Le leghe di alluminio si diffondono dall'aerospaziale agli usi quotidiani

Se l'aerodinamica gioca un ruolo cruciale, il segreto risiede in parte nei materiali utilizzati.il compagno di lunga data dell'industria aeronauticaMa le loro applicazioni vanno ben oltre l'aerospaziale, permeando quasi ogni aspetto della vita moderna.

Leghe di alluminio: le centrali elettriche leggere

La caratteristica più evidente dell'alluminio è la sua leggerezza, con una densità di circa un terzo di quella dell'acciaio.Attraverso l'aggiunta di vari elementi di lega, questi materiali possono raggiungere una resistenza paragonabile o addirittura superiore a quella dell'acciaio, rendendoli ideali per applicazioni che richiedono sia proprietà leggere che elevata resistenza.

La famiglia delle leghe di alluminio è diversificata, classificata per i loro elementi di lega primari:

• a. un'intensità di potenza di potenza di potenza superiore a 50 W;Le leghe di magnesio migliorano la resistenza e la resistenza alla corrosione.
• Série di alluminio-manganese (Al-Mn):Il manganese aumenta la resistenza e la resistenza alla corrosione mantenendo una buona formabilità, rendendo queste leghe adatte per componenti a forma.
• di una lunghezza superiore o uguale a 5 mmIl silicio migliora significativamente le proprietà della fusione e riduce l'espansione termica, ideale per i blocchi del motore e altre parti fuse.
• di una lunghezza superiore o uguale a 5 mm,Il rame aumenta notevolmente la resistenza e la durezza a scapito della ridotta resistenza alla corrosione, utilizzata in componenti ad alto stress come il carrello di atterraggio degli aerei.
• di una lunghezza superiore o uguale a 5 mm,Lo zinco funge da uno degli elementi di rinforzo più efficaci dell'alluminio, producendo le leghe di alluminio più forti utilizzate nelle strutture degli aerei.

Spina dorsale dell'aviazione: leghe delle serie 2000 e 7000

Nell'aviazione, dominano due famiglie di leghe di alluminio: la serie 2000 (Al-Cu-Mg) e la serie 7000 (Al-Zn-Mg), ognuna con scopi distinti.

Leghe della serie 2000Le ali degli aeromobili sopportano costanti piegature e torsioni durante il volo ̇ sollecitazioni cicliche che possono portare a danni da stanchezza.,garantire l'integrità strutturale.

Leghe della serie 7000I componenti critici degli aeromobili, come le spalle delle ali e le giunture, subiscono sollecitazioni estreme, in particolare durante condizioni di volo impegnative.L'eccezionale resistenza di queste leghe fornisce il supporto necessario per un funzionamento sicuro.

Le due serie condividono una debolezza: una limitata resistenza alla corrosione.creare uno strato protettivo "coperto" che preserva la resistenza, aumentando la durata contro fattori ambientali come acqua salata e umidità.

L'aumento della concorrenza composta

Le materie plastiche rinforzate con fibre di carbonio (CFRP) sono diventate forti concorrenti nelle applicazioni aerospaziali.Il CFRP sta sempre più sostituendo i materiali tradizionali nella fusoliera e nelle ali degli aeromobili.

Selezione strategica delle leghe nella progettazione degli aeromobili

Gli ingegneri di aeromobili selezionano attentamente le leghe di alluminio in base ai requisiti specifici di sollecitazione:

• Superfici inferiori dell'ala:Sottoposte a sollecitazioni di trazione che richiedono un'eccellente resistenza alla stanchezza, in genere leghe della serie 2000.
• Superfici superiori dell'ala:Sopportano sollecitazioni di compressione che richiedono elevata resistenza, generalmente leghe della serie 7000.
• Sbarre e giunti:Affrontare sollecitazioni concentrate che richiedono una resistenza estrema, spesso serie 7000 o talvolta leghe di titanio.

I recenti sviluppi includono leghe alluminio-litio che mantengono i vantaggi dell'alluminio offrendo al contempo una migliore resistenza alla stanchezza, promettendo applicazioni future.

Affrontare i limiti dell'alluminio

Nonostante i loro vantaggi, le leghe di alluminio non sono perfette. La loro relativamente bassa resistenza alla stanchezza può portare alla formazione di crepe nel tempo. Gli ingegneri combattono questo con combinazioni di materiali innovative.

Una soluzione consiste nel creare materiali compositi combinando alluminio con altri materiali.La collazione dell'alluminio con la plastica rinforzata con fibra di vetro (GFRP) produce un materiale "Glare", mantenendo la leggerezza e la lavorabilità dell'alluminio, aumentando al contempo la resistenza e la resistenza alla corrosione del GFRPRispetto all'alluminio tradizionale, Glare dimostra prestazioni di fatica e corrosione significativamente migliorate.

Tuttavia, i materiali compositi presentano le loro sfide: mentre il Glare migliora la resistenza alla trazione, riduce l'allungamento alla rottura, aumentando la fragilità.L'equilibrio tra maggiore resistenza e resistenza mantenuta rimane un obiettivo chiave della ricerca sui materiali compositi.

Leghe di magnesio: l'alternativa più leggera

Oltre all'alluminio, le leghe di magnesio rappresentano un'altra opzione leggera.compresa la potenziale estrazione dall'acqua di mare, garantisce un approvvigionamento stabile.

Alcune leghe di magnesio rivalizzano o superano la resistenza dell'acciaio, offrendo al contempo un'eccellente conducibilità termica e schermatura elettromagnetica, rendendole preziose in applicazioni elettroniche e automobilistiche.

• Conduttività termica:Il magnesio conduce il calore circa 200 volte meglio della plastica, dissipando efficacemente il calore dai componenti elettronici.
• Protezione EMI:Queste leghe bloccano le interferenze elettromagnetiche, proteggendo l'elettronica sensibile.

Anche le leghe di magnesio si trovano ad affrontare delle sfide. La scarsa plasticità rende difficile il lavoro a freddo, che richiede processi specializzati come la colata a stiro o il thixoforming.La loro infiammabilità a temperature elevate richiede un trattamento attento.

Sviluppi come la lega di magnesio AZ31 affrontano problemi di plasticità, mostrando una buona formabilità a 300-400 °C.Questa lega può essere arrotolata in sottili fogli fino a 30 micron per applicazioni come i diaframmi degli altoparlanti.

Sono indispensabili particolari precauzioni quando si lavora con il magnesio: le sue forme fuse o in polvere reagiscono violentemente con l'ossigeno, causando potenzialmente esplosioni.

Leghe di alluminio oltre l'aviazione

Mentre l'aviazione mette in evidenza le capacità dell'alluminio, queste leghe servono a innumerevoli scopi quotidiani:

• Trasporti:Auto, treni e navi beneficiano del peso leggero dell'alluminio per migliorare l'efficienza del carburante e ridurre le emissioni.
• Costruzione:Le finestre, le porte e le facciate in alluminio combinano estetica con durata e facilità di manutenzione.
• elettronica:Gli involucri in alluminio di telefoni, computer e televisori migliorano la dissipazione del calore e la protezione elettromagnetica.
• Imballaggio:Il foglio di alluminio e le lattine forniscono eccellenti barriere contro i contaminanti pur essendo completamente riciclabili.

Scegliere la giusta lega per il lavoro

Le leghe di alluminio offrono una notevole versatilità e prestazioni in tutti i settori.La comprensione delle proprietà di questi materiali consente scelte di progettazione migliori in innumerevoli applicazioni.