Бакар
Када је део легуре алуминијум-бакар богат алуминијумом 548, максимална растворљивост бакра у алуминијуму је 5,65%. Када температура падне на 302, растворљивост бакра је 0,45%. Бакар је важан елемент легуре и има одређени ефекат јачања чврстог раствора. Поред тога, ЦуАл2 исталожен старењем има очигледан ефекат јачања старења. Садржај бакра у легурама алуминијума је обично између 2,5% и 5%, а ефекат јачања је најбољи када је садржај бакра између 4% и 6,8%, тако да је садржај бакра у већини легура дуралуминијума у овом опсегу. Легуре алуминијум-бакар могу да садрже мање силицијума, магнезијума, мангана, хрома, цинка, гвожђа и других елемената.
Силицијум
Када алуминијумом богат део система легуре Ал-Си има еутектичку температуру од 577, максимална растворљивост силицијума у чврстом раствору је 1,65%. Иако се растворљивост смањује са смањењем температуре, ове легуре се генерално не могу ојачати топлотном обрадом. Алуминијум-силицијумска легура има одличне карактеристике ливења и отпорност на корозију. Ако се магнезијум и силицијум додају алуминијуму у исто време да би се формирала легура алуминијум-магнезијум-силицијум, фаза ојачања је МгСи. Масени однос магнезијума и силицијума је 1,73:1. Приликом пројектовања састава легуре Ал-Мг-Си, садржај магнезијума и силицијума се конфигурише у овом односу на матрици. Да би се побољшала чврстоћа неких легура Ал-Мг-Си, додаје се одговарајућа количина бакра и одговарајућа количина хрома како би се ублажили штетни ефекти бакра на отпорност на корозију.
Максимална растворљивост Мг2Си у алуминијуму у алуминијумом богатом делу равнотежног фазног дијаграма система легуре Ал-Мг2Си износи 1,85%, а успоравање је мало како се температура смањује. У деформисаним легурама алуминијума, додавање само силицијума алуминијуму ограничено је на материјале за заваривање, а додатак силицијума алуминијуму такође има одређени ефекат јачања.
Магнезијум
Иако крива растворљивости показује да се растворљивост магнезијума у алуминијуму увелико смањује како се температура смањује, садржај магнезијума у већини индустријских деформисаних легура алуминијума је мањи од 6%. Садржај силицијума је такође низак. Ова врста легуре не може се ојачати топлотном обрадом, али има добру заварљивост, добру отпорност на корозију и средњу чврстоћу. Јачање алуминијума магнезијумом је очигледно. За сваки 1% повећања магнезијума, затезна чврстоћа се повећава за приближно 34МПа. Ако се дода мање од 1% мангана, ефекат јачања се може допунити. Стога, додавање мангана може смањити садржај магнезијума и смањити тенденцију врућег пуцања. Поред тога, манган такође може равномерно исталожити једињења Мг5Ал8, побољшавајући отпорност на корозију и перформансе заваривања.
манган
Када је еутектичка температура равног равнотежног фазног дијаграма система легуре Ал-Мн 658, максимална растворљивост мангана у чврстом раствору је 1,82%. Чврстоћа легуре расте са повећањем растворљивости. Када је садржај мангана 0,8%, издужење достиже максималну вредност. Ал-Мн легура је легура која не очвршћава због старења, односно не може се ојачати топлотном обрадом. Манган може спречити процес рекристализације легура алуминијума, повећати температуру рекристализације и значајно оплеменити рекристализована зрна. Рафинирање рекристализованих зрна је углавном због чињенице да дисперговане честице једињења МнАл6 ометају раст рекристализованих зрна. Друга функција МнАл6 је да раствара нечистоће гвожђа да формира (Фе, Мн)Ал6, смањујући штетне ефекте гвожђа. Манган је важан елемент у легурама алуминијума. Може се додати сам да би се формирала Ал-Мн бинарна легура. Чешће се додаје заједно са другим легирајућим елементима. Због тога већина легура алуминијума садржи манган.
Цинк
Растворљивост цинка у алуминијуму је 31,6% на 275 у делу равнотежног фазног дијаграма система легуре Ал-Зн који је богат алуминијумом, док његова растворљивост пада на 5,6% на 125. Додавање самог цинка алуминијуму има веома ограничено побољшање у чврстоћа легуре алуминијума у условима деформације. Истовремено, постоји тенденција пуцања од корозије под напоном, чиме се ограничава њена примена. Истовремено додавањем цинка и магнезијума алуминијуму формира се фаза ојачања Мг/Зн2, која има значајан ефекат јачања легуре. Када се садржај Мг/Зн2 повећа са 0,5% на 12%, затезна чврстоћа и граница течења могу се значајно повећати. У супертврдим алуминијумским легурама где садржај магнезијума прелази потребну количину за формирање Мг/Зн2 фазе, када се однос цинка и магнезијума контролише на око 2,7, отпорност на пуцање корозијом под напоном је највећа. На пример, додавањем бакарног елемента у Ал-Зн-Мг формира се легура серије Ал-Зн-Мг-Цу. Ефекат јачања базе је највећи међу свим легурама алуминијума. Такође је важан материјал од легуре алуминијума у ваздухопловству, ваздухопловној индустрији и електроенергетској индустрији.
Гвожђе и силицијум
Гвожђе се додаје као легирајући елементи у серији кованих алуминијумских легура Ал-Цу-Мг-Ни-Фе, а силицијум се додаје као легирајући елементи у Ал-Мг-Си серији кованог алуминијума и у Ал-Си серији шипки за заваривање и алуминијум-силицијумско ливење легуре. У основним легурама алуминијума, силицијум и гвожђе су уобичајени елементи нечистоће, који имају значајан утицај на својства легуре. Они углавном постоје као ФеЦл3 и слободни силицијум. Када је силицијум већи од гвожђа, формира се β-ФеСиАл3 (или Фе2Си2Ал9) фаза, а када је гвожђе веће од силицијума, формира се α-Фе2СиАл8 (или Фе3Си2Ал12). Када је однос гвожђа и силицијума неправилан, то ће изазвати пукотине у ливењу. Када је садржај гвожђа у ливеном алуминијуму превисок, ливење ће постати крхко.
Титанијум и бор
Титанијум је често коришћени адитивни елемент у легурама алуминијума, који се додаје у облику Ал-Ти или Ал-Ти-Б матичне легуре. Титан и алуминијум формирају ТиАл2 фазу, која постаје не-спонтано језгро током кристализације и игра улогу у пречишћавању структуре ливења и структуре завара. Када се легуре Ал-Ти подвргну реакцији паковања, критични садржај титанијума је око 0,15%. Ако је присутан бор, успоравање је само 0,01%.
Цхромиум
Хром је уобичајен адитивни елемент у серији Ал-Мг-Си, серији Ал-Мг-Зн и легурама серије Ал-Мг. На 600°Ц, растворљивост хрома у алуминијуму је 0,8%, а у основи је нерастворљив на собној температури. Хром формира интерметална једињења као што су (ЦрФе)Ал7 и (ЦрМн)Ал12 у алуминијуму, што отежава нуклеацију и процес раста рекристализације и има одређени ефекат јачања легуре. Такође може побољшати жилавост легуре и смањити подложност пуцању од корозије под стресом.
Међутим, место повећава осетљивост на гашење, чинећи анодизирани филм жутим. Количина хрома који се додаје легурама алуминијума углавном не прелази 0,35% и опада са повећањем прелазних елемената у легури.
стронцијум
Стронцијум је површински активан елемент који може кристалографски да промени понашање фаза интерметалног једињења. Стога, модификациони третман са елементом стронцијума може побољшати пластичну обрадивост легуре и квалитет финалног производа. Због дугог ефективног времена модификације, доброг ефекта и поновљивости, стронцијум је последњих година заменио употребу натријума у Ал-Си легурама за ливење. Додавање 0,015%~0,03% стронцијума легури алуминијума за екструзију претвара β-АлФеСи фазу у инготу у α-АлФеСи фазу, смањујући време хомогенизације ингота за 60%~70%, побољшавајући механичка својства и пластичну обрадивост материјала; побољшање храпавости површине производа.
За легуре алуминијума са високим садржајем силицијума (10%~13%), додавањем 0,02%~0,07% елемента стронцијума може се смањити примарни кристал на минимум, а механичка својства су такође значајно побољшана. Затезна чврстоћа бб је повећана са 233МПа на 236МПа, а граница течења б0,2 је повећана са 204МПа на 210МПа, а издужење б5 је повећано са 9% на 12%. Додавање стронцијума хипереутектичној Ал-Си легури може смањити величину примарних честица силицијума, побољшати својства обраде пластике и омогућити глатко топло и хладно ваљање.
Цирконијум
Цирконијум је такође уобичајен адитив у легурама алуминијума. Генерално, количина која се додаје легурама алуминијума је 0,1%~0,3%. Цирконијум и алуминијум формирају једињења ЗрАл3, која могу да ометају процес рекристализације и рафинишу рекристализована зрна. Цирконијум такође може да побољша структуру ливења, али ефекат је мањи од титанијума. Присуство цирконијума ће смањити ефекат рафинације зрна титанијума и бора. У легурама Ал-Зн-Мг-Цу, пошто цирконијум има мањи ефекат на осетљивост на гашење од хрома и мангана, прикладно је користити цирконијум уместо хрома и мангана за пречишћавање рекристализоване структуре.
Ретки земљани елементи
Елементи ретких земаља се додају легурама алуминијума да би се повећало прехлађење компоненти током ливења легуре алуминијума, рафинисала зрна, смањила секундарни размак између кристала, смањила гасове и инклузије у легури, и имају тенденцију да сфероидизују фазу укључивања. Такође може смањити површински напон растопа, повећати флуидност и олакшати ливење у инготе, што има значајан утицај на перформансе процеса. Боље је додати разне ретке земље у количини од око 0,1%. Додатак мешаних ретких земаља (мешовити Ла-Це-Пр-Нд, итд.) смањује критичну температуру за формирање старе Г?П зоне у легури Ал-0,65%Мг-0,61%Си. Легуре алуминијума које садрже магнезијум могу стимулисати метаморфизам реткоземних елемената.
Нечистоћа
Ванадијум формира ВАЛ11 ватростално једињење у легурама алуминијума, које игра улогу у рафинирању зрна током процеса топљења и ливења, али је његова улога мања од улоге титанијума и цирконијума. Ванадијум такође има ефекат пречишћавања рекристализоване структуре и повећања температуре рекристализације.
Чврста растворљивост калцијума у легурама алуминијума је изузетно ниска и са алуминијумом формира ЦаАл4 једињење. Калцијум је суперпластични елемент алуминијумских легура. Алуминијумска легура са око 5% калцијума и 5% мангана има суперпластичност. Калцијум и силицијум формирају ЦаСи, који је нерастворљив у алуминијуму. Пошто је количина чврстог раствора силицијума смањена, електрична проводљивост индустријског чистог алуминијума може се мало побољшати. Калцијум може побољшати перформансе сечења алуминијумских легура. ЦаСи2 не може ојачати легуре алуминијума топлотном обрадом. Количине калцијума у траговима су корисне у уклањању водоника из растопљеног алуминијума.
Елементи олова, калаја и бизмута су метали ниске тачке топљења. Њихова чврста растворљивост у алуминијуму је мала, што мало смањује чврстоћу легуре, али може побољшати перформансе сечења. Бизмут се шири током очвршћавања, што је корисно за храњење. Додавање бизмута у легуре са високим садржајем магнезијума може спречити крхкост натријума.
Антимон се углавном користи као модификатор у легурама ливеног алуминијума, а ретко се користи у деформисаним легурама алуминијума. Замените бизмут само у Ал-Мг деформисаној алуминијумској легури да бисте спречили кртост натријума. Елемент антимона се додаје неким легурама Ал-Зн-Мг-Цу ради побољшања перформанси процеса топлог пресовања и хладног пресовања.
Берилијум може побољшати структуру оксидног филма у деформисаним легурама алуминијума и смањити губитак сагоревања и инклузије током топљења и ливења. Берилијум је токсичан елемент који може изазвати алергијско тровање код људи. Због тога, берилијум не може бити садржан у легурама алуминијума које долазе у контакт са храном и пићима. Садржај берилијума у материјалима за заваривање се обично контролише испод 8 μг/мл. Легуре алуминијума које се користе као подлоге за заваривање такође треба да контролишу садржај берилијума.
Натријум је скоро нерастворљив у алуминијуму, а максимална растворљивост чврсте супстанце је мања од 0,0025%. тачка топљења натријума је ниска (97,8 ℃), када је натријум присутан у легури, он се адсорбује на површини дендрита или на граници зрна током очвршћавања, током вруће обраде, натријум на граници зрна формира течни адсорпциони слој, што доводи до кртог пуцања, формирања једињења НаАлСи, не постоји слободан натријум и не производи „натријум ломљив“.
Када садржај магнезијума пређе 2%, магнезијум одузима силицијум и таложи слободни натријум, што доводи до „натријумове крхкости“. Због тога, легури алуминијума са високим садржајем магнезијума није дозвољено коришћење флукса натријумове соли. Методе за спречавање „натријумове крхкости” укључују хлорисање, које узрокује да натријум формира НаЦл и испушта се у шљаку, додајући бизмут да би се формирао На2Би и улази у металну матрицу; додавање антимона да би се формирао На3Сб или додавање ретких земаља такође може имати исти ефекат.
Уредио Маи Јианг из МАТ Алуминиум
Време поста: 08.08.2024
