Koper
Wanneer die aluminiumryke deel van die aluminium-koperlegering 548 is, is die maksimum oplosbaarheid van koper in aluminium 5.65%. Wanneer die temperatuur tot 302 daal, is die oplosbaarheid van koper 0.45%. Koper is 'n belangrike legeringselement en het 'n sekere versterkingseffek in vaste oplossing. Daarbenewens het die CuAl2 wat deur veroudering neergeslaan word, 'n duidelike versterkingseffek vir veroudering. Die koperinhoud in aluminiumlegerings is gewoonlik tussen 2.5% en 5%, en die versterkingseffek is die beste wanneer die koperinhoud tussen 4% en 6.8% is, dus is die koperinhoud van die meeste duraluminiumlegerings binne hierdie reeks. Aluminium-koperlegerings kan minder silikon, magnesium, mangaan, chroom, sink, yster en ander elemente bevat.
Silikon
Wanneer die aluminiumryke deel van die Al-Si-legeringsstelsel 'n eutektiese temperatuur van 577°C het, is die maksimum oplosbaarheid van silikon in die vaste oplossing 1.65%. Alhoewel die oplosbaarheid afneem met dalende temperatuur, kan hierdie legerings oor die algemeen nie deur hittebehandeling versterk word nie. Aluminium-silikon-legering het uitstekende gieteienskappe en korrosieweerstand. As magnesium en silikon gelyktydig by aluminium gevoeg word om 'n aluminium-magnesium-silikon-legering te vorm, is die versterkingsfase MgSi. Die massaverhouding van magnesium tot silikon is 1.73:1. By die ontwerp van die samestelling van die Al-Mg-Si-legering word die inhoud van magnesium en silikon in hierdie verhouding op die matriks gekonfigureer. Om die sterkte van sommige Al-Mg-Si-legerings te verbeter, word 'n gepaste hoeveelheid koper bygevoeg, en 'n gepaste hoeveelheid chroom word bygevoeg om die nadelige effekte van koper op korrosieweerstand te verreken.
Die maksimum oplosbaarheid van Mg2Si in aluminium in die aluminiumryke deel van die ewewigsfasediagram van die Al-Mg2Si-legeringsstelsel is 1.85%, en die vertraging is klein soos die temperatuur afneem. In vervormde aluminiumlegerings is die byvoeging van silikon alleen tot aluminium beperk tot sweismateriaal, en die byvoeging van silikon tot aluminium het ook 'n sekere versterkingseffek.
Magnesium
Alhoewel die oplosbaarheidskurwe toon dat die oplosbaarheid van magnesium in aluminium aansienlik afneem soos die temperatuur daal, is die magnesiuminhoud in die meeste industriële vervormde aluminiumlegerings minder as 6%. Die silikoninhoud is ook laag. Hierdie tipe legering kan nie deur hittebehandeling versterk word nie, maar het goeie sweisbaarheid, goeie korrosiebestandheid en medium sterkte. Die versterking van aluminium deur magnesium is voor die hand liggend. Vir elke 1% toename in magnesium neem die treksterkte met ongeveer 34 MPa toe. As minder as 1% mangaan bygevoeg word, kan die versterkingseffek aangevul word. Daarom kan die byvoeging van mangaan die magnesiuminhoud verminder en die neiging tot warm krake verminder. Daarbenewens kan mangaan ook Mg5Al8-verbindings eenvormig presipiteer, wat korrosiebestandheid en sweisprestasie verbeter.
Mangaan
Wanneer die eutektiese temperatuur van die plat ewewigsfasediagram van die Al-Mn-legeringsisteem 658 is, is die maksimum oplosbaarheid van mangaan in die vaste oplossing 1.82%. Die sterkte van die legering neem toe met die toename in oplosbaarheid. Wanneer die mangaaninhoud 0.8% is, bereik die verlenging die maksimum waarde. Al-Mn-legering is 'n nie-verouderingsverhardende legering, dit wil sê, dit kan nie deur hittebehandeling versterk word nie. Mangaan kan die herkristallisasieproses van aluminiumlegerings voorkom, die herkristallisasietemperatuur verhoog en die herkristalliseerde korrels aansienlik verfyn. Die verfyning van herkristalliseerde korrels is hoofsaaklik te wyte aan die feit dat die verspreide deeltjies van MnAl6-verbindings die groei van herkristalliseerde korrels belemmer. Nog 'n funksie van MnAl6 is om onsuiwer yster op te los om (Fe, Mn)Al6 te vorm, wat die skadelike effekte van yster verminder. Mangaan is 'n belangrike element in aluminiumlegerings. Dit kan alleen bygevoeg word om 'n Al-Mn binêre legering te vorm. Meer dikwels word dit saam met ander legeringselemente bygevoeg. Daarom bevat die meeste aluminiumlegerings mangaan.
Sink
Die oplosbaarheid van sink in aluminium is 31.6% by 275 in die aluminiumryke deel van die ewewigsfasediagram van die Al-Zn-legeringsisteem, terwyl die oplosbaarheid daarvan daal tot 5.6% by 125. Die byvoeging van sink alleen tot aluminium het 'n baie beperkte verbetering in die sterkte van die aluminiumlegering onder vervormingstoestande. Terselfdertyd is daar 'n neiging tot spanningskorrosie-krake, wat die toepassing daarvan beperk. Deur sink en magnesium gelyktydig tot aluminium by te voeg, vorm die versterkingsfase Mg/Zn2, wat 'n beduidende versterkingseffek op die legering het. Wanneer die Mg/Zn2-inhoud van 0.5% tot 12% verhoog word, kan die treksterkte en vloeigrens aansienlik verhoog word. In superharde aluminiumlegerings waar die magnesiuminhoud die vereiste hoeveelheid oorskry om die Mg/Zn2-fase te vorm, is die weerstand teen spanningskorrosie-krake die grootste wanneer die verhouding van sink tot magnesium op ongeveer 2.7 beheer word. Byvoorbeeld, die byvoeging van 'n koperelement tot Al-Zn-Mg vorm 'n Al-Zn-Mg-Cu-reekslegering. Die basisversterkende effek is die grootste onder alle aluminiumlegerings. Dit is ook 'n belangrike aluminiumlegeringsmateriaal in die lugvaart-, lugvaart- en elektriese kragbedryf.
Yster en silikon
Yster word as legeringselemente in Al-Cu-Mg-Ni-Fe-reeks gesmede aluminiumlegerings bygevoeg, en silikon word as legeringselemente in Al-Mg-Si-reeks gesmede aluminium en in Al-Si-reeks sweisstawe en aluminium-silikon gietlegerings bygevoeg. In basiese aluminiumlegerings is silikon en yster algemene onsuiwerheidselemente, wat 'n beduidende impak op die eienskappe van die legering het. Hulle bestaan hoofsaaklik as FeCl3 en vry silikon. Wanneer silikon groter as yster is, word die β-FeSiAl3 (of Fe2Si2Al9) fase gevorm, en wanneer yster groter as silikon is, word α-Fe2SiAl8 (of Fe3Si2Al12) gevorm. Wanneer die verhouding van yster en silikon verkeerd is, sal dit krake in die gietstuk veroorsaak. Wanneer die ysterinhoud in gegote aluminium te hoog is, sal die gietstuk bros word.
Titanium en Boor
Titanium is 'n algemeen gebruikte additiewe element in aluminiumlegerings, bygevoeg in die vorm van Al-Ti- of Al-Ti-B-meesterlegering. Titanium en aluminium vorm die TiAl2-fase, wat 'n nie-spontane kern word tydens kristallisasie en 'n rol speel in die verfyning van die gietstruktuur en lasstruktuur. Wanneer Al-Ti-legerings 'n pakketreaksie ondergaan, is die kritieke titaniuminhoud ongeveer 0.15%. Indien boor teenwoordig is, is die verlangsaming so klein as 0.01%.
Chroom
Chroom is 'n algemene additiewe element in Al-Mg-Si-reeks, Al-Mg-Zn-reeks en Al-Mg-reeks legerings. By 600°C is die oplosbaarheid van chroom in aluminium 0.8%, en dit is basies onoplosbaar by kamertemperatuur. Chroom vorm intermetalliese verbindings soos (CrFe)Al7 en (CrMn)Al12 in aluminium, wat die nukleasie- en groeiproses van herkristallisasie belemmer en 'n sekere versterkende effek op die legering het. Dit kan ook die taaiheid van die legering verbeter en die vatbaarheid vir spanningskorrosiekrake verminder.
Die plek verhoog egter die blusgevoeligheid, wat die geanodiseerde film geel maak. Die hoeveelheid chroom wat by aluminiumlegerings gevoeg word, oorskry gewoonlik nie 0.35% nie, en neem af met die toename van oorgangselemente in die legering.
Stronsium
Stronsium is 'n oppervlakaktiewe element wat die gedrag van intermetalliese verbindingfases kristallografies kan verander. Daarom kan modifikasiebehandeling met stronsium-element die plastiese verwerkbaarheid van die legering en die kwaliteit van die finale produk verbeter. As gevolg van sy lang effektiewe modifikasietyd, goeie effek en reproduceerbaarheid, het stronsium die gebruik van natrium in Al-Si-gietlegerings in onlangse jare vervang. Deur 0.015%~0.03% stronsium by die aluminiumlegering vir ekstrusie te voeg, word die β-AlFeSi-fase in die staaf in die α-AlFeSi-fase verander, wat die homogeniseringstyd van die staaf met 60%~70% verminder, die meganiese eienskappe en plastiese verwerkbaarheid van materiale verbeter; en die oppervlakruheid van produkte verbeter.
Vir hoë-silikon (10%~13%) vervormde aluminiumlegerings, kan die byvoeging van 0.02%~0.07% strontium-element primêre kristalle tot 'n minimum verminder, en die meganiese eienskappe word ook aansienlik verbeter. Die treksterkte бb word verhoog van 233 MPa tot 236 MPa, en die vloeigrens б0.2 word verhoog van 204 MPa tot 210 MPa, en die verlenging б5 word verhoog van 9% tot 12%. Die byvoeging van strontium tot hipereutektiese Al-Si-legering kan die grootte van primêre silikondeeltjies verminder, die plastiekverwerkingseienskappe verbeter en gladde warm- en koue rolwerk moontlik maak.
Sirkonium
Sirkonium is ook 'n algemene toevoeging in aluminiumlegerings. Oor die algemeen is die hoeveelheid wat by aluminiumlegerings gevoeg word 0.1%~0.3%. Sirkonium en aluminium vorm ZrAl3-verbindings, wat die herkristallisasieproses kan belemmer en die herkristalliseerde korrels kan verfyn. Sirkonium kan ook die gietstruktuur verfyn, maar die effek is kleiner as titanium. Die teenwoordigheid van sirkonium sal die korrelverfyningseffek van titanium en boor verminder. In Al-Zn-Mg-Cu-legerings, aangesien sirkonium 'n kleiner effek op blusgevoeligheid het as chroom en mangaan, is dit gepas om sirkonium in plaas van chroom en mangaan te gebruik om die herkristalliseerde struktuur te verfyn.
Skaars aardelemente
Skaars aardelemente word by aluminiumlegerings gevoeg om komponent-superverkoeling tydens aluminiumlegeringsgiet te verhoog, korrels te verfyn, sekondêre kristalspasiëring te verminder, gasse en insluitsels in die legering te verminder, en geneig te wees om die insluitfase te sferoïediseer. Dit kan ook die oppervlakspanning van die smelt verminder, vloeibaarheid verhoog en gieting in blokke vergemaklik, wat 'n beduidende impak op prosesprestasie het. Dit is beter om verskeie seldsame aardelemente in 'n hoeveelheid van ongeveer 0.1% by te voeg. Die byvoeging van gemengde seldsame aardelemente (gemengde La-Ce-Pr-Nd, ens.) verminder die kritieke temperatuur vir die vorming van verouderende G?P-sone in Al-0.65%Mg-0.61%Si-legering. Aluminiumlegerings wat magnesium bevat, kan die metamorfose van seldsame aardelemente stimuleer.
Onsuiwerheid
Vanadium vorm die VAl11-vuurvaste verbinding in aluminiumlegerings, wat 'n rol speel in die verfyning van korrels tydens die smelt- en gietproses, maar die rol daarvan is kleiner as dié van titanium en sirkonium. Vanadium het ook die effek om die herkristalliseerde struktuur te verfyn en die herkristallisasietemperatuur te verhoog.
Die vaste oplosbaarheid van kalsium in aluminiumlegerings is uiters laag, en dit vorm 'n CaAl4-verbinding met aluminium. Kalsium is 'n superplastiese element van aluminiumlegerings. 'n Aluminiumlegering met ongeveer 5% kalsium en 5% mangaan het superplastisiteit. Kalsium en silikon vorm CaSi, wat onoplosbaar is in aluminium. Aangesien die hoeveelheid silikon in die vaste oplossing verminder word, kan die elektriese geleidingsvermoë van industriële suiwer aluminium effens verbeter word. Kalsium kan die snyprestasie van aluminiumlegerings verbeter. CaSi2 kan nie aluminiumlegerings deur hittebehandeling versterk nie. Spoorhoeveelhede kalsium is nuttig om waterstof uit gesmelte aluminium te verwyder.
Lood-, tin- en bismut-elemente is metale met 'n lae smeltpunt. Hul oplosbaarheid in aluminium is klein, wat die sterkte van die legering effens verminder, maar die snyprestasie kan verbeter. Bismut sit uit tydens stolling, wat voordelig is vir voeding. Deur bismut by hoë magnesiumlegerings te voeg, kan natriumbrosheid voorkom word.
Antimoon word hoofsaaklik as 'n modifiseerder in gegote aluminiumlegerings gebruik, en word selde in vervormde aluminiumlegerings gebruik. Vervang bismut slegs in Al-Mg-vervormde aluminiumlegering om natriumbrosheid te voorkom. Die antimoon-element word by sommige Al-Zn-Mg-Cu-legerings gevoeg om die werkverrigting van warmpers- en kouepersprosesse te verbeter.
Berillium kan die struktuur van die oksiedfilm in vervormde aluminiumlegerings verbeter en brandverlies en insluitsels tydens smelting en gieting verminder. Berillium is 'n giftige element wat allergiese vergiftiging by mense kan veroorsaak. Daarom kan berillium nie in aluminiumlegerings voorkom wat met voedsel en drank in aanraking kom nie. Die berilliuminhoud in sweismateriaal word gewoonlik onder 8μg/ml beheer. Aluminiumlegerings wat as sweissubstrate gebruik word, moet ook die berilliuminhoud beheer.
Natrium is byna onoplosbaar in aluminium, en die maksimum oplosbaarheid in vaste stowwe is minder as 0.0025%. Die smeltpunt van natrium is laag (97.8 ℃). Wanneer natrium in die allooi teenwoordig is, word dit tydens stolling op die dendrietoppervlak of die korrelgrens geadsorbeer. Tydens warm verwerking vorm die natrium op die korrelgrens 'n vloeistofadsorpsielaag, wat lei tot bros krake en die vorming van NaAlSi-verbindings. Geen vrye natrium bestaan nie en veroorsaak nie "natriumbros" nie.
Wanneer die magnesiuminhoud 2% oorskry, neem magnesium silikon weg en presipiteer vry natrium, wat lei tot "natriumbrosheid". Daarom word hoë magnesium aluminiumlegerings nie toegelaat om natriumsoutvloeistof te gebruik nie. Metodes om "natriumbrosheid" te voorkom, sluit in chlorinering, wat veroorsaak dat natrium NaCl vorm en in die slak vrygestel word, die byvoeging van bismut om Na2Bi te vorm en die metaalmatriks binne te dring; die byvoeging van antimoon om Na3Sb te vorm of die byvoeging van seldsame aardmetale kan ook dieselfde effek hê.
Geredigeer deur May Jiang van MAT Aluminium
Plasingstyd: 8 Augustus 2024
