Bakır
Alüminyum-bakır alaşımının alüminyumca zengin kısmı 548 olduğunda bakırın alüminyumdaki maksimum çözünürlüğü %5,65 olur. Sıcaklık 302'ye düştüğünde bakırın çözünürlüğü %0,45'tir. Bakır önemli bir alaşım elementidir ve belirli bir katı çözelti güçlendirme etkisine sahiptir. Ayrıca yaşlanmayla çökeltilen CuAl2'nin belirgin bir yaşlanmayı güçlendirici etkisi vardır. Alüminyum alaşımlarındaki bakır içeriği genellikle %2,5 ila %5 arasındadır ve bakır içeriği %4 ila %6,8 arasında olduğunda güçlendirme etkisi en iyi şekilde ortaya çıkar, dolayısıyla çoğu duralumin alaşımının bakır içeriği bu aralık içindedir. Alüminyum-bakır alaşımları daha az silikon, magnezyum, manganez, krom, çinko, demir ve diğer elementleri içerebilir.
Silikon
Al-Si alaşım sisteminin alüminyum açısından zengin kısmı 577°C ötektik sıcaklığa sahip olduğunda, silikonun katı çözelti içindeki maksimum çözünürlüğü %1,65'tir. Sıcaklık düştükçe çözünürlük azalsa da bu alaşımlar genellikle ısıl işlemle güçlendirilemez. Alüminyum-silikon alaşımı mükemmel döküm özelliklerine ve korozyon direncine sahiptir. Alüminyum-magnezyum-silikon alaşımı oluşturmak için alüminyuma magnezyum ve silikon aynı anda eklenirse güçlendirme fazı MgSi olur. Magnezyumun silikona kütle oranı 1.73:1'dir. Al-Mg-Si alaşımının bileşimini tasarlarken, matris üzerinde magnezyum ve silikon içerikleri bu oranda yapılandırılır. Bazı Al-Mg-Si alaşımlarının mukavemetini arttırmak için uygun miktarda bakır eklenir ve bakırın korozyon direnci üzerindeki olumsuz etkilerini dengelemek için uygun miktarda krom eklenir.
Al-Mg2Si alaşım sisteminin denge faz diyagramının alüminyumca zengin kısmında Mg2Si'nin alüminyumdaki maksimum çözünürlüğü %1,85'tir ve sıcaklık azaldıkça yavaşlama küçüktür. Deforme olmuş alüminyum alaşımlarında, alüminyuma tek başına silikon eklenmesi kaynak malzemeleriyle sınırlıdır ve alüminyuma silikon eklenmesi de belirli bir güçlendirme etkisine sahiptir.
Magnezyum
Çözünürlük eğrisi, sıcaklık düştükçe magnezyumun alüminyumdaki çözünürlüğünün büyük ölçüde azaldığını gösterse de, çoğu endüstriyel deforme alüminyum alaşımındaki magnezyum içeriği %6'dan azdır. Silikon içeriği de düşüktür. Bu tür alaşımlar ısıl işlemle güçlendirilemez ancak iyi kaynaklanabilirliğe, iyi korozyon direncine ve orta dayanıma sahiptir. Alüminyumun magnezyumla güçlendirilmesi açıktır. Magnezyumdaki her %1'lik artış, çekme mukavemetini yaklaşık 34 MPa artırır. %1'den az manganez eklenirse güçlendirme etkisi desteklenebilir. Bu nedenle manganez eklenmesi magnezyum içeriğini azaltabilir ve sıcak çatlama eğilimini azaltabilir. Ayrıca manganez, Mg5Al8 bileşiklerini eşit şekilde çökelterek korozyon direncini ve kaynak performansını iyileştirebilir.
Manganez
Al-Mn alaşım sisteminin düz denge faz diyagramının ötektik sıcaklığı 658 olduğunda, manganezin katı çözelti içindeki maksimum çözünürlüğü %1,82'dir. Çözünürlük arttıkça alaşımın mukavemeti de artar. Mangan içeriği %0,8 olduğunda uzama maksimum değere ulaşır. Al-Mn alaşımı yaşlandıkça sertleşmeyen bir alaşımdır, yani ısıl işlemle güçlendirilemez. Manganez, alüminyum alaşımlarının yeniden kristalleşme sürecini önleyebilir, yeniden kristalleşme sıcaklığını artırabilir ve yeniden kristalleşmiş taneleri önemli ölçüde rafine edebilir. Yeniden kristalleşmiş tanelerin rafine edilmesi esas olarak MnAl6 bileşiklerinin dağılmış parçacıklarının yeniden kristalleşmiş tanelerin büyümesini engellemesinden kaynaklanmaktadır. MnAl6'nın diğer bir işlevi, saf olmayan demiri çözerek (Fe, Mn)Al6'yı oluşturmak ve demirin zararlı etkilerini azaltmaktır. Manganez alüminyum alaşımlarında önemli bir elementtir. Bir Al-Mn ikili alaşımı oluşturmak için tek başına eklenebilir. Daha sıklıkla diğer alaşım elementleriyle birlikte eklenir. Bu nedenle çoğu alüminyum alaşımı manganez içerir.
Çinko
Al-Zn alaşım sisteminin denge faz diyagramının alüminyumca zengin kısmında çinkonun alüminyumdaki çözünürlüğü 275°C'de %31,6 iken çözünürlüğü 125°C'de %5,6'ya düşer. Alüminyuma tek başına çinko eklemek çok sınırlı bir iyileşme sağlar. Deformasyon koşulları altında alüminyum alaşımının mukavemeti. Aynı zamanda stres korozyonu çatlamasına da eğilim vardır ve bu da uygulamasını sınırlar. Alüminyuma çinko ve magnezyumun aynı anda eklenmesi, alaşım üzerinde önemli bir güçlendirme etkisine sahip olan Mg/Zn2 güçlendirme fazını oluşturur. Mg/Zn2 içeriği %0,5'ten %12'ye yükseltildiğinde çekme mukavemeti ve akma mukavemeti önemli ölçüde artırılabilir. Magnezyum içeriğinin Mg/Zn2 fazını oluşturmak için gereken miktarı aştığı süper sert alüminyum alaşımlarında çinko/magnezyum oranı 2,7 civarında kontrol edildiğinde stres korozyonu çatlama direnci en yüksektir. Örneğin, Al-Zn-Mg'ye bakır elementinin eklenmesi, Al-Zn-Mg-Cu serisi bir alaşım oluşturur. Taban güçlendirme etkisi tüm alüminyum alaşımları arasında en büyüğüdür. Aynı zamanda havacılık, havacılık endüstrisi ve elektrik enerjisi endüstrisinde de önemli bir alüminyum alaşımlı malzemedir.
Demir ve silikon
Al-Cu-Mg-Ni-Fe serisi dövme alüminyum alaşımlarında alaşım elementi olarak demir, Al-Mg-Si serisi dövme alüminyum ile Al-Si serisi kaynak çubukları ve alüminyum-silikon dökümde alaşım elementi olarak silikon eklenir. alaşımlar. Baz alüminyum alaşımlarında silikon ve demir, alaşımın özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olan yaygın yabancı maddelerdir. Esas olarak FeCl3 ve serbest silikon halinde bulunurlar. Silikon demirden büyük olduğunda β-FeSiAl3 (veya Fe2Si2Al9) fazı, demir silikondan büyük olduğunda ise α-Fe2SiAl8 (veya Fe3Si2Al12) fazı oluşur. Demir-silisyum oranının uygun olmaması dökümde çatlaklara neden olur. Dökme alüminyumdaki demir içeriği çok yüksek olduğunda döküm kırılgan hale gelecektir.
Titanyum ve Bor
Titanyum, Al-Ti veya Al-Ti-B ana alaşımı formunda eklenen, alüminyum alaşımlarında yaygın olarak kullanılan bir katkı maddesidir. Titanyum ve alüminyum, kristalleşme sırasında kendiliğinden olmayan bir çekirdek haline gelen ve döküm yapısının ve kaynak yapısının iyileştirilmesinde rol oynayan TiAl2 fazını oluşturur. Al-Ti alaşımları paket reaksiyonuna girdiğinde kritik titanyum içeriği yaklaşık %0,15'tir. Bor mevcutsa yavaşlama %0,01 kadar küçüktür.
Krom
Krom, Al-Mg-Si serisi, Al-Mg-Zn serisi ve Al-Mg serisi alaşımlarda yaygın olarak kullanılan bir katkı maddesi elementidir. 600°C'de kromun alüminyumdaki çözünürlüğü %0,8'dir ve oda sıcaklığında temel olarak çözünmez. Krom, alüminyumda (CrFe)Al7 ve (CrMn)Al12 gibi metallerarası bileşikler oluşturur; bu, yeniden kristalleşmenin çekirdeklenme ve büyüme sürecini engeller ve alaşım üzerinde belirli bir güçlendirici etkiye sahiptir. Ayrıca alaşımın tokluğunu artırabilir ve stresli korozyon çatlamasına duyarlılığı azaltabilir.
Ancak bu bölge söndürme hassasiyetini artırarak anodize filmi sarıya dönüştürür. Alüminyum alaşımlarına eklenen krom miktarı genellikle %0,35'i geçmez ve alaşımdaki geçiş elementlerinin artmasıyla azalır.
Stronsiyum
Stronsiyum, metallerarası bileşik fazlarının davranışını kristalografik olarak değiştirebilen yüzey aktif bir elementtir. Bu nedenle stronsiyum elementiyle yapılan modifikasyon işlemi, alaşımın plastik işlenebilirliğini ve nihai ürünün kalitesini geliştirebilir. Uzun etkili modifikasyon süresi, iyi etkisi ve tekrarlanabilirliği nedeniyle stronsiyum, son yıllarda Al-Si döküm alaşımlarında sodyum kullanımının yerini almıştır. Ekstrüzyon için alüminyum alaşımına %0,015~%0,03 stronsiyum eklenmesi külçedeki β-AlFeSi fazını α-AlFeSi fazına dönüştürür, külçe homojenizasyon süresini %60~%70 oranında azaltır, malzemelerin mekanik özelliklerini ve plastik işlenebilirliğini iyileştirir; Ürünlerin yüzey pürüzlülüğünün iyileştirilmesi.
Yüksek silikonlu (%10~%13) deforme alüminyum alaşımları için %0,02~%0,07 stronsiyum elementi eklemek birincil kristalleri minimuma indirebilir ve mekanik özellikler de önemli ölçüde iyileştirilir. Çekme mukavemeti бb 233MPa'dan 236MPa'ya, akma mukavemeti б0.2 204MPa'dan 210MPa'ya ve uzama б5 %9'dan %12'ye çıkarıldı. Ötektik ötesi Al-Si alaşımına stronsiyum eklenmesi, birincil silikon parçacıklarının boyutunu azaltabilir, plastik işleme özelliklerini iyileştirebilir ve sıcak ve soğuk haddelemenin düzgün olmasını sağlayabilir.
Zirkonyum
Zirkonyum aynı zamanda alüminyum alaşımlarında yaygın olarak kullanılan bir katkı maddesidir. Genellikle alüminyum alaşımlarına eklenen miktar %0,1~%0,3'tür. Zirkonyum ve alüminyum, yeniden kristalleşme sürecini engelleyebilen ve yeniden kristalleşmiş taneleri rafine edebilen ZrAl3 bileşiklerini oluşturur. Zirkonyum döküm yapısını da iyileştirebilir ancak etkisi titanyumdan daha küçüktür. Zirkonyumun varlığı titanyum ve borun tane inceltme etkisini azaltacaktır. Al-Zn-Mg-Cu alaşımlarında zirkonyumun su verme hassasiyeti üzerindeki etkisi krom ve mangana göre daha küçük olduğundan, yeniden kristalleşen yapıyı rafine etmek için krom ve manganez yerine zirkonyum kullanılması uygundur.
Nadir toprak elementleri
Alüminyum alaşımlı döküm sırasında bileşenlerin aşırı soğumasını arttırmak, taneleri inceltmek, ikincil kristal aralığını azaltmak, alaşımdaki gazları ve kalıntıları azaltmak ve dahil etme fazını küreselleştirme eğilimi göstermek için alüminyum alaşımlarına nadir toprak elementleri eklenir. Ayrıca eriyiğin yüzey gerilimini azaltabilir, akışkanlığı artırabilir ve külçelere dökümü kolaylaştırabilir; bu da proses performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Yaklaşık% 0,1 oranında çeşitli nadir toprak elementleri eklemek daha iyidir. Karışık nadir toprakların eklenmesi (karışık La-Ce-Pr-Nd, vb.), Al-%0,65Mg-%0,61Si alaşımında yaşlanan G?P bölgesinin oluşumu için kritik sıcaklığı azaltır. Magnezyum içeren alüminyum alaşımları nadir toprak elementlerinin metamorfizmasını uyarabilir.
safsızlık
Vanadyum, alüminyum alaşımlarında, eritme ve döküm işlemi sırasında tanelerin incelmesinde rol oynayan VAL11 refrakter bileşiğini oluşturur, ancak rolü titanyum ve zirkonyumdan daha küçüktür. Vanadyum ayrıca yeniden kristalleşen yapıyı inceltme ve yeniden kristalleşme sıcaklığını artırma etkisine de sahiptir.
Alüminyum alaşımlarında kalsiyumun katı çözünürlüğü son derece düşüktür ve alüminyum ile bir CaAl4 bileşiği oluşturur. Kalsiyum, alüminyum alaşımlarının süperplastik bir elementidir. Yaklaşık %5 kalsiyum ve %5 manganez içeren bir alüminyum alaşımı süper plastikliğe sahiptir. Kalsiyum ve silikon, alüminyumda çözünmeyen CaSi'yi oluşturur. Silisyumun katı çözelti miktarı azaldığından, endüstriyel saf alüminyumun elektriksel iletkenliği bir miktar iyileştirilebilir. Kalsiyum, alüminyum alaşımlarının kesme performansını artırabilir. CaSi2, alüminyum alaşımlarını ısıl işlemle güçlendiremez. Eser miktarda kalsiyum, erimiş alüminyumdan hidrojenin çıkarılmasında yardımcı olur.
Kurşun, kalay ve bizmut elementleri erime noktası düşük metallerdir. Alüminyumdaki katı çözünürlükleri küçüktür, bu da alaşımın mukavemetini biraz azaltır, ancak kesme performansını artırabilir. Bizmut katılaşma sırasında genişler ve bu da beslenmeye faydalıdır. Yüksek magnezyum alaşımlarına bizmut eklenmesi sodyumun gevrekleşmesini önleyebilir.
Antimon esas olarak dökme alüminyum alaşımlarında değiştirici olarak kullanılır ve deforme olmuş alüminyum alaşımlarında nadiren kullanılır. Sodyum kırılganlığını önlemek için bizmutu yalnızca Al-Mg deforme alüminyum alaşımıyla değiştirin. Bazı Al-Zn-Mg-Cu alaşımlarına sıcak presleme ve soğuk presleme işlemlerinin performansını artırmak amacıyla antimon elementi eklenir.
Berilyum, deforme olmuş alüminyum alaşımlarındaki oksit filmin yapısını iyileştirebilir ve eritme ve döküm sırasında yanma kaybını ve kalıntıları azaltabilir. Berilyum insanlarda alerjik zehirlenmeye neden olabilen toksik bir elementtir. Bu nedenle yiyecek ve içeceklerle temas eden alüminyum alaşımlarında berilyum bulunamaz. Kaynak malzemelerindeki berilyum içeriği genellikle 8μg/ml'nin altında kontrol edilir. Kaynak substratı olarak kullanılan alüminyum alaşımları da berilyum içeriğini kontrol etmelidir.
Sodyum alüminyumda hemen hemen çözünmez ve maksimum katı çözünürlüğü %0,0025'ten azdır. Sodyumun erime noktası düşüktür (97,8°C), alaşımda sodyum mevcut olduğunda, katılaşma sırasında dendrit yüzeyinde veya tane sınırında adsorbe edilir, sıcak işlem sırasında tane sınırındaki sodyum, sıvı bir adsorpsiyon katmanı oluşturur, kırılgan çatlamaya, NaAlSi bileşiklerinin oluşumuna neden olur, serbest sodyum mevcut değildir ve "sodyum kırılganlığı" oluşmaz.
Magnezyum içeriği %2'yi aştığında, magnezyum silikonu uzaklaştırır ve serbest sodyumu çökeltir, bu da "sodyum kırılganlığına" neden olur. Bu nedenle, yüksek magnezyumlu alüminyum alaşımının sodyum tuzu akı kullanmasına izin verilmez. "Sodyum kırılganlığını" önlemeye yönelik yöntemler arasında, sodyumun NaCl oluşturmasına neden olan ve cürufa boşaltılan, Na2Bi oluşturmak için bizmutun eklendiği ve metal matrisine giren klorlama; Na3Sb oluşturmak için antimon eklemek veya nadir toprak elementleri eklemek de aynı etkiye sahip olabilir.
MAT Alüminyum'dan May Jiang tarafından düzenlendi
Gönderim zamanı: Ağu-08-2024
