سلسلة الألومنيوم  Al-Cu 2xxx : خصائصها ومميزاتها وعيوبها واستخداماتها 

عندما يتعلق الأمر بالسبائك الألومنيومية ذات القوة العالية والمقاومة للتآكل، تبرز سلسلة الألومنيوم 2xxx كواحدة من السلاسل الرائدة في هذا المجال. 

 

تتميز هذه السلسلة بتوافرها في مجموعة متنوعة من السبائك التي تم تطويرها لتلبية متطلبات التطبيقات المختلفة. وفي هذه المقالة،وللاستزادة اسمع الفديو

سنلقي نظرة عامة على سلسلة الألومنيوم 2000 : Al-Cu، بما في ذلك تركيبها، وخصائصها، وتطبيقاتها,  ومميزاتها وعيوبها والمعالجة الحرارية لسبائك هذه السلسة.

تركيب سلسلة الألومنيوم 2xxx : Al-Cu

تتألف سلسلة الألومنيوم 2xxx من سبائك الألومنيوم التي تحتوي على نسبة عالية من النحاس كعنصر رئيسي، إلى جانب عناصر أخرى مثل المنغنيز والمغنيسيوم.

تتراوح نسبة النحاس في هذه السبائك عادة بين 3% و 7.5%.

 يعزز النحاس قوة السبيكة ويساهم في الاستقرار الحراري والمقاومة للتآكل.

خصائص سلسلة الألومنيوم 2xxx:

1. قوة ميكانيكية عالية:

 تتميز سلسلة الألومنيوم 2xxx بقوتها العالية، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب قوة هيكلية ممتازة.

 يمكن تحقيق هذه القوة العالية بفضل توافر التفاعل بين الألومنيوم والنحاس في التركيب البلوري للسبيكة.

2. مقاومة للتآكل:

يتمتع الألومنيوم بقدرة طبيعية على مقاومة التآكل، وبفضل وجود النحاس والمغنيسيوم في سلسلة الألومنيوم 2xxx، يتحسن أداءها في مواجهة التآكل.

هذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتعرض للبيئات القاسية مثل البحرية والفضاء.

3. مقاومة للحرارة:

 تتميز سلسلة الألومنيوم 2xxx بمقاومتها للحرارة، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتعرض لدرجات حرارة عالية. تحتفظ السبائك في هذه السلسلة بقوتها وصلابتها حتى في درجات حرارة تتجاوز قدرة الألومنيوم النقي.

تطبيقات سلسلة الألومنيوم 2xxx:

1. الصناعة الطيران: تستخدم في صناعة الطيران لتصنيع هياكل الطائرات وأجزاء الطائرات المختلفة. فقد تمتاز بقوتها العالية وخفة وزنها، مما يساهم في تحسين أداء الطائرات وزيادة كفاءتها الوقودية.

2. الصناعة الفضائية: بسبب مقاومتها للتآكل وقوتها العالية، تستخدم سلسلة الألومنيوم 2xxx في تصنيع أجزاء الصواريخ والأقمار الصناعية ومركبات الفضاء الأخرى.

3. صناعة السيارات: تستخدم في صناعة السيارات لتصنيع أجزاء هياكل السيارات ومكونات المحركات.

فقد تحظى بشعبية في صناعة السيارات الرياضية والسيارات ذات الأداء العالي بسبب قوتها وخفة وزنها.

4. صناعة الأدوات والمعدات: تستخدم في تصنيع الأدوات والمعدات التي تتطلب قوة عالية ومقاومة للتآكل. وتشمل هذه التطبيقات القوالب والقطع والأجزاء الهيكلية للمعدات الصناعية.

5. الرياضات الخارجية: يتم استخدامها في تصنيع معدات الرياضات الخارجية مثل الدراجات والزلاجات وأدوات التسلق.

 توفر قوتها وخفة وزنها متانة وأداءً ممتازًا في ظروف الاستخدامات القاسية.

تُعد سلسلة الألومنيوم 2xxx خيارًا ممتازًا للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية ومقاومة للتآكل. بفضل تركيبها وخصائصها، تستخدم في مجموعة واسعة من الصناعات مثل الطيران والفضاء وصناعة السيارات والأدوات والرياضات الخارجية.

عملية المعالجة الحرارية تلعب دورًا حاسمًا في تعزيز خصائص السبائك الألومنيومية، بما في ذلك سلسلة الألومنيوم 2xxx. يتم استخدام المعالجة الحرارية لتحسين القوة والصلابة والمقاومة للتآكل للسبائك الألومنيومية عن طريق تعديل التركيب البلوري للمادة.

 مميزات سبائك الألومنيوم 2xxx

        فيما يلي بعض مزايا سبائك الألومنيوم 2xxx:

• مقاومة عالية للتآكل: تتميز سبائك الألومنيوم 2xxx بمقاومة عالية للتآكل، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتعرض للعوامل الجوية أو البيئات العدوانية الأخرى.

• قوة عالية: تتميز بقوة وصلابة عالية.

• خفيفة الوزن: انها أخف وزنًا من العديد من المعادن الأخرى، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب وزنًا منخفضًا.

• قابلة للتشكيل: لها قابلة للتشكيل بسهولة،

عيوب سبائك الألومنيوم 2xxx

       فيما يلي بعض عيوب سبائك الألومنيوم 2xxx:

• التكلفة: هي أكثر تكلفة من بعض سبائك الألومنيوم الأخرى.

• درجة انصهار عالية: سبائك الألومنيوم 2xxx لها درجة انصهار عالية، مما يجعلها أكثر صعوبة في اللحام أو القطع.

• مقاومة ضعيفة للحرارة: سبائك الألومنيوم 2xxx لها مقاومة ضعيفة للحرارة، مما يجعلها غير مناسبة للتطبيقات التي تتعرض لدرجات حرارة عالية.

بشكل عام، تعتبر سبائك الألومنيوم 2xxx خيارًا جيدًا للتطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل وقوة عالية. ومع ذلك، فهي أكثر تكلفة من بعض سبائك الألومنيوم الأخرى ومقاومة ضعيفة للحرارة

 إليك جدول يوضح استخدام بعضا من سبائك الألومنيوم من السلسلة 2000 :

		م السبائك التركيب الاستخدام 1 2025 95% ألومنيوم، 2.5% منجنيز،  2.5% سيليكون تتمتع بمقاومة عالية للشد والصلابة والتشكيل، وتستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك صناعة الطائرات، والسيارات، والبناء، والهندسة الميكانيكية تتمتع بمقاومة عالية للحرارة  2061 2 2061 95% ألومنيوم، 2% سيليكون،  2% منجنيز، 0.1% مغنيسيوم 3 2036 95% ألومنيوم، 4% سيليكون،  1% منجنيز تصنيع أجزاء الطائرات *  تصنيع أجزاء السيارات *  تصنيع أجزاء الآلات الصناعية *  تصنيع الأدوات المنزلية *  تصنيع الإنشاءات *  تصنيع المعدات الرياضية *  تصنيع المعدات الطبية *  *تصنيع عبوات الطعام والمشروبات 4 2024 96% ألومنيوم، 4% سيليكون 5 2060 95% ألومنيوم، 2% سيليكون، 2% منجنيز 6 2048 95% ألومنيوم، 4% سيليكون،  1% منجنيز 7 2051 95% ألومنيوم، 2% سيليكون،  2% منجنيز 8 2090 95% ألومنيوم، 4% سيليكون، 1% منجنيز 9 2014 95% ألومنيوم، 5% نحاس 10 2025 95% ألومنيوم، 2.5% منجنيز، 2.5% سيليكون
		يرجى ملاحظة أن هذه مجرد أمثلة قليلة من العديد من سبائك الألومنيوم من السلسلة 2xxx التي متوفرة. يمكن استخدام سبائك الألومنيوم من السلسلة 2000 لمجموعة متنوعة من التطبيقات الأخرى، اعتمادًا على متطلبات التطبيق المقصود.
		المعالجة الحرارية
		هناك عدة عمليات معالجة حرارية تستخدم عادة في سلسلة الألومنيوم 2xxx، ومن بينها:
		1. التبريد بالماء (Quenching): يتم تنفيذ هذه العملية بعد عملية التشكيل أو التطبيع للسبيكة. يتم وضع القطعة في محلول مائي بارد بشكل سريع لتبريد السبيكة بسرعة عالية. يهدف هذا العمل إلى تحقيق هيكل بلوري متجانس ومتوازن وتقليل الاجهادات الداخلية في السبيكة.
		2. التعتيق (Aging): تعد عملية التعتيق جزءًا أساسيًا من معالجة الألومنيوم 2xxx. بعد عملية التبريد السريع، يتم تسخين السبيكة إلى درجة حرارة محددة والاحتفاظ بها لفترة زمنية معينة. يهدف هذا العمل إلى تكوين جسيمات صلبة دقيقة تحسن من قوة وصلابة السبيكة. يمكن أن يتم التعتيق بشكل طبيعي (التعتيق الطبيعي) عن طريق تعريض السبيكة للهواء في درجة حرارة الغرفة لفترة زمنية طويلة، أو بشكل اصطناعي (التعتيق الصناعي) عن طريق تسخين السبيكة في فرن وتحكم في درجة الحرارة والزمن.
		3. التخمير (Annealing): تستخدم عملية التخمير لتخفيف الاجهادات الداخلية في السبائك الألومنيومية وتحسين تشغيلية السبيكة.  يتم تسخين السبيكة إلى درجة حرارة مرتفعة ومن ثم تبريدها ببطء، مما يؤدي إلى تخفيف الاجهادات الداخلية وتغيير التركيب البلوري للمادة. تعتمد عمليات المعالجة الحرارية المحددة على التركيب الدقيق للسبيكة والخصائص المطلوبة. قد يتم تكرار هذه العمليات عدة مرات لتحقيق الخصائص المرغوبة. يجب أن يتم تنفيذ عمليات المعالجة الحرارية بعناية لضمان الحصول على النتائج المطلوبة وتحقيق أداء ممتاز لسلسلة الألومنيوم 2xxx.   ما معني :سبائك الألومنيوم  H22, H24, H ,O ,T3-T8 , ؟ تشير الأرقام في تسمية سبائك الألومنيوم إلى محتوى العناصر الرئيسية في السبيكة. في هذه الحالة، تشير الأرقام 22 و 24 إلى محتوى المغنيسيوم في السبيكة، والذي يبلغ حوالي 2.2٪ و 2.4٪ على التوالي. : O   حالة شبه صلبة، وهي حالة سبيكة بعد تسخينها إلى درجة حرارة  معينة، ثم تبريدها ببطء. H   : حالة صلبة، وهي حالة سبيكة بعد تسخينها إلى درجة حرارة معينة،   ثم تبريدها بسرعة. : T   حالة معالجة حرارية، وهي حالة سبيكة بعد تسخينها إلى درجة حرارة معينة، ثم تبريدها بمعدل معين. لذلك، تشير سبائك الألومنيوم H22 , H24 , H ,O إلى سبيكة من الألومنيوم والمغنيسيوم تحتوي على حوالي 2.2٪ من المغنيسيوم، وهي في حالة صلبة. T3-T8 تشير هذه التسمية إلى أن السبيكة في حالة معالجة حرارية  (T)، ثم تم معالجتها حراريًا باستخدام عملية من عملية T3 إلى T8. تستخدم عمليات المعالجة الحرارية T3-T8 لتحسين القوة والصلابة والسحب لسبائك الألومنيوم. عمليات التصنيع أو المعالجة الحرارية التي تتم على السبيكة أو المسبوكة، وهذا التصنيف يشمل ما يأتي: F  : السبيكة أو المسبوكة كما هي مصنعة( بدون معالجة حرارية ). O : مقام عليها تلدين. H : تم تشكيلها على البارد  بالدرفلة أو الكبس الشد أو غير.    T: معالجة حرارية للمحلول الجامد (ويبين الرقم بعده طريقة المعالجة). ونعني بالمحلول الجامد Solid Solution: هو تسخين سبيكة معالجة حرارية  للألومنيوم إلى المنطقة ما قبل اإلنصهار{ 422 درجة مئوية تقريبا أقل من درجة الإنصهار}  لفترة من الزمن. T2:تلدين للمسبوكات للمحلول الجامد بعد المعالجة الحرارية. T3:التقسية للمحلول الجامد بمعالجة حرارية ثم التشغيل على البارد. T4:التقسية للمحلول الجامد وبعد ذلك بالتعتيق معالجة حرارية الطبيعي ( أي التصليد بمرور الزمن). T5:تعتيق صناعيأ يالتسخين الحراري التدريجي    حتي45-25%من درجة المعالجة للمحلول الجامد. T6:التقسية للمحلول الجامد  تتم التعتيق الصناعي معالجة حرارية. تعرف بزمن النقع وذلك لجعل السبيكة متجانسة ثم التبريد في الماء عند درجة الحرارة العادية لتكوين محلول جامد ومشبع، ويعتمد زمن النقع على سمك المعدن. ولتحسين خواص هذه السبيكة الصلدة،يقام لها تعتيق،وذلك لتكوين محلول لين من المواد المترسبة، وهذه المواد تمنع تحرك الانخلاعات (Dislocations) وبذلك تزداد الصلابة وتنخفض الصلادة معا لاحتفاظ بقوة شد عالية.