coure
Quan la part rica en alumini de l'aliatge d'alumini-coure és 548, la solubilitat màxima del coure en alumini és del 5,65%. Quan la temperatura baixa a 302, la solubilitat del coure és del 0,45%. El coure és un element d'aliatge important i té un cert efecte de reforç de la solució sòlida. A més, el CuAl2 precipitat per l'envelliment té un efecte de reforç de l'envelliment evident. El contingut de coure dels aliatges d'alumini sol estar entre el 2,5% i el 5%, i l'efecte de reforç és millor quan el contingut de coure està entre el 4% i el 6,8%, de manera que el contingut de coure de la majoria dels aliatges de duralumini es troba dins d'aquest rang. Els aliatges d'alumini i coure poden contenir menys silici, magnesi, manganès, crom, zinc, ferro i altres elements.
Silici
Quan la part rica en alumini del sistema d'aliatge Al-Si té una temperatura eutèctica de 577, la solubilitat màxima del silici a la solució sòlida és de l'1,65%. Tot i que la solubilitat disminueix amb la disminució de la temperatura, aquests aliatges generalment no es poden reforçar amb tractament tèrmic. L'aliatge d'alumini-silici té excel·lents propietats de fosa i resistència a la corrosió. Si s'afegeix magnesi i silici a l'alumini alhora per formar un aliatge d'alumini-magnesi-silici, la fase d'enfortiment és MgSi. La relació de massa de magnesi a silici és 1,73:1. Quan es dissenya la composició de l'aliatge Al-Mg-Si, els continguts de magnesi i silici es configuren en aquesta proporció a la matriu. Per millorar la resistència d'alguns aliatges Al-Mg-Si, s'afegeix una quantitat adequada de coure i una quantitat adequada de crom per compensar els efectes adversos del coure sobre la resistència a la corrosió.
La solubilitat màxima de Mg2Si en alumini a la part rica en alumini del diagrama de fases d'equilibri del sistema d'aliatge Al-Mg2Si és de l'1,85% i la desacceleració és petita a mesura que disminueix la temperatura. En els aliatges d'alumini deformats, l'addició de silici només a l'alumini es limita als materials de soldadura, i l'addició de silici a l'alumini també té un cert efecte de reforç.
Magnesi
Tot i que la corba de solubilitat mostra que la solubilitat del magnesi a l'alumini disminueix molt a mesura que disminueix la temperatura, el contingut de magnesi en la majoria dels aliatges d'alumini deformats industrials és inferior al 6%. El contingut de silici també és baix. Aquest tipus d'aliatge no es pot reforçar amb tractament tèrmic, però té una bona soldabilitat, bona resistència a la corrosió i resistència mitjana. L'enfortiment de l'alumini pel magnesi és evident. Per cada augment de l'1% de magnesi, la resistència a la tracció augmenta aproximadament 34 MPa. Si s'afegeix menys de l'1% de manganès, es pot complementar l'efecte de reforç. Per tant, afegir manganès pot reduir el contingut de magnesi i reduir la tendència d'esquerdes en calent. A més, el manganès també pot precipitar uniformement compostos de Mg5Al8, millorant la resistència a la corrosió i el rendiment de la soldadura.
Manganès
Quan la temperatura eutèctica del diagrama de fases pla d'equilibri del sistema d'aliatge Al-Mn és de 658, la solubilitat màxima del manganès a la solució sòlida és de l'1,82%. La resistència de l'aliatge augmenta amb l'augment de la solubilitat. Quan el contingut de manganès és del 0,8%, l'allargament arriba al valor màxim. L'aliatge Al-Mn és un aliatge que no s'endureix, és a dir, que no es pot reforçar amb tractament tèrmic. El manganès pot prevenir el procés de recristal·lització dels aliatges d'alumini, augmentar la temperatura de recristal·lització i refinar significativament els grans recristal·litzats. El refinament dels grans recristal·litzats es deu principalment al fet que les partícules disperses de compostos de MnAl6 dificulten el creixement dels grans recristal·litzats. Una altra funció de MnAl6 és dissoldre el ferro impur per formar (Fe, Mn) Al6, reduint els efectes nocius del ferro. El manganès és un element important en els aliatges d'alumini. Es pot afegir sol per formar un aliatge binari Al-Mn. Més sovint, s'afegeix juntament amb altres elements d'aliatge. Per tant, la majoria dels aliatges d'alumini contenen manganès.
Zinc
La solubilitat del zinc en alumini és del 31,6% a 275 a la part rica en alumini del diagrama de fases d'equilibri del sistema d'aliatge Al-Zn, mentre que la seva solubilitat cau al 5,6% a 125. L'addició de zinc sol a l'alumini té una millora molt limitada en la resistència de l'aliatge d'alumini en condicions de deformació. Al mateix temps, hi ha una tendència a la fissuració per corrosió per tensió, limitant així la seva aplicació. L'addició de zinc i magnesi a l'alumini al mateix temps forma la fase d'enfortiment Mg/Zn2, que té un efecte d'enfortiment important sobre l'aliatge. Quan el contingut de Mg/Zn2 augmenta del 0,5% al 12%, la resistència a la tracció i el límit elàstic es poden augmentar significativament. En aliatges d'alumini súper durs on el contingut de magnesi supera la quantitat necessària per formar la fase Mg/Zn2, quan la proporció de zinc a magnesi es controla al voltant de 2,7, la resistència al craqueig per corrosió per tensió és més gran. Per exemple, l'addició d'elements de coure a Al-Zn-Mg forma un aliatge de la sèrie Al-Zn-Mg-Cu. L'efecte de reforç de la base és el més gran entre tots els aliatges d'alumini. També és un material d'aliatge d'alumini important en la indústria aeroespacial, aeronàutica i elèctrica.
Ferro i silici
S'afegeix ferro com a elements d'aliatge als aliatges d'alumini forjat de la sèrie Al-Cu-Mg-Ni-Fe i s'afegeix silici com a elements d'aliatge a l'alumini forjat de la sèrie Al-Mg-Si i a les barres de soldadura de la sèrie Al-Si i la fosa d'alumini-silici. aliatges. En els aliatges d'alumini base, el silici i el ferro són elements d'impureses comuns, que tenen un impacte significatiu en les propietats de l'aliatge. Existeixen principalment com a FeCl3 i silici lliure. Quan el silici és més gran que el ferro, es forma la fase β-FeSiAl3 (o Fe2Si2Al9), i quan el ferro és més gran que el silici, es forma α-Fe2SiAl8 (o Fe3Si2Al12). Quan la proporció de ferro i silici és inadequada, provocarà esquerdes a la fosa. Quan el contingut de ferro en alumini fos és massa alt, la fosa es tornarà trencadissa.
Titani i Bor
El titani és un element additiu d'ús habitual en aliatges d'alumini, afegit en forma d'aliatge principal Al-Ti o Al-Ti-B. El titani i l'alumini formen la fase TiAl2, que es converteix en un nucli no espontani durant la cristal·lització i juga un paper en el perfeccionament de l'estructura de fosa i l'estructura de soldadura. Quan els aliatges Al-Ti experimenten una reacció de paquet, el contingut crític de titani és d'uns 0,15%. Si hi ha bor, la desacceleració és tan petita com el 0,01%.
Crom
El crom és un element additiu comú a la sèrie Al-Mg-Si, la sèrie Al-Mg-Zn i els aliatges de la sèrie Al-Mg. A 600 °C, la solubilitat del crom en alumini és del 0,8% i és bàsicament insoluble a temperatura ambient. El crom forma compostos intermetàl·lics com (CrFe)Al7 i (CrMn)Al12 a l'alumini, que dificulten el procés de nucleació i creixement de la recristal·lització i té un cert efecte de reforç de l'aliatge. També pot millorar la duresa de l'aliatge i reduir la susceptibilitat a la fissuració per corrosió per estrès.
Tanmateix, el lloc augmenta la sensibilitat d'extinció, fent que la pel·lícula anoditzada sigui groga. La quantitat de crom afegit als aliatges d'alumini generalment no supera el 0,35% i disminueix amb l'augment dels elements de transició de l'aliatge.
Estronci
L'estronci és un element tensioactiu que pot canviar el comportament de les fases compostes intermetàl·liques cristal·logràficament. Per tant, el tractament de modificació amb element estronci pot millorar la treballabilitat plàstica de l'aliatge i la qualitat del producte final. A causa del seu llarg temps de modificació efectiu, bon efecte i reproductibilitat, l'estronci ha substituït l'ús de sodi en aliatges de fosa Al-Si en els últims anys. L'addició d'un 0,015% ~ 0,03% d'estronci a l'aliatge d'alumini per a l'extrusió converteix la fase β-AlFeSi del lingot en fase α-AlFeSi, reduint el temps d'homogeneïtzació del lingot en un 60% ~ 70%, millorant les propietats mecàniques i la processabilitat plàstica dels materials; millora de la rugositat superficial dels productes.
Per als aliatges d'alumini deformats d'alt silici (10% ~ 13%), afegir un element d'estronci del 0,02% ~ 0,07% pot reduir al mínim els cristalls primaris i les propietats mecàniques també es milloren significativament. La resistència a la tracció бb augmenta de 233MPa a 236MPa, la resistència a la fluència б0,2 va augmentar de 204MPa a 210MPa i l'allargament б5 va augmentar del 9% al 12%. L'addició d'estronci a l'aliatge hipereutèctic Al-Si pot reduir la mida de les partícules de silici primari, millorar les propietats de processament del plàstic i permetre un laminat suau en calent i en fred.
Zirconi
El zirconi també és un additiu comú en aliatges d'alumini. En general, la quantitat afegida als aliatges d'alumini és del 0,1% ~ 0,3%. El zirconi i l'alumini formen compostos ZrAl3, que poden dificultar el procés de recristal·lització i refinar els grans recristal·litzats. El zirconi també pot refinar l'estructura de fosa, però l'efecte és més petit que el titani. La presència de zirconi reduirà l'efecte de refinació del gra del titani i el bor. En els aliatges Al-Zn-Mg-Cu, atès que el zirconi té un efecte més reduït en la sensibilitat d'extinció que el crom i el manganès, és apropiat utilitzar zirconi en comptes de crom i manganès per refinar l'estructura recristal·litzada.
Elements de terres rares
Els elements de terres rares s'afegeixen als aliatges d'alumini per augmentar el sobrerefrigerament dels components durant la fosa d'aliatge d'alumini, refinar els grans, reduir l'espai de cristall secundari, reduir els gasos i les inclusions a l'aliatge i tendir a esferoidir la fase d'inclusió. També pot reduir la tensió superficial de la massa fosa, augmentar la fluïdesa i facilitar la colada en lingots, la qual cosa té un impacte significatiu en el rendiment del procés. És millor afegir diverses terres rares en una quantitat d'aproximadament 0,1%. L'addició de terres rares mixtes (mescla de La-Ce-Pr-Nd, etc.) redueix la temperatura crítica per a la formació de la zona G?P d'envelliment en l'aliatge Al-0,65%Mg-0,61%Si. Els aliatges d'alumini que contenen magnesi poden estimular el metamorfisme dels elements de terres rares.
La impuresa
El vanadi forma un compost refractari VAL11 en aliatges d'alumini, que juga un paper en el refinament dels grans durant el procés de fusió i fosa, però el seu paper és menor que el del titani i el zirconi. El vanadi també té l'efecte de refinar l'estructura recristal·litzada i augmentar la temperatura de recristal·lització.
La solubilitat sòlida del calci en els aliatges d'alumini és extremadament baixa i forma un compost CaAl4 amb l'alumini. El calci és un element superplàstic dels aliatges d'alumini. Un aliatge d'alumini amb aproximadament un 5% de calci i un 5% de manganès té superplasticitat. El calci i el silici formen CaSi, que és insoluble en alumini. Com que la quantitat de solució sòlida de silici es redueix, la conductivitat elèctrica de l'alumini pur industrial es pot millorar lleugerament. El calci pot millorar el rendiment de tall dels aliatges d'alumini. CaSi2 no pot reforçar els aliatges d'alumini mitjançant tractament tèrmic. Les traces de calci són útils per eliminar l'hidrogen de l'alumini fos.
Els elements de plom, estany i bismut són metalls de baix punt de fusió. La seva solubilitat sòlida en alumini és petita, cosa que redueix lleugerament la resistència de l'aliatge, però pot millorar el rendiment de tall. El bismut s'expandeix durant la solidificació, cosa que és beneficiosa per a l'alimentació. L'addició de bismut a aliatges rics en magnesi pot prevenir la fragilització del sodi.
L'antimoni s'utilitza principalment com a modificador en aliatges d'alumini fos, i rarament s'utilitza en aliatges d'alumini deformats. Substituïu només el bismut en un aliatge d'alumini deformat amb Al-Mg per evitar la fragilitat del sodi. L'element d'antimoni s'afegeix a alguns aliatges d'Al-Zn-Mg-Cu per millorar el rendiment dels processos de premsat en calent i premsat en fred.
El beril·li pot millorar l'estructura de la pel·lícula d'òxid en aliatges d'alumini deformats i reduir les pèrdues i inclusions de combustió durant la fusió i la fosa. El beril·li és un element tòxic que pot causar intoxicació al·lèrgica en humans. Per tant, el beril·li no es pot contenir en aliatges d'alumini que entren en contacte amb aliments i begudes. El contingut de beril·li en els materials de soldadura sol controlar-se per sota dels 8 μg/ml. Els aliatges d'alumini utilitzats com a substrats de soldadura també haurien de controlar el contingut de beril·li.
El sodi és gairebé insoluble en alumini i la màxima solubilitat sòlida és inferior al 0,0025%. el punt de fusió del sodi és baix (97,8 ℃), quan el sodi està present a l'aliatge, s'adsorbeix a la superfície de la dendrita o al límit del gra durant la solidificació, durant el processament en calent, el sodi al límit del gra forma una capa d'adsorció líquida, resultant en un trencament fràgil, la formació de compostos de NaAlSi, no existeix sodi lliure i no produeix "sodi trencadís".
Quan el contingut de magnesi supera el 2%, el magnesi treu silici i precipita sodi lliure, donant lloc a "fragilitat del sodi". Per tant, l'aliatge d'alumini d'alt magnesi no està permès utilitzar flux de sal de sodi. Els mètodes per prevenir la "fragilització del sodi" inclouen la cloració, que fa que el sodi formi NaCl i s'aboqui a l'escòria, afegint bismut per formar Na2Bi i entrar a la matriu metàl·lica; afegir antimoni per formar Na3Sb o afegir terres rares també pot tenir el mateix efecte.
Editat per May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicació: 08-agost-2024
