硬さや強さアルミ合金合金級 (例えば6061,7075,2024など) と熱処理状態 (例えばT4,T6,T651など) に応じて大きく異なります.性能データ圧力負荷能力と応用シナリオ:
I. 一般的なアルミニウム合金類の強度と硬さの比較
1. 6シリーズアルミ合金 (6061-T6を例として)
強度:
張力強度: ≥290 MPa (平方ミリメートルあたり約29 kgの力に相当する).
性能強度: ≥240 MPa (材料が永久に変形し始める臨界ストレス)
硬さ:
ブリーネル硬度 (HB): ≥95 (10mmの鋼球と3000kgの負荷で測定されたインデント硬度に相当する).
特徴: バランスのとれた包括的な性能,耐腐蝕性,容易な加工,自転車フレーム,スキー,機械部品に一般的に使用されます.
2. 7シリーズアルミ合金 (7075-T6を例として)
強度:
張力強度: ≥ 572 MPa (普通の鋼の強度レベルに近い).
性能強度: ≥503 MPa
硬さ:
ブリーネル硬度 (HB): ≥150 (中型炭素鋼に近い硬度)
特徴:高強度,高硬度.一般的に"航空機級アルミ合金"として知られる.航空機構造部品,高級型材,レーシングカー部品に使用される.
32シリーズアルミ合金(例として2024-T3を取ります)
強度:
張力強度: ≥470 MPa
性能強度: ≥325 MPa
硬さ:
ブリーネル硬さ (HB): ≥120
特徴:強度が7シリーズに次いで,強度が良い.航空用スキンや高強度ボルトに使用される.
4. 5シリーズアルミ合金(例として5052-H32)
強度:
張力強度: ≥215 MPa
性能強度: ≥145 MPa
硬さ:
ブリーネル硬さ (HB): ≥60
特徴: 耐腐蝕性 が 優れ,強度 が 中等 で,船 の 甲板,圧力 容器,自動車 の 燃料 タンク に 用い られ ます.
II. 圧力耐久性: 定量化する方法
"圧力耐力"は,アルミ合金材料の強度,構造設計,ストレスの形態 (圧縮,張力,切断など) と組み合わせて包括的に評価する必要がある.
1圧縮強度 (均等圧縮シナリオ)
公式参照:
圧縮強度 ≈ 収力強度 × 安全因数 (エンジニアリングにおける安全因子は通常1.5-3.0である).
ケース:
生産強度は7075-T6 アルミ合金安全系数が2である場合0圧縮強度は251.5MPa (平方メートルあたり約2515トンの圧力に相当する).
航空機の着陸車輪のような実用的な応用では,圧縮安定性を向上させるために構造最適化 (空洞管形設計など) が必要です.
2張力強度 (張力シナリオ)
直接対応する指標: 張力強度は,材料が割れる前の最大ストレスです.
6061-T6の張力強度は290 MPaで,直径10mmのアルミ棒が約22.7キロニュートン (約2.3トン) の張力に耐えるように理解することができる.
3切断強度 (切断力シナリオ)
経験式:切断強度 ≈ 張力強度 × 0.6-0.8 (異なる合金でわずかに異なる).
2024-T3アルミニウム合金の張力強度は470 MPaであり,切力強度は約282-376 MPaである.
III.強度と硬さに影響を与える主要な要因
1合金元素と熱処理
固体溶液+老化処理6061 アルミ合金T6 (固体溶液 + 人工老化) で処理されると,強度は未処理状態 (O状態) と比べて約50%増加します.
典型的な元素の影響:
亜鉛 (7シリーズ): 強化相 AlZnMgCu を形成し,強度を大幅に向上させる.
銅 (2シリーズ):Al2Cu相を形成し,硬さと耐熱性を高めます.
2処理技術
圧出型:例えば,6063 アルミ合金プロフィールが精製され,鋳造状態と比較して強さは20%~30%増加します.
冷たい加工硬化:例えば,5052アルミ合金の冷たい変形 (H32状態) 後に,収力強さは,焼却状態 (O状態) と比べて約50%増加します.
3環境要因
温度:高温ではアルミニウム合金強度が著しく低下する (例えば,6061-T6の拉伸強度が200°Cで室温の60%に低下する).
腐食:表面酸化物膜が損傷した後,腐食穴 (アノジスなどのプロセスによって保護する必要がある) によって強度が低下する可能性があります.
IV. 適用シナリオにおける強度設計事例
1自動車の車輪ハブ (6061-T6 アルミ合金)
設計要件: 車両重量,道路衝突,遠心力,拉伸強度 ≥260 MPa,疲労耐久度 ≥100万サイクルに耐える必要がある.
構造の最適化: スポーク型の軽量設計を採用し,均等なストレスの分布を確保するために有限要素分析 (FEA) を使用する.
2. 航空機エンジンの支架 (7075-T651 アルミ合金)
極端な労働条件:高温 (≤120°C) と振動負荷に耐える,収力強度は ≥480 MPaで,骨折強度試験 (KIC値 ≥24 MPa・√mなど) を通過する必要があります.
3建物カーテン壁プロファイル (6063-T5アルミ合金)
負荷計算:風圧 (例えば5000 Pa) と死体重量に対応し,安全性補充を保証するために,許容されるストレスは出力強度 (160 MPa) の1/1.8 = 89 MPa です.
V. 適当なアルミ合金?
強度要件による分類:
低強度 (<200 MPa): 5 シリーズ (5052), 3 シリーズ (3003) →耐腐蝕シナリオ (容器やパイプなど)
中等強度 (200-400 MPa): 6シリーズ (6061/6063) →構造部品 (ドアと窓,産業用フレームなど)
高強度 (>400 MPa): 2シリーズ (2024), 7シリーズ (7075) →航空宇宙,高負荷機械
処理可能性と組み合わせると:
溶接を必要とするシナリオでは,5シリーズ (アルミニウム・マグネシウム合金) または6シリーズ (溶接性が良好) を選択し,2シリーズと7シリーズ (銅と亜鉛を含む,溶接中に裂けやすい).
概要
アルミニウム合金の強度と硬さは,合金設計とプロセス制御を通じて",缶のように柔らかい" (純粋アルミニウム) から"鋼のように強い" (7075-T6) まで幅広い範囲で調整できます.実際の圧力耐久性は,ブランドと組み合わせて包括的に評価する必要があります.機械的試験 (張力試験,圧縮試験など) や業界標準 (ASTM,GB/T) エンジニアリング.
硬さや強さアルミ合金合金級 (例えば6061,7075,2024など) と熱処理状態 (例えばT4,T6,T651など) に応じて大きく異なります.性能データ圧力負荷能力と応用シナリオ:
I. 一般的なアルミニウム合金類の強度と硬さの比較
1. 6シリーズアルミ合金 (6061-T6を例として)
強度:
張力強度: ≥290 MPa (平方ミリメートルあたり約29 kgの力に相当する).
性能強度: ≥240 MPa (材料が永久に変形し始める臨界ストレス)
硬さ:
ブリーネル硬度 (HB): ≥95 (10mmの鋼球と3000kgの負荷で測定されたインデント硬度に相当する).
特徴: バランスのとれた包括的な性能,耐腐蝕性,容易な加工,自転車フレーム,スキー,機械部品に一般的に使用されます.
2. 7シリーズアルミ合金 (7075-T6を例として)
強度:
張力強度: ≥ 572 MPa (普通の鋼の強度レベルに近い).
性能強度: ≥503 MPa
硬さ:
ブリーネル硬度 (HB): ≥150 (中型炭素鋼に近い硬度)
特徴:高強度,高硬度.一般的に"航空機級アルミ合金"として知られる.航空機構造部品,高級型材,レーシングカー部品に使用される.
32シリーズアルミ合金(例として2024-T3を取ります)
強度:
張力強度: ≥470 MPa
性能強度: ≥325 MPa
硬さ:
ブリーネル硬さ (HB): ≥120
特徴:強度が7シリーズに次いで,強度が良い.航空用スキンや高強度ボルトに使用される.
4. 5シリーズアルミ合金(例として5052-H32)
強度:
張力強度: ≥215 MPa
性能強度: ≥145 MPa
硬さ:
ブリーネル硬さ (HB): ≥60
特徴: 耐腐蝕性 が 優れ,強度 が 中等 で,船 の 甲板,圧力 容器,自動車 の 燃料 タンク に 用い られ ます.
II. 圧力耐久性: 定量化する方法
"圧力耐力"は,アルミ合金材料の強度,構造設計,ストレスの形態 (圧縮,張力,切断など) と組み合わせて包括的に評価する必要がある.
1圧縮強度 (均等圧縮シナリオ)
公式参照:
圧縮強度 ≈ 収力強度 × 安全因数 (エンジニアリングにおける安全因子は通常1.5-3.0である).
ケース:
生産強度は7075-T6 アルミ合金安全系数が2である場合0圧縮強度は251.5MPa (平方メートルあたり約2515トンの圧力に相当する).
航空機の着陸車輪のような実用的な応用では,圧縮安定性を向上させるために構造最適化 (空洞管形設計など) が必要です.
2張力強度 (張力シナリオ)
直接対応する指標: 張力強度は,材料が割れる前の最大ストレスです.
6061-T6の張力強度は290 MPaで,直径10mmのアルミ棒が約22.7キロニュートン (約2.3トン) の張力に耐えるように理解することができる.
3切断強度 (切断力シナリオ)
経験式:切断強度 ≈ 張力強度 × 0.6-0.8 (異なる合金でわずかに異なる).
2024-T3アルミニウム合金の張力強度は470 MPaであり,切力強度は約282-376 MPaである.
III.強度と硬さに影響を与える主要な要因
1合金元素と熱処理
固体溶液+老化処理6061 アルミ合金T6 (固体溶液 + 人工老化) で処理されると,強度は未処理状態 (O状態) と比べて約50%増加します.
典型的な元素の影響:
亜鉛 (7シリーズ): 強化相 AlZnMgCu を形成し,強度を大幅に向上させる.
銅 (2シリーズ):Al2Cu相を形成し,硬さと耐熱性を高めます.
2処理技術
圧出型:例えば,6063 アルミ合金プロフィールが精製され,鋳造状態と比較して強さは20%~30%増加します.
冷たい加工硬化:例えば,5052アルミ合金の冷たい変形 (H32状態) 後に,収力強さは,焼却状態 (O状態) と比べて約50%増加します.
3環境要因
温度:高温ではアルミニウム合金強度が著しく低下する (例えば,6061-T6の拉伸強度が200°Cで室温の60%に低下する).
腐食:表面酸化物膜が損傷した後,腐食穴 (アノジスなどのプロセスによって保護する必要がある) によって強度が低下する可能性があります.
IV. 適用シナリオにおける強度設計事例
1自動車の車輪ハブ (6061-T6 アルミ合金)
設計要件: 車両重量,道路衝突,遠心力,拉伸強度 ≥260 MPa,疲労耐久度 ≥100万サイクルに耐える必要がある.
構造の最適化: スポーク型の軽量設計を採用し,均等なストレスの分布を確保するために有限要素分析 (FEA) を使用する.
2. 航空機エンジンの支架 (7075-T651 アルミ合金)
極端な労働条件:高温 (≤120°C) と振動負荷に耐える,収力強度は ≥480 MPaで,骨折強度試験 (KIC値 ≥24 MPa・√mなど) を通過する必要があります.
3建物カーテン壁プロファイル (6063-T5アルミ合金)
負荷計算:風圧 (例えば5000 Pa) と死体重量に対応し,安全性補充を保証するために,許容されるストレスは出力強度 (160 MPa) の1/1.8 = 89 MPa です.
V. 適当なアルミ合金?
強度要件による分類:
低強度 (<200 MPa): 5 シリーズ (5052), 3 シリーズ (3003) →耐腐蝕シナリオ (容器やパイプなど)
中等強度 (200-400 MPa): 6シリーズ (6061/6063) →構造部品 (ドアと窓,産業用フレームなど)
高強度 (>400 MPa): 2シリーズ (2024), 7シリーズ (7075) →航空宇宙,高負荷機械
処理可能性と組み合わせると:
溶接を必要とするシナリオでは,5シリーズ (アルミニウム・マグネシウム合金) または6シリーズ (溶接性が良好) を選択し,2シリーズと7シリーズ (銅と亜鉛を含む,溶接中に裂けやすい).
概要
アルミニウム合金の強度と硬さは,合金設計とプロセス制御を通じて",缶のように柔らかい" (純粋アルミニウム) から"鋼のように強い" (7075-T6) まで幅広い範囲で調整できます.実際の圧力耐久性は,ブランドと組み合わせて包括的に評価する必要があります.機械的試験 (張力試験,圧縮試験など) や業界標準 (ASTM,GB/T) エンジニアリング.
