Um höheren Festigkeitsanforderungen (400-600 N/mm²) zu genügen, wird Aluminium mit bestimmten, u.U. sonst unerwünschten Partnern legiert. Dabei gehen Eigenschaften (z.B. [[Korrosion]]sbeständigkeit, geringer Verformungswiderstand) des Rein-Aluminiums verloren.
Die Hauptsächlich vorkommenden Legierungselemente Legierungs[[elemente]] sind [[Magnesium]] ([[Mg]]), [[Mangan]] ([[Mn]]), [[Silizium]] ([[Si]]), [[Kupfer]] ([[Cu]]), [[Zink]] ([[Zn]]) und [[Blei]] ([[Pb]]). Der prozentuale Anteil der jeweiligen Legierungspartner ist meist gering. Trotzdem werden die Festigkeitseigenschaften ganz erheblich gesteigert.
Auf Grund Ihrer unterschiedlichen Zusammensetzung und Eigenschaften gibt es die unterschiedlichsten Aluminium[[legierungen]], jeweils abgestimmt auf den Zweck und das Anwendungsgebiet. Nach der Art der Herstellung unterscheidet man Aluminium-Knetlegierungen und Aluminium-Gusslegierungen.
Man unterscheidet dann die beiden Werkstoffgruppen zwischen nicht aushärtbaren uns aushärtbaren [[Legierungen]]:
* Nichtaushärtbare [[Legierungen]]: Diese [[Legierungen]] lassen sich in Ihrer Festigkeit nicht durch eine Wärmebehandlung zu steigern. Die [[Festigkeit]] ist nur durch Kaltverformung zu steigern.
* Aushärtbare [[Legierungen]]: Diese [[Legierungen]] lassen durch eine gezielte Wärmebehandlung in Ihre Festigkeit steigern. Dabei ändern sich die Festigkeitseigenschaften [[Festigkeit]]seigenschaften wie [[Härte]], [[Dehnung]] usw. zwangsläufig.
Vorraussetzung für die Ausscheidungshärtung von Aluminium-[[Legierungen]] ist das Vorhandensein von Mischkristallen, die bei absinkender Temperatur eine abnehmende Löslichkeit besitzen.
Diese wird von folgenden Ausscheidungshärtbaren Legierungstypen erfüllt:
* [[Al]]-[[Cu]]-[[Mg]] (AlCuMg 0,5 / AlCuMg 1,0): Bei dieser Legierungsart erfolgt die Ausscheidungshärtung auf Grund der höheren Löslichkeit der [[Cu]]-Al-Verbindung bei höheren Temperaturen. Da aber schon geringe Verunreinigungen (besonders durch Fe) die [[Diffusion]]svorgänge des [[Cu]] im Aluminium unterdrücken, enthalten [[Al]]-[[Cu]]-[[Legierungen]] meisten 0,5-1,0% [[Mg]], um diesen Einfluss aufzuheben. Daneben beschleunigt [[Mg]] die Ausscheidungsvorgänge. Durch den [[Cu]]-Gehalt nur bedingt schweißbar, [[korrosion]]sempfindlich, daher wird der Werkstoff plattiert.
* [[Al]]-[[Mg]]-[[Si]] (AlMgSi 0,5 / AlMgSi 1,0): Trotz großer Löslichkeit des [[Mg]] im [[Al]] härtet das System [[Al]]-[[Mg]] nicht aus. Erst durch den Zusatz von [[Silizium]] wird die [[Legierung]] [[Al]]-[[Mg]]-[[Si]] kalt- und warm ausscheidungshärtbar. Die Zerspanbarkeit und das Schweißverhalten sind gut.
* [[Al]]-[[Zn]]-[[Mg]] (AlZn, 4, 5 Mg 1): Bei dieser [[Legierung]] wird die Ausscheidungshärtbarkeit durch die Löslichkeit der [[Mg]]-[[Zn]]-Phase erreicht. Der Werkstoff ist kalt- und warm aushärtbar und wird für Schmiedeteile und Schweißkonstruktionen angewendet.
Beim Lösungsglühen (Homogenisieren) bei etwa 500°C soll das [[Kupfer]] im Aluminium gelöst werden.
Danach wird das Werkstück in Wasser abgeschreckt. Dadurch wird die normalerweise bei langsamer Abkühlung erfolgte Ausscheidung des [[Kupfer]]s unterdrückt. Das gesamte [[Kupfer]] befindet sich jetzt in einer übersättigten Lösung. In diesem Zustand kann die [[Zugfestigkeit ]] schon bis 40% über dem weichgeglühten Zustand liegen. Dabei ist der Werkstoff aber noch gut verformbar.
An das Abschrecken schließt sich das Kaltauslagern (bei etwa 20°C) an. Nach wenigen Minuten beginnt sich die Ausscheidungshärtung durch den Anstieg von [[Härte]], [[Zugfestigkeit]] und [[Streckgrenze]] ohne nennenswerten Abfall der Bruchdehnung sowie durch Änderung physikalischer Eigenschaften (z. B. elektrische Leitfähigkeit) bemerkbar zu machen. Diese Vorgänge beruhen darauf, dass das Aluminiumgitter versucht, das in Lösung gehaltene [[Kupfer]] auszuscheiden. Dadurch kommt es zu [[Cu]]-reicheren Zonen, welche Gleitebene des Gefüges stärker blockieren.
* Lösungsglühen und Abschrecken wie bei [[Al]]-[[Cu]]-[[Mg]]-[[Legierungen]].
* Anschließend wird für eine Zeit von 4 – 48 Std. bei Temperaturen zwischen 120-175°C ausgelagert. Auch hier stellen sich jetzt Ausscheidungsvorgänge ein, die das Gleiten der Gitterebenen behindern. Dabei steigen [[Härte]], [[Zugfestigkeit]] und [[Streckgrenze]] erheblich an. Der Abfall der [[Bruchdehnung]] ist dabei wesentlich größer als bei der Kaltauslagerung. Die Festigkeitswerte [[Festigkeit]]swerte fallen nach Erreicherung eines Maximums jedoch wieder ab. Deshalb gewinnt hier die Einhaltung der richtigen Zeit- und Temperaturwerte stark an Bedeutung, um die erwünschten Werkstoffwerte zu erhalten.
Die Ausscheidungshärtung steht grundsätzlich am Ende der Fertigung. Die Teile können jedoch im Anschluss an das Abschrecken noch verformt werden (z.B. Bleche richten, [[Nieten]] schlagen).
Da eine Glühung die Ausscheidungshärte beseitigt, dürfen ausscheidungsgehärtete Bauteile weder geschweißt noch gelötet werden. Vorsicht ist ebenfalls geboten, wenn bei Schweißarbeiten an anderen Werkstoffen/Bauteilen Aluminiumbauteile in der Nähe sind, da unkontrollierte Warmbehandlungsvorgänge ablaufen können.
Kupferlegierte Alu-[[Legierungen]] sind wegen des erheblichen Abstandes in der [[elektrochemische Spannungsreihe|elektrochemischen Spannungsreihe]] [[korrosion]]sgefährdet. Um diese [[Korrosion]]sneigung zu reduzieren, werden [[Al]]-[[Cu]]-Bleche plattiert, d.h. es werden auf das [[Al]]-[[Cu]]-Blech beidseitig Reinaluminiumfolien von etwa 0,05 bis 0,1mm Dicke aufgewalzt. Diese Bleche dürfen max. 2-zwei mal Lösungsgeglüht lösungsgeglüht werden.
ACHTUNG: DAS SCHWEIßEN AN DIESEN BLECHEN IST VERBOTEN!!!
Um überhaupt Schweißen zu können, muss die Oxidhaut entfernt werden. Dies geschieht entweder durch mechanische Vorbereitung (Schleifen) oder durch den Lichtbogen des Schweißverfahrens selber.
Aluminium reagiert mit [[Wasser]] (2 Al + 3 [[Wasser|H<sub>2</sub>O]] [[Bild:Pfeil.gif]] Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>, die Löslichkeit beträgt 1 cm³ in 100 g Aluminium (schmelzflüssig). Im festen [[Zustand ]] beträgt diese Löslichkeit nur noch 1/20-1/100. Daher scheidet sich [[Wasserstoff]]-Gas bei der [[Erstarrung ]] aus und bildet Poren! Aus diesem Grund muss das [[Schutzgas]] absolut trocken sein und Feuchtigkeit sowie Verunreinigungen auf der Werkstückoberfläche entfernt werden.
Geschweißt wird Alu- und seine [[Legierungen]] mittels Wechselstrom und Hochfrequenzüberlagerung: Die Oxidhaut wird aufgerissen, wenn die positive Halbwelle an der Elektrode anliegt. Die Hochfrequenz wird überlagert, um den Nulldurchgang der Halbwelle zu überbrücken und den Lichtbogen zu stabilisieren. Außerdem ermöglicht die Hochfrequenzzündung ein berührungsfreies Zünden. Bei der Wechselstromschweißung wird die Elektrode stumpf gehalten, es kommt beim [[Schweißen]] zur Ausbildung einer Kugelkalotte.