Alumiiniseokset terästyyppeihin verrattuna

Alumiiniseoksilla on tyypillisesti elastinen moduuli noin 70 GPa, joka on noin yksi-kolmannes terässeosten elastisuudesta. Näin ollen tietyssä kuormituksessa alumiiniseoksesta valmistetulla osalla tai yksiköllä on suurempi muodonmuutos elastisessa järjestelmässä kuin samankokoisella ja muotoisella teräsosalla.

Täysin uusien metallituotteiden suunnitteluvalintoja ohjaa usein valmistustekniikan valinta. Extruusiot ovat tässä suhteessa erityisen tärkeitä, koska alumiiniseokset, erityisesti Al–Mg–Si-sarja, voidaan helposti puristaa monimutkaisiksi profiileiksi.

Alumiiniseoksella voidaan yleisesti ottaen saavuttaa jäykempi ja kevyempi rakenne kuin teräksissä. Esimerkiksi, harkitse taivutusta ohut-Seinäputki: Toinen pinta-alan momentti on käänteisesti suhteessa putken seinämän jännitykseen eli jännitykset ovat pienemmät suuremmilla arvoilla. Toinen pinta-alan momentti on verrannollinen säteen kuutioon kertoen seinämän paksuuden, jolloin säteen (ja painon) lisääminen 26% johtaa seinäjännityksen puolittamiseen. Tästä syystä alumiiniseoksista valmistetut polkupyörän rungot käyttävät suurempaa putken halkaisijaa kuin teräs tai titaani halutun jäykkyyden ja lujuuden saavuttamiseksi. Autoteollisuudessa alumiiniseoksista valmistetut autot käyttävät puristetuista profiileista valmistettuja tilakehyksiä jäykkyyden varmistamiseksi. Tämä merkitsee radikaalia muutosta nykyiseen teräsautoihin sovellettavaan yhteiseen lähestymistapaan, joka riippuu rungon rungon jäykkyydestä, joka tunnetaan nimellä yksirunkoinen muotoilu.

Alumiiniseoksia käytetään laajalti autojen moottoreissa, erityisesti sylinterilohkoissa ja kampikammioissa mahdollisten painonsäästöjen vuoksi. Koska alumiiniseokset ovat alttiita vääntymiselle korkeissa lämpötiloissa, tällaisten moottoreiden jäähdytysjärjestelmä on kriittinen. Valmistustekniikat ja metallurgiset edistysaskeleet ovat myös olleet avainasemassa onnistuneessa käytössä autojen moottoreissa. 1960-luvulla Corvairin alumiinisylinteripäät saivat maineen vikaantumisesta ja kierteiden poistosta, mikä ei näy nykyisissä alumiinisylinteripäissä.

Alumiiniseosten merkittävä rakenteellinen rajoitus on niiden pienempi väsymislujuus verrattuna teräkseen. Kontrolloiduissa laboratorio-olosuhteissa teräkset näyttävät väsymisrajan, joka on jännityksen amplitudi, jonka alapuolella ei tapahdu vikoja – metalli ei heikkene edelleen pitkittyneiden jännityssyklien myötä. Alumiiniseoksilla ei ole tätä alempaa väsymisrajaa ja ne heikkenevät edelleen jatkuvien jännityssyklien myötä. Alumiiniseoksia käytetään siksi niukasti osissa, jotka vaativat suurta väsymislujuutta korkean syklin aikana (yli 107 jännityssykliä).