Was ist die Aluminiumlegierung 2219?
Aluminiumlegierung 2219 ist eine hochfeste, aushärtbare Legierung, die überwiegend aus Aluminium und Kupfer besteht und sich ideal für Anwendungen eignet, die hervorragende mechanische Eigenschaften und Beständigkeit gegen Spannungskorrosion erfordern.
Aluminiumlegierung 2219 ist eine Aluminium-Kupfer-Knetlegierung, die für ihr hohes Festigkeits-/Gewichtsverhältnis und ihre Haltbarkeit bekannt ist. Sie wird häufig in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt, da sie hohen Temperaturen und rauen Bedingungen standhält. Bleche, Platten, Stangen und Strangpressprofile sind gängige Anwendungen für diese Legierung.
Was sind die Bezeichnungen und Normen?
Zusätzlich zu ihrem populären Namen wird die Aluminiumlegierung 2219 in mehreren Normen wie ASTM B209 und ISO 6361, die die Anforderungen an Aluminiumlegierungen festlegen, als UNS A92219 und AlCu6Mn bezeichnet.
Was ist die chemische Zusammensetzung der Aluminiumlegierung 2219?
Die Aluminiumlegierung 2219 besteht größtenteils aus Aluminium und Kupfer, wobei einige andere Elemente zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften hinzugefügt werden. Die normale chemische Zusammensetzung ist wie folgt.
| Element | Inhalt (%) |
|---|---|
| Aluminium (Al) | 93,0 (min) |
| Kupfer (Cu) | 5.8 – 6.8 |
| Manganese (Mn) | 0.2 – 0.4 |
| Magnesium (Mg) | 0.02 – 0.3 |
| Zirkonium (Zr) | 0.1 – 0.25 |
| Titan (Ti) | 0.02 – 0.10 |
| Eisen (Fe) | Maximal 0,3 |
| Silizium (Si) | Maximal 0,2 |
| Zink (Zn) | Maximal 0,1 |
| Vanadium (V) | 0.05 – 0.15 |
Eigenschaften der Aluminiumlegierung 2219
Mechanische Eigenschaften
- Zugfestigkeit: Von 172 MPa (24,9 ksi) bis 476 MPa (69,0 ksi), je nach Härtegrad.
- Streckgrenze: Sie beträgt etwa 290 MPa (42.000 psi).
- Bruchdehnung: liegt zwischen 3 % und 14 %, was die Duktilität der Legierung zeigt.
- Elastizitätsmodul: Ungefähr 73,8 GPa (10.700 ksi), was auf die Steifigkeit hinweist.
- Bruchzähigkeit: Eine hohe Bruchzähigkeit verhindert Risswachstum.
Physikalische Eigenschaften
- Dichte: Ungefähr 2,84 g/cm³ (0,103 lb/in³).
- Schmelzpunkt: Im Bereich von 543°C bis 643°C (1010°F bis 1190°F).
- Wärmeleitfähigkeit: Zwischen 116 W/m-K und 170 W/m-K, was für Anwendungen mit Wärmeabgabe wichtig ist.
- Spezifische Wärmekapazität: Etwa 864 J/kg-K, was auf seine Fähigkeit zur Wärmeaufnahme hinweist.
Thermische Eigenschaften
- Wärmeausdehnungskoeffizient: Etwa 22,3 μm/m⋅°C.Bei Raumtemperatur steigt 22,3*μm*/*m*⋅°*C* auf 24,1 μm/m⋅°C.24,1*μm*/*m*⋅°*C* bei hohen Temperaturen (etwa 250°C).
- Wärmeleitfähigkeit: Im Bereich von 120 W/m⋅K120*W*/*m*⋅*K*, ideal für die Wärmekontrolle in der Luft- und Raumfahrt.
Korrosionsbeständigkeit
Die Aluminiumlegierung 2219 weist zwar eine hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion im Zustand T8 auf, ist aber aufgrund der Kupferkonzentration weniger korrosionsbeständig als andere Aluminiumlegierungen. Um seine Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen.
- -Sie können mit reinem Metall verkleidet oder mit Schutzbeschichtungen versehen werden.
Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit
- -Die Aluminiumlegierung 2219 ist leicht schweißbar; dennoch kann das Schweißen seine Korrosionsbeständigkeit verringern. Um seine mechanischen Eigenschaften wiederherzustellen, muss es nach dem Schweißen einer angemessenen Wärmebehandlung unterzogen werden.
- -Es ist im geglühten Zustand gut zerspanbar, was eine effiziente Formgebung und Umformung ermöglicht.
Temperaturbereich
Die Aluminiumlegierung 2219 ist in einem breiten Temperaturbereich einsetzbar:
- Wirksam ab -452°F (-269°C) bis zu etwa 600°F (316°C), wodurch es für extreme Umgebungen in der Luft- und Raumfahrt geeignet ist.
Was sind die Temperaturen der Aluminiumlegierung 2219?
Aluminium 2219 wird in der Regel wärmebehandelt, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Die Bezeichnungen für den Härtegrad helfen dabei, die genaue Verarbeitung zu definieren, die die mechanischen Eigenschaften beeinflusst.
- -**T87:**Die Legierung wird wärmebehandelt, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern, und dann kaltverformt, um die Festigkeit zu erhöhen. Dieser Zustand bietet ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Duktilität.
- T851: Dieser Härtegrad ähnelt dem von T6, umfasst jedoch mehr Entlastungsverfahren. Das Spannungsabbauverfahren, zu dem auch mechanisches Recken gehört, trägt zur Verringerung der inneren Spannungen und zur Verbesserung der Dimensionsstabilität bei.
- T6: Der T6-Zustand bietet die höchste Festigkeit, die durch Wärmebehandlung erreicht werden kann. Das Material wird zunächst einer Lösungsglühung unterzogen, um lösliche Bestandteile zu lösen, und dann gealtert, um Phasen auszufällen, die die Festigkeit erhöhen.
- T3: Ähnlich wie T6, aber mit weniger künstlicher Alterung. Die Legierung wird lösungsgeglüht und reift dann auf natürliche Weise. Dies ergibt eine geringere Festigkeit als T6, aber eine höhere Duktilität und Zähigkeit.
- T4: Der Zustand T4 ist etwas fester als T3, aber immer noch duktiler. Dieser Zustand ermöglicht eine mittlere Festigkeit und eine bessere Verarbeitbarkeit.
- O: Der O-Zustand bedeutet, dass die Legierung vollständig bis zu ihrem weichsten Zustand geglüht wurde, wodurch sie leichter zu bearbeiten ist, aber eine viel geringere Festigkeit als die anderen Zustände aufweist.
Was sind die Anwendungen der Aluminiumlegierung 2219?
Die Aluminiumlegierung 2219 ist bekannt für ihre hohe Festigkeit, ihre hervorragenden Schweißeigenschaften und ihre Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion. Diese Eigenschaften machen es ideal für eine breite Palette von anspruchsvollen Anwendungen in verschiedenen Sektoren. Im Folgenden finden Sie eine ausführliche Zusammenfassung der wichtigsten Anwendungen von Aluminiumlegierung 2219.
Luft- und Raumfahrtindustrie
Die Aluminiumlegierung 2219 wird hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet. Die Fähigkeit der Legierung, hohe Temperaturen zu tolerieren, sowie ihr geringes Gewicht machen sie zu einem ausgezeichneten Material für zahlreiche Komponenten in der Luft- und Raumfahrt, darunter:
- Kraftstofftanks
- Raketenmotor-Gehäuse
- Strukturelle Komponenten
- Komponenten des Raumfahrzeugs
Marine Anwendungen
Die Aluminiumlegierung 2219 wird in der Schifffahrtsindustrie aufgrund ihrer hohen Belastbarkeit und Korrosionsbeständigkeit verwendet.
- Schiffsrümpfe
- Schiffsstrukturen
Verkehrsindustrie
Die Aluminiumlegierung 2219 wird in einer Vielzahl von Fahrzeugkomponenten in der Transportindustrie verwendet.
- Luftfahrzeugkomponenten
- –Eisenbahnwagen und Anhänger
Schweißkonstruktionen
Die außergewöhnliche Schweißbarkeit der Aluminiumlegierung 2219 macht sie für die Herstellung von Schweißkonstruktionen geeignet.
- –Druckgefäße
- Brücken und Rohrleitungen
Sport- und Freizeitgeräte
Die Aluminiumlegierung 2219 ist leicht und widerstandsfähig und daher ideal für eine Vielzahl von Sport- und Freizeitanwendungen.
- Fahrradrahmen
- –Campingausrüstung
Was sind die Vorteile der Aluminiumlegierung 2219?
Hohe Festigkeit
Mit einer Zugfestigkeit von bis zu 455 MPa (66.000 psi) in bestimmten Zuständen ist die Aluminiumlegierung 2219 für ihre hohe Festigkeit bekannt. Sie eignet sich für Anwendungen, bei denen die Werkstoffe großen Belastungen und Drücken standhalten müssen, ohne zu versagen.
Ausgezeichnete Bruchzähigkeitss
Mit ihrer ausgezeichneten Bruchzähigkeit kann die Legierung Energie absorbieren und die Ausbreitung von Rissen verhindern. Bei dynamisch belasteten Teilen ist diese Eigenschaft für die Zuverlässigkeit und Sicherheit bei wichtigen Anwendungen sehr wichtig.
Gute Bearbeitbarkeit
Die Aluminiumlegierung 2219 lässt sich leicht bearbeiten und ermöglicht die effiziente Herstellung komplizierter Formen und Bauteile. Diese einfache Bearbeitung erleichtert den Herstellungsprozess und ermöglicht komplizierte Konstruktionen, die für Hochleistungsanwendungen erforderlich sind.
Schweißbarkeit
Diese Legierung ist gut schweißbar, insbesondere im T8-Zustand, was eine einfache Verbindung mit anderen Werkstoffen ermöglicht. Es können verschiedene Schweißverfahren angewendet werden, ohne dass die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden.
Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion
Aluminum Alloy 2219 in the T8 temper has high resistance to stress corrosion cracking, making it ideal for aerospace components in severe environments.
Leistung über einen weiten Temperaturbereich
Die Legierung behält ihre mechanischen Eigenschaften über einen breiten Temperaturbereich von -269°C (-452°F) bis 316°C (600°F) bei. Diese thermische Stabilität macht sie für Anwendungen geeignet, die extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.
Korrosionsbeständigkeite
Obwohl die Aluminiumlegierung 2219 aufgrund ihres Aluminiumanteils von Natur aus korrosionsbeständig ist, kann sie durch Verkleidungen oder Schutzbeschichtungen verstärkt werden, so dass sie sich für den Einsatz in Meeresgebieten eignet, in denen häufig Salzwasser vorhanden ist.
Schlussfolgerung
Die Aluminiumlegierung 2219 zeichnet sich als Hochleistungslegierung mit bemerkenswerter Festigkeit und Haltbarkeit aus. Seine verschiedenen Zustände und sein breites Einsatzspektrum machen es ideal für die Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Schiffsindustrie. Die Kenntnis ihrer Eigenschaften ermöglicht es Ingenieuren, diese Legierung in ihren Projekten richtig einzusetzen.
