AL6061과 AL6063: 주요 차이점 설명

현재 알루미늄은 전자 방열판에 가장 널리 사용되는 소재입니다. 알루미늄의 특성은 열전도율이 우수하고 비용이 저렴하며 대기 중 부식에 대한 저항성이 높아 방열판 제조에 매우 적합합니다.

다음은 방열판 산업에서 사용되는 순수 알루미늄과 알루미늄 합금의 특성을 소개하여 알루미늄과 알루미늄 합금에 대한 이해를 돕습니다.

1. 순수 알루미늄

밀도:

알루미늄은 밀도가 2.72g/cm³로 순수 구리의 약 1/3에 불과한 매우 가벼운 금속입니다.

전기 및 열 전도성:

알루미늄은 전기 및 열 전도성이 뛰어납니다. 알루미늄의 단면적과 길이가 구리와 같을 때 알루미늄의 전기 전도도는 구리의 약 61%입니다.

알루미늄의 무게가 구리와 같지만 단면적이 다른 경우(길이가 같을 경우), 알루미늄의 무게는 알루미늄의 전기 전도성 는 구리의 200%입니다.

화학적 특성:

표면에 조밀한 산화 알루미늄 막이 형성되어 내부 금속의 추가 산화를 방지하기 때문에 대기 중 부식에 대한 저항성이 우수합니다. 알루미늄은 농축 질산, 유기산 또는 음식물과 반응하지 않습니다.

구조:

알루미늄은 면을 중심으로 한 정육면체 구조입니다. 산업용 순수 알루미늄은 매우 높은 가소성(ψ=80%)을 가지고 있으며 다양한 성형 프로세스.

하지만 강도가 너무 낮기 때문에(σb는 약 69MPa) 순수 알루미늄은 냉간 변형이나 합금으로 강화한 후에만 구조재로 사용할 수 있습니다.

기타 속성:

알루미늄은 자성이 없고 스파크가 발생하지 않는 소재이며 반사 특성이 우수합니다. 가시광선과 자외선을 모두 반사할 수 있습니다.

알루미늄의 불순물에는 실리콘과 철이 포함됩니다. 불순물 함량이 높을수록 전기 전도도, 내식성 및 가소성이 낮아집니다.

2. 알루미늄 합금

적절한 합금 원소 을 알루미늄에 첨가한 후 냉간 가공하거나 열처리하면 특정 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

알루미늄에 가장 일반적으로 사용되는 합금 원소는 구리, 마그네슘, 실리콘, 망간, 아연입니다.

이러한 요소는 때때로 단독으로 또는 조합하여 추가되며, 때로는 미량의 티타늄, 붕소, 크롬 및 기타 원소도 추가됩니다.

알루미늄 합금의 구성 및 생산 공정 특성에 따라 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다: 주조 알루미늄 합금 및 단조 알루미늄 합금.

Wrought 알루미늄 합금: 이 유형의 알루미늄 합금은 일반적으로 압연, 압출 등과 같은 고온 또는 저온 압력을 통해 가공되어 시트, 파이프, 막대 및 다양한 프로파일을 생산합니다. 이 유형의 합금은 상대적으로 높은 가소성이 필요하므로 합금 함량이 상대적으로 낮습니다.

주조 알루미늄 합금을 모래 주형에 직접 부어 다음과 같은 부품을 만듭니다. 복잡한 모양. 이러한 유형의 합금은 우수한 주조성, 즉 우수한 유동성이 필요합니다. 합금 함량이 낮으면 단조 알루미늄 합금을 만드는 데 적합하고 합금 함량이 높으면 주조 알루미늄 합금을 만드는 데 적합합니다.

알루미늄 합금의 탄성 계수는 강철의 약 1/3에 불과하여 동일한 하중과 단면에서 알루미늄 합금의 탄성 변형은 강철의 3 배에 불과합니다. 강도는 높지 않지만 내진 성능이 우수합니다.

알루미늄 합금의 경도 범위는 다음과 같습니다. 어닐링 및 노화 경화 상태)는 20-120 HB입니다. 가장 단단한 알루미늄 합금은 강철보다 부드럽습니다.

알루미늄 합금의 최종 인장 강도는 90MPa(순수 알루미늄)에서 600MPa(초경량 알루미늄)로 강철보다 훨씬 낮습니다.

알루미늄 합금의 녹는점은 더 낮습니다(일반적으로 약 600°C, 강철은 약 1450°C).

알루미늄 합금은 상온과 고온 모두에서 가소성이 뛰어나며 압출 방식을 사용하여 매우 복잡한 단면 형상, 얇은 벽, 높은 치수 정확도를 가진 구조 부품을 제작하는 데 사용할 수 있습니다.

알루미늄 합금은 적절한 기계적 특성 외에도 내식성, 열 및 전기 전도성, 반사율이 우수합니다.

3. 용어집:

σb: 인장 강도(강도 한계)는 시편이 견딜 수 있는 최대 하중을 파단 전의 원래 단면적으로 나눈 값에 해당하는 최대 응력입니다.

ψ: 면적 감소는 파단 후 시편 단면적의 상대적 수축 값으로, 단면적의 절대적 수축을 시편의 원래 면적으로 나눈 값과 같습니다.

가소성: 금속이 파손되기 전에 소성 변형(즉, 잔류 변형)을 겪는 능력입니다.

4. 알루미늄 및 알루미늄 합금에 대한 국제적인 명명 체계:

1. 순수 알루미늄(알루미늄 함량 99.00% 이상): 1XXX

2. 합금 그룹은 다음과 같은 주요 합금 원소에 따라 나뉩니다:

• Cu(구리): 2XXX
• Mn(망간): 3XXX
• Si(실리콘): 4XXX
• Mg(마그네슘): 5XXX
• Mg+Si(마그네슘+실리콘): 6XXX
• Zn(아연): 7XXX
• 기타 요소: 8XXX
• 예약됨: 9XXX

1XXX 그룹은 순수 알루미늄(알루미늄 함량 99.00% 이상)을 나타내며, 마지막 두 자리는 최소 알루미늄 비율을 나타내며, 두 자리 뒤의 소수점 이하 자릿수는 제외합니다.

합금 지정의 두 번째 숫자는 불순물 또는 합금 원소 제한의 제어 상태를 나타냅니다. 두 번째 숫자가 0이면 불순물 제한에 대한 특별한 관리가 없음을 의미합니다. 1-9인 경우 하나 이상의 개별 불순물 또는 합금 원소 한도에 대한 특별 관리가 있음을 의미합니다.

2XXX-8XXX 지정의 마지막 두 자리는 특별한 의미가 없으며 같은 그룹 내에서 서로 다른 합금을 구분하는 데만 사용됩니다. 두 번째 숫자는 성질 상태를 나타냅니다. 두 번째 숫자가 0이면 원래 합금을 의미합니다. 1-9이면 수정된 합금을 의미합니다.

6063-T5 알루미늄 구성 표준 콘텐츠 표:

참고: 콘텐츠는 백분율(%)로 표시됩니다.

5. 중국에서 알루미늄 합금에 대한 코드의 의미:

• L: 알루미늄
• LF: 녹슬지 않는 알루미늄 합금(Al-Mg, Al-Mn)
• LY: 경질 알루미늄 합금(Al-Cu-Mg)
• LC: 초경량 알루미늄 합금(Al-Cu-Mg-Zn)
• LD: 단조 알루미늄 합금(Al-Mg-Si 및 Cu-Mg-Si)
• LT: 특수 알루미늄 합금

6. 실용적인 애플리케이션:

현재 라디에이터 산업에서 주로 사용되는 알루미늄 합금은 다음과 같습니다:

1. Al6063/Al6061: 가소성이 뛰어나 프로파일 라디에이터 제조를 위한 압출 공정에 적합합니다. 성숙한 기술, 저렴한 가격, 높은 가공성으로 거의 모든 형태의 라디에이터를 생산할 수 있습니다.

2. 주조 알루미늄: 주로 불규칙한 모양의 대형 라디에이터와 장비 캐비닛용 통합 라디에이터에 사용됩니다.

3. LF/LY 시리즈: 주로 특수한 작동 조건에서 전자기기 라디에이터에 사용됩니다. 작동 환경에는 경도 및 내식성에 대한 특정 요구 사항이 있습니다. LY12 는 현재 널리 사용되고 있습니다.

7. 알루미늄 합금의 열처리 공정:

알루미늄 합금의 열처리 원리

알루미늄 열처리 합금 주물 특정 열처리 사양을 선택하고, 특정 온도에 도달하도록 가열 속도를 제어하고, 일정 시간 동안 이를 유지한 다음, 일정 속도로 냉각하여 합금의 구조를 변경하는 과정을 거칩니다.

주요 목적은 합금의 기계적 특성을 개선하고 내식성을 강화하며 가공 성능을 개선하고 치수 안정성을 달성하는 것입니다.

7.1.1 열의 특성 알루미늄 합금 처리

우리 모두 알다시피 고탄소강의 경우 담금질 후 즉시 높은 경도를 얻지만 가소성은 매우 낮습니다.

그러나 알루미늄 합금의 경우에는 그렇지 않습니다. 담금질 후 강도 및 경도 의 알루미늄 합금은 즉시 증가하지 않으며, 가소성은 감소하지 않고 오히려 증가합니다.

그러나 담금질된 합금의 강도와 경도는 크게 증가하는 반면, 일정 기간(예: 4~6일) 방치하면 가소성이 감소합니다.

담금질된 알루미늄 합금의 강도와 경도가 시간이 지남에 따라 현저히 증가하는 현상을 노화라고 합니다.

노화는 실온에서 발생할 수 있는데, 이를 자연 노화라고 하며, 실온보다 높은 특정 온도 범위(예: 100-200℃) 내에서 발생할 수 있는데 이를 인공 노화라고 합니다.

7.1.2 알루미늄 합금의 경년 경화 원리

알루미늄 합금의 시효 경화는 합금의 구성과 노화 과정뿐만 아니라 생산 중 수축으로 인한 결함, 특히 공극과 전위의 수와 분포에 따라 달라지는 복잡한 공정입니다. 일반적으로 노화 경화는 용질 원자가 응집하여 경화 영역을 형성하기 때문에 발생하는 것으로 알려져 있습니다.

알루미늄 합금을 담금질하고 가열하면 합금에 보이드가 형성됩니다. 담금질하는 동안 이러한 보이드는 빠른 냉각으로 인해 이동할 시간이 충분하지 않으므로 결정에 "고정"됩니다.

과포화 고체 용액의 이러한 빈 공간은 대부분 용질 원자와 결합합니다. 과포화 고체 용액은 불안정한 상태이므로 필연적으로 평형을 향해 변화할 수밖에 없습니다.

공극이 존재하면 용질 원자의 확산 속도가 빨라져 용질 원자의 응집 속도가 빨라집니다.

경화 영역의 크기와 개수는 담금질 온도와 담금질 냉각 속도에 따라 달라집니다.

담금질 온도가 높을수록 보이드 농도가 높아져 경화 영역이 많아지고 크기가 작아집니다.

담금질 냉각 속도가 빠를수록 고체 용액에 고정된 공극이 많아져 경화 영역의 수를 늘리고 크기를 줄이는 데 유리합니다.

침전 경화 합금 시스템의 기본적인 특징은 온도에 따라 변화하는 평형 용해도, 즉 온도가 높아질수록 용해도가 증가한다는 점입니다.

열처리를 통해 강화할 수 있는 대부분의 알루미늄 합금은 이 조건을 충족합니다.

강수량 경화에 필요한 용해도-온도 관계는 알루미늄-구리 시스템의 Al-4Cu 합금으로 설명할 수 있습니다.

그림 3-1은 알루미늄-구리 시스템에서 알루미늄이 풍부한 부분의 이진 상 다이어그램을 보여줍니다. 공융 변환 L→α+θ(Al2Cu)는 548℃에서 발생합니다.

α 상에서 구리의 최대 용해도는 5.65%(548℃)이며, 온도가 낮아질수록 용해도가 급격히 감소하여 상온에서 약 0.05%로 감소합니다.

노화 열처리 과정에서 합금은 다음과 같은 몇 가지 구조 변화를 겪습니다:

7.1.2.1 용질 원자 응집 영역의 형성 - G-(Ⅰ) 영역

새로 담금질된 과포화 고용체에서 알루미늄 격자 내 구리 원자의 분포는 무작위적이고 무질서합니다.

노화 초기 단계, 즉 노화 온도가 낮거나 노화 시간이 짧은 경우 구리 원자는 알루미늄 매트릭스의 특정 결정면에 응집하여 G-(Ⅰ) 영역이라고 하는 용질 원자 응집 영역을 형성합니다.

G-(Ⅰ) 영역은 매트릭스 α와 일관된 관계를 유지하며, 이러한 응집체는 변형에 대한 저항성을 향상시키는 일관된 변형 영역을 구성하여 합금의 강도와 경도를 증가시킵니다.

7.1.2.2 G- 구역의 질서 정연한 배치 - G-(Ⅱ) 구역의 형성

노화 온도가 높아지거나 노화 시간이 길어지면 구리 원자는 계속 응집하고 질서가 잡히면서 G-P(Ⅱ) 영역을 형성합니다.

이 영역은 여전히 행렬 α와 일관된 관계를 유지하지만 G-P(Ⅰ) 영역보다 더 큽니다.

중간 전환 단계로 간주할 수 있으며 종종 θ"로 표시됩니다.

이들은 주변 G-P(Ⅰ) 영역보다 왜곡이 커서 탈구의 이동을 더욱 방해하여 노화 강화 효과를 더 강하게 만듭니다.

θ" 단계의 침전은 합금이 최대 강화에 도달하는 단계입니다.

7.1.2.3 과도기 θ′의 형성

노화 과정이 더 진행됨에 따라 구리 원자는 G-P(Ⅱ) 영역에서 계속 응집하여 구리 원자와 알루미늄 원자의 비율이 1:2가 되는 전이 상 θ′을 형성합니다.

θ′의 격자 상수가 크게 변화함에 따라 행렬과의 일관된 관계가 형성될 때, 즉 행렬과의 완전한 일관성에서 부분적인 일관성으로 변경될 때 행렬과의 일관성이 깨지기 시작합니다.

따라서 θ′ 상 주위의 일관된 왜곡이 약해지고 전위 이동에 대한 방해 효과도 감소하여 합금의 경도가 감소합니다.

일관된 왜곡의 존재는 합금의 노화 강화를 유발하는 중요한 요소임을 알 수 있습니다.

7.1.2.4 안정된 θ 위상 형성

전이상은 알루미늄 기반 고용체에서 완전히 침전되어 θ 상이라고 하는 매트릭스와 명확한 인터페이스를 가진 독립적인 안정상 Al2Cu를 형성합니다.

이때 θ 위상과 행렬 사이의 일관된 관계가 완전히 끊어지고 자체 독립 격자를 가지며 왜곡이 사라집니다.

노화 온도가 증가하거나 노화 시간이 연장되면 θ 상 입자가 응집되어 더 길어지고 합금의 강도와 경도가 더욱 감소합니다. 합금이 부드러워지고 "과노화"됩니다. θ 상은 응집되어 더 두꺼워집니다.

알루미늄-구리 이원 합금의 노화 원리와 일반적인 규칙은 다른 산업용 알루미늄 합금에도 적용됩니다.

그러나 합금의 종류, 형성된 G-P 영역, 전이 단계, 최종적으로 침전된 안정 단계가 모두 다르기 때문에 노화 강화 효과도 다릅니다.

동일한 합금이라도 노화 과정이 각 단계를 완전히 순차적으로 따르지 않을 수 있는데, 예를 들어 일부 합금은 자연 노화 중 G-P(Ⅰ)에서 G-P(Ⅱ) 영역에서 멈추는 경우가 있습니다.

인공 노화 중에 노화 온도가 너무 높으면 합금은 G-P 영역을 거치지 않고 과포화 고용체에서 전이상을 직접 침전시킬 수 있습니다. 노화 정도는 노화 후 합금의 구조와 특성에 직접적인 영향을 미칩니다.

7.1.3 노화에 영향을 미치는 요인

7.1.3.1 담금질과 인공 노화 사이의 시간의 영향

연구에 따르면 Al-Mg-Si 합금과 같은 일부 알루미늄 합금은 인공 노화 전에 상온에 방치하면 인공 노화 후 최대 강도에 도달할 수 없습니다. 대신 연성이 증가합니다.

예를 들어, ZL101의 경우 주조 알루미늄 합금담금질 후 하루 동안 상온에 방치한 후 인위적으로 숙성하면 담금질 후 바로 숙성했을 때보다 최종 강도는 10~20Mpa 낮아지지만 연성은 후자에 비해 증가합니다.

7.1.3.2 합금 화학 성분의 영향

합금이 노화에 의해 강화될 수 있는지 여부는 먼저 합금을 구성하는 원소가 고용체에 용해될 수 있는지 여부와 온도에 따라 고용체의 용해도가 변화하는 정도에 따라 달라집니다.

예를 들어, 알루미늄에서 실리콘과 망간의 고체 용해도는 상대적으로 작고 온도에 따라 크게 변하지 않는 반면, 마그네슘과 아연은 알루미늄 기반 고용체에서 상대적으로 큰 고체 용해도를 가지지만 알루미늄과 형성하는 화합물의 구조가 매트릭스와 크게 다르지 않아 강화 효과가 미미합니다.

따라서 이원 알루미늄-실리콘, 알루미늄-망간, 알루미늄-마그네슘 및 알루미늄-아연 합금은 일반적으로 노화 강화 처리를 하지 않습니다.

알루미늄-구리 합금과 같은 일부 이원 합금과 알루미늄-마그네슘-실리콘 및 알루미늄-구리-마그네슘-실리콘 합금과 같은 삼원 또는 다성분 합금은 열처리 중에 용해도 및 고체 상 전이를 가지며 열처리를 통해 강화될 수 있습니다.

7.1.3.3 합금 고용체 처리 기술의 영향

좋은 노화 강화 효과를 얻으려면 과열, 연소 및 입자 성장을 피하는 조건에서 더 높은 담금질 가열 온도와 더 긴 유지 시간이 최대 과포화로 균일하게 과포화 된 고체 용액을 얻는 데 유리합니다.

또한 담금질 시 냉각으로 인해 두 번째 단계의 침전이 발생하지 않아야 하며, 그렇지 않으면 후속 노화 처리 중에 이미 침전된 단계가 핵으로 작용하여 국부적으로 불균일한 침전을 유발하고 노화 강화 효과를 감소시킵니다.

8. 순수 알루미늄

순수 알루미늄은 높은 열전도율이 필요한 환경에서 주로 사용되지만 전반적으로 널리 사용되지는 않습니다. AL6061 합금 알루미늄에는 여러 가지 상태가 있습니다: O, T4, T6, T451, T651, T6510, T6511.

일반적인 응용 분야에는 일정 수준의 강도와 높은 용접성내식성이 뛰어납니다. 이러한 부품은 트럭, 타워 빌딩, 선박, 트램, 철도 차량, 가구, 바, 튜브 및 아노다이징 특성이 우수한 프로파일을 제조하는 데 사용됩니다.

AL6063 합금 알루미늄에는 여러 가지 상태가 있습니다: O, T4, T83, T1, T5, T6. 일반적으로 건물 프로파일, 관개 파이프, 차량용 프레임, 가구, 엘리베이터, 울타리 및 항공기, 선박, 경공업 및 건물용 다양한 색상의 장식 부품을 위한 압출 재료로 사용됩니다.

압출 소재의 경우 6063이 의심할 여지 없이 최고의 선택입니다. 압출 후 6061보다 연마 및 아노다이징 특성이 더 우수합니다.

6061은 6063과 유사한 특성을 가진 소재이지만 구조용 부품 소재에 속합니다. 용접성, 내식성, 구조적 강도가 우수한 것이 특징이지만 6061과 6063에는 약간의 차이가 있습니다. 압출 성능은 6063보다 떨어집니다.