A causa delle sue basse caratteristiche meccaniche non viene impiegato per componenti strutturali atti a sopportare grandi sollecitazioni e sforzi. Il tipo 99,5% puo' essere usato come conduttore per la sua elevata conducibilita' elettrica, ma il suo impiego principale e' la placcatura delle leghe leggere, come quelle Al/Cu, che sono particolarmente sensibili ai fenomeni di corrosione. La placcatura costituisce infatti il sistema piu' efficace per proteggere dalla corrosione le leghe leggere: essa consiste nel rivestire i semilavorati con alluminio ad elevato grado di purezza il quale, oltre ad avere una buona resistenza alla corrosione, esercita anche una azione elettrochimica difensiva. Infatti, in caso di attacco chimico, il rivestimento, che ha comportamento anodico, passa in soluzione, mentre la parte interna resistente viene protetta. |
Questa classe comprende leghe leggere di grande importanza dette durallumini, molto impiegate in parti strutturali fortemente sollecitate. L'elemento principale di lega e' il rame, ma possono essere presenti magnesio, silicio, manganese. Il rame da solo, o associato al magnesio, conferisce elevate caratteristiche meccaniche (tensili e di durezza superficiale) e rende la lega suscettibile di trattamento termico. Anche le caratteristiche meccaniche a caldo vengono migliorate pur se si riduce, in modo sensibile, la resistenza alla corrosione. Oltre alle caratteristiche tensili, importanza fondamentale per queste leghe (come per tutte le altre d'impiego strutturale) assume la caratteristica di tenacita' alla frattura, cioe' la capacita' di resistenza alla propagazione di una certa cricca che puo' essere presente o originarsi accidentalmente nel pezzo a causa di particolari concentrazioni degli sforzi. Queste considerazioni vanno estese al caso in cui il materiale operi con sollecitazioni meccaniche in ambiente corrosivo. La resistenza a rottura per tensocorrosione e' una proprieta' essenziale che condiziona l'uso delle leghe leggere ad elevata resistenza meccanica.
Tra le tante caratteristiche positive, le leghe di alluminio contenenti rame ne presentano una negativa: esse sono particolarmente sensibili ai fenomeni di corrosione specie in ambienti marini. A tale inconveniente e' stato ovviato con l'ideazione del duralluminio placcato con alluminio puro (Alclad): leghe Al/Cu placcate con alluminio puro. Lo strato protettivo viene fatto aderire passando al laminatoio le leghe rivestite di un foglio di alluminio. Quanto maggiore e' il titolo dell'alluminio impiegato per il rivestimento, tanto piu' esso e' efficace per proteggere le leghe dalla corrosione; per questa ragione la placcatura viene fatta con alluminio non inferiore al 99,5%. E' importante che le leghe placcate non subiscano riscaldamenti perche' altrimenti il rame contenuto nella lega puo' diffondere verso la superficie riducendone la resistenza. E' quindi da evitare che le leghe placcate subiscano trattamenti termici e lavorazioni a caldo o che comunque possano provocare la diffusione del rame nello strato protettivo diminuendone l'efficacia. |
L'elemento piu' importante di queste leghe e' il manganese ed il loro utilizzo, a causa di una moderata resistenza meccanica, non copre situazioni di elevate sollecitazioni, come ad esempio parti strutturali di velivoli. Vengono poste in commercio soprattutto sotto forma di lamiere in diversi stati di incrudimento e vengono impiegate principalmente per parti dove si desideri avere un'elevata resistenza alla corrosione insieme a caratteristiche meccaniche notevolmente superiori a quelle dell'alluminio puro. Inoltre l'alluminio, estremamente difficile da saldare allo stato puro, diviene, in queste leghe, favorevole alla saldatura. Le lamiere sono prodotte anche nella forma placcata, 3003 Alclad, che risulta particolarmente efficace per evitare il pericolo di corrosioni localizzate che, nonostante la buona resistenza alla corrosione della lega base, possono prodursi nei serbatoi di benzina. |
Le leghe di questa classe (Al/Si) possiedono una buona resistenza alla corrosione. Le loro caratteristiche meccaniche, pur non raggiungendo valori cosi' elevati come quelli che si hanno nelle leghe Al/Cu, sono tuttavia buone, per cui si adattano particolarmente alla costruzione di parti poco sollecitate meccanicamente ma che debbano lavorare in condizioni severe di corrosione. Molto importante, tra le leghe Al/Si, e' la 4032 al 12% di silicio che e' particolarmente adatta per pistoni stampati; i suoi pregi principali sono la buona resistenza a caldo, il basso coefficiente di dilatazione termica e l'elevato modulo elastico. |
Le leghe Al/Mg ebbero un grande sviluppo durante la seconda guerra mondiale nel tentativo di ottenere un materiale che sostituisse il duralluminio, la cui produzione assorbiva notevoli quantita' di rame. Continuano tuttora a mantenere una discreta posizione per alcune ottime caratteristiche ed in particolare per la resistenza alla corrosione, per la facile lucidabilita', per la saldabilita'. Il tenore di magnesio, compreso tra l'1 e il 10%, aumenta la resistenza, tuttavia si e' rinunciato a produrre le leghe con tenori di Mg superiori al 5% poiche' la loro fabbricazione presenta notevoli difficolta'. Inoltre le leghe con alte percentuali di magnesio danno luogo facilmente a fenomeni di corrosione e di tensocorrosione. Questa classe di leghe e' spesso usata sotto forma di lamiere o di profilati, anche placcati, specialmente nel settore aeronautico. |
E' una classe di leghe a tre componenti Al/Mg/Si, che ha un rilevante impiego nel settore aerospaziale.Il silicio insieme al magnesio puo' dar luogo al composto Mg2Si che rende la lega trattabile termicamente.Le caratteristiche meccaniche che si ottengono sono abbastanza buone , anche se inferiori a quelli delle leghe 2000 e 7000.Le leghe serie 6000 sono definite a media resistenza meccanica, tuttavia presentano ottime caratteristiche di resistenza alla corrosione.La ragione principale del notevole impiego risiede nel fatto che queste leghe presentano una buona formabilita' e sono ottimamente lavorabili plasticamente in termini di estrudibilita' e laminabilita'.Sono anche perfettamente saldabili e si prestano bene alle lavorazioni per asportazione di truciolo.Presentano tuttavia discreta difficolta' di trattamento termico, in quanto e' molto ristretto il campo compositivo tale che tutto il contenuto previsto di Mg + Si possa essere solubilizzato e quindi sfruttato ai fini dell'indurimento per invecchiamento. Infatti al di la' di certe quantita' di Mg e Si, le frazioni eccedenti rimangono indisciolte e legate nel composto Mg2Si. Queste leghe sono estremamente impiegate come matrici nei materiali compositi di Al poiche' si ottengono le migliori condizioni di compatibilita' tra matrice e fibra, soprattutto con fibra di SiC. L'alligazione con fibre eleva drasticamente le caratteristiche meccaniche e nel contempo vengono mantenute tutte le altre proprieta' favorevoli sopra dette. In generale le leghe serie 6000 sono indicate per componenti poco sollecitati ma che debbano resistere ad un ambiente fortemente corrosivo: tubolari, estrusi, componenti strutturali ecc. |
Le leghe di questa serie, studiate negli anni quaranta, vengono oggi largamente impiegate in svariati campi dell'ingegneria. L'elemento principale di lega e' lo zinco che puo' raggiungere tenori dell'8% mentre il rame valori dell'1,5-2% ed il magnesio 2-3%. Possono essere presenti anche altri elementi come il cromo e/o lo zirconio in tenori di circa 0,25 e 0,15 rispettivamente. Presentano come difetti una resistenza alla corrosione piuttosto scarsa per cui i semilavorati vengono forniti anche allo stato placcato (Alclad): la placcatura e' in genere fatta con alluminio puro o all'1% di zinco. Sono inoltre poco adatte ad essere saldate, ma hanno una elevatissima resistenza ed in particolare un elevato limite di snervamento. Le caratteristiche meccaniche decadono rapidamente con il crescere della temperatura e queste leghe non sono adatte per strutture che debbano subire dei riscaldamenti superiori a circa 80°C, (invecchiamento a 125°C); sotto questo aspetto sono anche inferiori alle leghe del tipo Al/Cu. La presenza di cromo nelle leghe 7000 accentua la sensibilita' alle condizioni di tempra, cioe' le stesse leghe presentano un'elevata velocita' critica di tempra. Solo con raffreddamenti molto drastici e per spessori non molto grandi e' possibile ottenere una risposta ottimale all'invecchiamento. D'altro canto tempre molto drastiche comportano l'insorgere di elevate tensioni interne nel materiale pregiudicandone o limitandone l'impiego alle sollecitazioni richieste. Per ovviare
a questo inconveniente sono state elaborate leghe con totale o parziale
sostituzione del cromo con zirconio. Queste leghe (denominate 7010, 7012,7050)
rappresentano fino ad oggi il massimo risultato ottenuto in fatto di resistenza
meccanica, tenacita' alla frattura e resistenza alla tensocorrosione. |
Dopo una decina di anni di intensi studi effettuati dai maggiori centri di ricerca mondiali (Alcoa, Alcan, Pechiney, Kaiser), sono state recentemente commercializzate le leghe Al/Litio. Il litio e' il metallo piu' leggero che esista, e l'introduzione dell'1% di litio nella lega riduce la densita' di circa il 3% ed aumenta il modulo elastico del 6%. Normalmente si lavora con leghe al 2-3% di litio, le quali risultano paragonabili a quelle della serie 2000 e 7000, con un aumento del modulo elastico di circa il 10% rispetto all'alluminio ed una densita' inferiore del 7-10%: si ottiene quindi un'economia di peso dell'ordine del 15%. Le leghe che risultano avere requisiti migliori hanno anche come elementi di lega Cu, Mg e Zr. Per quanto riguarda la designazione queste leghe rientrano nella serie 2000 se il tenore di litio e' inferiore a quello del rame, mentre assumono la serie 8000 se il tenore del litio e' superiore. Aspetti negativi di queste leghe sono la particolare cura che richiede l'elaborazione in fonderia, a causa della grande reattivita' del litio rispetto all'ossigeno e all'umidita' e poi certamente i costi che sono circa tre volte superiori a quelli delle leghe tradizionali. Infine, rispetto ad alcuni tipi della serie 7000, queste leghe hanno comportamento a tensocorrosione inferiore mentre hanno un'eccellente resistenza alla corrosione. |