Aluminiumlegeringen: Samenstelling, Eigenschappen en Toepassingen

Wat is een aluminiumlegering?

Een aluminiumlegering bestaat voornamelijk uit aluminium waaraan andere elementen zijn toegevoegd. In vloeibare toestand gemengd en afgekoeld tot een homogene vaste oplossing. De legeringselementen kunnen tot 15% van de massa uitmaken.

Alleen is aluminium zacht en zwak. Door toevoeging van kleine hoeveelheden andere metalen wordt het hard en sterk, terwijl het licht blijft. Belangrijkste legeringselementen: ijzer, koper, magnesium, silicium, zink. Toevoeging verbetert sterkte, bewerkbaarheid, corrosiebestendigheid, elektrische geleiding en/of dichtheid.

Legeringen zijn gegoten of gesmeed (wrought), beide groepen bevatten uitvergingshardbare legeringen. Verdere indeling naar reactie op versterkende warmtebehandeling.

Voor algemene giettoepassingen: 12,5–14,5% zink + 2,5–3,0% koper. Nieuwe hoogsterke giet-/smeedlegeringen voor vliegtuigbouw: bv. 5% Zn, 3% Mg, 2,2% Cu, max 1% Ni, rest Al.

Belangrijke aluminiumlegeringen

1. Duralumin
2. Y-legering
3. Magnalium
4. Hindalium

1. Duralumin

Samenstelling: Cu 3,5–4,5%, Mn 0,4–0,7%, Mg 0,4–0,7%, Al 94%.

Eigenschappen

• Laag smeltpunt → gemakkelijk smeden, gieten, bewerken
• Hoge trekkracht (vergelijkbaar met zacht staal) met lage dichtheid
• Lage corrosiebestendigheid, hoge elektrische geleiding
• Na warmtebehandeling en uitverging (3–4 dagen kamertemperatuur) hogere sterkte
• Zelfverharding bij kamertemperatuur na afkoeling
• Werkbare periode na afschrikken
• Warm bewerkbaar bij 500°C; na smeden/aanlaten ook koud bewerkbaar

Toepassingen

Gesmeed: smedstukken, stansen, staven, platen, buizen, bouten, nitten. Wijd gebruikt in auto- en vliegtuigbouw (sterkte/gewicht).

Voor versterkte platen: dunne Al-film gerold op duraluminplaat (vliegtuigbouw). Ook chirurgische/orthopedische instrumenten, niet-magnetische toepassingen, meetinstrumenten.

2. Y-legering (Koper-Aluminiumlegering)

Samenstelling: Cu 3,5–4,5%, Mn 1,2–1,7%, Ni 1,8–2,3%, Si/Mg/Fe 0,6% elk, Al 92,5%.

Eigenschappen

• Koper verhoogt sterkte en bewerkbaarheid
Gemakkelijk gieten en warm bewerken
• Warmtebehandelbaar en uitvergingshardbaar (kamertemperatuur, ~5 dagen)

Toepassingen

Hoofdzakelijk gietwerk, maar ook gesmeerde componenten. Betere warmtesterkte dan duralumin → vliegtuigmotoren: cilinderkoppen, zuigers, karterhuizen, stangdrukpersen.

3. Magnalium

Samenstelling: Al 85–95%, Cu 0–25%, Mg 1–5%, Ni 0–1,2%, Sn 0–3%, Fe 0–0,9%, Mn 0–0,03%, Si 0,2–0,6%.

Vervaardiging: aluminium smelten met 2–10% magnesium in vacuüm, afkoelen in vacuüm of onder 100–200 atm druk.

Eigenschappen

• Licht en bros
• Slecht gietbaar, goed bewerkbaar
• Gemakkelijk lassen

Toepassingen

Vliegtuig- en auto-onderdelen (lichtgewicht, goede mechanische eigenschappen).

4. Hindalium

Handelsnaam van aluminiumlegering (Al, Mg, Mn, Cr, Si). In India geproduceerd door Hindustan Aluminium Corporation Ltd. (Renukoot, U.P.). Gerold product in 16 gauge.

Eigenschappen

• Sterk, hard, gemakkelijk te reinigen
• Goedkoper dan roestvrij staal
• Fijne afwerking, goede krassenbestendigheid
• Lage warmteopname

Toepassingen

Hoofdzakelijk geanodiseerde keukengerei (sterk, hard, schoon, goedkoop, fijne afwerking, krassenbestendig, lage warmteopname).