

A380의 주요 특성으로는 일반적으로 구조 전반에 걸친 치수 안정성과 해상용 내식성을 들 수 있습니다.

한편 열 관리 슈트는 전기 시스템용입니다. 즉, 합금 A380은 다용도 금속의 범주에 속합니다.

A380 알루미늄 합금의 주조 특성

캐스팅 프로세스

합금 A380은 유동성이 훨씬 우수하기 때문에 공정 파라미터를 사용하여 주조됩니다. 이러한 파라미터에는 660~680°C의 융점과 30~150MPa의 사출 압력이 포함됩니다.

다이 캐스팅:

알루미늄 다이캐스팅 를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 몇 분 안에 출력 결과를 얻을 수 있고 허용 오차 범위가 좁습니다. 하지만 이 공정은 철 입자에 곰팡이가 달라붙을 위험이 있습니다.

모래 주조:

모래 주조에서는 고압이나 고온을 사용할 필요가 없습니다. 적은 양(1~5 압력, 600~650°C)을 사용하여 용융 합금으로 프로파일 형상을 형성하기 때문입니다.

이 공정을 사용하면 엔진 블록과 같이 긴 부품을 주조할 수 있습니다. 하지만 속도가 매우 느리고 표면이 거칠어집니다.

영구 금형 주조:

영구 금형 주조는 정밀한 결과물과 함께 비용의 균형 잡힌 이점을 제공합니다.

630~670°C에서 작동합니다.

응고 제어를 위해서는 적절한 냉각 속도가 필요합니다. 이렇게 하면 뜨거운 눈물의 위험을 줄일 수 있습니다.

주조 결함

제조 과정에서 발생하는 주조 결함은 다공성, 수축 또는 내포물일 수 있습니다.

• 다공성: 주물에 공기 또는 가스가 혼합되어 다공성이 발생합니다. 엑스레이 검사로 알아보세요. 이를 제어하려면 진공 가스 제거를 사용합니다.
• 수축: 주물의 불균일한 냉각은 부품의 수축을 유발합니다. 열 시뮬레이션 소프트웨어는 핫스팟을 분석하는 데 도움이 됩니다. 최적화된 피더 설계로 이러한 오류를 해결하세요.
• 포함: 불순물이 존재하기 때문에 발생합니다. 사용 전에 금속을 필터링하여 입자 크기를 최소화하세요. 또한 예열 금형 기술을 선택하세요.

열처리

솔루션 열처리:

이러한 종류의 처리에서 제조업체는 금속을 500°C에서 4~12시간 동안 가열합니다. 이를 통해 Al₂Cu 침전물을 용해시킵니다. 이는 100°C/s 이상의 냉각 속도(급냉수)를 통해 이루어집니다.

인공 노화

T6 템퍼 기법과 같은 인공 노화는 150~200°C에서 2~8시간 동안 진행됩니다. 잉곳에 과도한 강도를 생성합니다. 이를 위해 Mg₂Si 및 Al₂Cu 상이 형성됩니다. 또한 경도를 높입니다.

그러나 250°C 이상에서 숙성하면 강도가 거칠어집니다. 결과적으로 강도에 영향을 미쳐 강도가 최대 15%까지 감소합니다.

또한 T6 템퍼는 내피로성을 향상시켜 세련된 미세 구조를 만듭니다. 그럼에도 불구하고 연신율은 최대 2.5%까지 낮아집니다.

A380 알루미늄 합금의 내식성

부식 메커니즘:

A380의 경우 해안과 같이 염화물이 풍부한 부위에서 틈새 부식이 발생할 가능성이 있습니다. 이 문제와 유사하게 틈새 부식은 정체된 부분(볼트 아래)에서 발생합니다.

갈바닉 부식 전기화학적 전위차가 발생할 때 발생합니다. 철과 구리 함량도 부식을 악화시키는 원인입니다.

부식으로부터 보호:

부품을 부식으로부터 보호하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그 중 아노다이징은 10~25µm의 산화막을 추가하는 방식입니다.

크롬 도금 공정은 습기를 제거하거나 염분에 저항하는 데 도움이 됩니다. 한편 페인트 코팅(에폭시)은 노출을 차단하여 강도를 높입니다.

다른 옵션으로는 파우더 코팅과 실런트가 있습니다. 선박 또는 자동차 부품의 성능을 개선하고 내구성을 높이는 데 사용됩니다.

A380 알루미늄 합금 가공 및 제작

가공:

등급이 65~70%인 알루미늄 합금 a380은 가공이 매우 쉽습니다. 실리콘 입자처럼 단단할 수 있는 원소 성분이 함유되어 있습니다. 이를 위해 카바이드 또는 PCD 도구를 사용하여 절단할 수 있습니다.

예를 들어, 15°의 경사각과 날카로운 모서리는 절단 과정에 도움이 됩니다. 이미지에서 볼 수 있듯이 300-500m/mi, 이송 0.5mm/회전, 깊이 ≤3.25mm로 절단합니다.

또한 적절한 냉각 속도 기술을 사용하면 도구의 과열을 방지하고 내구성을 높일 수 있습니다.

제작:

A380 소재를 용접하는 것은 매우 어렵습니다. 균열이 생기기 때문입니다. 하지만 마찰 교반 용접을 사용할 수 있습니다. 500-1500 RPM, 1-3mm/s에서 훌륭한 작업을 수행합니다.

또한 예열과 알루미늄 실리콘 필러도 브레이징에 도움이 됩니다. 고정 또는 리벳을 사용하려면 수동으로 구멍을 뚫거나 1~5mm와 같은 단단한 리벳을 사용해야 합니다.

결론:

알루미늄 합금 A380은 가장 중요한 금속입니다. 무게는 적지만 강도가 높습니다. 주조성이 우수하여 내열성이 뛰어나 다양한 용도로 제조할 수 있습니다. 비용 효율성과 균형 잡힌 성능의 조합입니다.

하지만 낮은 연성으로 인해 어려움을 겪을 수 있습니다. T6 템퍼링 및 코팅 처리를 통해 내구성을 향상시킬 수 있습니다. 이것이 바로 자동차 및 산업과 같은 대부분의 주요 산업에서 중요한 이유입니다.