Technologielexikon ALUMINIUM

Aluminium und seine Legierungen:

(Quelle: Northeim IfP Westsächsische Hochschule-Zwickau Wollmann, M.)

Allgemeines:

Der Name Aluminium hat seinen Ursprung im lateinischen Alaun (Doppelsulfat). Aluminium ist nach Sauerstoff und Silizium das dritthäufigste Element der Erdkruste (7,5%). Die erste Herstellung im Labor erfolgte durch den Dänen Oersted bereits im Jahr 1825. Kurze Zeit später gelang dies auch dem bekannten deutschen Chemiker Wöhler. Die erste elektrolytische Abscheidung von Aluminium wurde 1852 durch Bunsen nachgewiesen. Wirtschaftlich erzeugtes Aluminium konnte jedoch erst durch die Schmelzflusselektrolyse dem Markt zur Verfügung gestellt werden. Grundvoraussetzung hierzu war kostengünstig erzeugte Elektrizität die erst nach 1866 mit der Erfindung der Dynamomaschine zur Verfügung stand. 1886 lag dann das erste Patent für die Schmelzflusselektrolyse vor. Aluminium konnte im industriellen Maßstab erzeugt werden.

Der Grund für die aus damaliger Sicht schwierige Herstellung von metallischem Aluminium liegt in der chemischen Stabilität der natürlichen Verbindung des Aluminiums, dem Al2O31. Bei der Raffination eines Aluminiumerzes würden andere Erzbestandteile wesentlich leichter reduziert werden. Das heutige Verfahren zur Aluminiumerzeugung basiert deshalb auf einer chemischen Raffination zum Abtrennen der Begleitelemente und einer sich anschließenden Schmelzflusselektrolyse zur möglichst reinen Abscheidung des metallischen Aluminiums. Dieses Verfahren führt zu einem Aluminium mit einem Reinheitsgrad von etwa 99,5-99,9%. Durch eine Dreischichtelektrolyse lässt sich hochreines Aluminium (99,999%) erzeugen.

Wenn auch die Aluminiumpreise stark angezogen haben (ca. 1800 US $ je t in 2005) kann dem Stahl auch in wirtschaftlicher Hinsicht Konkurrenz gemacht werden. Das Eigenschaftsprofil erlaubt bereits jetzt den Vergleich mit einigen Stählen. Beste mechanische Eigenschaften werden durch Aushärtung Cu- und Zn-haltiger Legierungen erzielt.

Übersicht der wichtigsten Eigenschaften:

EIGENSCHAFT

ANGABE

EINHEIT

Ordnungszahl

13

 

Relative Atommasse        

26.98154

 

Atomvolumen     

9.996 x 10-6

m³⁄mol

Dichte

2.6989 x 10³

kg⁄dm³

Gitter     

kubisch-flächenzentriert

 

Gitterkonstante

0.40496

Nm

Schmelzpunkt     

660.3

ºC

Siedepunkt          

2520

ºC

Wärmeleitfähigkeit

236        

W⁄m.K

Elastizitätsmodul (Reinstaluminium)           

67

kN⁄mm²

Spezifischer elektrischer Widerstand           

2.66 x 10-8

G.m

Spezifische Wärme bei konstantem Druck

0.9

kJ⁄kg.K

Wärmeausdehnungskoeffizient (0-100ºC)

23.5 x 10-6

1⁄K

Elektrische Leitfähigkeit (Reinaluminium)

37

m⁄G.mm²

1 Der Rohstoff ist Bauxit: 55-65 % Al2O3, 28 % Fe2O3, SiO2<28 %, TiO2 und 12-30 % H2O.

In technologischer Hinsicht sind es vornehmlich drei Eigenschaften, die den Einsatz von Aluminium fördern:

  1. Günstiges Verhältnis von Festigkeit zu Dichte
  2. Hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit - nur von Ag, Cu und Au übertroffen
  3. Gute Witterungs- und sehr gute Korrosionsbeständigkeit - stabile Oxidbildung
  4. Gte technologische Eigenschaften - Verformbarkeit
    • Schweißbarkeit
    •  Legierbarkeit

Hochreines Aluminium (99,999%) hat eine Zugfestigkeit von 20 N/mm2. Wegen der geringen Rekristallisationstemperatur im Bereich zwischen -40 bis -60 °C kann es nicht kaltverfestigt werden. Durch Erhöhung des Anteils von Fe, Si, und Ti im Hundertstelprozentbereich kann die Rekristallisationstemperatur auf über 200°C angehoben werden. Eine Kaltverfestigung ist dann möglich. Die Abnahme des Reinheitsgrades auf 99,5 % bewirkt im weichgeglühten Zustand eine Steigerung von Streckgrenze, Zugfestigkeit und Härte bei gleichzeitiger Abnahme der Dehnung:

RP0,2 = 25 N/mm2

Rm = 70 N/mm2

A10 = 50 % (Nach Abnahme des Reinheitsgrades durch Legieren)

Die Begleitelemente bewirken ein feinkörniges Gefüge. Ein weiterer Grund für die Festigkeitssteigerung sind im Mischkristall gelöste Elemente. Hierbei sind insbesondere Kupfer, Eisen sowie Silicium die Elemente mit dem deutlichsten Einfluss auf die Festigkeitssteigerung. Titan und Bor bewirken eine besondere Kornverfeinerung. Durch Kaltumformung werden weitere Festigkeitssteigerungen bei entsprechender deutlicher Abnahme der Dehnung eingestellt:

RP0,2 = 205 N/mm2

Rm = 220 N/mm2

A10 = 7 % (Nach Kaltverformen)

Die Veränderung der mechanischen Eigenschaften wird also durch Kornverfeinerung, Mischkristallverfestigung und Kaltverformung eingeleitet. Die Möglichkeit zur Festigkeitssteigerung durch Kaltverformung wird erst durch das Hinzulegieren von Fe, Si und Ti realisiert. Da die mechanischen Kenngrößen in ausgeprägter Weise von Legierungselementen abhängen, können in anderen Literaturstellen durchaus andere Werte angegeben sein. Die hier genannten Zahlenwerte sollen in erster Hinsicht nur dokumentieren, wie deutlich die mechanischen Eigenschaften beim Aluminium vom Reinheitsgrad abhängen.

Reinaluminium (99 % Al)

Reinaluminium wird als Werkstoff verwendet. Im Vergleich zu Stahl ist Aluminium wesentlich besser zu verarbeiten. Der E-Modul beträgt etwa 1/3 des E-Moduls von Stahl. Die Wärmeausdehnung ist ungefähr doppelt so hoch wie die von Stahl. Die Rekristallisationstemperatur liegt bei 300-450°. Entsprechend gering ist die Warmfestigkeit. Die gute Verformbarkeit ist auf das kfz-Gitter zurückzuführen. Wichtige Verwendungsbereiche für Reinaluminium sind elektrotechnische Anwendungen, Bedachungen, die Verpackungsindustrie und der Behälter- und Apparatebau.

Die Bildung einer etwa 0,7 μm dicken, dichten, fest haftenden und insbesondere nahezu wasserunlöslichen Oxidschicht schützt den darunter liegenden Werkstoff vor weiteren chemischen Reaktionen mit der Umgebung.

Durch diese Schutzschicht ist dem oxidierten Aluminium in der elektrochemischen Spannungsreihe eine wesentlich elektropositivere Stellung zuzuordnen als dem reinen, schutzschichtfreien Aluminium. Die Schicht ist unsichtbar.

Aluminium verfügt über eine mikroskopische Oberflächenrauhigkeit. Eine gerichtete Reflexion, wie es für die Verwendung als Werkstoff für Reflektoren erforderlich wäre, kann nur nach entsprechender Oberflächenbehandlung erreicht werden. Bei Aluminium mit einem Reinheitsgrad von etwa 99,9% bis 99,99 % lässt sich eine anodische oder chemische Oberflächebehandlung durchführen um die Oberflächenrauhigkeit zu beseitigen. Aluminiumbauteile mit geglätteter Oberfläche können dann als Reflektoren, Leuchten oder Zierteile im Kraftfahrzeug- und Küchengerätebau Verwendung finden. Das Legieren zur Festigkeitssteigerung, speziell das von Kupfer, kann in vielen Medien die Korrosionsbeständigkeit herabsetzen.

Wegen seiner guten Verformbarkeit kann Reinaluminium ausgezeichnet für spanlose Formgebungen wie Tiefziehen oder Fließpressen verwendet werden. Wegen der guten Korrosionsbeständigkeit gibt es die verschiedensten Anwendungen in der Verpackungsindustrie. Zu beachten ist, dass die oxidische Schutzschicht nicht in allen Medien stabil ist. Nicht stabil ist Aluminium in stark sauren oder stark alkalischen Lösungen. Der Einsatz von Al-Werkstoffen muss sich in einem korrosiven Umfeld auf den ph-Bereich zwischen 5 und 8 beschränken. Ist dies nicht der Fall, müssen zusätzliche Maßnahmen zum Korrosionsschutz ergriffen werden.

Aushärtung - Aushärtbare Al-Legierungen

Bei bestimmten Werkstoffen kann durch das Auftreten von spröden Ausscheidungen eine beachtliche Festigkeitssteigerung erzeugt werden. Dies ist in der Regel dann der Fall, wenn die Ausscheidungsteilchen die Matrix durchdringen. Die Keimbildungsbedingungen legen dabei fest, in welcher Form die Verteilung der Ausscheidungen erfolgen wird. Wenn eine grobe Verteilung der Ausscheidungen in eine fein verteilte Ausscheidungsform überführt werden soll, müssen die Ausscheidungsteilchen unter veränderten Keimbildungsbedingungen völlig neu entstehen. Dieser Mechanismus lässt sich auch beim Aluminium nutzen.

Die Aushärtung einer Legierung besteht also aus drei Phasenumwandlungsvorgängen. Die ablaufenden Vorgänge werden hier aus Gründen der Veranschaulichung an einem binären System erläutert. Dieses Modellsystem besteht aus den beiden Phasen α und β. α sei die zu verfestigende Matrix, β die spröde Zweitphase.

Zuerst wird die Auflösung der β-Phase angestrebt. Es erfolgt also ein Lösungsglühen im Einphasengebiet der α-Phase. Die Temperatur liegt jetzt entsprechend obiger Abbildung bei T2. Bei dieser Temperatur löst sich die β-Phase, die vorwiegend aus Atomen der Art B besteht, vollständig in der α-Phase.

Bild: Phasendiagramm einer aushärtbaren Legierung (Quelle: Bergmann)

Die Temperatur liegt jetzt entsprechend obiger Abbildung bei T2. Bei dieser Temperatur löst sich die β-Phase, die vorwiegend aus Atomen der Art B besteht, vollständig in der α-Phase.

Anschließend wird so schnell abgekühlt, dass die Diffusion unterdrückt wird. Bei T1 liegt dann ein übersättigter α-Mischkristall vor. Im α-Mischkristall sind jetzt mehr B Atome enthalten als es seinem Gleichgewicht bei dieser Temperatur entsprechen würde. Der Grad der Übersättigung ergibt sich als Abschnitt auf der Konzentrationsachse bzw. der Isotherme T1: Erster Abschnittspunkt ist der Schnittpunkt der T1 Isotherme mit der Phasengrenzlinie α/α+β. Die Konzentrationsverhältnisse werden auf dieser Isotherme wiedergegeben (Konzentrationsachse bei der Temperatur T1). Zweiter Schnittpunkt ist das Lot des Punktes *) auf die Isotherme. Auf der Abbildung wäre dies der Abschnitt xü.

Nun erfolgt der dritte Schritt: die Ausscheidung von Teilchen die B-Atome enthalten oder auch nur die von B-Teilchen. Hierzu wird die bei der schnellen Abkühlung unterdrückte Diffusion kontrolliert angeregt. Dieser Vorgang wird als Auslagern bezeichnet. Dabei entstehen feindisperse Ausscheidungen die im Matrixgitter sog. Verzerrungsfelder erzeugen. Das beeinflusst die Vorgänge um die Versetzungsbewegung und die Versetzungsbildung. Bereits vorhandene Versetzungen werden blockiert und Behindern dadurch die plastische Verformungsfähigkeit.

Die ausgeschiedenen B- oder B enthaltenden Teilchen sind nicht, wie man annehmen möchte, feindisperse β-Ausscheidungen sondern metastabile kohärente oder teilkohärente Übergangsphasen. In einem ersten Stadium kommt es häufig sogar nur zu einer kohärenten clusterförmigen Ansammlung von Legierungsatomen der Art B. Ursächlich für dieses Verhalten ist die für eine Phasenbildung aufzubringende Grenzflächenenergie. Die Keimbildungsarbeit ist bei hoher Grenzflächenenergie gleichermaßen hoch. Unter gegebenen Auslagerungsbedingungen kann die Keimbildungsarbeit für kohärente und teilkohärente Ausscheidungen wohl aufgebracht werden. Zur Bildung einer inkohärenten spröden Gleichgewichtsphase β´ ist die aufzubringende Keimbildung jedoch zu hoch. Das ist auch genau der Grund, dass metastabile Phasen mit einlagigen Atomschichten bereits bei Raumtemperatur entstehen können. Der durch sie hervorgerufene Verfestigungsmechanismus wird im Allgemeinen als Kaltaushärtung bezeichnet. Erst bei höheren Temperaturen bilden sich durch die höheren Diffusionsgeschwindigkeiten mehrlagige Schichten mit örtlicher Überstruktur. Schließlich kann es dann bei zu langer Warmauslagerung - also einer Auslagerung bei höheren Temperaturen -zur Bildung von eigenständigen spröden Phasen kommen.

Wesentliche Voraussetzung für die Verwendung von Aluminium in einem breiten technischen Anwendungsbereich ist die hier beschriebene Fähigkeit zur Aushärtbarkeit. Vermutlich wäre die gesamte Flugzeugtechnik ohne dieser Fähigkeit des Aluminiums in der uns bekannten Form nicht möglich. Da Aluminium mit zahlreichen Elementen aushärtbare Legierungen bildet, ist diese Anforderung erfüllt. Durch eine auf die jeweiligen Löslichkeitsverhältnisse abgestimmte Wärmebehandlung können die Festigkeitswerte auf die gewünschten technologischen Anforderungen eingestellt werden. Zusammenfassen lassen sich die allgemeinen Voraussetzungen für die Aushärtbarkeit solcher Legierungen wie folgt:

  1. Beschränkte Mischbarkeit.
  2. Sättigungsgrenze von Legierungselementen die im Mischkristall merklich vorhanden sind, nimmt mit sinkender Temperatur merklich ab.
  3. Die „Einfrierung" eines übersättigten Zustandes bei schlagartigem Abkühlen muss möglich sein.
  4. Durch Auslagern können festigkeitssteigernde Phasen ausgeschieden werden.

Begriffsdefinitionen:

Wärmebehandlung:

Als Wärmebehandlung werden technische Maßnahmen bezeichnet, bei denen über eine Veränderung im Gefüge des Werkstoffes bei erhöhter Temperatur dessen Eigenschaften gezielt beeinflusst werden.

Das Aushärten ist dabei das weitaus wichtigste Verfahren, doch auch das weiter unten beschriebene Entfestigungsglühen und Rekristalisationsglühen (Weichglühen) gehören dazu.

Warmfestigkeit

Warmfestigkeit ist die Festigkeit eines Materials bei erhöhten Temperaturen. Werkstoffe mit besonderer Warmfestigkeit werden im Bereich der keramischen Werkstoffe, der Gießereiindustrie oder in der Eisen- und Stahlerzeugung bzw. -verarbeitung, aber auch in der Luftfahrt- und petrochemischen Industrie eingesetzt.

(Quelle: Wikipedia)

Homogenisieren

Unter Homogenisierung versteht man allgemein die Schaffung einer homogenen, das heißt möglichst gleichartigen und gleichmäßigen Struktur.

Meist ist damit eine gleichmäßige Vermischung verschiedener, nicht ineinander löslicher Komponenten gemeint.

(Quelle: Wikipedia)

Lösungsglühen:

Ziel: Homogener Mischkristall

Maßnahme: Vollständiges Lösen des Legierungsbestandteiles in der Aluminiummatrix durch Wärmebehandlung.

Bei einer Temperatur von ca. 460 - 560 °C werden die im Korngefüge ungleichmäßig verteilten und als zweite Phase oft ausgeschiedenen Legierungselemente im Aluminiummischkristall gelöst und damit homogenisiert.

Abschrecken:

Ziel: Übersättigter Mischkristall

Maßnahme: Einfrieren des durch die Glühung erzielten Zustandes. Realisierung durch Abschreckung von Glühtemperatur auf Raumtemperatur

Die Abkühlung muss möglichst rasch erfolgen, damit die im Lösungsglühen erreichte Homogenität „eingefroren" wird. Gleichzeitig sollte sie aber auch möglichst langsam erfolgen, um ein Verziehen oder Verwerfen der Teile durch Eigenspannung zu verhindern. Ebenso werden durch das Abschrecken wichtige Eigenschaften wie Korrosion und Zähigkeit beeinflusst (Abschreckempfindlichkeit). Die Abkühlung muss deshalb genau definiert und auf die eingesetzte Legierung und die Halbzeugart abgestimmt sein.

Aushärten:

weiterer Begriff: Auslagern

Ziel: Ausscheidung der härtenden Phase aus dem übersättigten Mischkristall

Maßnahme: Unterschieden wird zwischen Kaltaushärtung (Raumtemperatur) und Warmaushärtung (ca. 120-200°C). Es erfolgt, je nach Dauer, eine Konzentrationsverschiebung in Richtung Gleichgewicht.

Das Aushärten ist eine wirksame Methode zur Festigkeitssteigerung. Es beruht auf Entmischungsvorgängen, die unter bestimmten Bedingungen im Aluminiummischkristall ablaufen:

Legierungsbestandteile, die bei sinkender Temperatur eine abnehmende Löslichkeit im Mischkristall aufweisen, werden zunächst bei hohen Temperaturen homogen im Mischkristall gelöst. Wird die Temperatur darauf rasch gesenkt, können die im Mischkristall gelösten Legierungsbestandteile nicht schnell genug ausgeschieden werden, es entsteht ein übersättigter Mischkristall. Eine längere Lagerung bei Raum- oder mäßig erhöhter Temperatur bewirkt sodann die Ausscheidung der Fremdatome aus dem Mischkristall unter Bildung von feinen, sehr gleichmäßig verteilten Partikeln.

Diese Partikel blockieren nun Verschiebungsflächen und behindern Versetzungsbewegungen im Gefüge. Die Festigkeit steigt an.

Entfestigungsglühen:

Eine weitere Methode, die zu den Verfahren der Wärmebehandlung gerechnet wird, ist das Entfestigungsglühen. Dieses Verfahren wird auch als Rückglühen bezeichnet. Es erfolgt bei Temperaturen zwischen 150 - 250 °C. Die durch Kaltumformung wie Walzen oder Kaltfließpressen erreichte Festigung des Werkstoffes hat den Nachteil, dass das Material seine Duktilität verliert: Es wird „spröde". Die Entfestigung unterhalb der Rekristallisationstemperatur durch Glühen bewirkt eine Abnahme der Festigkeit bis zum Zustand „dreiviertel-„ oder „halbhart" bei gleichzeitiger großer

Erhöhung der Dehnbarkeit (Duktilität).

Rekristalisationsglühen (Weichglühen)

Um kaltumgeformte Werkstoffe (s.o.) für die Weiterverarbeitung wieder „weich" zu machen, werden sie wieder vollständig entfestigt. Es tritt ein Rekristallisationsprozess ein: In dem durch die Kaltumformung stark verformten Korngefüge wachsen aus Keimen (jeweils ein kleinstes, ideales Kristallkorn) neue Kristallkörner. Das gesamte Korngefüge bildet sich somit neu und schafft günstige Bedingungen für das weitere Umformen.

Rekristalisationsglühen bei 350 - 450°C

Legierungen:

Die Eigenschaften von Aluminium hängen von einer ganzen Reihe von Faktoren ab. Dabei spielen insbesondere die den üblicherweise verwendeten Werkstoffen absichtlich zugesetzten oder zufällig vorhandenen Beimengungen anderer Elemente eine sehr wichtige Rolle.

Mit Ausnahme des Reinstaluminiums Al99,99 werden in der Technik nur Aluminiumwerkstoffe verwendet, die weitere Elemente enthalten, sog. Legierungen. Unlegiertes oder nur sehr schwach legiertes Aluminium wird vor allem für die Herstellung von Folien und Bändern, von chemischen Apparaten und von Produkten für die Elektronik und Elektrotechnik verwendet.

Zweck des Legierens ist eine Verbesserung der Eigenschaften des Aluminium, vor allem der Festigkeit (die meisten reinen Metalle sind weich) und der Korrosionsbeständigkeit.

Die Hauptlegierungselemente sind Kupfer (Cu), Silizium (Si), Magnesium (Mg), Zink (Zn) und Mangan (Mn). In geringerem Umfang finden auch Blei, Bor, Chrom, Nickel, Titan, Wismut und Zirkonium in Aluminiumlegierungen Verwendung. Jedes dieser Elemente verbessert schon in Mengen von wenigen Prozent (oder sogar Bruchteilen davon) bestimmte Eigenschaften des Aluminiums, verschlechtert aber oft andere, so dass ein weiteres Element zugegeben wird, um die Verschlechterung wieder wettzumachen. Aluminiumlegierungen werden durch Schmelzen, Sintern (Herstellen von Formteilen aus Metallpulver durch Zusammenbacken bei hohen Temperaturen) oder mechanisches Vermengen hergestellt.

Legierungsformen

Gusslegierungen:

Gusslegierungen sind allein durch Giessen verformbare, bis zu 20% Legierungselemente enthaltende Legierungen mit Silizium, Magnesium und Kupfer. Grundmetall ist meist Sekundäraluminium (aus Schrott gewonnenes Aluminium). Im Vordergrund steht hier die Forderung nach günstigen Giesseigenschaften. Legierungszusammensetzungen von Gusslegierungen werden weiter auf das jeweilige Giessverfahren (Sandguss, Kokillenguss oder Druckguss)abgestimmt. Die günstigsten Giesseigenschaften weisen hier Legierungen mit einem Silizium-Anteil von 5 bis 20% auf.

Bild: die wichtigsten Gusslegierungen

Verwendung:

Gusslegierungen werden üblicherweise für verschiedenartige Gussstücke verwendet, die je nach Legierungsbestandteile verschiedenartige Eigenschaften aufweisen.

Gusslegierungen werden eingesetzt z.B. in der Automobilindustrie für Zylinderköpfe, Kurbelgehäuse, Motorblöcke und Bremsbacken.

Im allgemeinen Maschinenbau finden diese z.B. Anwendung im Bereich Ventilatorenbau (Flügelräder), Pumpengehäuse, Lagerschilder, etc.

Knetlegierungen:

Knetlegierungen enthalten bis zu 10% Legierungselemente und sind für gutes Umformen bestimmt.

Man unterscheidet aushärtbare Knetlegierungen und naturharte (nicht aushärtbare) Knetlegierungen:

  • In naturharten (nicht aushärtbare) Legierungen sind die Elemente vollständig gelöst. Diese Werkstoffe lassen sich gut umformen. Dazu gehören, Reinaluminium, Al Mg, Al Mn, und Al Mg Mn-Legierungen
  • In aushärtbaren Legierungen liegen die zulegierten Elemente bei Raumtemperaturen in Form von Ausscheidungen vor. Deren Verteilung bestimmt die Festigkeit. Durch Lösungsglühen bei einer Wärmebehandlung gehen die Elemente vollständig in Lösung. Der Zustand wird durch Abschrecken eingefroren.

Die Beigabe von Magnesium ergibt nicht aushärtbare, aber meerwasserbeständige Werkstoffe. Aushärtbar ist beispielsweise das klassische, 1909 von Alfred Wilm entwickelte Duraluminium mit Kupfer, Mangan und Magnesium.

Bei Knetlegierungen steht die plastische Verformbarkeit im Vordergrund. Die am häufigsten angewandten aushärtbaren Aluminium-Knetlegierungen sind solche aus mit Magnesium, Silizium, Mangan, Kupfer und Zink.

Bild: die wichtigsten Knetlegierungen

Bezeichnungssystem, Eigenschaften und Anwendung:

(Quelle: Wikepedia)

Gruppe

Haupt-element

Härtbarkeit

Festigkeit
in N/mm²

Bemerkungen

1xxx

mind. 99 % Aluminium

naturhart

70 - 190

auch Reinaluminium genannt; schweißbar; sehr korrosionsbeständig; Verwendung für Aluminiumfolie, chemische Tanks und Rohre; hohe elektrische Leitfähigkeit.

2xxx

Kupfer

aushärtbar

190 - 570

0,7 bis 6,8 % Cu - Verwendung in Flugzeug und Raumfahrt - hohe Festigkeit - großer Temperaturbereich. Manche Legierungen gelten aufgrund der Rissneigung beim Schweißen als nicht schweißbar - Schweißzusatz meistens 2xxx, manchmal auch 4xxx.

3xxx

Mangan

naturhart

110 - 280

hohe Korrosionsbeständigkeit - gute Formbarkeit - geeignet auch für höhere Temperaturen - Einsatzgebiet von Kochtöpfen über Kühler in Fahrzeugen (hier oft mit 4xxx plattiert) bis zum Kraftwerksbau. Schweißzusatz 1xxx, 4xxx und 5xxx.

4xxx

Silicium

aushärtbare und naturharte Legierungen

170 - 380

0,6 bis 21,5 % Si - einzige Serie, die aushärtbare und nicht aushärtbare Legierungen enthält - Silicium reduziert den Schmelzpunkt und macht die Schmelze dünnflüssiger - ideal für Schweiß- und Lötzusätze.

5xxx

Magnesium

naturhart

120 - 350

0,2 bis 6,2 % Mg - höchste Festigkeiten unter den nicht aushärtbaren Aluminiumlegierungen - schweißbar - Verwendung im Schiffbau, Transport, Druckkessel, Brücken und Gebäuden. Schweißzusatz muss nach Magnesiumgehalt bestimmt werden. Aluminium aus dieser Serie mit mehr als 3,0 % Mg ist für Temperaturen über 65° nicht geeignet (Spannungsrisskorrosion) - Materialien mit weniger als ca. 2,5 % Mg können oft erfolgreich mit 5xxx oder 4xxx Schweißzusätzen geschweißt werden. 5032 wird meist als das Material mit dem höchsten Mg-Gehalt genannt, das gerade noch mit 4xxx schweißbar ist.

6xxx

Magnesium und Silicium

aushärtbar

120 - 400

Si und Mg um die 1 % - sehr beliebt bei Schweißkonstruktionen - Verwendung vorwiegend als Strangpressprofile - kann gut wärmebehandelt werden - sollte nicht ohne Schweißzusatz geschweißt werden (Warmrisse) - Schweißzusätze 4xxx und 5xxx.

7xxx

Zink

aushärtbar

220 - 700

0,8 bis 12,0 % Zn - Verwendung in Flugzeugbau, Raumfahrt, Sportgeräte; manche Legierungen sind nicht mit Lichtbogen schweißbar; Legierungen 7005 und 7020 sind gut mit 5xxx-Schweißzusätzen schweißbar, da diese beiden Legierungen kein Kupfer enthalten; für die Aushärtung ist zusätzlich die Anwesenheit von Magnesium erforderlich.

8xxx

andere Elemente

unterschiedlich

unterschiedlich

z.B. Aluminium-Lithium-Legierungen der ersten Generation.