ألمنيوم 8079: التركيب، الخواص، دليل التليين والتطبيقات

نظرة شاملة

سبائك 8079 هي جزء من سلسلة الألومنيوم 8xxx، وهي عائلة من سبائك الألومنيوم منخفضة السبائك والسبائك الخاصة التي تطوَّرت غالبًا لتطبيقات التعبئة والتغليف، الكهربائية، والرقائق. تُصنف ضمن السبائك منخفضة القوة وعالية القابلية للتشكيل مع تركيبة مصممة للحصول على جودة سطح واتساق في الدرفلة بدلاً من أقصى قوة هيكلية.

العناصر الرئيسية المسبكة في 8079 هي إضافات منخفضة من الحديد والسيليكون مع أثر من المنغنيز والمغنيسيوم وبقايا أخرى؛ والمصفوفة هي أساسًا ألومنيوم نقاوة صناعية. يتم تعزيز القوة بشكل رئيسي من خلال تأثيرات التصلب بالانحلال والحَزْم البارد (تقسية التشوه)، وليس عن طريق التصلب بالتساقط الكلاسيكي المستخدم في سبائك السلسلتين 2xxx و6xxx.

الصفات الرئيسية لسبائك 8079 تشمل قابلية تشكيل ممتازة، تشطيب سطحي جيد، مقاومة مقبولة للتآكل في البيئات الجوية، وموصلية كهربائية وحرارية عالية مقارنةً بالسبائك الهيكلية الأعلى سباكة. قابلية اللحام جيدة عمومًا في عمليات اللحام المنصهرة المحمية بالغاز عند استخدام مواد ملء مناسبة، ويقل احتمال حدوث التشقق الحار بسبب المحتوى المنخفض من السبائك.

الصناعات النموذجية تشمل التعبئة والتغليف (الرقائق والمنتجات المصفحة)، محولات التعبئة المرنة والصلبة، الموصلات الكهربائية وبعض التطبيقات الهيكلية خفيفة الوزن حيث تكون جودة السطح وقابلية التشكيل ذات أهمية بالغة. يختار المهندسون 8079 حيث يتطلب التوازن بين اللدونة وجودة السطح والموصلية، وحيث تكون السبائك القابلة للمعالجة الحرارية الأعلى قوة غير ضرورية أو ستعقّد عملية التصنيع.

أنواع السخونة

السخونة	مستوى القوة	الاستطالة	القابلية للتشكيل	قابلية اللحام	ملاحظات
O	منخفضة	عالٍ	ممتازة	ممتازة	مخمرة بالكامل، أقصى مدى لللدونة لعمليات السحب العميق والرقائق
H12	منخفضة-متوسطة	متوسطة	جيدة جدًا	جيدة جدًا	تقسية تشوه خفيفة، تحافظ على قابلية تشكيل واستقرار أبعاد جيدة
H14	متوسطة	متوسطة	جيدة	جيدة جدًا	سخونة تجارية لصفائح متوسط القوة بقابلية سحب جيدة
H18	متوسطة-عالية	أقل	مقبولة	جيدة	تقسية تشوه أعلى لتطبيقات تتطلب ارتداد وصلابة
T4 (إذا استُخدم)	منخفضة-متوسطة	عالٍ	جيدة جدًا	جيدة جدًا	معالجة بإذابة وتقدم طبيعي؛ نادرًا ما تُطبق على سبائك 8xxx منخفضة السبائك
T5 (نادر)	متوسطة	متوسطة	جيدة	جيدة	تقدم صناعي بعد التبريد من العمليات الساخنة حيثما ينطبق
T6 (نادر)	متوسطة-عالية	أقل	محدودة	جيدة	تقدم صناعي لقوة أعلى في تركيبات معدلة؛ غير شائع ل8079 القياسي

اختيار السخونة له تأثير مباشر ومُتنبأ عليه لخصائص 8079 الهندسية. سخونة O تعظّم اللدونة وقابلية التشكيل للسحب العميق وإنتاج الرقائق، في حين أن سخونات H توفر زيادة تدريجية في مقاومة الخضوع والقوة على حساب الاستطالة وقابلية التشكيل.

سخونات H (H12–H18) هي الأكثر استخدامًا في الصفائح والأشرطة لأنها تقدم توازنًا بين التحكم في الارتداد وقابلية التشكيل للعمليات بالضغط؛ أما سخونات T فهي نادرة وتُستخدم فقط عندما تسمح التركيبات المعدلة الخاصة أو معالجات المورد بتأثيرات ترسيب محدودة.

التركيب الكيميائي

العنصر	النطاق %	ملاحظات
Si	0.10–0.60	يسيطر على السيولة أثناء الصب ويمكن أن يشكل جزيئات محفزة تؤثر على سلوك الدرفلة
Fe	0.20–1.00	شائبة شائعة، تؤثر على القوة وبنية الحبيبات؛ زيادة Fe تخفض اللدونة قليلاً
Mn	0.02–0.30	إضافات صغيرة تُصلح الحبيبات وتحسن القوة دون فقد كبير في القابلية للتشكيل
Mg	0.01–0.20	عادة منخفضة؛ تزيد القوة قليلاً لكنها تحفظ مقاومة التآكل
Cu	0.01–0.20	تُقلل عادة إلى الحد الأدنى؛ كميات صغيرة ترفع القوة لكنها تقلل مقاومة التآكل
Zn	0.01–0.25	تُحفظ منخفضة لتجنب تكوين أطوار عالية القوة تؤثر على القابلية للتشكيل
Cr	0.00–0.10	موجودة بنسب أثرية للسيطرة على إعادة التبلور في بعض الإصدارات المصنعة
Ti	0.00–0.10	غالبًا ما يُستخدم كمصلح للحبيبات للتحكم في حجم الحبيبات بعد الصب
أخرى (بما في ذلك البقايا)	الباقي إلى 100 (Al)	تشمل بقايا الألومنيوم وعناصر أثرية؛ المواصفات الدقيقة تختلف باختلاف المورد وشكل المنتج

التركيبة الكيميائية لـ8079 مقيدة عمدًا للحفاظ على لدونة عالية، جودة سطح وموصلية مع تحقيق زيادات معتدلة في القوة مقارنة بالألومنيوم النقي. السيليكون والحديد هما العناصر الرئيسية المسبكة/البقايا؛ تؤثر على استقرار الدرفلة، التوزع الميكانيكي، وبنية الحبيبات.

يستخدم المصنعون إضافات صغيرة من المنغنيز والمغنيسيوم أو شوائب مضبوطة لضبط سلوك إعادة التبلور، تقليل التشقق الحدي أثناء الدرفلة، وضبط الاستجابة للتصلب البارد مع الحفاظ على مقاومة التآكل.

الخصائص الميكانيكية

سلوك الشد لسبائك 8079 هو نموذجي للسبائك منخفضة السبائك غير القابلة للمعالجة الحرارية: مقاومة شد نهائية منخفضة إلى متوسطة مع استطالة موحدة وعامة كبيرة في الحالات المخملة والخفيفة التقسية. مقاومة الخضوع تتناسب مع السخونة والسماكة؛ تظهر السخونات H الرقيقة المدرفلة باردًا مقاومة خضوع أعلى وبداية تدفق بلاستيكي أبكر مقارنة بالمنتجات السميكة والمخمرة. أداء التحمل مناسب للأحمال الدورية غير الحرجة لكنه محدود مقارنة بالسبائك عالية القوة بسبب حدود خضوع وتحمل أقل.

الاستطالة عالية في سخونة O (مناسبة للسحب العميق والتشكيل المعقد) وتنخفض تدريجيًا مع زيادة رقم H. الصلادة تتبع القوة والتصلب بالعمل البارد؛ المادة المخمرة ناعمة تظهر صلادة منخفضة وقابلية تشكيل سهلة بينما تظهر سخونات H زيادات معتدلة في قيم برينل أو فيكرز. تؤثر السماكة على كل من القوة واللدونة، مع أشرطة أرق تظهر عمومًا قوة ظاهرية أعلى بعد الدرفلة بسبب التصلب والعمل على حجم الحبيبات.

أنماط الكسر تكون لدنة لتمددات التشكيل النموذجية، لكن يجب الحذر عند النتوءات الحادة ونصف الأقطار حيث يمكن لتصلب موضعي أن يسبب تلاصق فجوات دقيقة عند استطالات إجمالية أقل. تؤثر عيوب السطح والشوائب وحالة الحواف بشكل كبير على تشتت الشد ويجب تقييمها في مراقبة الجودة للعمليات التشكيلية الحرجة.

الخاصية	O/مخمرة	سخونة رئيسية (مثلاً H14/T6)	ملاحظات
قوة الشد (UTS)	70–120 MPa	120–210 MPa	نطاقات واسعة تعتمد على السماكة، معالجة المنتج، والسخونة الدقيقة
مقاومة الخضوع (0.2% انزياح)	30–50 MPa	70–160 MPa	سخونات H تضاعف تقريبًا مقاومة الخضوع للمخمرة في سماكات الصفائح الشائعة
الاستطالة (A50 mm)	25–40%	8–20%	احتياج القابلية للتشكيل يحدد اختيار السخونة؛ المخمرة تعطي أقصى استطالة
الصلادة (برينل/فيكرز)	20–35 HB	35–70 HB	الصّلادة تزداد مع درجة التصلب البارد؛ القيم تقريبية للمقارنة

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	القيمة	ملاحظات
الكثافة	2.70 g/cm³	نموذجية لسبائك الألومنيوم التجارية؛ تُستخدم لحساب الكتلة والصلابة
نطاق الانصهار	643–658 °C	حدود عملية الصب والمعالجة؛ الصلبان/السوائل تختلف قليلاً مع الشوائب
التوصيل الحراري	160–220 W/m·K	مرتفع مقارنة بالعديد من السبائك؛ يعتمد على النقاء والعمل البارد
التوصيل الكهربائي	45–60 % IACS	أقل من الألومنيوم النقي لكنه أعلى من العديد من السبائك الهيكلية؛ مهم للاستخدام كموصل
السعة الحرارية النوعية	~900 J/kg·K	مفيدة لحسابات إدارة الحرارة في الإلكترونيات وعمليات التشكيل
التمدد الحراري	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	مشابهة لسبائك الألومنيوم الأخرى؛ ذات صلة بدورات الحرارة وتصميم التركيبات

تجعل الخصائص الفيزيائية 8079 جذابة حيث تعد الموصلية الحرارية والكهربائية مهمة إلى جانب أداء التشكيل. الكثافة والمعامل هي مشابهة لسبائك الألومنيوم الأخرى، مما يوفر نسب قوة إلى وزن مناسبة للعديد من التطبيقات.

تتأثر الموصلية الحرارية والكهربائية بشكل كبير بدرجة السبائك والطرق الباردة؛ حيث غالبًا ما يوفر الموردون قياسات الموصلية للفة أو الدفع المحددة للتطبيقات الحساسة لهذه المعايير.

أشكال المنتج

الشكل	السماكة/الحجم النموذجي	سلوك القوة	التمبرات الشائعة	ملاحظات
لوح	0.2–6.0 mm	تزداد القوة مع الدرفلة الباردة؛ السماكات الأقل تظهر قوة ظاهرية أعلى	O, H12, H14, H18	يُستخدم على نطاق واسع في التغليف، الألواح، والمكونات المشكّلة
صفائح	>6.0 mm	انخفاض قابلية التشكيل للصفائح السميكة؛ يمكن أن تؤدي حبيبات أكبر إلى تقليل المتانة	O, تمبرات H المصممة	أقل شيوعًا؛ تُستخدم حيثما تُطلب مقاطع سميكة مع تصنيع لاحق
بثق	متغير	تعتمد القوة على تعديلات السبيكة وتشوهات البثق	تمبرات H بعد المعالجة بالحل/الشيخوخة إذا تم تعديلها	نادرًا ما يُستخدم 8079 القياسي للبثق المعقد إلا إذا عدّل المورد التركيبة
أنابيب	مخصص	يزيد التشكيل البارد والسحب من القوة؛ تؤثر سماكة الجدار على مقاومة الخضوع	O, تمبرات H	يستخدم في المواسير خفيفة الوزن، عناصر تبادل الحرارة ونوى التغليف
قضبان/أعمدة	أقطار مختلفة	عادة ما تُسحب أو تُدلف مع زيادة القوة المرافقة	تمبرات H	أقل شيوعًا؛ يستخدم في المكونات غير الهيكلية والأجزاء الموصلة

مسار المعالجة يؤثر بشدة على الخصائص النهائية للرقم 8079؛ جداول الدرفلة، درجات حرارة التلدين والتبريد المُكوَّن تتحكم في حجم الحبيبات وبنيتها التي تحكم قابلية التشكيل والارتداد. اللوح والشريط هما الشكلين الرئيسيين للمنتجات، ويُنتجان بدقة في السماكة وإنهاء السطح لتطبيقات التغليف والزينة.

البثق والصفائح تتطلب إما تركيبات معدّلة أو مراقبة دقيقة لجدوال التماثل والمعالجة الحرارية الساخنة لتجنب تكون مركبات بينية خشنة؛ وعند استخدامها، تكون عادةً لأجزاء هيكلية غير حرجة حيث تعتبر مقاومة التآكل وجودة السطح أولوية.

الدرجات المكافئة

المعيار	الدرجة	المنطقة	ملاحظات
AA	8079	الولايات المتحدة الأمريكية	تسمية تجارية معتمدة تستخدمها عدة شركات لتوريد صفائح/رقائق التغليف
EN AW	—	أوروبا	لا يوجد مكافئ EN AW عالمي واحد؛ عدة درجات من عائلة 8xxx (مثل 8006، 8011) تشغل مكانا مماثلا
JIS	—	اليابان	المكافئات المحلية غير موحدة عالميًا؛ يرجى تأكيد الشهادة من المورد
GB/T	—	الصين	المواصفات الصينية قد تستخدم درجات عائلية؛ يتطلب المكافئ الدقيق ل8079 ورقة بيانات من المصنع

لا يوجد دائمًا مكافئ معياري دولي مباشر واحد ل8079 لأنه غالبًا ما يكون تسمية تجارية موجهة للتطبيق بدلاً من سبيكة هيكلية موحدة بدقة. قد يقوم الموردون ومنظمات المعايير الإقليمية بمطابقة 8079 مع أقرب درجات عائلة 8xxx، لكن حدود التركيب والتمبرات المسموح بها يمكن أن تختلف.

ينبغي للمهندسين مراجعة شهادات المصنع وبيانات المنتجات عند الاستبدال بين المناطق، خصوصًا حيث تكون الموصلية الكهربائية، إنهاء السطح، وقابلية التشكيل ذات أهمية حرجة.

مقاومة التآكل

يتمتع 8079 بمقاومة تآكل جوي عامة جيدة، نموذجية للألومنيوم منخفض السبائك، حيث يشكل طبقة أكسيد مستقرة تحمي السطح الأساسي في البيئات المعتدلة. يعمل جيدًا في الأجواء الداخلية والريفية/الحضرية ويقاوم النخور في ظروف معتدلة العدوانية عند خلو السطح من الملوثات ومع المعالجات القبلية والبعدية المناسبة (مثل التنظيف، الطلاء التحويلي).

في الأجواء البحرية، يكون 8079 عرضة للتآكل الموضعي إذا كان ترسيب الكلوريدات مستمرًا وإذا تم الإضرار بالأفلام الواقية. للاستخدام البحري، يجب الانتباه إلى إنهاءات السطح والطلاءات واختيار السبيكة؛ تساهم المقاطع السميكة والممارسات التصميمية القلبية في تقليل المخاطر طويلة الأمد. لا يُعد تشقق الإجهاد التآكلي (SCC) وضع فشل شائع لسبيكات 8xxx منخفضة السبائك مثل 8079 تحت الظروف التشغيلية التقليدية، لكن البيئات العدوانية مع إجهادات شد وتمبرات معينة قد ترفع المخاطر.

التفاعلات الكهروكيميائية مع المعادن المختلفة تتبع سلوك الألومنيوم المعتاد: 8079 أنودي مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النحاس وهو كاثودي مقابل المغنيسيوم. يُنصح باستخدام طبقات عزل أو أنودات تضحوية في التجميعات متعددة المعادن. مقارنة بسلسلة سبائك المغنيسيوم 5xxx، يقدم 8079 مقاومة كلوريد مماثلة إلى أقل قليلًا لكنه يتميز بقابلية تشكيل وجودة سطح أفضل مقارنةً بسبيكات الألومنيوم-مغنيسيوم عالية القوة.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

لحام الانصهار (TIG/MIG) للرقم 8079 يتم بسهولة عامةً بسبب محتوى السبائك المنخفض وخصائص التصلب الجيدة. يُستخدم عادةً مواد حشو من سلسلة 4xxx Al-Si أو 5xxx Al-Mg حسب القوة المطلوبة وأداء مقاومة التآكل، مع كون 4043 و5356 خيارات نمطية؛ يجب أن تأخذ اختيار الحشو في الاعتبار بيئة الخدمة ومتطلبات الأكسدة بعد اللحام. خطر التشقق الساخن منخفض لكن يمكن أن يظهر في حالات التقيد الشديد والضبط السيئ للمفصل؛ نادرًا ما يكون التسخين المسبق ضروريًا لكن نظافة المفصل ومراقبة حرارة الإدخال مهمان للحد من تليين منطقة التأثير الحراري (HAZ).

قابلية التشغيل

قابلية التشغيل للرقم 8079 متوسطة إلى جيدة؛ تُشغل بسهولة أكثر من السبائك الأعلى قوة لكنها أقل حرية في القطع من درجات نقية تجارية للغاية. يُنصح باستخدام أدوات كربيد بزوايا ريخ إيجابية وتجهيزات ثابتة أثناء الطحن والتدوير؛ القطع ذات التغذية العالية والعمق المنخفض ينتج أفضل جودة سطح وتقليل حواف التراكب. التحكم في الرقائق عمومًا ممكن؛ يساعد استخدام المبرد على منع الالتصاق وتحسين إنهاء السطح.

قابلية التشكيل

قابلية التشكيل تعتبر من أبرز مزايا 8079، خاصة في تمبرات O وH الخفيفة حيث تدعم السحب العميق، التشكيل بالدرفلة، والختم المعقد. تعتمد أنصاف أقطار الانحناء الموصى بها على التمبر والسماكة لكنها عادة صغيرة (مثلاً أنصاف أقطار انحناء داخلية من 0.5–1.0× السماكة لكثير من تمبرات اللوح)؛ يفضل إجراء تجارب عملية للهندسيات الحرجة. تزيد العمليات الباردة من القوة لكنها تخفض اللدونة؛ يمكن استعادة قابلية التشكيل عبر عمليات تلدين وسيطة للعمليات متعددة المراحل.

سلوك المعالجة الحرارية

8079 هو سبيكة غير قابلة للتقوية بالمعالجة الحرارية عادة في التركيبات التجارية القياسية؛ تُجرى تعديلات القوة من خلال التشكل البارد (صلابة التشوه) ودورات التلدين الحراري. لا تُطبق عادة علاجات الحل والشيخوخة الاصطناعية (مسار T) لأنه يفتقر إلى عناصر سبائكية ذات تركيزات كافية لتكوين ترسيبات مفيدة.

يُستخدم التلدين لاستعادة الليونة وإعادة بلورة البنية الدقيقة؛ تُجرى عمليات التلدين الصناعية عادة عند درجات حرارة من 300 إلى 415 °C حسب السماكة وحجم الحبيبات المطلوب، تليها تبريد مُراقب. بالنسبة للموردين الذين يقدمون تركيبات معدّلة حصرية، قد يتم تحديد معالجة محدودة للحل والشيخوخة—وهي حالات استثنائية ويجب اتباع أوراق بيانات المصنع فيها. الصلابة بالعمل عبر الدرفلة والسحب هي الطريقة القياسية لتحقيق تمبرات H، مع زيادات متوقعة في مقاومة الخضوع ومقاومة الشد تتناسب مع نسبة التشكل البارد.

الأداء عند درجات الحرارة العالية

عند ارتفاع درجات الحرارة، يتناقص قوة 8079 تدريجيًا فوق ~100–150 °C ويحدث تليين ملحوظ مع اقتراب درجات الحرارة من نطاقات التلدين النموذجية. يمكن أن يؤدي التعرض طويل الأمد بالقرب من 200–300 °C إلى استعادة بنيوية ونمو حبيبي، مما يقلل من الأداء الميكانيكي والاستقرار البعدي. يقتصر الأكسدة على تكوين طبقات أكسيد الألومنيوم الاعتيادية؛ ومع ذلك، فإن فقدان الخصائص الميكانيكية بدلاً من الأكسدة السطحية هو القيد الأساسي للاستخدام المستمر في درجات الحرارة العالية.

قد يظهر في منطقة التأثير الحراري (HAZ) أثناء اللحام تليين موضعي بسبب تأثيرات التلدين؛ يجب أن يأخذ التصميم ذلك بعين الاعتبار مع الانخفاض في المتانة المحلية واحتمالية التشوه. لا يُعد 8079 عادة المادة المفضلة للتطبيقات الهيكلية عند درجات حرارة مرتفعة؛ وينبغي اختيار سبائك ألومنيوم ذات تحمل حراري أعلى أو مواد بديلة للاستخدام المستمر تحت الأحمال في درجات الحرارة المرتفعة.

التطبيقات

الصناعة	مثال على المكوّن	سبب استخدام 8079
التعبئة والتغليف	رقائق مرنة وملفوفة، أغطية مُشكّلة بالتفريغ	قابلية تشكّل ممتازة، تشطيب سطحي عالي الجودة وسلوك لفّ متسق
السيارات	ألواح تزيين داخلية، مكونات زخرفية	قابلية تشكيل عالية وجودة سطح جيدة للأجزاء المختومة والمطلية
البحرية	أغلفة غير هيكلية، تزيين	مقاومة تآكل كافية ووزن خفيف للمكونات المعرضة
الإلكترونيات	موزعات حرارة، رقائق موصلة	موصلية حرارية وكهربائية جيدة مع قابلية تشكيل للرقائق الرقيقة
البناء	فلاشات، تزيينات التكسية	سهولة التشكيل ومقاومة التآكل للتفاصيل المعمارية

يجد 8079 أقوى استخدام له في التعبئة والتغليف وتطبيقات التشكيل الرقيقة حيث تكون جودة السطح، الليونة والموصلية ذات أهمية قصوى. يجمع هذا السبيكة بين محتوى منخفض من السبائك وعملية تصنيع مُحكمة التحكم مما يجعله مادة مفضلة للسحب العميق، إنتاج الرقائق وعمليات التشكيل عالية الإجهاد الأخرى.

يفضل المصممون استخدام 8079 عندما تكون أولوية التطبيق هي قابلية التشكيل وخصائص السطح أكثر من القوة القصوى، وحيث توفر الموصلية أو الأداء الحراري فائدة وظيفية إضافية.

نصائح الاختيار

اختر 8079 عندما تكون أولويتك القابلية للسحب العميق، جودة السطح والموصلية الحرارية/الكهربائية على حساب أقصى قوة هيكلية. إنه مثالي لرقائق التعبئة، الأجزاء المشكلة الرقيقة والرقائق الموصلة حيث تهم النظافة والمظهر السطحي.

مقارنة بالألومنيوم التجاري النقي (مثل 1100)، يقدم 8079 تنازلاً بسيطاً في الموصلية وتكلفة أعلى قليلاً مقابل استقرار لف أفضل، قوة ميكانيكية محسوبة وثبات معالجة أفضل في السماكات الرقيقة. بالمقارنة مع السبائك المعالجة بالتصلد مثل 3003 أو 5052، عادة ما يقدم 8079 قابلية تشكيل مماثلة أو أفضل مع مقاومة تآكل مشابهة لكن قوة قصوى أقل. وبالمقارنة مع السبائك المعالجة حرارياً مثل 6061 أو 6063، سيكون لـ 8079 قوة قصوى أقل لكنه يتميز بقابلية تشكيل متفوقة وغالباً تشطيب سطحي أفضل للألواح الرقيقة؛ اختر 8079 عندما تكون تعقيدات التشكيل وجودة السطح أهم من الحاجة للقوة الهيكلية العالية.

الملخص الختامي

يظل الألومنيوم 8079 مادة قيّمة في الهندسة الحديثة للتطبيقات التي تتطلب قابلية تشكيل عالية، جودة سطح متسقة وموصلية حرارية/كهربائية جيدة. تركيبه الكيميائي المنخفض السبائك والمتحكم به واستجابته المتوقعة للعمل البارد تجعله خياراً عملياً للتعبئة، التشكيل الرقيق والمكونات غير الهيكلية حيث تكون القابلية للتصنيع والتشطيب أمران حاسمان.