AA 5011 알루미늄 합금: 종합 기계적·열적 특성
AA 5011 알루미늄 합금 개요
AA 5011은 마그네슘 0.6-1.0%에 망간 0.4-0.8%, 철 0.70%, 실리콘 0.6%, 구리 0.2% 등을 함유한 5000 시리즈 알루미늄 합금으로, 망간 첨가에 의한 가공경화 능력 향상과 철/실리콘에 의한 강도 보강이 특징입니다. 전기전도도용 합금(EC 계열)과 구조용 합금의 중간 성격을 가지며, 전력선 도체, 버스바, 열교환기 등 전기적 특성과 기계적 강도가 모두 요구되는 용도에 적용됩니다.
일반 특성
| 특성 |
값 |
비고 |
| 밀도 |
2.65 - 2.70 g/cm³ |
단조 5000 시리즈 알루미늄의 대표값 |
기계적 특성
| 특성 |
값 |
비고 |
| 탄성 계수 (Elastic Modulus) |
69.0 - 70.0 GPa |
단조 5000 시리즈 알루미늄의 대표값 |
| 평면 변형 파괴 인성 (Plane-Strain Fracture Toughness) |
22.0 - 35.0 MPa·√m |
단조 5000 시리즈 알루미늄의 대표값 |
| 푸아송 비 (Poisson's Ratio) |
0.33 |
단조 5000 시리즈 알루미늄의 대표값 |
| 전단 계수 (Shear Modulus) |
26.0 - 26.5 GPa |
단조 5000 시리즈 알루미늄의 대표값 |
열적 특성
| 특성 |
값 |
비고 |
| 열팽창 계수 (Coefficient of Thermal Expansion) |
2.2×10⁻⁵ - 2.5×10⁻⁵ 1/K |
단조 5000 시리즈 알루미늄의 대표값 |
| 최대 사용 온도 (Max Service Temperature) |
150.0 °C |
단조 5000 시리즈 알루미늄의 대표값 |
| 융점 (Melting Point) |
560.0 - 655.0 °C |
단조 5000 시리즈 알루미늄의 대표값 |
| 비열 용량 (Specific Heat Capacity) |
879.0 - 963.0 J/(kg·K) |
단조 5000 시리즈 알루미늄의 대표값 |
| 열전도율 (Thermal Conductivity) |
112.0 - 205.0 W/(m·K) |
단조 5000 시리즈 알루미늄의 대표값 |
전기적 특성
| 특성 |
값 |
비고 |
| 전기 전도도 (Electrical Conductivity) |
18,000,000 - 31,000,000 S/m |
단조 5000 시리즈 알루미늄의 대표값 |
| 전기 저항률 (Electrical Resistivity) |
3.3×10⁻⁸ - 5.0×10⁻⁸ Ω·m |
단조 5000 시리즈 알루미늄의 대표값 |
화학적 조성 (AA Standards 기준)
| 원소 |
함량 (% 중량) |
관련 표준 |
| 크롬 (Cr) |
0.10 |
AA Standards |
| 구리 (Cu) |
0.20 |
AA Standards |
| 철 (Fe) |
0.70 |
AA Standards |
| 마그네슘 (Mg) |
0.6 - 1.0 |
AA Standards |
| 망간 (Mn) |
0.4 - 0.8 |
AA Standards |
| 규소 (Si) |
0.60 |
AA Standards |
| 아연 (Zn) |
0.10 |
AA Standards |
기술적 특성
| 특성 |
설명 |
| 가공성 (Workability) |
양호함. 망간 첨가로 가공경화율 우수, 강도 확보 용이. 철/실리콘 함량으로 주조성 양호. |
합금 설계 특징
- 망간 중심 설계 (0.4-0.8%): 고용강화 및 재결정 억제로 가공경화능 대폭 향상, 고강도 달성에 기여
- 철/실리콘 의도적 첨가 (Fe 0.7%, Si 0.6%): 주조 시 유동성 개선, 석출상(Fe/Al/Si) 형성으로 강도 보강, 원가 절감
- 마그네슘 보조 (0.6-1.0%): 망간과의 시너지로 강도 향상, 내식성 유지
- 크롬 첨가 (0.1%): 결정립 미세화, 재결정 온도 상승
- 구리 0.2%: 강도 보강 기여, 내식성에는 약간 불리하나 전체 조성에서 관리됨
주요 용도
- 전력선 도체 (ACSR 심선, AAAC 도체): 강도-전도도 균형
- 버스바 및 전력 분배 부품: 기계적 강도 + 전기전도도
- 열교환기 튜브/핀: 고강도 박판 적용 가능
- 자동차 라디에이터/콘덴서 탱크: 내압 강도 + 열전도율
- 압력 용기 및 배관: 중압용, 용접성 양호
- 구조용 압출재: 망간 효과로 압출 후 강도 유지 우수
비교: 전기전도도용 vs 구조용 5xxx 합금
| 특성 |
전기전도도용 (6101, 6201) |
AA 5011 |
구조용 (5052, 5083) |
| 주 합금원소 |
Mg, Si (Mg₂Si) |
Mn, Mg, Fe, Si |
Mg, (Cr, Mn) |
| 전기전도도 (IACS %) |
55-61% |
50-55% (추정) |
35-45% |
| 인장강도 (MPa, H112) |
150-250 |
200-280 (추정) |
210-350 |
| 가공경화율 |
낮음 |
높음 (Mn 효과) |
중간 |
| 용접성 |
양호 |
양호 |
우수 |
| 내식성 |
우수 |
양호 (Cu, Fe 고려) |
우수 |
참고 사항
AA 5011은 전기전도도 합금(6xxx 계열 6101, 6201)과 구조용 합금(5052, 5083)의 중간 지점에 위치한 특수 합금입니다. 망간을 주 합금원소로 하여 가공경화능을 극대화하고, 철/실리콘으로 주조성과 강도를 보강한 설계가 특징입니다. 국내에서는 6101(T6) 또는 5052가 더 일반적으로 사용되므로, 5011 적용 시 소재 수급 가능성을 사전에 확인해야 합니다. 전기전도도 인증이 필요한 전력선 도체 용도 시에는 ASTM B398, B399 등 관련 규격 적합성 검토가 필요합니다.
