Slitiny hliníku versus druhy oceli

Slitiny hliníku mají obvykle pružnostní modul asi 70 GPa, který je asi jeden-třetina modulu pružnosti slitin oceli. Proto při daném zatížení dojde k větší deformaci součásti nebo jednotky vyrobené ze slitiny hliníku v pružném režimu než ocelová část stejné velikosti a tvaru.

U zcela nových kovových výrobků jsou volby designu často řízeny volbou výrobní technologie. Extruze jsou v tomto ohledu obzvláště důležité, protože lze snadno vytlačovat slitiny hliníku, zejména řady Al–Mg–Si, a vytvářet složité profily.

Obecně lze s hliníkovou slitinou dosáhnout tužších a lehčích konstrukcí, než je to možné u ocelí. Například, zvažte ohyb tenké-zděná trubka: druhý moment plochy je opačně vztažen k napětí ve stěně trubky, tj. napětí jsou nižší pro větší hodnoty. Druhý moment plochy je úměrný kostce poloměru krát tloušťku stěny, takže zvýšení poloměru (a hmotnosti) o 26% povede k polovině napětí stěny. Z tohoto důvodu využívají rámy jízdních kol z hliníkových slitin větší průměry trubek než ocel nebo titan, aby byla dosažena požadované tuhosti a pevnosti. V automobilovém inženýrství používají automobily z hliníkových slitin prostorové rámy vyrobené z extrudovaných profilů pro zajištění tuhosti. To představuje radikální změnu oproti běžnému přístupu současného designu ocelových vozů, který závisí na pláštích karoserie, známém jako design unibody.

Slitiny hliníku jsou široce používány v automobilových motorech, zejména v blokech válců a klikových skříních, protože jsou možné úspory hmotnosti. Protože slitiny hliníku jsou při zvýšených teplotách náchylné k deformaci, je chladicí systém těchto motorů kritický. Výrobní techniky a metalurgický pokrok byly také klíčové pro úspěšné aplikace v automobilových motorech. V šedesátých letech si hliníkové hlavy válců Corvair získaly pověst selháním a odstraňováním závitů, což není vidět u současných hliníkových hlav válců.

Důležitým konstrukčním omezením hliníkových slitin je jejich nižší únavová pevnost ve srovnání s ocelí. V kontrolovaných laboratorních podmínkách vykazují oceli limit únavy, což je amplituda napětí, pod kterou nedochází k poruchám – kov neustále oslabuje s prodlouženými napěťovými cykly. Slitiny hliníku nemají tento nižší limit únavy a budou nadále oslabovat s pokračujícími napěťovými cykly. Slitiny hliníku jsou proto řídce používány u dílů, které vyžadují vysokou únavovou pevnost v režimu vysokého cyklu (více než 107 napěťových cyklů).