材料ガイド
航空宇宙向け展伸アルミニウム合金：組成と特性
この表形式の参考資料は、航空宇宙分野で一般的に使用される鍛造アルミニウム合金の化学成分および機械的特性に関するデータをまとめたものです。化学成分の項目には、1100系、...
記事を読むアルミニウム合金の組成および物性表
公開日:
XCM CNC 著
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この資料では、1050、2024、5052、6063、7075という5つの一般的なアルミニウム鍛造合金を比較しています。 各表には、マグネシウム、シリコン、マンガン、銅、クロム、亜鉛、鉄の含有量、融点範囲、密度、熱膨張率、熱伝導率、比熱、電気抵抗率、ならびに伸び、硬度、ポアソン比、せん断強度、弾性率、引張強度、降伏強度が記載されています。 注記では、1000、2000、5000、6000、および7000シリーズの用途、熱処理性、耐食性、延性、および航空宇宙分野における重要性について解説している。 本記事では、実用的な参考資料として、出典で報告されている加工条件、単位、材料グレード、および技術的な関連性をそのまま掲載しています。.
アルミニウム合金は、密度が低く、比強度が高いため、宇宙用機構に広く使用されています。その欠点としては、剛性や硬度が低いこと、熱膨張係数が高いこと、および付着摩耗やスカッフィングを起こしやすいことが挙げられるため、トライボロジー性能を向上させるためには表面処理が必要です。 真空下でアルミニウム合金の同種接触ペアが摺動すると、高くて変動の大きい摩擦係数（μ > 0.5）を示す。以下の表に、一般的なアルミニウム合金の組成および物理的・機械的特性を示す。これらの合金には、Mg、Cu、Si、Znなどの強化元素がさまざまな割合で含まれている。.
アルミニウム合金の特性
| アルミニウム合金 | 1050 | 2024 | 5052 | 6063 | 7075 |
|---|---|---|---|---|---|
| 化学組成（wt.%；残りはAl） | |||||
| Mg | 0.05 | 1.2-1.8 | 2.2-2.8 | 0.45-0.9 | 2.1-2.9 |
| Si | 0.25 | 0.5 | 0.2-0.6 | ||
| Mn | 0.05 | 0.3-0.9 | |||
| Cu | 0.05 | 3.8-4.9 | 0.1 | 1.2-1.6 | |
| Cr | 0.1 | 0.15-0.35 | 0.1 | 0.18-0.28 | |
| Zn | 0.07 | 0.25 | 0.1 | 5.1-6.1 | |
| Fe | 0.4 | 0.5 | 0.35 | ||
| 物理的性質 | |||||
| 融点（°C） | 650-660 | 500-640 | 593-649 | 600-652 | 477-638 |
| 密度（g/cm3) | 2.71 | 2.77 | 2.7 | 2.71 | 2.8 |
| 熱膨張係数（×10−6/K) | 24 | 24 | 23.5 | 23.4 | 23.6 |
| 熱伝導率 [W/(m·K)] | 237 | 113 | 135-160 | 180-218 | 121 |
| 比熱 [J/(kg·K)] | 920 | 920 | 921 | 880 | 962 |
| 電気抵抗率（μΩ・cm） | 2.67E-08 | 4.6E-08 | 5.1E-08 | 3.3E-08 | 5.7E-08 |
| 機械的特性 | |||||
| 伸び（%） | 40/4 | 22A/18T | 25A/7T | 15A/12T | 17A/11T |
| 硬度（HB） | 18-44 | 47A/125T | 45A/100T | 115A/73T | 60A/150T |
| 硬度（HV） | 8-22 | 30-50 | |||
| シャルピー衝撃試験（ft·lb/in） | |||||
| ポアソン比 | −0.35 | −0.35 | −0.35 | −0.35 | −0.35 |
| せん断強度（MPa） | 30-80 | 124A/537T | 125A/175T | 69A/151T | 151A/331T |
| 引張（ヤング）弾性率（GPa） | 70.6 | 73 | 65-75 | 67 | 72 |
| 引張強度（MPa） | 70/175 | 186A/495T | 193A/290T | 90A/290T | 227A/572T |
| 最大曲げ強度（MPa） | |||||
| 降伏強度 σ0.2 (MPa) | 28-150 | 76A/395T | 89A/255T | 48A/270T | 103A/503T |
注：Aは焼鈍処理済み、Tは時効処理済みを示す。.
表に記載されている合金はすべて加工用アルミニウム合金です。1000系は商業用純アルミニウムであり、強度は低いが延性に優れています。2000系は銅とマグネシウムを含み、高い強度を有し、熱処理が可能ですが、銅が含まれているため耐食性は低下します。 5000系ではマグネシウムが主たる合金元素であり、1000系、3000系、4000系に比べて耐食性に優れ、機械的特性も向上している。 熱処理可能な6000系は、5000系に比べて耐食性は低いものの、一般的な工学上の要件を満たしている。7000系は主に航空宇宙分野の特殊用途に使用され、熱処理が可能である。銅は耐食性と溶接性を低下させるが、著しい強度向上をもたらす。.
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