가공용 알루미늄: 특성, 응용 분야 및 산업 용도

알루미늄은 산소와 규소 다음으로 지구 지각에서 세 번째로 흔한 원소입니다. 뛰어난 내식성과 낮은 밀도로 운송, 항공우주, 전기, 건축 산업에서 중요하게 쓰입니다. 가정용품에도 활용됩니다. 알루미늄의 25%는 주조되며, 나머지는 단조 또는 합금 알루미늄입니다.

주조 알루미늄 MIC6, 319, 356, 383

알루미늄 319는 실린더 헤드와 트랜스미션 하우징, 356은 실린더 헤드, 383은 엔진 블록에 사용됩니다. 고압 다이캐스팅으로 만든 부품은 열처리가 필요 없습니다. 알루미늄 다이캐스팅은 단조 알루미늄보다 매우 강하고 저렴합니다.

장점

• 주조 알루미늄은 완전 재활용 가능합니다.
• 뛰어난 내식성을 가집니다.
• 열과 전기를 잘 전도합니다.
• 더 가볍고 강성 높은 설계 구현이 가능합니다.

단점

• 온도 변화 시 강철보다 수축·팽창이 큽니다.
• 변형 저항성이 부족합니다.
• 피로에 약합니다.

단조 알루미늄 6061, 7050, 7075

알루미늄 합금 탄성 계수는 약 70GPa로 강철의 약 1/3입니다. 주어진 하중에서 알루미늄 합금이 더 큰 변형을 보입니다. 일부 알루미늄 합금은 일반 강철보다 인장 강도가 높습니다. 보통 알루미늄으로 더 가볍고 강성 높은 설계를 구현할 수 있습니다. 예: 알루미늄 자전거 프레임은 대구경 튜브를 채택해 가벼우면서 강도를 확보합니다. 하지만 알루미늄 합금 피로 강도는 강철보다 낮습니다.

합금 시리즈별 특징

• 1000 시리즈: 순도 높은 알루미늄
• 2000 시리즈: 구리 첨가. 응력 부식 균열에 취약해 신규 설계 시 7000 시리즈로 대체됨.
• 3000 시리즈: 망간 첨가
• 4000 시리즈: 실리콘 첨가
• 5000 시리즈: 마그네슘 첨가. 우수한 내식성으로 해양 분야에 적합.
• 6000 시리즈: 실리콘과 마그네슘 첨가. 용접성과 가공성 우수. 6061이 가장 흔히 쓰이는 알루미늄 합금.
• 7000 시리즈: 아연 첨가. 석출 경화로 최고 강도 구현.
• 8000 시리즈: 타 시리즈에 없는 원소 포함. 고강도-중량비 중요한 항공우주 등에 널리 사용.

장점

• 알루미늄은 재활용 가능합니다.
• 뛰어난 내식성.
• 전기와 열 전도성 우수.
• 강철보다 더 가볍고 강성 높은 설계 가능.

단점

• 온도 변화 시 강철보다 수축·팽창 큼.
• 변형 저항성 부족.
• 피로에 약함.