Réz
Ha az alumínium-réz-ötvözet alumíniumban gazdag része 548, a réz maximális oldhatósága az alumíniumban 5,65%. Amikor a hőmérséklet 302 -re csökken, a réz oldhatósága 0,45%. A réz fontos ötvözött elem, és bizonyos szilárd oldat erősítő hatása van. Ezenkívül az öregedés által kiváltott CUAL2 nyilvánvaló öregedés -erősítő hatással rendelkezik. Az alumíniumötvözetek réztartalma általában 2,5% és 5% között van, és a erősítő hatás akkor a legjobb, ha a réztartalom 4% és 6,8% között van, tehát a legtöbb duralumin ötvözet réztartalma ezen a tartományon belül van. Az alumínium-rézötvözetek kevesebb szilíciumot, magnéziumot, mangán, króm, cink, vas és egyéb elemeket tartalmazhatnak.
Szilícium
Ha az Al-Si ötvözet alumíniumban gazdag részének eutektikus hőmérséklete 577, akkor a szilikon maximális oldhatósága a szilárd oldatban 1,65%. Noha az oldhatóság csökken a hőmérséklet csökkenésével, ezeket az ötvözeteket általában nem erősíthetik meg hőkezeléssel. Az alumínium-szilikon ötvözet kiváló öntési tulajdonságokkal és korrózióállósággal rendelkezik. Ha egyidejűleg magnéziumot és szilíciumot adnak az alumíniumhoz, hogy alumínium-magnesium-szilikon ötvözetet képezzenek, akkor a erősítő fázis MGSI. A magnézium és a szilícium tömeg aránya 1,73: 1. Az Al-Mg-Si ötvözet összetételének megtervezésekor a magnézium és a szilícium tartalma ebben az arányban van konfigurálva a mátrixon. Egyes Al-Mg-Si ötvözetek szilárdságának javítása érdekében megfelelő mennyiségű réz hozzáadódik, és megfelelő mennyiségű krómot adunk hozzá, hogy ellensúlyozzuk a réz káros hatásait a korrózióállóságra.
Az MG2SI maximális oldhatósága az alumíniumban az alumíniumban gazdag részben az Al-MG2SI ötvözet egyensúlyi fázisdiagramjának 1,85%-a, és a lassulás kicsi, mivel a hőmérséklet csökken. A deformált alumíniumötvözeteknél a szilícium önmagában az alumíniumhoz történő hozzáadása a hegesztési anyagokra korlátozódik, és a szilícium alumíniumhoz történő hozzáadása bizonyos erősítő hatással is rendelkezik.
Magnézium
Noha az oldhatósági görbe azt mutatja, hogy a magnézium oldhatósága az alumíniumban jelentősen csökken, amikor a hőmérséklet csökken, a legtöbb ipari deformált alumíniumötvözet magnéziumtartalma kevesebb, mint 6%. A szilícium tartalma szintén alacsony. Az ilyen típusú ötvözet nem erősíthető meg hőkezeléssel, de jó hegeszthetőséggel, jó korrózióállósággal és közepes szilárdsággal rendelkezik. Az alumínium magnézium általi erősítése nyilvánvaló. A magnézium minden 1% -os növekedése esetén a szakítószilárdság körülbelül 34 mPa -val növekszik. Ha kevesebb, mint 1% mangánt adnak hozzá, akkor a erősítő hatás kiegészíthető. Ezért a mangán hozzáadása csökkentheti a magnézium -tartalmat és csökkentheti a forró repedés tendenciáját. Ezenkívül a mangán egyenletesen kicsaphatja az MG5AL8 vegyületeket, javítva a korrózióállóságot és a hegesztési teljesítményt.
Mangán
Ha az Al-MN ötvözet rendszer lapos egyensúlyi fázisdiagramjának eutektikus hőmérséklete 658, akkor a mangán maximális oldhatósága a szilárd oldatban 1,82%. Az ötvözet erőssége növekszik az oldhatóság növekedésével. Ha a mangántartalom 0,8%, a megnyúlás eléri a maximális értéket. Az Al-MN ötvözet egy nem-edző ötvözet, azaz hőkezeléssel nem erősítheti meg. A mangán megakadályozhatja az alumíniumötvözetek átkristályosítási folyamatát, növeli az átkristályosodási hőmérsékletet, és jelentősen finomítja az átkristályosított szemcséket. Az átkristályosított szemcsék finomítása elsősorban annak a ténynek köszönhető, hogy az MNAL6 vegyületek diszpergált részecskéi akadályozzák az átkristályosított szemek növekedését. Az MNAL6 másik funkciója a szennyeződés vas feloldása (Fe, Mn) AL6 formájában, csökkentve a vas káros hatásait. A mangán fontos elem az alumíniumötvözetekben. Egyedül hozzáadható, hogy al-MN bináris ötvözetet képezzen. Gyakrabban hozzáadják más ötvöző elemekkel együtt. Ezért a legtöbb alumíniumötvözet mangánt tartalmaz.
Cink
A cink oldhatósága az alumíniumban 31,6%, 275-nél az Al-Zn ötvözet egyensúlyi fázisdiagramjának alumíniumban gazdag részén, míg oldhatósága 5,6% -ra csökken a 125-nél. Az önmagában a cink hozzáadásával az alumíniumhoz nagyon korlátozottan javul. Az alumíniumötvözet erőssége deformációs körülmények között. Ugyanakkor hajlamos a stressz -korrózió repedése, ezáltal korlátozva annak alkalmazását. A cink és a magnézium hozzáadása az alumíniumhoz egyidejűleg képezi az Mg/Zn2 erősítő fázist, amely jelentős erősítő hatással van az ötvözetre. Ha az Mg/Zn2 tartalom 0,5% -ról 12% -ra növekszik, a szakítószilárdság és a hozamszilárdság jelentősen megnövekedhet. A szuperharmis alumíniumötvözeteknél, ahol a magnézium -tartalom meghaladja a szükséges mennyiséget az Mg/Zn2 fázis képződéséhez, amikor a cink és a magnézium aránya körülbelül 2,7 -nél van szabályozva, a legnagyobb a stressz -korrózió -repedési ellenállás. Például, ha a réz elem hozzáadása az Al-Zn-Mg-hez képződik, Al-Zn-Mg-Cu sorozat ötvözet képez. Az alaperősítő hatás az összes alumíniumötvözet közül a legnagyobb. Ez egy fontos alumíniumötvözet -anyag is a repülőgép-, repülési és villamosenergia -iparban.
Vas- és szilícium
A vas hozzáadódik ötvözött elemekként az al-cu-mg-ni-fe sorozatú kovácsolt alumíniumötvözetekhez, és a szilíciumot ötvözi elemekként adják hozzá az al-Mg-Si sorozatú kovácsolt alumíniumban, valamint az al-Si sorozatú hegesztő rudakban és alumínium-szilikon öntésben ötvözetek. Az alap alumíniumötvözetekben a szilícium és a vas gyakori szennyezősági elemek, amelyek jelentős hatással vannak az ötvözet tulajdonságaira. Elsősorban FECL3 és ingyenes szilíciumként léteznek. Ha a szilícium nagyobb, mint a vas, β-fesial3 (vagy Fe2Si2Al9) fázis képződik, és ha a vas nagyobb, mint a szilícium, α-fe2Sial8 (vagy Fe3Si2Al12) képződik. Ha a vas és a szilícium aránya nem megfelelő, akkor repedéseket okoz az castingban. Ha az öntött alumínium vastartalma túl magas, az öntvény törékeny lesz.
Titán és bór
A titán egy általánosan használt additív elem az alumíniumötvözetekben, Al-Ti vagy Al-Ti-B mesterötvözet formájában. A titán és az alumínium képezi a Tial2 fázist, amely a kristályosodás során nem spontán magvá válik, és szerepet játszik az öntési szerkezet és a hegesztési szerkezet finomításában. Amikor az Al-Ti ötvözetek csomag reakción mennek keresztül, a titán kritikus tartalma körülbelül 0,15%. Ha bór van jelen, akkor a lassulás akár 0,01%-kal is.
Króm
A króm az Al-Mg-Si sorozat, az Al-Mg-Zn sorozat és az Al-Mg sorozat ötvözeteinek általános additív eleme. 600 ° C -on a króm oldhatósága alumíniumban 0,8%, és alapvetően oldhatatlan szobahőmérsékleten. A króm olyan intermetall -vegyületeket képez, mint a (CRFE) AL7 és (CRMN) AL12 az alumíniumban, ami akadályozza az átkristályosítás nukleációs és növekedési folyamatát, és bizonyos erősítő hatással van az ötvözetre. Javíthatja az ötvözet szilárdságát és csökkentheti a stressz -korrózió repedésének érzékenységét.
A hely azonban növeli az oltó érzékenységet, így az eloxált film sárga. Az alumíniumötvözetekhez hozzáadott króm mennyisége általában nem haladja meg a 0,35%-ot, és csökken az átmeneti elemek növekedésével az ötvözetben.
Stroncium
A stroncium egy felületi aktív elem, amely megváltoztathatja az intermetall-vegyület fázisok viselkedését kristálylográfiai szempontból. Ezért a stroncium elemmel történő módosítási kezelés javíthatja az ötvözet műanyag megmunkálhatóságát és a végtermék minőségét. Hosszú hatékony módosítási ideje, jó hatás és reprodukálhatóság miatt a Stroncium az utóbbi években felváltotta a nátrium felhasználását az Al-Si öntési ötvözetekben. Ha az extrudáláshoz 0,015%~ 0,03%stroncium hozzáadása az alumínium ötvözethez az β-alfesi fázist a résben α-Alfesi fázisgá változtatja, csökkentve a rostos homogenizálódási időt 60%~ 70%-kal, javítva az anyagok mechanikai tulajdonságait és műanyag feldolgozhatóságát; A termékek felületi érdességének javítása.
A magas szilícium (10%~ 13%) deformált alumíniumötvözeteknél a 0,02%~ 0,07%stroncium elem hozzáadása minimálisra csökkentheti az elsődleges kristályokat, és a mechanikai tulajdonságok szintén jelentősen javulnak. Az бb szakítószilárdsága 233mPa -ról 236 mPa -ra növekszik, és a б0,2 hozamszilárdság 204 mPa -ról 210 mPa -ra, a б5 meghosszabbítás 9% -ról 12% -ra nőtt. A stroncium hozzáadása a hipereutektikus Al-Si ötvözethez csökkentheti az elsődleges szilícium-részecskék méretét, javíthatja a műanyag feldolgozási tulajdonságokat, és lehetővé teszi a sima meleg és hideg gördülést.
Cirkónium
A cirkónium az alumíniumötvözetekben is gyakori adalékanyag. Általában az alumíniumötvözetekhez hozzáadott mennyiség 0,1%~ 0,3%. A cirkónium és az alumínium formájú ZRAL3 vegyületek, amelyek akadályozhatják az átkristályosodási folyamatot és finomíthatják az átkristályosított szemcséket. A cirkónium finomíthatja az öntési struktúrát is, de a hatás kisebb, mint a titán. A cirkónium jelenléte csökkenti a titán és a bór gabona finomító hatását. Az Al-Zn-Mg-Cu ötvözetekben, mivel a cirkónium kisebb hatással van a króm és a mangán oltási érzékenységére, helyénvaló cirkóniumot használni a króm és a mangán helyett az átkristályosított szerkezet finomításához.
Ritkaföldfémek elemei
A ritkaföldfémek elemeit adják az alumíniumötvözetekhez, hogy növeljék az alkatrészek szuperhűtését az alumíniumötvözet -öntés során, finomítsák a szemcséket, csökkentsék a másodlagos kristály távolságot, csökkentsék a gázokat és az ötvözet zárványait, és hajlamosak gömbölyedni az inklúziós fázist. Csökkentheti az olvadék felületi feszültségét, növeli a folyékonyságot és megkönnyíti a rúdba történő öntözést, ami jelentős hatással van a folyamat teljesítményére. Jobb, ha különféle ritkaföldfémeket ad hozzá, körülbelül 0,1%-os mennyiségben. A vegyes ritkaföldfémek hozzáadása (vegyes LA-CE-PR-ND stb.) Csökkenti az öregedő G? P zóna képződésének kritikus hőmérsékletét az AL-0,65%MG-0,61%SI ötvözetben. A magnéziumot tartalmazó alumíniumötvözetek stimulálhatják a ritkaföldfémek elemeinek metamorfizmusát.
Szennyeződés
A vanádium az alumíniumötvözetekben a val11 refrakter vegyületet képezi, amely szerepet játszik a szemek finomításában az olvadás és az öntési folyamat során, de szerepe kisebb, mint a titán és a cirkónium. A vanádiumnak az átkristályosított szerkezet finomítása és az átkristályosítási hőmérséklet növelése is.
A kalcium szilárd oldhatósága az alumíniumötvözetekben rendkívül alacsony, és CAAL4 vegyületet képez alumíniummal. A kalcium az alumíniumötvözetek szuperplasztikus eleme. Egy alumíniumötvözet körülbelül 5% kalciummal és 5% mangánnal szuperplaszticitással rendelkezik. A kalcium és a szilícium formája a CASI -t, amely oldhatatlan az alumíniumban. Mivel a szilikon szilárd oldat mennyisége csökken, az ipari tiszta alumínium elektromos vezetőképessége kissé javulhat. A kalcium javíthatja az alumíniumötvözetek vágási teljesítményét. A CASI2 hőkezelés révén nem tudja megerősíteni az alumíniumötvözeteket. A kalcium nyom mennyiségű mennyisége hasznos a hidrogén eltávolításában az olvadt alumíniumból.
Az ólom, az ón és a bizmut elemek alacsony olvadáspontú fémek. Szilárd oldhatóságuk az alumíniumban kicsi, ami kissé csökkenti az ötvözet szilárdságát, de javíthatja a vágási teljesítményt. A bizmut kibővül a megszilárdulás során, ami előnyös a táplálkozáshoz. A bizmut hozzáadása a nagy magnézium -ötvözetekhez megakadályozhatja a nátrium -öblítést.
Az antimonot elsősorban az öntött alumíniumötvözetek módosítójaként használják, és ritkán használják a deformált alumíniumötvözetekben. Csak a bizmutot cserélje ki az AL-Mg deformált alumíniumötvözetben, hogy megakadályozza a nátrium-öblítés. Az antimon elemet hozzáadjuk néhány Al-Zn-Mg-Cu ötvözethez, hogy javítsák a forró sajtó és a hideg sajtó folyamatok teljesítményét.
A berillium javíthatja az oxidfilm szerkezetét a deformált alumíniumötvözetekben, és csökkentheti az égési veszteségeket és zárványokat az olvadás és az öntés során. A berillium egy toxikus elem, amely allergiás mérgezést okozhat az emberekben. Ezért a berillium nem tartalmazható az alumíniumötvözetekbe, amelyek érintkezésbe kerülnek az ételekkel és italokkal. A hegesztési anyagok berillium -tartalmát általában 8 μg/ml alatt szabályozzák. A hegesztő szubsztrátként használt alumíniumötvözeteknek szintén ellenőrizniük kell a berillium -tartalmat.
A nátrium alumíniumban szinte oldhatatlan, és a maximális szilárd oldhatóság kevesebb, mint 0,0025%. A nátrium olvadási pontja alacsony (97,8 ℃), ha az ötvözetben nátrium van jelen, akkor a dendrit felületén vagy a gabona határán adszorbeálódik a megszilárdulás során, a nátrium a gabona határán folyékony adszorpciós réteget képez. A törékeny repedést eredményezve, a naalsi vegyületek képződése, nincs szabad nátrium, és nem termel „nátrium -törékeny”.
Amikor a magnézium -tartalom meghaladja a 2%-ot, a magnézium elveszi a szilíciumot és kicsapja a szabad nátriumot, ami „nátrium -törékenységet” eredményez. Ezért a nagy magnézium -alumíniumötvözet nem használható nátrium -só -fluxus használatához. A „nátrium -öblítés” megelőzésére szolgáló módszerek közé tartozik a klórozás, amely miatt a nátrium NaCl képződik, és a salakba engedik, és bizmutot adnak hozzá, hogy Na2BI képződjön és belépjen a fém mátrixba; Antimon hozzáadása a Na3SB kialakításához vagy a ritkaföldfémek hozzáadásához ugyanolyan hatással lehet.
Szerkesztette: május Jiang a Mat alumíniumból
A postai idő: augusztus-08-2024
