Rame
Quandu a parte ricca d'aluminiu di a lega d'aluminiu-rame hè 548, a solubilità massima di u rame in l'aluminiu hè 5,65%. Quandu a temperatura scende à 302, a solubilità di u rame hè 0,45%. U rame hè un elementu impurtante di lega è hà un certu effettu di rinfurzamentu di suluzione solida. Inoltre, u CuAl2 precipitatu da l'invecchiamentu hà un effettu di rinfurzamentu di l'invecchiamentu evidente. U cuntenutu di rame in e leghe d'aluminiu hè generalmente trà 2,5% è 5%, è l'effettu di rinfurzamentu hè megliu quandu u cuntenutu di rame hè trà 4% è 6,8%, dunque u cuntenutu di rame di a maiò parte di e leghe di duraluminu hè in questu intervallu. E leghe d'aluminiu-rame ponu cuntene menu siliciu, magnesiu, manganese, cromu, zincu, ferru è altri elementi.
Siliciu
Quandu a parte ricca d'aluminiu di u sistema di lega Al-Si hà una temperatura eutettica di 577, a solubilità massima di u siliciu in a suluzione solida hè di 1,65%. Ancu s'è a solubilità diminuisce cù a diminuzione di a temperatura, ste leghe generalmente ùn ponu esse rinfurzate da u trattamentu termicu. A lega d'aluminiu-siliciu hà eccellenti proprietà di fusione è resistenza à a corrosione. Sè u magnesiu è u siliciu sò aghjunti à l'aluminiu à u listessu tempu per furmà una lega d'aluminiu-magnesiu-siliciu, a fase di rinfurzamentu hè MgSi. U rapportu di massa di magnesiu à u siliciu hè 1,73: 1. Quandu si cuncepisce a cumpusizione di a lega Al-Mg-Si, u cuntenutu di magnesiu è siliciu hè cunfiguratu in questu rapportu nantu à a matrice. Per migliurà a resistenza di alcune leghe Al-Mg-Si, si aghjusta una quantità adatta di rame, è si aghjusta una quantità adatta di cromu per cumpensà l'effetti avversi di u rame nantu à a resistenza à a corrosione.
A massima solubilità di Mg2Si in aluminiu in a parte ricca d'aluminiu di u diagramma di fase d'equilibriu di u sistema di lega Al-Mg2Si hè 1,85%, è a decelerazione hè chjuca quandu a temperatura diminuisce. In e leghe d'aluminiu deformate, l'aghjunta di siliciu solu à l'aluminiu hè limitata à i materiali di saldatura, è l'aghjunta di siliciu à l'aluminiu hà ancu un certu effettu di rinfurzamentu.
Magnesiu
Ancu s'è a curva di sulubilità mostra chì a sulubilità di u magnesiu in l'aluminiu diminuisce assai cù a diminuzione di a temperatura, u cuntenutu di magnesiu in a maiò parte di e leghe d'aluminiu deformate industriali hè menu di 6%. U cuntenutu di siliciu hè ancu bassu. Stu tipu di lega ùn pò esse rinfurzata da u trattamentu termicu, ma hà una bona saldabilità, una bona resistenza à a corrosione è una resistenza media. U rinfurzamentu di l'aluminiu da u magnesiu hè evidenti. Per ogni aumentu di 1% di magnesiu, a resistenza à a trazione aumenta di circa 34 MPa. Sè si aghjusta menu di 1% di manganese, l'effettu di rinfurzamentu pò esse supplementatu. Dunque, l'aghjunta di manganese pò riduce u cuntenutu di magnesiu è riduce a tendenza à a frattura à caldu. Inoltre, u manganese pò ancu precipità uniformemente i cumposti Mg5Al8, migliurendu a resistenza à a corrosione è e prestazioni di saldatura.
Manganese
Quandu a temperatura eutettica di u diagramma di fase d'equilibriu pianu di u sistema di lega Al-Mn hè 658, a solubilità massima di u manganese in a suluzione solida hè 1,82%. A resistenza di a lega aumenta cù l'aumentu di a solubilità. Quandu u cuntenutu di manganese hè 0,8%, l'allungamentu righjunghje u valore massimu. A lega Al-Mn hè una lega senza indurimentu per invecchiamento, vale à dì, ùn pò esse rinfurzata da u trattamentu termicu. U manganese pò impedisce u prucessu di ricristallizazione di e leghe d'aluminiu, aumentà a temperatura di ricristallizazione è raffinà significativamente i grani ricristallizzati. A raffinazione di i grani ricristallizzati hè principalmente dovuta à u fattu chì e particelle disperse di cumposti MnAl6 impediscenu a crescita di i grani ricristallizzati. Un'altra funzione di MnAl6 hè di dissolve u ferru impuru per furmà (Fe, Mn)Al6, riducendu l'effetti dannosi di u ferru. U manganese hè un elementu impurtante in e leghe d'aluminiu. Pò esse aghjuntu solu per furmà una lega binaria Al-Mn. Più spessu, hè aghjuntu inseme cù altri elementi di lega. Dunque, a maiò parte di e leghe d'aluminiu cuntenenu manganese.
Zingu
A sulubilità di u zincu in l'aluminiu hè di 31,6% à 275 in a parte ricca d'aluminiu di u diagramma di fase d'equilibriu di u sistema di lega Al-Zn, mentre chì a so sulubilità cala à 5,6% à 125. L'aghjunta di zincu solu à l'aluminiu hà un miglioramentu assai limitatu di a resistenza di a lega d'aluminiu in cundizioni di deformazione. À u listessu tempu, ci hè una tendenza à a frattura per corrosione sottu stress, limitendu cusì a so applicazione. L'aghjunta di zincu è magnesiu à l'aluminiu à u listessu tempu forma a fase di rinfurzamentu Mg/Zn2, chì hà un effettu di rinfurzamentu significativu nantu à a lega. Quandu u cuntenutu di Mg/Zn2 hè aumentatu da 0,5% à 12%, a resistenza à a trazione è a resistenza à u snervamentu ponu esse aumentate significativamente. In e leghe d'aluminiu superdure induve u cuntenutu di magnesiu supera a quantità necessaria per furmà a fase Mg/Zn2, quandu u rapportu trà zincu è magnesiu hè cuntrullatu à circa 2,7, a resistenza à a frattura per corrosione sottu stress hè a più grande. Per esempiu, l'aghjunta di elementu di rame à Al-Zn-Mg forma una lega di serie Al-Zn-Mg-Cu. L'effettu di rinfurzamentu di a basa hè u più grande trà tutte e leghe d'aluminiu. Hè ancu un materiale impurtante di lega d'aluminiu in l'industria aerospaziale, aeronautica è elettrica.
Ferru è siliciu
U ferru hè aghjuntu cum'è elementi di lega in e leghe d'aluminiu battuto di a serie Al-Cu-Mg-Ni-Fe, è u siliciu hè aghjuntu cum'è elementi di lega in l'aluminiu battuto di a serie Al-Mg-Si è in e barre di saldatura di a serie Al-Si è e leghe di fusione d'aluminiu-siliciu. In e leghe d'aluminiu di basa, u siliciu è u ferru sò elementi d'impurità cumuni, chì anu un impattu significativu nantu à e proprietà di a lega. Esistenu principalmente cum'è FeCl3 è siliciu liberu. Quandu u siliciu hè più grande di u ferru, si forma a fase β-FeSiAl3 (o Fe2Si2Al9), è quandu u ferru hè più grande di u siliciu, si forma α-Fe2SiAl8 (o Fe3Si2Al12). Quandu u rapportu trà ferru è siliciu hè impropriu, questu pruvucarà crepe in a fusione. Quandu u cuntenutu di ferru in l'aluminiu fusu hè troppu altu, a fusione diventerà fragile.
Titaniu è Boru
U titaniu hè un elementu additivu cumunimenti adupratu in e leghe d'aluminiu, aghjuntu in forma di lega maestra Al-Ti o Al-Ti-B. U titaniu è l'aluminiu formanu a fase TiAl2, chì diventa un core micca spontaneu durante a cristallizazione è ghjoca un rolu in u raffinamentu di a struttura di fusione è di a struttura di saldatura. Quandu e leghe Al-Ti subiscenu una reazione di pacchettu, u cuntenutu criticu di titaniu hè di circa 0,15%. Se u boru hè presente, u rallentamentu hè chjucu cum'è 0,01%.
Cromu
U cromu hè un elementu additivu cumunu in e serie Al-Mg-Si, a serie Al-Mg-Zn, è e leghe di a serie Al-Mg. À 600 °C, a solubilità di u cromu in l'aluminiu hè di 0,8%, è hè basicamente insolubile à temperatura ambiente. U cromu forma cumposti intermetallici cum'è (CrFe)Al7 è (CrMn)Al12 in l'aluminiu, chì impediscenu u prucessu di nucleazione è di crescita di a ricristallizazione è anu un certu effettu di rinfurzamentu nantu à a lega. Pò ancu migliurà a tenacità di a lega è riduce a suscettibilità à a frattura di a corrosione sottu stress.
Tuttavia, u situ aumenta a sensibilità di tempra, rendendu u film anodizatu giallu. A quantità di cromu aghjuntu à e leghe d'aluminiu generalmente ùn supera micca u 0,35%, è diminuisce cù l'aumentu di l'elementi di transizione in a lega.
Stronziu
U stronziu hè un elementu tensioattivu chì pò cambià u cumpurtamentu di e fasi di cumposti intermetallici cristallograficamente. Dunque, u trattamentu di mudificazione cù l'elementu di stronziu pò migliurà a lavorabilità plastica di a lega è a qualità di u pruduttu finale. Per via di u so longu tempu di mudificazione efficace, u bon effettu è a riproducibilità, u stronziu hà rimpiazzatu l'usu di sodiu in e leghe di fusione Al-Si in l'ultimi anni. L'aghjunta di 0,015% ~ 0,03% di stronziu à a lega d'aluminiu per l'estrusione trasforma a fase β-AlFeSi in u lingotto in fase α-AlFeSi, riducendu u tempu di omogeneizazione di u lingotto di 60% ~ 70%, migliurendu e proprietà meccaniche è a lavorabilità plastica di i materiali; migliurendu a rugosità superficiale di i prudutti.
Per e leghe d'aluminiu deformate à altu cuntenutu di siliciu (10% ~ 13%), l'aghjuntu di 0,02% ~ 0,07% d'elementu di stronziu pò riduce i cristalli primari à u minimu, è e proprietà meccaniche sò ancu significativamente migliurate. A resistenza à a trazione бb hè aumentata da 233MPa à 236MPa, è a resistenza à u snervamentu б0,2 hè aumentata da 204MPa à 210MPa, è l'allungamentu б5 hè aumentatu da 9% à 12%. L'aghjuntu di stronziu à a lega Al-Si ipereutettica pò riduce a dimensione di e particelle di siliciu primarie, migliurà e proprietà di trasfurmazione di a plastica è permette una laminazione liscia à caldu è à fretu.
Zirconiu
U zirconiu hè ancu un additivu cumunu in e leghe d'aluminiu. In generale, a quantità aghjunta à e leghe d'aluminiu hè 0,1% ~ 0,3%. U zirconiu è l'aluminiu formanu cumposti ZrAl3, chì ponu impedisce u prucessu di ricristallizazione è affinà i grani ricristallizzati. U zirconiu pò ancu affinà a struttura di a fusione, ma l'effettu hè più chjucu chè u titaniu. A presenza di zirconiu riducerà l'effettu di raffinazione di i grani di u titaniu è di u boru. In e leghe Al-Zn-Mg-Cu, postu chì u zirconiu hà un effettu più chjucu nantu à a sensibilità à u tempra chè u cromu è u manganese, hè apprupriatu aduprà u zirconiu invece di u cromu è di u manganese per affinà a struttura ricristallizzata.
Elementi di terre rare
L'elementi di terre rare sò aghjunti à e leghe d'aluminiu per aumentà u superraffreddamentu di i cumpunenti durante a fusione di a lega d'aluminiu, affinà i grani, riduce a spaziatura di i cristalli secundarii, riduce i gasi è l'inclusioni in a lega, è tendenu à sferoidizà a fase d'inclusione. Pò ancu riduce a tensione superficiale di a fusione, aumentà a fluidità è facilità a fusione in lingotti, ciò chì hà un impattu significativu nantu à e prestazioni di u prucessu. Hè megliu aghjunghje diverse terre rare in una quantità di circa 0,1%. L'aghjunta di terre rare miste (La-Ce-Pr-Nd miste, ecc.) riduce a temperatura critica per a furmazione di a zona G?P invechjata in a lega Al-0,65%Mg-0,61%Si. E leghe d'aluminiu chì cuntenenu magnesiu ponu stimulà u metamorfismu di l'elementi di terre rare.
Impurità
U vanadiu forma u cumpostu refrattariu VAl11 in e leghe d'aluminiu, chì ghjoca un rolu in a raffinazione di i grani durante u prucessu di fusione è di colata, ma u so rolu hè più chjucu chè quellu di u titaniu è di u zirconiu. U vanadiu hà ancu l'effettu di raffinà a struttura ricristallizzata è di aumentà a temperatura di ricristallizazione.
A solubilità solida di u calciu in e leghe d'aluminiu hè estremamente bassa, è forma un cumpostu CaAl4 cù l'aluminiu. U calciu hè un elementu superplasticu di e leghe d'aluminiu. Una lega d'aluminiu cù circa 5% di calciu è 5% di manganese hà superplasticità. U calciu è u siliciu formanu CaSi, chì hè insolubile in l'aluminiu. Siccomu a quantità di siliciu in soluzione solida hè ridutta, a cunduttività elettrica di l'aluminiu puru industriale pò esse ligeramente migliorata. U calciu pò migliurà e prestazioni di taglio di e leghe d'aluminiu. CaSi2 ùn pò micca rinfurzà e leghe d'aluminiu per via di u trattamentu termicu. Tracce di calciu sò utili per rimuovere l'idrogenu da l'aluminiu fusu.
L'elementi di piombu, stagnu è bismutu sò metalli à bassu puntu di fusione. A so solubilità solida in l'aluminiu hè chjuca, ciò chì riduce ligeramente a resistenza di a lega, ma pò migliurà e prestazioni di taglio. U bismutu si espande durante a solidificazione, ciò chì hè beneficu per l'alimentazione. L'aghjunta di bismutu à leghe à altu cuntenutu di magnesiu pò prevene a fragilizazione di u sodiu.
L'antimoniu hè principalmente adupratu cum'è mudificatore in e leghe d'aluminiu fusu, è hè raramente adupratu in e leghe d'aluminiu deformate. Rimpiazzate u bismutu solu in a lega d'aluminiu deformata Al-Mg per impedisce a fragilizazione di u sodiu. L'elementu d'antimoniu hè aghjuntu à alcune leghe Al-Zn-Mg-Cu per migliurà e prestazioni di i prucessi di pressatura à caldu è à fretu.
U berilliu pò migliurà a struttura di u film d'ossidu in e leghe d'aluminiu deformate è riduce e perdite per combustione è l'inclusioni durante a fusione è a colata. U berilliu hè un elementu tossicu chì pò causà avvelenamentu allergicu in l'omu. Dunque, u berilliu ùn pò esse cuntenutu in leghe d'aluminiu chì venenu in cuntattu cù alimenti è bevande. U cuntenutu di berilliu in i materiali di saldatura hè generalmente cuntrullatu sottu à 8 μg / ml. E leghe d'aluminiu aduprate cum'è substrati di saldatura devenu ancu cuntrullà u cuntenutu di berilliu.
U sodiu hè guasi insolubile in l'aluminiu, è a massima solubilità solida hè menu di 0,0025%. U puntu di fusione di u sodiu hè bassu (97,8 ℃), quandu u sodiu hè presente in a lega, hè adsorbitu nantu à a superficia di a dendriti o u cunfine di u granu durante a solidificazione, durante u trattamentu à caldu, u sodiu nantu à u cunfine di u granu forma un stratu di adsorbimentu liquidu, risultendu in cracking fragile, a furmazione di cumposti NaAlSi, ùn esiste micca sodiu liberu, è ùn produce micca "sodiu fragile".
Quandu u cuntenutu di magnesiu supera u 2%, u magnesiu leva u siliciu è precipita u sodiu liberu, risultendu in "fragilità di sodiu". Dunque, a lega d'aluminiu à altu cuntenutu di magnesiu ùn hè micca permessa di utilizà u flussu di sale di sodiu. I metudi per prevene a "fragilità di sodiu" includenu a clorurazione, chì face chì u sodiu formi NaCl è hè scaricatu in a scoria, aghjunghjendu bismutu per furmà Na2Bi è entrendu in a matrice metallica; aghjunghjendu antimoniu per furmà Na3Sb o aghjunghjendu terre rare pò ancu avè u listessu effettu.
Editatu da May Jiang da MAT Aluminum
Data di publicazione: 8 d'aostu 2024
