Aluminium, sebagai yang ringan, tahan korosi, dan logam non-ferrous yang sangat mudah ditempa, memainkan peran yang tak tergantikan di bidang kedirgantaraan, manufaktur otomotif, elektronik, dan industri konstruksi.
Titik leleh aluminium—didefinisikan sebagai suhu saat aluminium bertransisi dari wujud padat menjadi cair di bawah tekanan atmosfer standar—merupakan sifat termofisik mendasar yang mengatur pemrosesannya., Desain Paduan, dan aplikasi industri.
1. Sifat fisik aluminium murni — data titik leleh utama
| Milik | Nilai (DAN) | Nilai (Imperial) | Catatan |
| Titik lebur (keseimbangan, 1 ATM) | 660.32 ° C. (933.47 K) | 1220.58 ° f | Suhu referensi standar untuk murni (99.999%) Al. |
| Suhu termodinamika | 933.47 K | - - | Setara suhu absolut. |
| Panas laten peleburan | 397 kJ·kg⁻¹ | ≈ 170.68 BTU·lb⁻¹ | Energi yang dibutuhkan untuk meleleh 1 kg (atau 1 pon) pada titik leleh. |
Panas spesifik (padat, kira -kira., di dekat 25 ° C.) |
897 J·kg⁻¹·K⁻¹ | ≈ 0.2143 BTU·lb⁻¹·°F⁻¹ | Gunakan cp yang bergantung pada suhu untuk perhitungan panas yang akurat. |
| Kepadatan (padat, ~20 °C) | 2,700 kg·m⁻³ | ≈ 168.6 lb·ft⁻³ | Kepadatan cairan sedikit lebih rendah dan bergantung pada suhu. |
| Titik didih (atmosfer) | ≈ 2,470 ° C. | ≈ 4,478 ° f | Batas atas yang berguna untuk pemrosesan suhu tinggi. |
2. Faktor Kunci yang Mempengaruhi Titik Leleh Aluminium
Meskipun aluminium murni meleleh pada 660.32 ° C., banyak faktor praktis yang mengubah perilaku peleburan/pemadatan yang efektif:
Kimia paduan - solidus dan liquidus
Paduan aluminium bisa bukan mempunyai satu titik leleh. Mereka memiliki cairan (suhu di atas yang sepenuhnya cair) dan a solidus (suhu di bawah suhu yang sepenuhnya padat).
Kehadiran unsur paduan (Dan, Mg, Cu, Zn, Fe, dll.) menggeser batas-batas ini dan sering kali menghasilkan rentang leleh (zona lembek) dengan konsekuensi casting yang penting.
- Eutektik: beberapa sistem paduan memiliki komposisi eutektik yang meleleh pada suhu di bawah yaitu Al murni (contoh: Al–Si eutektik pada ≈ 577 ° C. untuk ~12,6% berat Si).
- Efek praktis: paduan dengan rentang pembekuan yang luas lebih rentan terhadap robekan panas, porositas penyusutan dan segregasi.
Elemen pengotor dan gelandangan
Lacak kontaminasi (MISALNYA., Pb, Dua, Cu dari skrap campuran) dapat menghasilkan fase titik leleh rendah atau intermetalik yang rapuh, menyebabkan anomali pencairan lokal dan mengubah jalur pemadatan; ini sangat penting dalam operasi daur ulang.
Tekanan
Suhu leleh bergantung pada tekanan (hubungan Clapeyron); dalam industri, efek ini dapat diabaikan karena peleburan dilakukan pada tekanan atmosfer.
Pemurni biji-bijian dan inokulan
Pemurni biji-bijian kimia tidak mengubah titik lelehnya sendiri, tetapi mereka mempengaruhi perilaku nukleasi selama pemadatan (pendinginan yang kurang, jumlah inti), sehingga mengubah jalur solidifikasi praktis dan struktur mikro.
Fenomena permukaan dan film oksida
Aluminium membentuk film alumina yang stabil (Al₂o₃) di atas permukaan. Sedangkan oksida tidak mengubah temperatur lelehan curah, itu mempengaruhi perpindahan panas di permukaan, perilaku sampah dan perilaku penangkapan termal yang dideteksi dengan metode kontak/pirometri.
3. Rentang leleh paduan aluminium umum
Di bawah ini ada dua ringkasan, tabel profesional ditampilkan pencairan yang khas (Padat → cairan) rentang untuk umum dibuat (penempaan) paduan aluminium Dan pengecoran paduan aluminium.
Penting: angka-angka ini merupakan kisaran tipikal indikatif yang digunakan untuk perencanaan proses dan pemilihan material.
Tempa Umum / Penempaan Paduan Aluminium — Rentang Peleburan Khas
| Kelas Paduan | Rentang leleh (° C.) | Rentang leleh (° f) | Rentang leleh (K) | Catatan Teknis |
| 1050 / 1100 (Al murni secara komersial) | ~660,3 – 660.3 | ~1220.6 – 1220.6 | ~933,5 – 933.5 | Hampir satu titik leleh karena kemurniannya yang sangat tinggi. |
| 2024 (Al-Cu) | ~500 – 638 | ~932 – 1180 | ~773 – 911 | Kisaran pembekuan yang luas; sensitif terhadap pencairan yang baru terjadi. |
| 2014 (Al-Cu) | ~500 – 638 | ~932 – 1180 | ~773 – 911 | Mirip dengan 2024; kandungan Cu yang lebih tinggi mempengaruhi kemampuan kerja panas. |
| 5083 (Al–Mg) | ~570 – 640 | ~1058 – 1184 | ~843 – 913 | Peningkatan rentang leleh karena Mg; Resistensi korosi yang sangat baik. |
| 5454 (Al–Mg) | ~595 – 645 | ~1103 – 1193 | ~868 – 918 | Sering digunakan dalam bejana tekan dan tangki. |
6061 (Al–Mg–Si) |
~555 – 650 | ~1031 – 1202 | ~828 – 923 | Paduan struktural yang banyak digunakan; rentang leleh yang penting untuk perlakuan panas. |
| 6082 (Al–Mg–Si) | ~555 – 650 | ~1031 – 1202 | ~828 – 923 | Versi kekuatan lebih tinggi dari seri 6xxx. |
| 7075 (Al–Zn–Mg–Cu) | ~477 – 635 | ~891 – 1175 | ~750 – 908 | Kisaran leleh yang sangat luas; rentan terhadap pencairan lokal. |
| 3003 (Al–Mn) | ~640 – 660 | ~1184 – 1220 | ~913 – 933 | Perilaku leleh mendekati aluminium murni. |
Paduan Aluminium Pengecoran Umum — Rentang Peleburan Khas
| Kelas Paduan | Rentang leleh (° C.) | Rentang leleh (° f) | Rentang leleh (K) | Catatan Teknis |
| Eutektik Al–Si (~12,6% Ya) | ~577 – 577 | ~1070.6 – 1070.6 | ~850.1 – 850.1 | Komposisi eutektik dengan titik leleh yang tajam. |
| A356 / AlSi7Mg | ~558 – 613 | ~1036 – 1135 | ~831 – 886 | Castability yang sangat baik dan dapat diolah dengan panas. |
| A357 (dimodifikasi A356) | ~555 – 605 | ~1031 – 1121 | ~828 – 878 | Peningkatan kekuatan dan ketahanan lelah. |
| A380 (Al–Si–Cu) | ~515 – 585 | ~959 – 1085 | ~788 – 858 | Paduan die-casting standar dengan suhu cair rendah. |
319 (Al–Si–Cu) |
~525 – 605 | ~977 – 1121 | ~798 – 878 | Keseimbangan yang baik antara castability dan kekuatan mekanik. |
| ADC12 (Paduan die casting JIS) | ~500 – 580 | ~932 – 1076 | ~773 – 853 | Paduan die-casting yang banyak digunakan; pengendalian pengotor sangat penting. |
| AlSi9Cu3(Fe) | ~510 – 600 | ~950 – 1112 | ~783 – 873 | Paduan pengecoran serbaguna untuk geometri kompleks. |
| A413 (paduan silikon tinggi) | ~560 – 620 | ~1040 – 1148 | ~833 – 893 | Cocok untuk pengecoran suhu tinggi dan tekanan ketat. |
3. Metode Pengukuran Titik Leleh Aluminium yang Tepat
Pengukuran titik leleh aluminium yang akurat sangat penting untuk karakterisasi material dan optimalisasi proses.
Metode umum termasuk:
Kalorimetri pemindaian diferensial (DSC)
DSC adalah metode yang paling banyak digunakan untuk mengukur titik leleh logam karena presisi dan sensitivitasnya yang tinggi.
Prinsipnya melibatkan pemanasan sampel aluminium kecil (5–10 mg) dan bahan referensi (lembam, MISALNYA., Alumina) pada tingkat yang konstan (5–10℃/menit) sambil memantau perbedaan aliran panas di antara mereka.
Titik leleh ditentukan sebagai suhu permulaan puncak endotermik (sesuai dengan proses fusi).
DSC dapat mengukur titik leleh dengan akurasi ±0,1℃, sehingga cocok untuk analisis aluminium dan paduan dengan kemurnian tinggi.
Metode Observasi Visual (Metode Tabung Kapiler)
Metode tradisional ini melibatkan penyegelan sejumlah kecil bubuk aluminium dalam tabung kapiler, yang dipanaskan bersama termometer dalam bak pemanas (MISALNYA., minyak silikon).
Titik leleh dicatat ketika bubuk aluminium meleleh seluruhnya menjadi cairan. Meskipun sederhana dan berbiaya rendah, metode ini memiliki akurasi yang lebih rendah (±1–2℃) dan terutama digunakan untuk analisis kualitatif atau aplikasi presisi rendah.
Metode Peleburan Lampu Kilat Laser
Untuk pengukuran titik leleh bertekanan tinggi dan suhu tinggi, metode laser flash digunakan.
Laser berdenyut dengan cepat memanaskan permukaan sampel aluminium, dan proses peleburan dipantau oleh sensor optik (MISALNYA., pirometer, interferometer).
Metode ini dapat mengukur titik leleh pada tekanan ekstrim (hingga 10 IPK) dengan resolusi temporal yang tinggi, menyediakan data untuk aplikasi luar angkasa dan nuklir.
Metode Resistansi Listrik
Hambatan listrik aluminium berubah secara signifikan selama peleburan (aluminium cair memiliki ketahanan yang lebih tinggi dibandingkan aluminium padat karena konduksi elektronnya terganggu).
Dengan mengukur hambatan kawat alumunium saat dipanaskan, titik leleh diidentifikasi sebagai suhu di mana resistensi menunjukkan peningkatan tiba-tiba.
Metode ini cocok untuk pemantauan di tempat selama proses industri (MISALNYA., pengelasan, pengecoran).
4. Implikasi Industri dari Titik Leleh Aluminium
Titik leleh aluminium yang moderat merupakan faktor kunci yang mendorong penerapan industri secara luas, karena menyeimbangkan kemampuan proses dan kinerja:
Proses Pengecoran
Titik leleh aluminium (660℃) jauh lebih rendah dibandingkan logam besi, memungkinkan pengecoran hemat energi:
- Casting mati: Paduan eutektik Al-Si (rentang leleh 577–600℃) banyak digunakan dalam die casting, karena suhu lelehnya yang rendah mengurangi keausan cetakan dan konsumsi energi, memungkinkan produksi komponen kompleks dalam jumlah besar (MISALNYA., suku cadang mesin otomotif, rumah elektronik).
- Casting pasir: Aluminium murni dan aluminium paduan rendah dicetak dalam cetakan pasir, dengan suhu penuangan biasanya 50–100℃ di atas suhu likuid (700–750℃) untuk memastikan pengisian rongga cetakan secara lengkap.
Perlakuan Panas dan Pengelasan
- Perlakuan panas: Titik leleh aluminium membatasi suhu maksimum proses perlakuan panas.
Misalnya, perlakuan panas larutan paduan seri 6xxx dilakukan pada 530–570℃—jauh di bawah suhu solidus (580℃)—untuk menghindari pencairan sebagian (pembakaran) dari paduan itu. - Pengelasan: Pengelasan aluminium memerlukan sumber panas yang dapat dengan cepat mencapai titik leleh sekaligus meminimalkan distorsi termal.
Metode umum termasuk pengelasan TIG (suhu busur ~6000℃) dan pengelasan MIG, dengan suhu pengelasan dikontrol pada 660–700℃ untuk memastikan peleburan logam dasar tanpa pertumbuhan butiran yang berlebihan.
Aplikasi suhu tinggi
Titik leleh aluminium membatasi penggunaan suhu tinggi: aluminium murni hanya bertahan 50% kekuatan suhu ruangannya pada 200℃ dan melunak secara signifikan di atas 300℃.
Untuk memperluas penerapan suhu tinggi, elemen paduan (MISALNYA., nikel, kobalt) ditambahkan untuk membentuk senyawa intermetalik dengan titik leleh tinggi, memperpanjang suhu layanan paduan aluminium hingga 300–400℃ (MISALNYA., 2618 paduan untuk komponen mesin dirgantara).
Daur Ulang Aluminium
Titik leleh aluminium yang sedang membuatnya sangat mudah didaur ulang.
Aluminium daur ulang hanya membutuhkan 5% energi yang dibutuhkan untuk memproduksi aluminium primer, sebagai peleburan aluminium bekas (pada 660–700℃) mengkonsumsi energi jauh lebih sedikit dibandingkan mengekstraksi aluminium dari bauksit.
Efisiensi energi ini, didorong oleh karakteristik leleh aluminium, menjadikannya salah satu logam yang paling banyak didaur ulang secara global.
6. Analisis Perbandingan dengan Logam dan Paduan Lain
| Logam / Paduan | Titik lebur (° C.) | Titik lebur (° f) | Titik lebur (K) | Catatan Penting |
| Aluminium (Al, murni) | 660.3 | 1220.6 | 933.5 | Titik leleh rendah; sangat baik untuk pengecoran dan pembentukan ringan. |
| Tembaga (Cu, murni) | 1085 | 1985 | 1358 | Konduktivitas termal yang tinggi; memerlukan suhu pengolahan yang lebih tinggi dibandingkan Al. |
| Besi (Fe, murni) | 1538 | 2800 | 1811 | Titik leleh yang jauh lebih tinggi; banyak digunakan dalam pembuatan baja. |
| Baja (Baja karbon, ~0,2%C) | 1425–1540 | 2600–2800 | 1698–1813 | Kisaran leleh tergantung pada komposisi; lebih tinggi dari paduan aluminium. |
| Titanium (Dari, murni) | 1668 | 3034 | 1941 | Rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi; perilaku refrakter. |
Magnesium (Mg, murni) |
650 | 1202 | 923 | Sedikit lebih rendah dari Al; sangat reaktif dan ringan. |
| Seng (Zn, murni) | 419.5 | 787 | 692.7 | Titik leleh rendah; digunakan untuk die-casting dan galvanisasi. |
| Nikel (Di dalam, murni) | 1455 | 2651 | 1728 | Resistensi korosi yang sangat baik; paduan titik leleh tinggi untuk ruang angkasa. |
| Kuningan (Cu–Zn, 60/40) | 900–940 | 1652–1724 | 1173–1213 | Kisaran leleh paduan lebih rendah dari Cu murni; cocok untuk pengecoran. |
| Perunggu (Cu-Sn, 88/12) | 950–1050 | 1742–1922 | 1223–1323 | Sedikit lebih rendah dari tembaga; meningkatkan castability dan ketahanan terhadap korosi. |
6. Kesalahpahaman dan Kesalahan Umum
Membingungkan Titik Leleh dengan Suhu Pelunakan
Suhu pelunakan aluminium (≈300℃) sering disalahartikan sebagai titik lelehnya.
Pelunakan mengacu pada penurunan kekuatan luluh akibat geseran batas butir dan pergerakan dislokasi, sedangkan peleburan melibatkan transisi fase.
Kebingungan ini dapat menyebabkan perlakuan panas yang tidak tepat, mengakibatkan berkurangnya sifat mekanik.
Mengabaikan Rentang Lebur pada Paduan
Aluminium murni memiliki titik leleh yang tajam, tetapi paduan aluminium menunjukkan rentang leleh (cair menjadi padat).
Kegagalan memperhitungkan kisaran ini selama pengecoran dapat menyebabkan cacat seperti porositas penyusutan (jika dituangkan terlalu dekat dengan suhu solidus) atau retak panas (jika didinginkan terlalu cepat melintasi rentang leleh).
Mengabaikan Efek Pengotor
Bahkan melacak kotoran (MISALNYA., 0.1% besi) dapat menurunkan titik leleh aluminium dan meningkatkan rentang lelehnya.
Dalam aplikasi presisi tinggi (MISALNYA., Komponen Aerospace), kontrol ketat terhadap kandungan pengotor sangat penting untuk memastikan perilaku peleburan yang konsisten dan kualitas produk akhir.
7. Kesimpulan
Titik leleh aluminium (660.32℃ untuk aluminium murni) adalah sifat dasar yang berakar pada struktur atom dan ikatan logamnya, berfungsi sebagai landasan untuk pemrosesan dan penerapannya.
Berbagai faktor—termasuk kemurnian, elemen paduan, tekanan eksternal, dan sejarah termal—memodifikasi perilaku peleburannya, memungkinkan desain paduan aluminium disesuaikan dengan beragam kebutuhan industri.
Dari die casting paduan Al-Si suhu rendah hingga paduan seri 7xxx berkekuatan tinggi untuk ruang angkasa, titik leleh aluminium menentukan parameter proses, batas kinerja, dan efisiensi daur ulang.
Saat industri mengupayakan bobot yang lebih ringan dan efisiensi energi, keseimbangan unik aluminium dengan titik leleh sedang, kepadatan rendah, dan kemampuan daur ulang akan terus memperkuat posisinya sebagai bahan utama dalam lanskap manufaktur global.
FAQ
Apakah suhu titik leleh aluminium sama? 6061 atau 7075?
TIDAK. 6061 Dan 7075 adalah paduan dengan rentang solidus/cair yang berbeda dari Al murni. Perilaku lelehnya harus mengacu pada data spesifik paduan atau diukur dengan analisis termal.
Berapa banyak superheat yang harus saya gunakan untuk die casting vs. casting pasir?
Proses mati dan bertekanan tinggi seringkali memerlukan panas berlebih yang moderat (20–50 °C) karena pengisian yang cepat; pengecoran pasir dan bagian yang lebih tebal mungkin memerlukan panas berlebih efektif yang lebih tinggi (40–100 ° C.) untuk memastikan pengisian lengkap. Optimalkan untuk paduan dan cetakan.
Mengapa porositas hidrogen lebih buruk pada aluminium?
Kelarutan hidrogen dalam aluminium cair jauh lebih tinggi dibandingkan padatan. Selama pemadatan, hidrogen ditolak dan membentuk pori-pori gas kecuali dihilangkan terlebih dahulu melalui degassing.
Apakah tekanan mengubah titik leleh aluminium dalam praktiknya??
Titik lelehnya bergeser seiring dengan tekanan, namun untuk praktik pengecoran atmosferik standar, pengaruhnya dapat diabaikan.
