Was ist 5052 Aluminium?
5052 Aluminium kommt in vielen Typen vor, die als Legierungen bekannt sind, und jede bietet je nach gewählter Legierung einzigartige Vorteile. Eine Legierung ist ein verbessertes Ingenieurmaterial, das durch das Hinzufügen einzigartiger Elemente zu einem Basismetall hergestellt wird. In diesem Artikel ist das Basismetall Aluminium, und diese einzigartigen Elemente können Silizium, Kupfer, Zink und/oder viele andere metallische Elemente sein. Diese „Legierungselemente“ können die Festigkeit, Leitfähigkeit, Widerstandsfähigkeit oder chemischen Eigenschaften des Basismetalls erhöhen und es vielseitiger als Ingenieurmaterial machen. Aluminium lässt sich leicht legieren, daher gibt es zahlreiche Serien von Aluminiumlegierungen, die vom Aluminumverband (AA Inc.) basierend auf ihren Legierungselementen organisiert wurden und jeweils einen vierstelligen Namen erhalten. Die Aluminiumlegierung 5052 wird im Mittelpunkt dieses Artikels stehen, die aus der 5xxx-Serie von Aluminiumlegierungen stammt, also solchen, die Magnesium als primäres Legierungselement verwenden (für ein besseres Verständnis der Nomenklatur von Aluminiumlegierungen besuchen Sie bitte unseren Artikel über die 6061 Aluminiumlegierung). Die physikalischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften von 5052 Aluminium werden in diesem Artikel hervorgehoben, um zu zeigen, dass es eine unschätzbare Ressource für einige wichtige Anwendungen ist.
Physikalische Eigenschaften von 5052 Aluminium
Wie zuvor erklärt, haben Aluminiumlegierungen spezifische Prozentsätze an Legierungselementen, die die Materialeigenschaften verbessern; diese Prozentsätze sind wichtig, weil sie eine Legierung voneinander unterscheiden, insbesondere innerhalb derselben Serie. Typ 5052 Aluminium enthält 97,25% Al, 2,5%Mg und 0,25%Cr, und seine Dichte beträgt 2,68 g/cm3 (0,0968 lb/in3). Im Allgemeinen ist die 5052 Aluminiumlegierung stärker als andere beliebte Legierungen wie 3003 Aluminium und weist auch eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit auf, da kein Kupfer in ihrer Zusammensetzung enthalten ist.
Die Eigenschaften von 5052 Aluminiumlegierung unterscheiden sich je nachdem, wie sie kalt bearbeitet wurde oder durch den Einsatz des Kaltverfestigungsprozesses stärker gemacht wurde. Wenn Metalle wie Aluminium bearbeitet oder dauerhaft in Form gebracht werden (denken Sie an Biegen, Formen, Walzen usw.), steigt ihre Festigkeit, aber ihre Biegsamkeit nimmt ab. Dies ist eine Folge der molekularen Struktur des Metalls, aber für die Kürze dieser Erklärung genügt es zu wissen, dass es mechanische Methoden gibt, um Aluminiumlegierungen stärker zu machen. Es gibt mehrere Verfahren, um die 5052 Aluminiumlegierung zu verfestigen, aber dieser Artikel verwendet die Festigkeitswerte der gehärteten 5052-H32 Aluminiumlegierung (5052-H32). Beachten Sie, dass diese Legierung nicht durch Wärmebehandlung verstärkt werden kann, was bei anderen Aluminiumlegierungen wie 7075 oder 6061 Aluminium der Fall ist (weitere Informationen zur Wärmebehandlung finden Sie in den jeweiligen Artikeln).
Mechanische Eigenschaften
Es gibt einige wichtige Kennzahlen, die man kennen sollte, um die mechanischen Eigenschaften eines Ingenieurmaterials zu verstehen, und sie sind alle in Tabelle 1 unten zusammengefasst.
Die ersten beiden wichtigen Werte sind der Elastizitätsmodul und der Schermodul, die die Reaktion eines Materials auf axiale (Zug/Drück) und Scherkräfte (Drehung/Schnitt) darstellen. Diese Werte werden empirisch durch Belastungstests ermittelt, und die Elastizitätsmodul und das Schermodul von 5052 Aluminium sind jeweils 70,3 GPa (10.200 ksi) und 25,9 GPa (3.760 ksi).
Die Streckgrenze und die Bruchfestigkeit sind ebenfalls zentrale Werte, die bei der Spezifikation eines Materials zu kennen sind. Sie geben die maximale Belastung an, die elastische (nicht-permanente) und plastische (permanente) Verformung verursachen. Für ein vertiefendes Verständnis dieser Werte besuchen Sie bitte unseren Artikel über die 7075 Aluminiumlegierung. Die Streckgrenze ist in statischen Anwendungen meist die wichtigste Größe, bei der das Material niemals dauerhaft verformt werden darf (wie bei Tragwerken). Die Bruchfestigkeit kann jedoch in bestimmten Fällen notwendig sein, daher schadet es nicht, sie zu kennen. Die 5052 Aluminiumlegierung hat eine Streckgrenze von 193 MPa (28.000 psi) und eine Zugfestigkeit von 228 MPa (33.000 psi), was bedeutet, dass sie im Vergleich zu anderen beliebten Legierungen mäßig stark ist.
Schubfestigkeit ist die Festigkeit eines Materials, wenn es entlang einer Ebene von gegensätzlichen Kräften „geschnitten“ wird. Die 5052 Aluminiumlegierung ist häufig dieser Belastung ausgesetzt, da sie üblicherweise aus Blechplatten gestanzt wird. Im Wesentlichen wirkt die Kraft des Stempels gegen die Kraft des Blechs auf die Arbeitsfläche und schneidet (oder trennt) das Metall durch die senkrechte Ebene (oder die dünnste Dimension des Blechs). Für ein anschaulicheres Verständnis dieser Werte besuchen Sie bitte unseren Artikel über die 6061 Aluminiumlegierung. Die Scherfestigkeit von 5052 Aluminium beträgt 138 MPa (20.000 psi), was wiederum mäßig stärker ist als einige andere gängige Legierungen.
Zusammenfassung der mechanischen Eigenschaften der 5052 Aluminiumlegierung.
| Mechanische Eigenschaften | Metrisch | Englisch |
| Zugfestigkeit | 228 MPa | 33000 psi |
| Streckgrenze | 193 MPa | 28000 psi |
| Schubfestigkeit | 138 MPa | 20000 psi |
| Elastizitätsmodul | 70,3 GPa | 10200 ksi |
| Schermodul | 25,9 GPa | 3760 ksi |
Korrosionsbeständigkeit 5052 Aluminium
5052 Aluminium Legierung ist besonders nützlich aufgrund ihrer erhöhten Resistenz gegenüber alkalischen Umgebungen. Alle Aluminiumlegierungen bilden eine Oxidschicht in Anwesenheit von Luft/Wasser, die das chemisch aktive Aluminium vor weiterer Reaktion mit der Außenumgebung schützt. Die Korrosionsbeständigkeit hängt von Temperatur, luftgetragenen Chemikalien und der unmittelbaren Arbeitsumgebung ab; unter normalen Bedingungen hält 5052 Aluminium jedoch außergewöhnlich gut stand. Typ 5052 Aluminium enthält kein Kupfer, was bedeutet, dass es nicht leicht in einer salzhaltigen Umgebung korrodiert, die Kupfermetallverbunde angreifen und schwächen kann. Daher ist 5052 Aluminiumlegierung die bevorzugte Legierung für maritime und chemische Anwendungen, bei denen anderes Aluminium mit der Zeit schwächer werden würde. 5052 Aluminium kann in alkalischem Boden korrosive Effekte wie Lochfraß verursachen, was jedoch aufgrund der hohen Variabilität der Bodenzusammensetzung schwer zu verallgemeinern ist. Aufgrund seines hohen Magnesiumgehalts ist 5052 besonders gut gegen Korrosion durch konzentrierte Salpetersäure, Ammoniak und Ammoniumhydroxid resistent. Andere alkalische Effekte können durch eine Schutzschicht abgeschwächt/entfernt werden, was 5052 Aluminiumlegierung für Anwendungen, die ein inertes, aber robustes Material benötigen, sehr attraktiv macht.
Anwendungen von 5052 Aluminium
5052 Aluminium ist stärker als andere beliebte Legierungen und weist eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit auf. Diese Eigenschaften ermöglichen es 5052 Aluminium, sowohl in der maritimen Industrie als auch in Elektronik- und chemischen Anwendungen zu überzeugen. Die Einsatzmöglichkeiten von 5052 Aluminium sind vielfältig, aber einige bemerkenswerte Anwendungen sind:
Druckbehälter
Maritime Ausrüstung
Elektronische Gehäuse
Elektronische Chassis
Hydraulikrohre
Medizinische Geräte
Beschilderungen
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