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「ジュラルミン」として有名なA2017の特徴、性質、選定ポイントを解説

「ジュラルミン」として有名なA2017の特徴、性質、選定ポイントを解説

「ジュラルミン」として有名なA2017の特徴、性質、選定ポイントを解説

これだけは知っておくべきA2017のポイント

・ステンレスや鉄などの鉄鋼に匹敵するほどの強度
・耐食性が弱いことに注意!
・一般的に「ジュラルミン」と言われている

目次
  1. アルミの中でも強度が高い分、腐食しやすいA2017
  2. A2017の特徴
  3. 他の規格との違い
  4. A2017を選定するときのポイント
  5. ジュラルミンの用途とは
  6. 機械的・物理的・化学的性質

アルミの中でも強度が高い分、腐食しやすいA2017

A2017とは、「ジュラルミン」という名称でも知られているアルミ材の材質規格の1種です。アルミの規格は基本的にアルミ合金の含有成分によって分類されていますが、A2017は銅(Cu)とマグネシウム(Mg)を含む合金であることが特徴的です。

A2017のように、成分として銅を含有しているアルミ合金は強度が比較的高くなるという特徴があります。アルミは本来ステンレスや鉄などのその他の金属と比べて柔らかく強度で劣る金属ですが、A2017の強度は高く、ものによってはステンレスや鉄などの鉄鋼に匹敵するほどの強度を持ちます。強度の高さを生かして、A2017は主に機械部品などで用いられることが多いアルミ材です。

ただし、銅を含んでいるため耐食性はA5052などのその他のアルミ材質規格と比較して劣ります。そのため、A2017を腐食環境で用いる製品の材質として用いる場合には注意が必要となります。

A2017の特徴

A2017の特徴として強度、溶接性、耐食性が挙げられます。

強度について

A2017はアルミニウムに銅(Cu)、マグネシウム(Mg)を添加した合金であるため、強度が高いことが特徴です。また上で述べたように、本来アルミニウムはステンレスや鉄などのその他の金属と比べて柔らかいですが、A2017の強度は高く、ものによってはステンレスや鉄に匹敵するほどの強度を持っています。

実際に強度の指標となっている降伏点と引張り強さは、降伏点が250-275(N/mm^2)、引張り強さが390-425(N/mm^2)です。それに対して中程度の強度とされているA5052の降伏点と引張り強さは、降伏点が79-215(N/mm^2)、引張り強さが195-260(N/mm^2)です。この比較から分かるように、A2017の強度は相当なものなので、強度が必要な航空機関係の部品、現金輸送箱やトランクの材料として利用されています。

強度の比較

降伏点(N/mm^2) 引張り強さ(N/mm^2)
A2011 250-275 390-425
A5052 79-215 195-260

溶接性

A2017は溶接性が低い特徴があります。その原因は、アルミニウムの表面について酸化皮膜にあります。

アルミは大気中の酸素と強く結び付く特性を持っています。そのため、アルミの表面に緻密な酸化皮膜が形成され、内側のアルミニウムを保護してしまいます。そして表面に付着する酸化皮膜の融点は2000℃あり、アルミニウム合金の融点は520-660℃の範囲にあります。そのため、溶接を行う際に接合部に付着した酸化皮膜を除去しない場合、融点の低いアルミ合金が溶け落ちてしまったり、歪みが生じやすくなったりすることがあります。

加えてA2017の溶接性を低下させる要因として、熱伝導性も挙げられます。アルミニウム合金は熱伝導性が良いため、母材の溶融状態や溶込みが変わりやすいことが挙げられます。その結果、ビード幅が変化する非定常なビードになります。

これらのことが原因で、アルミニウムの溶接性が低くなっています。

耐食性

A2017の特徴として、耐食性が低いことが挙げられます。

A2017は銅を添加することにより、強度向上を図っています。しかしそれにより耐食性が低下してしまうため、腐食環境にさらされる場合は十分な防食処理が必要とされます。

他の規格との違い

A2017とA2024の違い

アルミ2000系で代表的に扱われるA2017(ジュラルミン)とA2024(超ジュラルミン)を比較します。両方ともアルミに銅(Cu)とマグネシウム(Mg)を添加した合金であるため、強度は優れており環境によっては強度面では鉄鋼材料に匹敵します。具体的に強度を示す降伏点と引張り強さは、A2017が275(N/mm^2)、425(N/mm^2)、A2024が345(N/mm^2)、485(N/mm^2)です。上記の数値が示すようにA2024の方がA2017よりも強度が強いので、より強度が必要な製品にはA2024の方が適しています。一方で、A2024は強度を上げるためにA2017よりも多くの銅(Cu)とマグネシウム(Mg)を添加しているため、その分耐食性がA2017よりも若干劣ります。

つまりA2017とA2024の違いは、強度と耐食性にあります。

A2017とA5052の違い

次にアルミ合金の中で最も有名なA5052とA2017を比較します。

A5052はアルミにマグネシウムを添加した金属で、加工性と耐食性に優れています。また強度に関しては中程度の強度を持っています。それに対してA2017は、上でも述べたようにアルミの中で比較した際にも非常に高い強度を持っています。対して耐食性と溶接性が劣るといった特徴も持ち合わせています。

つまり強度が必要な場合はA2017、耐食性が必要な場合はA5052が適しています。

A2017を選定するときのポイント

材料選定は、「品質 (Quality)」、「コスト (Cost)」、「納期 (Deliverry)」のQCDの3軸が同時に達成されるようにすることが肝要です。

多くの場合最初の判断基準は軽さです。軽さが必要な場合はアルミニウム材料やプラスチック材料を使うことになるので、A2017は適しています。

その次の判断基準は用途です。アルミ合金の場合、一般的に使用される「汎用材」、鉄鋼材料並みの高強度が必要な「高強度材」、「薄板」の3種類に用途が分類されます。

A2017は非常に高い強度を持っているため、高強度材として使用されます。

用途

A2017はジュラルミンと呼ばれ、強度に優れた熱処理型のアルミニウム合金です。

そのため軽さと強度が必要な航空宇宙機器、ねじ類、船舶用材等が挙げられます。

実際にキャディで製作した事例は以下のリンクから確認出来ます。

性質

A2017はアルミ合金の中で強度が強いことが性質の1つです。実際に降伏点が275(N/mm^2)、引張り強さが425(N/mm^2)です。対してアルミ合金の中で最も一般的なA5052の降伏点は215(N/mm^2)、引張り強さは260(N/mm^2)です。この数値が示すようにA2017は強度が強いという性質を持っています。

またA2017の性質として軽さが挙げられます。実際にA2017の密度は2.79(g/cm^3)です。

機械的性質

降伏点(N/mm^2) 引張り強さ(N/mm^2) ブリネル硬さ(HB) せん断強さ (N/mm^2) 疲れ強さ (N/mm^2) 弾性係数×1000 (Kg/mm^2)
275 425 45 125 90 7.4

物理的性質

密度(g/cm^3) 縦弾性係数 (×1000Kgf/mm^2) 溶融温度範囲(℃) 導電率 熱伝導率(kw/m•℃)
2.79 7.4 513〜640 34 0.19

化学的性質(%)

Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti その他 (Zr+Ti) Al
0.2-0.8 0.7以下 3.5-4.5 0.4-1.0 0.4-0.8 0.1以下 0.25以下 - 0.2以下 残部

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