Aluminium 8017: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Umum Komprehensif

8017 adalah paduan aluminium yang termasuk dalam seri 8xxx, sebuah keluarga yang didominasi oleh kimia berbasis litium dan strategi paduan lainnya yang ditujukan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan spesifik. Sebagai paduan turunan Al-Li, 8017 menggunakan litium sebagai tambahan paduan utama bersama dengan jumlah terkendali tembaga, magnesium, dan unsur jejak untuk mengoptimalkan performa mekanik.

Mekanisme penguatan utama pada 8017 adalah pengerasan presipitasi yang dipadukan dengan pengurangan densitas yang menguntungkan akibat penambahan litium; presipitasi δ' (Al3Li) dan fase koheren lainnya selama proses penuaan buatan menghasilkan mikrostruktur dengan rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi. Kontribusi penguatan sekunder berasal dari pemurnian butir dan kemungkinan pengerjaan dingin pada temper tertentu, memberikan opsi kepada desainer untuk menyeimbangkan daktilitas dan kekuatan melalui pemilihan temper.

Ciri utama 8017 meliputi kekuatan dan kekakuan spesifik di atas rata-rata dibandingkan dengan paduan Al-Mg dan Al-Mn konvensional, ketahanan lelah yang kompetitif, serta densitas yang berkurang yang menguntungkan aplikasi sensitif terhadap berat. Ketahanan korosi umumnya baik di lingkungan atmosfer tetapi dapat sensitif terhadap kadar tembaga dan kondisi perlakuan panas; kemampuan las sedang dan kemampuan bentuk tergantung pada temper.

Industri khas yang menggunakan 8017 mencakup struktur primer dan sekunder dirgantara, komponen transportasi berperforma tinggi, serta beberapa struktur kelautan dan elektronik berketahanan tinggi di mana pengurangan berat menjadi prioritas. Insinyur memilih 8017 ketika desain harus menukar ketangguhan absolut yang sedikit lebih rendah dan kompleksitas manufaktur dengan peningkatan signifikan dalam kekuatan dan kekakuan spesifik dibandingkan paduan 5xxx/3xxx.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Sepenuhnya dianil, daktilitas dan kemampuan bentuk maksimum
H14	Sedang	Sedang	Baik	Baik	Dikeraskan dengan pengerjaan strain hingga kekerasan terkendali untuk kekuatan sedang
T4	Sedang	Sedang-Tinggi	Baik	Baik	Perlakuan solusi dan penuaan alami; keseimbangan baik antara daktilitas dan kekuatan
T6	Tinggi	Rendah-Sedang	Cukup	Sedang	Perlakuan solusi, quenching dan penuaan buatan untuk kekuatan puncak
T8 / T651	Sangat Tinggi	Rendah	Terbatas	Sedang	Pengerjaan dingin setelah perlakuan solusi dan penuaan (T8) atau relaksasi tegangan setelah perlakuan solusi + penuaan buatan (T651)

Temper sangat mempengaruhi 8017 karena presipitat pembawa Li yang bertanggung jawab atas penguatan peka terhadap sejarah waktu–suhu; urutan perlakuan solusi dan penuaan mengontrol ukuran, kepadatan, dan distribusi presipitat δ' dan lainnya. Pengerjaan dingin dan pengerasan strain dapat menambah pengerasan presipitasi tetapi mengurangi kemampuan bentuk dan mengubah perilaku inisiasi retak lelah.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.05–0.25	Silicon rendah terkendali untuk membatasi pembentukan intermetalik rapuh dan mempertahankan kemampuan las
Fe	0.20–0.60	Impuritas terkendali; Fe berlebih membentuk partikel intermetalik yang mengurangi daktilitas
Mn	0.05–0.40	Mengontrol rekristalisasi dan struktur butir untuk ketangguhan dan kemampuan bentuk
Mg	0.20–0.80	Menyumbang pengerasan presipitasi dan pelarutan padat; berinteraksi dengan fase Li/Cu
Cu	0.20–0.60	Meningkatkan kekuatan puncak lewat fase tipe Al–Cu–Li/T1 tetapi dapat mengurangi ketahanan korosi
Zn	0.05–0.30	Kecil; dapat membantu kekuatan dalam jumlah kecil tetapi Zn tinggi dihindari untuk membatasi risiko SCC
Cr	0.02–0.25	Elemen mikroaloi yang menstabilkan struktur butir dan membatasi rekristalisasi
Ti	0.02–0.15	Pemurni butir untuk produk cor/ekstrusi dan membantu mengontrol partikel eutektik
Lainnya	Li 0.8–1.4; sisanya Al	Litium adalah tambahan kunci yang menurunkan densitas dan membentuk presipitat δ' (Al3Li)

Kandungan litium yang rendah tetapi kritis dalam 8017 mengatur densitas, modulus elastis, dan kimia presipitasi; litium membentuk presipitat δ' koheren yang memberikan respons pengerasan usia yang kuat. Tembaga dan magnesium disetel untuk menghasilkan intermetalik penguat tanpa terlalu mengorbankan ketahanan korosi, sementara tambahan mikroaloi seperti Cr dan Ti menstabilkan mikrostruktur selama pemrosesan termomekanis.

Properti Mekanik

Perilaku tarik 8017 sangat bervariasi dengan temper: dalam kondisi dianil penuh paduan menunjukkan nilai tarik dan luluh sedang dengan elongasi relatif tinggi, sementara temper dengan penuaan puncak mengembangkan populasi presipitat halus yang secara signifikan meningkatkan kekuatan luluh dan tarik tetapi mengurangi elongasi total. Rasio luluh terhadap tarik dalam kondisi penuaan puncak tipikal untuk paduan aluminium yang dapat diolah dengan perlakuan panas, dan daktilitas biasanya dikompromikan demi kekuatan pada temper berkuatan tinggi.

Kekerasan mengikuti tren yang sama seperti properti tarik dan merupakan indikator andal di lantai produksi untuk kemajuan penuaan; kekerasan meningkat cepat selama penuaan buatan saat presipitat δ' dan fase penguat lainnya mulai tumbuh dan membesar. Performa lelah 8017 sering unggul secara spesifik dibandingkan paduan 6xxx umum karena kekakuannya yang lebih tinggi dan struktur presipitat halus, namun kondisi permukaan dan tegangan residual dari pembentukan/pengelasan sangat penting untuk prediksi umur pakai.

Ketebalan dan bentuk produk memengaruhi properti yang dapat dicapai karena jarak difusi selama perlakuan panas solusi dan penuaan memengaruhi ukuran dan distribusi presipitat; pelat tipis lebih cepat mencapai solusianisasi dan homogenisasi lengkap dibandingkan pelat tebal, yang dapat menunjukkan gradien properti dan tegangan residual setelah quenching.

Properti	O/Anil	Temper Kunci (T6)	Catatan
Kekuatan Tarik	150–220 MPa	350–470 MPa	Kekuatan puncak T6 bervariasi dengan komposisi dan siklus penuaan
Kekuatan Luluh	70–120 MPa	300–420 MPa	Kekuatan luluh meningkat drastis dengan penuaan dan pengerjaan dingin
Elongasi	15–22%	6–12%	Elongasi menurun seiring peningkatan kekuatan; ketebalan mempengaruhi secara signifikan
Kekerasan	HB 40–55	HB 115–150	Kekerasan berkorelasi dengan kepadatan presipitat dan digunakan untuk mengontrol proses penuaan

Properti Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Densitas	~2.62 g/cm³	Lebih rendah dibandingkan aluminium murni (≈2.70 g/cm³) akibat penambahan litium; menguntungkan kekakuan spesifik
Rentang Peleburan	~555–645 °C	Solidus/liquidus sedikit bervariasi dengan paduan; praktik perlakuan panas aluminium standar berlaku
Konduktivitas Termal	~120–140 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni tapi masih tinggi dibandingkan baja; menurun dengan penambahan paduan
Konduktivitas Listrik	~22–38 % IACS	Konduktivitas menurun dengan peningkatan kandungan paduan dan setelah penuaan akibat presipitasi
Kalor Spesifik	~0.9 J/g·K	Tipikal untuk paduan aluminium, berguna untuk perhitungan massa termal
Ekspansi Termal	~22–24 µm/m·K (20–100 °C)	Agak lebih rendah dibandingkan beberapa paduan aluminium; litium sedikit menurunkan ekspansi termal

Densitas yang berkurang pada 8017 merupakan faktor utama pemilihan pada desain sensitif berat; insinyur memanfaatkan modulus spesifik lebih tinggi untuk mengurangi massa struktur. Properti termal dan listrik cukup memadai untuk komponen penyalur panas dan struktural konduktif tetapi harus diseimbangkan dengan konduktivitas paduan yang lebih rendah dibandingkan aluminium murni pada aplikasi kritis listrik atau termal.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0,3–6,0 mm	Seragam sepanjang ketebalan pada ketebalan tipis	O, T4, T6	Digunakan untuk panel dan kulit yang dibentuk; ketebalan tipis menua secara seragam
Plat Tebal (Plate)	6–50+ mm	Potensi gradien sifat setelah perlakuan panas	T6, T651	Plat tebal memerlukan perlakuan larutan dan kontrol quench yang cermat
Ekstrusi (Extrusion)	Profil hingga 300 mm	Kekuatan arah yang baik; efek panas ekstrusi	T6 setelah penuaan	Bentuk penampang kompleks dapat dicapai; aliran butir membantu ketahanan lelah
Tabung (Tube)	OD 6–150 mm	Serupa dengan ekstrusi; ketebalan dinding memengaruhi penuaan	O, T6	Digunakan untuk pipa struktural berdaya tahan tinggi dan komponen hidrolik
Batang/As (Bar/Rod)	Ø 3–80 mm	Kemudahan mesin baik pada kondisi annealed, kekuatan tinggi pada kondisi penuaan	O, H14, T6	Diproduksi untuk fitting, pengikat, dan bagian mesin

Perbedaan pemrosesan antar bentuk produk menentukan pemilihan: plat tipis dan ekstrusi tipis dapat diperlakukan larutan dan diproses penuaan dengan cepat, sementara plat tebal dan bagian berat memerlukan waktu rendam yang lebih lama dan strategi quench yang lebih agresif untuk menghindari gradien mikrostruktur residual. Operasi pembentukan paling berhasil pada temper annealed atau alami; penuaan akhir sering dilakukan setelah pembentukan untuk mengembalikan kekuatan yang dibutuhkan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	8017	AS	Diakui sebagai paduan Al-Li seri 8xxx dalam spesifikasi produsen
EN AW	Tidak distandarisasi / kira-kira	Eropa	Tidak ada padanan tunggal EN; pendamping terdekat adalah keluarga Al-Li kekuatan tinggi dalam varian EN AW 8xxx
JIS	Tidak distandarisasi	Jepang	Padanan JIS jarang; spesifikasi khusus sering digunakan untuk aplikasi dirgantara
GB/T	8017 / seri Al-Li	China	Beberapa standar China mengacu pada kimia Al-Li yang setara dengan AA8017 dalam katalog nasional

Pemetaan grade setara untuk paduan Al-Li seperti 8017 tidak selalu langsung karena standar yang berbeda menetapkan batas maksimum impuritas dan persyaratan penuaan yang berbeda; produsen dan pengguna sering mengandalkan sertifikasi kimia dan tabel sifat mekanik daripada hanya satu referensi silang. Saat substitusi antar standar dilakukan, engineer harus menyelaraskan kandungan lithium, keseimbangan tembaga/magnesium, dan siklus perlakuan panas yang ditentukan untuk memastikan perilaku mekanik dan ketahanan korosi sesuai dengan desain.

Ketahanan Korosi

Dalam lingkungan atmosferik, 8017 umumnya menunjukkan ketahanan yang baik asalkan kadar tembaga dikontrol dan temper yang sesuai dipilih; kondisi penuaan alami atau annealed biasanya memberikan perilaku korban yang lebih baik daripada temper overaged atau yang mengandung tembaga tinggi. Korosi lokal seperti pitting dapat terjadi di lingkungan kaya klorida, dan permukaan akhir serta pelapisan klading atau konversi sering digunakan untuk meningkatkan kinerja jangka panjang.

Perilaku di lingkungan laut cukup baik untuk banyak komponen, tetapi harus dinilai berdasarkan tingkat paparan; perendaman air laut dan zona percikan mempercepat serangan lokal dan korosi celah, terutama jika ada pasangan galvanik dengan material yang lebih mulia. Perlakuan permukaan yang benar (anodizing, pelapisan konversi) dan strategi proteksi katodik biasa digunakan untuk memperpanjang umur dalam aplikasi kelautan.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) meningkat dengan tegangan tarik dan kandungan tembaga atau seng yang lebih tinggi; 8017 dalam temperatur puncak penuaan dengan kekuatan tinggi bisa lebih rentan terhadap SCC dibandingkan paduan kerja keras dengan kekuatan lebih rendah. Interaksi galvanik signifikan jika dipasangkan dengan komposit serat karbon atau pengikat baja tahan karat; pemisahan isolasi atau pemilihan pengikat yang hati-hati dianjurkan untuk menghindari korosi yang dipercepat.

Dibandingkan dengan keluarga paduan lain, 8017 sering menawarkan kekakuan spesifik yang lebih baik dan ketahanan korosi yang serupa atau sedikit lebih rendah dibandingkan paduan magnesium 5xxx, dan umumnya lebih unggul dibandingkan paduan kekuatan tinggi 7xxx yang lebih rentan terhadap SCC; penilaian akhir sangat bergantung pada temper, tingkat finis permukaan, dan lingkungan lokal.

Properties Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Kemampuan las 8017 bersifat sedang; pengelasan fusi (TIG/MIG) dapat dilakukan namun membutuhkan pra-pemanasan terkontrol, teknik heat-input rendah, dan kawat pengisi yang tepat untuk menghindari retak panas dan penurunan sifat mekanik di daerah sekitar las (HAZ). Kawat pengisi yang direkomendasikan biasanya paduan Al–Mg–Si atau Al–Cu–Li kompatibel yang ditentukan oleh pemasok paduan agar sesuai kebutuhan ketahanan korosi dan kekuatan, serta penuaan pasca las dapat digunakan untuk memulihkan kekuatan jika geometri memungkinkan.

Kemudahan Mesin

Kemudahan mesin 8017 tergolong cukup pada kondisi annealed dan lebih menantang pada temper puncak penuaan karena peningkatan kekerasan dan kecenderungan pengerasan kerja; pilihan bahan alat lebih mengarah pada pahat carbide dengan sudut masuk positif dan ketahanan aus tinggi. Kecepatan potong dan laju makan harus ditentukan secara empiris berdasarkan bentuk produk khusus, dengan praktik pendinginan dan evakuasi serpihan yang baik untuk mencegah built-up edge dan mempertahankan integritas permukaan.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk terbaik terdapat pada temper tipe O atau T4 dimana keuletan tinggi dan pengerasan regangan moderat; radius bengkok minimum bergantung ketebalan tetapi biasanya lebih besar dibandingkan dengan paduan lunak 1xxx atau 3xxx pada temper kekuatan tinggi. Pembentukan dingin diikuti dengan penuaan akhir umum digunakan untuk menghasilkan bentuk kompleks tanpa mengorbankan kinerja mekanik akhir, dan sifat springback harus diperhitungkan dalam desain alat karena kekuatan luluh lebih tinggi pada temper penuaan.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan Al-Li yang dapat diperlakukan panas, 8017 bereaksi sensitif terhadap perlakuan larutan, quenching, dan urutan penuaan buatan; urutan umum adalah solusianisasi pada suhu sekitar 520–540 °C diikuti oleh quench cepat untuk mempertahankan lithium dan tembaga dalam larutan padat. Penuaan buatan pada suhu antara 140–190 °C menghasilkan fase penguat δ' (Al3Li) dan fase penguatan lainnya, dan kondisi puncak penuaan (T6) dicapai dengan mengontrol waktu dan suhu untuk menghasilkan distribusi presipitasi yang halus dan padat.

Penuaan berlebihan atau suhu penuaan tidak tepat dapat menyebabkan pembesaran presipitat dan penurunan kekuatan, bersama kemungkinan penurunan keuletan dan ketahanan korosi; oleh sebab itu, siklus panas presisi digunakan dalam pemrosesan tingkat dirgantara. Untuk beberapa komponen digunakan rute T8 (perlakuan larutan, quench, tarikan/kerja dingin dan penuaan buatan) untuk menggabungkan presipitasi dan pengerasan kerja, mengoptimalkan kekuatan luluh dan performa lelah.

Penguatan non-perlakuan panas dalam lini produk terkait dicapai melalui pengerasan kerja (temper seri H) dan annealing digunakan untuk mengembalikan keuletan; namun metode ini kurang efektif dalam memanfaatkan sistem presipitasi lithium penuh dibandingkan proses T6/T651 yang terkontrol.

Performa Suhu Tinggi

Retensi kekuatan pada 8017 menurun secara progresif dengan kenaikan suhu; kehilangan signifikan kekuatan luluh dan tarik mulai terjadi di atas kira-kira 120–150 °C saat presipitat mulai larut atau membesar. Operasi berkelanjutan pada suhu tinggi terbatas, sehingga desainer biasanya menetapkan batas suhu operasional di bawah 120 °C untuk menghindari pelunakan permanen.

Oksidasi di udara relatif rendah dan serupa dengan paduan aluminium lain karena lapisan alumina pelindung, tetapi paduan ini tidak direkomendasikan untuk digunakan di lingkungan suhu tinggi yang oksidatif tanpa pelindung permukaan. HAZ dan area yang mengalami siklus termal dekat las dapat mengalami pelunakan lokal dan harus diperhitungkan dalam desain komponen suhu tinggi.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 8017
Dirgantara	Struktur sekunder fuselage atau sayap	Kekuatan dan kekakuan spesifik tinggi mengurangi bobot sambil mempertahankan performa struktural
Otomotif / Transportasi	Komponen chassis berperforma tinggi	Pengurangan bobot untuk efisiensi bahan bakar dan peningkatan kekakuan dinamis
Kelautan	Rangka struktural dan fitting	Rasio kekuatan terhadap bobot baik dan ketahanan korosi memadai dengan lapisan pelindung
Elektronik	Penyebar panas struktural dan braket	Kepadatan rendah dipadukan dengan konduktivitas termal dan kekuatan mekanik yang dapat diterima

8017 sering dipilih untuk aplikasi dimana pengurangan massa tanpa mengorbankan kekakuan atau ketahanan lelah sangat krusial, dan dimana proses manufaktur dapat mengakomodasi kebutuhan perlakuan panas dan pengelasan alloy ini. Envelope performa paduan ini paling menguntungkan bila pendekatan desain-manufaktur terpadu digunakan untuk memanfaatkan penuaan pasca pembentukan dan perlindungan permukaan.

Wawasan Pemilihan

Pilih 8017 ketika kekuatan spesifik dan kekakuan per unit massa menjadi parameter utama dan saat manufaktur dapat mendukung perlakuan panas larutan, quenching, dan penuaan terkontrol. Paduan ini cocok untuk komponen dimana penalti bobot akan sangat mempengaruhi performa sistem, dan dimana perlakuan panas setelah pembentukan dapat dilakukan.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (misalnya, 1100), 8017 menawarkan kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi serta densitas yang lebih rendah untuk mengorbankan konduktivitas listrik/termal dan kemampuan bentuk yang lebih terbatas; 1100 tetap menjadi pilihan ketika kemampuan bentuk maksimum dan konduktivitas diperlukan. Jika dibandingkan dengan paduan yang umum dikeraskan secara kerja seperti 3003 atau 5052, 8017 menempati ceruk kekuatan yang lebih tinggi dengan kemampuan yang sebanding atau sedikit lebih rendah.