Бакар
Кога делот богат со алуминиум од легурата алуминиум-бакар е 548, максималната растворливост на бакар во алуминиум е 5,65%. Кога температурата паѓа на 302, растворливоста на бакарот е 0,45%. Бакарот е важен елемент од легура и има одреден ефект на зајакнување на цврстиот раствор. Дополнително, CuAl2 што се таложи со стареење има очигледен ефект на зајакнување на стареењето. Содржината на бакар во алуминиумските легури е обично помеѓу 2,5% и 5%, а ефектот на зајакнување е најдобар кога содржината на бакар е помеѓу 4% и 6,8%, така што содржината на бакар кај повеќето легури на дуралумин е во овој опсег. Легурите од алуминиум-бакар може да содржат помалку силициум, магнезиум, манган, хром, цинк, железо и други елементи.
Силикон
Кога делот богат со алуминиум од системот на легура Al-Si има евтектичка температура од 577, максималната растворливост на силициумот во цврстиот раствор е 1,65%. Иако растворливоста се намалува со намалување на температурата, овие легури генерално не можат да се зајакнат со термичка обработка. Легурата од алуминиум-силициум има одлични својства на лиење и отпорност на корозија. Ако магнезиум и силициум се додаваат на алуминиумот истовремено за да се формира легура алуминиум-магнезиум-силициум, фазата на зајакнување е MgSi. Соодносот на масата на магнезиум и силициум е 1,73:1. При дизајнирање на составот на легурата Al-Mg-Si, содржината на магнезиум и силициум се конфигурирани во овој сооднос на матрицата. Со цел да се подобри јачината на некои легури Al-Mg-Si, се додава соодветна количина на бакар и се додава соодветна количина на хром за да се компензираат негативните ефекти на бакарот врз отпорноста на корозија.
Максималната растворливост на Mg2Si во алуминиум во делот богат со алуминиум од рамнотежниот фазен дијаграм на системот на легура Al-Mg2Si е 1,85%, а забавувањето е мало со намалувањето на температурата. Кај деформираните алуминиумски легури, додавањето на силициум само на алуминиум е ограничено на материјали за заварување, а додавањето на силициум во алуминиум исто така има одреден зајакнувачки ефект.
Магнезиум
Иако кривата на растворливост покажува дека растворливоста на магнезиумот во алуминиум значително се намалува како што се намалува температурата, содржината на магнезиум во повеќето индустриски деформирани алуминиумски легури е помала од 6%. Ниска е и содржината на силициум. Овој тип на легура не може да се зајакне со термичка обработка, но има добра заварливост, добра отпорност на корозија и средна јачина. Зајакнувањето на алуминиумот со магнезиум е очигледно. За секој 1% зголемување на магнезиумот, цврстината на истегнување се зголемува за приближно 34 MPa. Ако се додаде помалку од 1% манган, ефектот на зајакнување може да се надополни. Затоа, додавањето манган може да ја намали содржината на магнезиум и да ја намали тенденцијата за врело пукање. Покрај тоа, манганот исто така може рамномерно да ги таложи соединенијата Mg5Al8, подобрувајќи ја отпорноста на корозија и перформансите на заварување.
Манган
Кога еутектичката температура на рамниот фазен дијаграм на рамнотежа на системот на легура Al-Mn е 658, максималната растворливост на манган во цврстиот раствор е 1,82%. Јачината на легурата се зголемува со зголемување на растворливоста. Кога содржината на манган е 0,8%, издолжувањето ја достигнува максималната вредност. Легурата Al-Mn е легура што не се зацврстува, односно не може да се зајакне со термичка обработка. Манганот може да го спречи процесот на рекристализација на алуминиумските легури, да ја зголеми температурата на рекристализација и значително да ги рафинира рекристализираните зрна. Рафинирањето на рекристализираните зрна главно се должи на фактот што дисперзираните честички на соединенијата MnAl6 го попречуваат растот на рекристализираните зрна. Друга функција на MnAl6 е да го раствори нечистотијата на железо за да формира (Fe, Mn)Al6, намалувајќи ги штетните ефекти на железото. Манганот е важен елемент во алуминиумските легури. Може да се додаде сам за да се формира бинарна легура Al-Mn. Почесто се додава заедно со други легирани елементи. Затоа, повеќето алуминиумски легури содржат манган.
Цинк
Растворливоста на цинкот во алуминиум е 31,6% на 275 во делот богат со алуминиум од рамнотежниот фазен дијаграм на системот на легура Al-Zn, додека неговата растворливост паѓа на 5,6% на 125. Додавањето само цинк на алуминиум има многу ограничено подобрување во јачината на алуминиумската легура во услови на деформација. Во исто време, постои тенденција за напукнување од корозија на стрес, со што се ограничува неговата примена. Со додавање на цинк и магнезиум во алуминиум во исто време се формира фазата на зајакнување Mg/Zn2, која има значително зајакнување на легурата. Кога содржината на Mg/Zn2 е зголемена од 0,5% на 12%, јакоста на истегнување и цврстината на отстапување може значително да се зголемат. Кај супертврдите алуминиумски легури каде содржината на магнезиум ја надминува потребната количина за да се формира фазата Mg/Zn2, кога односот на цинк и магнезиум е контролиран на околу 2,7, отпорноста на напукнување на корозија на стрес е најголема. На пример, со додавање на бакарен елемент на Al-Zn-Mg се формира легура од сериите Al-Zn-Mg-Cu. Ефектот на зајакнување на основата е најголем меѓу сите алуминиумски легури. Тоа е исто така важен материјал од легура на алуминиум во воздушната, воздухопловната индустрија и индустријата за електрична енергија.
Железо и силициум
Железото се додава како легирачки елементи во ковани алуминиумски легури од серијата Al-Cu-Mg-Ni-Fe, а силициумот се додава како легирани елементи во ковениот алуминиум од серијата Al-Mg-Si и во шипките за заварување од серијата Al-Si и лиењето алуминиум-силициум легури. Во основните алуминиумски легури, силициумот и железото се вообичаени нечистотии, кои имаат значително влијание врз својствата на легурата. Тие главно постојат како FeCl3 и слободен силициум. Кога силициумот е поголем од железото, се формира фаза β-FeSiAl3 (или Fe2Si2Al9), а кога железото е поголемо од силициумот, се формира α-Fe2SiAl8 (или Fe3Si2Al12). Кога односот на железо и силициум е несоодветен, тоа ќе предизвика пукнатини во лиењето. Кога содржината на железо во лиениот алуминиум е превисока, лиењето ќе стане кршливо.
Титаниум и бор
Титаниумот е најчесто користен адитивен елемент во алуминиумските легури, додаден во форма на главната легура Al-Ti или Al-Ti-B. Титаниумот и алуминиумот ја формираат фазата TiAl2, која станува неспонтано јадро за време на кристализацијата и игра улога во рафинирање на структурата на лиење и структурата на заварувањето. Кога легурите Al-Ti се подложени на реакција на пакување, критичната содржина на титаниум е околу 0,15%. Ако е присутен бор, забавувањето е само 0,01%.
Хром
Хромот е вообичаен адитивен елемент во сериите Al-Mg-Si, сериите Al-Mg-Zn и легурите од сериите Al-Mg. На 600°C, растворливоста на хромот во алуминиум е 0,8%, а во основа е нерастворлив на собна температура. Хромот формира меѓуметални соединенија како што се (CrFe)Al7 и (CrMn)Al12 во алуминиумот, што го попречува процесот на нуклеација и раст на рекристализацијата и има одреден зајакнувачки ефект врз легурата. Исто така, може да ја подобри цврстината на легурата и да ја намали подложноста на пукање од корозија од стрес.
Сепак, локацијата ја зголемува чувствителноста на гаснење, правејќи го анодизираниот филм жолт. Количината на хром додадена на алуминиумските легури генерално не надминува 0,35%, а се намалува со зголемувањето на преодните елементи во легурата.
Стронциум
Стронциумот е површински активен елемент кој кристалографски може да го промени однесувањето на фазите на меѓуметални соединенија. Затоа, модификацискиот третман со елементот стронциум може да ја подобри пластичната обработливост на легурата и квалитетот на финалниот производ. Поради долгото ефективно време на модификација, добриот ефект и репродуктивноста, стронциумот ја замени употребата на натриум во легурите за лиење Al-Si во последниве години. Додавањето 0,015%~0,03% стронциум во алуминиумската легура за истиснување ја претвора фазата β-AlFeSi во инготот во α-AlFeSi фаза, намалувајќи го времето на хомогенизација на инготот за 60%~70%, подобрувајќи ги механичките својства и пластичната обработливост на материјалите; подобрување на грубоста на површината на производите.
За легурите на алуминиум со висока содржина на силициум (10%~13%), додавањето на елементот стронциум од 0,02%~0,07% може да ги намали примарните кристали на минимум, а механичките својства се исто така значително подобрени. Јакоста на истегнување бb е зголемена од 233 MPa на 236 MPa, а јачината на истегнување б0,2 се зголеми од 204 MPa на 210 MPa, а издолжувањето б5 се зголеми од 9% на 12%. Додавањето стронциум во хипереутектичката легура Al-Si може да ја намали големината на примарните силициумски честички, да ги подобри својствата на обработка на пластиката и да овозможи непречено топло и ладно валање.
Циркониум
Циркониумот е исто така вообичаен додаток во алуминиумските легури. Општо земено, количината додадена на алуминиумските легури е 0,1% ~ 0,3%. Циркониумот и алуминиумот формираат соединенија ZrAl3, кои можат да го попречат процесот на рекристализација и да ги рафинираат рекристализираните зрна. Циркониумот исто така може да ја усоврши структурата на лиење, но ефектот е помал од титаниумот. Присуството на циркониум ќе го намали ефектот на рафинирање на зрната на титаниум и бор. Во легурите Al-Zn-Mg-Cu, бидејќи циркониумот има помал ефект врз чувствителноста на гаснење отколку хромот и манганот, соодветно е да се користи циркониум наместо хром и манган за да се рафинира рекристализираната структура.
Ретки земјени елементи
Елементите од ретка земја се додаваат во алуминиумските легури за да се зголеми суперладењето на компонентите за време на лиење на алуминиумска легура, да се рафинираат зрната, да се намали растојанието од секундарните кристали, да се намалат гасовите и подмножествата во легурата и да се сфероидизира фазата на вклучување. Исто така, може да го намали површинскиот напон на топењето, да ја зголеми флуидноста и да го олесни лиењето во инготи, што има значително влијание врз перформансите на процесот. Подобро е да се додадат разни ретки земји во количина од околу 0,1%. Додавањето на мешани ретки земји (мешани La-Ce-Pr-Nd, итн.) ја намалува критичната температура за формирање на стареење G?P зона во легура Al-0,65%Mg-0,61%Si. Алуминиумските легури кои содржат магнезиум можат да го стимулираат метаморфизмот на ретките земјени елементи.
Нечистотија
Ванадиумот формира VAl11 огноотпорно соединение во алуминиумските легури, кое игра улога во рафинирањето на зрната за време на процесот на топење и лиење, но неговата улога е помала од онаа на титаниумот и циркониумот. Ванадиумот, исто така, има ефект на рафинирање на рекристализираната структура и зголемување на температурата на рекристализација.
Цврстата растворливост на калциумот во алуминиумските легури е екстремно ниска и формира соединение CaAl4 со алуминиум. Калциумот е суперпластичен елемент од алуминиумските легури. Алуминиумска легура со приближно 5% калциум и 5% манган има суперпластичност. Калциумот и силициумот формираат CaSi, кој е нерастворлив во алуминиум. Бидејќи количината на силициум во цврст раствор е намалена, електричната спроводливост на индустрискиот чист алуминиум може малку да се подобри. Калциумот може да ги подобри перформансите на сечењето на алуминиумските легури. CaSi2 не може да ги зајакне алуминиумските легури преку термичка обработка. Количините во трагови на калциум се корисни за отстранување на водородот од стопениот алуминиум.
Елементите на олово, калај и бизмут се метали со ниска точка на топење. Нивната цврста растворливост во алуминиум е мала, што малку ја намалува јачината на легурата, но може да ги подобри перформансите на сечењето. Бизмутот се шири за време на зацврстувањето, што е корисно за хранење. Додавањето бизмут во легури со висока содржина на магнезиум може да спречи кршливост на натриум.
Антимонот главно се користи како модификатор во лиените алуминиумски легури, а ретко се користи во деформираните алуминиумски легури. Заменете го бизмутот само во алуминиумска легура со деформирана Al-Mg за да спречите кршливост на натриум. Елементот на антимон се додава на некои легури Al-Zn-Mg-Cu за да се подобрат перформансите на процесите на топло и ладно пресување.
Берилиумот може да ја подобри структурата на оксидниот филм во деформираните алуминиумски легури и да ја намали загубата на горење и подмножествата при топење и лиење. Берилиумот е токсичен елемент кој може да предизвика алергиско труење кај луѓето. Затоа, берилиумот не може да се содржи во алуминиумските легури кои доаѓаат во контакт со храна и пијалоци. Содржината на берилиум во материјалите за заварување обично се контролира под 8μg/ml. Алуминиумските легури што се користат како подлоги за заварување, исто така, треба да ја контролираат содржината на берилиум.
Натриумот е речиси нерастворлив во алуминиум, а максималната растворливост во цврсти цврсти материи е помала од 0,0025%. точката на топење на натриумот е ниска (97,8℃), кога натриумот е присутен во легурата, тој се адсорбира на површината на дендритот или на границата на зрното за време на зацврстувањето, за време на топла обработка, натриумот на границата на зрното формира течен слој за адсорпција, што резултира со кршливо пукање, формирање на соединенија NaAlSi, не постои слободен натриум и не произведува „натриум кршливи“.
Кога содржината на магнезиум надминува 2%, магнезиумот одзема силициум и го таложи слободниот натриум, што резултира со „натриумска кршливост“. Затоа, легура на алуминиум со висок магнезиум не е дозволено да се користи флукс на натриумова сол. Методите за спречување на „натриумова кршливост“ вклучуваат хлорирање, што предизвикува натриумот да формира NaCl и се испушта во згура, додавајќи бизмут за да формира Na2Bi и влегува во металната матрица; Додавањето антимон за да се формира Na3Sb или додавањето на ретки земји исто така може да го има истиот ефект.
Изменето од May Jiang од МАТ алуминиум
Време на објавување: август-08-2024 година
