Cobre
Cando a parte rica en aluminio da aliaxe de aluminio-cobre é de 548, a solubilidade máxima do cobre no aluminio é do 5,65%. Cando a temperatura baixa ata 302, a solubilidade do cobre é do 0,45%. O cobre é un elemento de aliaxe importante e ten un certo efecto de fortalecemento da solución sólida. Ademais, o Cual2 precipitado polo envellecemento ten un evidente efecto de fortalecemento do envellecemento. O contido de cobre nas aliaxes de aluminio normalmente está entre o 2,5% e o 5%, e o efecto de fortalecemento é mellor cando o contido de cobre está entre o 4% e o 6,8%, polo que o contido de cobre da maioría das aliaxes de duralumina está dentro deste rango. As aliaxes de cobre de aluminio poden conter menos silicio, magnesio, manganeso, cromo, cinc, ferro e outros elementos.
Silicio
Cando a parte rica en aluminio do sistema de aliaxe Al-Si ten unha temperatura eutéctica de 577, a solubilidade máxima do silicio na solución sólida é do 1,65%. Aínda que a solubilidade diminúe coa diminución da temperatura, estas aliaxes xeralmente non se poden reforzar polo tratamento térmico. A aleación de aluminio-silicio ten excelentes propiedades de fundición e resistencia á corrosión. Se o magnesio e o silicio se engaden ao aluminio ao mesmo tempo para formar unha aliaxe de aluminio-magnesio-silicio, a fase de fortalecemento é MGSI. A relación masiva de magnesio a silicio é de 1,73: 1. Ao deseñar a composición da aleación al-MG-Si, o contido de magnesio e silicio configúrense nesta relación na matriz. Para mellorar a forza dalgunhas aliaxes Al-MG-Si, engádese unha cantidade adecuada de cobre e engádese unha cantidade adecuada de cromo para compensar os efectos adversos do cobre na resistencia á corrosión.
A solubilidade máxima de MG2SI en aluminio na parte rica en aluminio do diagrama de fase de equilibrio do sistema de aliaxe Al-MG2SI é do 1,85%, e a desaceleración é pequena a medida que a temperatura diminúe. En aliaxes de aluminio deformadas, a adición de silicio só ao aluminio está limitada a materiais de soldadura, e a adición de silicio ao aluminio tamén ten un certo efecto de fortalecemento.
Magnesio
Aínda que a curva de solubilidade demostra que a solubilidade do magnesio no aluminio diminúe enormemente a medida que a temperatura diminúe, o contido de magnesio na maioría das aliaxes de aluminio deformadas industriais é inferior ao 6%. O contido de silicio tamén é baixo. Este tipo de aliaxe non se pode reforzar polo tratamento térmico, pero ten unha boa soldabilidade, boa resistencia á corrosión e forza media. O fortalecemento do aluminio por magnesio é obvio. Por cada 1% de aumento de magnesio, a resistencia á tracción aumenta aproximadamente 34MPa. Se se engade menos dun 1% de manganeso, o efecto de fortalecemento pode complementarse. Polo tanto, engadir manganeso pode reducir o contido de magnesio e reducir a tendencia de rachaduras en quente. Ademais, o manganeso tamén pode precipitar uniformemente os compostos MG5AL8, mellorando a resistencia á corrosión e o rendemento de soldadura.
Manganeso
Cando a temperatura eutéctica do diagrama de fase de equilibrio plano do sistema de aliaxe Al-MN é de 658, a solubilidade máxima do manganeso na solución sólida é do 1,82%. A forza da aleación aumenta co aumento da solubilidade. Cando o contido de manganeso é do 0,8%, a elongación alcanza o valor máximo. A aliaxe de Al-Mn é unha aliaxe de endurecemento da idade, é dicir, non se pode reforzar mediante o tratamento térmico. O manganeso pode evitar o proceso de recristalización das aliaxes de aluminio, aumentar a temperatura de recristalización e perfeccionar significativamente os grans recristalizados. O perfeccionamento de grans recristalizados débese principalmente a que as partículas dispersas de compostos Mnal6 dificultan o crecemento de grans recristalizados. Outra función de Mnal6 é disolver o ferro de impureza para formarse (Fe, Mn) AL6, reducindo os efectos nocivos do ferro. O manganeso é un elemento importante nas aliaxes de aluminio. Pódese engadir só para formar unha aliaxe binaria al-Mn. Máis a miúdo engádese xunto con outros elementos de aliaxe. Polo tanto, a maioría das aliaxes de aluminio conteñen manganeso.
Cinc
A solubilidade do cinc en aluminio é do 31,6% en 275 na parte rica en aluminio do diagrama de fase de equilibrio do sistema de aliaxe al-Zn, mentres que a súa solubilidade cae ao 5,6% a 125. Engadir cinc só ao aluminio ten unha mellora moi limitada a forza da aleación de aluminio en condicións de deformación. Ao mesmo tempo, existe unha tendencia ao rachamento de corrosión do estrés, limitando así a súa aplicación. Engadir cinc e magnesio ao aluminio ao mesmo tempo forma a fase de fortalecemento Mg/Zn2, que ten un efecto de fortalecemento significativo na aleación. Cando o contido de Mg/Zn2 aumenta do 0,5% ao 12%, a resistencia á tracción e a resistencia ao rendemento poden aumentar significativamente. Nas aliaxes de aluminio de Superhard onde o contido de magnesio supera a cantidade requirida para formar a fase Mg/Zn2, cando a relación de cinc ao magnesio é controlada ao redor de 2,7, a resistencia á rachadura de corrosión de estrés é maior. Por exemplo, engadir elemento de cobre a al-Zn-MG forma unha aleación da serie AL-ZN-MG-CU. O efecto de fortalecemento da base é o máis grande entre todas as aliaxes de aluminio. Tamén é un importante material de aliaxe de aluminio na industria aeroespacial, na aviación e na industria eléctrica.
Ferro e silicio
Engádese o ferro como elementos de aliaxe en aliaxes de aluminio forxado Al-Cu-Mg-Ni-Fe, e engádese silicio como elementos de aliaxe na serie Al-Mg-Si de aluminio forxado e en serie de soldadura en serie Al-Si e casting de aluminio-silicón aliaxes. Nas aliaxes de aluminio base, o silicio e o ferro son elementos comúns de impureza, que teñen un impacto significativo nas propiedades da aleación. Existen principalmente como FECL3 e silicio libre. Cando o silicio é maior que o ferro, fórmase fase β-fesial3 (ou Fe2SI2AL9), e cando o ferro é maior que o silicio, α-fe2sial8 (ou Fe3SI2AL12). Cando a relación de ferro e silicio sexa inadecuada, provocará fisuras no fundido. Cando o contido de ferro en aluminio fundido é demasiado alto, o casting quedará quebradizo.
Titanio e boro
O titanio é un elemento aditivo de uso común nas aliaxes de aluminio, engadido en forma de aliaxe mestra al-ti ou al-ti-b. O titanio e o aluminio forman a fase Tial2, que se converte nun núcleo non espontáneo durante a cristalización e xoga un papel na perfeccionamento da estrutura de fundición e da estrutura de soldadura. Cando as aliaxes al-Ti sofren unha reacción de paquetes, o contido crítico do titanio é de aproximadamente o 0,15%. Se está presente o boro, a desaceleración é tan pequena como o 0,01%.
Cromo
Chromium é un elemento aditivo común na serie Al-MG-SI, na serie Al-MG-Zn e na serie Al-MG. A 600 ° C, a solubilidade do cromo en aluminio é do 0,8%, e basicamente é insoluble a temperatura ambiente. O cromo forma compostos intermetálicos como (CRFE) AL7 e (CRMN) AL12 en aluminio, que dificulta a nucleación e o proceso de crecemento de recristalización e ten un certo efecto de fortalecemento na aleación. Tamén pode mellorar a dureza da aleación e reducir a susceptibilidade ao craqueo de corrosión do estrés.
Non obstante, o sitio aumenta a sensibilidade de extinción, facendo que a película anodizada sexa amarela. A cantidade de cromo engadido ás aliaxes de aluminio xeralmente non supera o 0,35%e diminúe co aumento de elementos de transición na aleación.
Estroncio
O estroncio é un elemento activo na superficie que pode cambiar o comportamento das fases do composto intermetálico cristalográficamente. Polo tanto, o tratamento de modificación con elemento de estroncio pode mellorar a viabilidade plástica da aleación e a calidade do produto final. Debido ao seu longo tempo de modificación eficaz, bo efecto e reproducibilidade, o estroncio substituíu o uso de sodio nas aliaxes de fundición de Al-Si nos últimos anos. Engadindo 0,015%~ 0,03%de estroncio á aliaxe de aluminio para a extrusión converte a fase β-alfesi no lingote en fase α-alfesi, reducindo o tempo de homoxeneización do lingote nun 60%~ 70%, mellorando as propiedades mecánicas e a procesabilidade plástica dos materiais; Mellorar a rugosidade superficial dos produtos.
Para as aliaxes de aluminio deformadas (10%~ 13%) altas, engadindo un 0,02%~ 0,07%de estroncio pode reducir os cristais primarios ao mínimo, e as propiedades mecánicas tamén se melloran significativamente. A resistencia á tracción бb aumenta de 233MPa a 236MPa, e a forza de rendemento б0.2 aumentou de 204MPa a 210MPa, e a elongación б5 aumentou do 9% ao 12%. Engadir estroncio á aliaxe hipereutéctica de Al-SI pode reducir o tamaño das partículas de silicio primario, mellorar as propiedades de procesamento de plástico e permitir un rollo liso e frío quente.
Circonio
O circonio tamén é un aditivo común nas aliaxes de aluminio. Xeralmente, a cantidade engadida ás aliaxes de aluminio é do 0,1%~ 0,3%. Os compostos de Zral3 de circonio e aluminio, que poden dificultar o proceso de recristalización e perfeccionar os grans recristalizados. O circonio tamén pode perfeccionar a estrutura de fundición, pero o efecto é menor que o titanio. A presenza de circonio reducirá o efecto de perfeccionamento do gran do titanio e do boro. Nas aliaxes al-Zn-MG-Cu, dado que o circonio ten un efecto menor na sensibilidade de extinción que o cromo e o manganeso, é apropiado usar circonio en lugar de cromo e manganeso para perfeccionar a estrutura recristalizada.
Elementos da Terra rara
Engádense elementos de terra rara ás aliaxes de aluminio para aumentar a supercool de compoñentes durante o fundido de aliaxe de aluminio, perfeccionar os grans, reducir o espazo de cristal secundario, reducir os gases e inclusións na aleación e tenden a esferoidizar a fase de inclusión. Tamén pode reducir a tensión superficial do fundido, aumentar a fluidez e facilitar o lanzamento en lingotes, o que ten un impacto significativo no rendemento do proceso. É mellor engadir varias terras raras nunha cantidade de aproximadamente o 0,1%. A adición de terras raras mixtas (LA-CE-PR-ND mixtas, etc.) reduce a temperatura crítica para a formación de Zona G? P en AL-0,65%MG-0,61%SI ALLOY. As aliaxes de aluminio que conteñen magnesio poden estimular o metamorfismo de elementos da Terra rara.
Impureza
O vanadio forma o composto refractario de Val11 nas aliaxes de aluminio, que desempeña un papel no perfeccionamento dos grans durante o proceso de fusión e fundición, pero o seu papel é menor que o do titanio e o zirconio. O vanadio tamén ten o efecto de perfeccionar a estrutura recristalizada e aumentar a temperatura de recristalización.
A solubilidade sólida do calcio nas aliaxes de aluminio é extremadamente baixa e forma un composto CAAL4 con aluminio. O calcio é un elemento superplástico das aliaxes de aluminio. Unha aliaxe de aluminio con aproximadamente o 5% de calcio e o 5% de manganeso ten superplasticidade. Casi de calcio e silicio, que é insoluble en aluminio. Dado que se reduce a cantidade de solución sólida de silicio, a condutividade eléctrica do aluminio puro industrial pódese mellorar lixeiramente. O calcio pode mellorar o rendemento de corte das aliaxes de aluminio. CASI2 non pode fortalecer as aliaxes de aluminio mediante o tratamento térmico. As cantidades de rastro de calcio son útiles para eliminar o hidróxeno do aluminio fundido.
Os elementos de chumbo, estaño e bismuto son metais de baixo punto de fusión. A súa sólida solubilidade no aluminio é pequena, o que reduce lixeiramente a forza da aleación, pero pode mellorar o rendemento de corte. O bismuto expándese durante a solidificación, o que é beneficioso para a alimentación. Engadir bismuto a altas aliaxes de magnesio pode evitar o embrittlement de sodio.
O antimonio úsase principalmente como modificador en aliaxes de aluminio fundido e raramente se usa en aliaxes de aluminio deformadas. Substitúe só o bismuto en aliaxe de aluminio deformado por Al-MG para evitar o embrittlement de sodio. Engádese un elemento de antimonio a algunhas aliaxes Al-Zn-Mg-Cu para mellorar o rendemento dos procesos de prensado en quente e de prensado en frío.
O berilio pode mellorar a estrutura da película de óxido en aliaxes de aluminio deformadas e reducir a perda de queima e as inclusións durante a fusión e o casting. O berilio é un elemento tóxico que pode causar intoxicación alérxica nos humanos. Polo tanto, o berilio non pode estar contido en aliaxes de aluminio que entran en contacto coa comida e as bebidas. O contido de berilio en materiais de soldadura normalmente é controlado por baixo de 8μg/ml. As aliaxes de aluminio utilizadas como substratos de soldadura tamén deben controlar o contido de berilio.
O sodio é case insoluble en aluminio e a solubilidade sólida máxima é inferior ao 0,0025%. O punto de fusión do sodio é baixo (97,8 ℃), cando o sodio está presente na aleación, adsorbíase na superficie de dendrita ou no límite do gran durante a solidificación, durante o procesamento en quente, o sodio no límite do gran forma unha capa de adsorción líquida, obtendo un craqueo quebradizo, a formación de compostos de naalsi, non existe sodio libre e non produce "sodio quebradizo ”.
Cando o contido de magnesio supera o 2%, o magnesio quita o silicio e precipita o sodio libre, dando lugar a "brittlea de sodio". Polo tanto, a alia de aluminio de magnesio alto non se pode usar o fluxo de sal de sodio. Os métodos para evitar o "embrittlement de sodio" inclúen a cloración, o que fai que o sodio forme NaCl e se descargue na escoria, engadindo bismuto para formar Na2bi e entrar na matriz metálica; Engadir antimonio para formar NA3SB ou engadir terras raras tamén pode ter o mesmo efecto.
Editado por maio Jiang de Mat Aluminum
Tempo de publicación: agosto-08-2024
