תפקידם של אלמנטים שונים בסגסוגות אלומיניום

נְחוֹשֶׁת

כאשר החלק העשיר באלומיניום של סגסוגת אלומיניום-נחושת הוא 548, המסיסות המרבית של הנחושת באלומיניום היא 5.65%. כאשר הטמפרטורה יורדת ל 302, המסיסות של הנחושת היא 0.45%. נחושת היא אלמנט סגסוגת חשוב ויש לו אפקט חיזוק פתרונות מוצק מסוים. בנוסף, ל- CUAL2 שנמצאת על ידי הזדקנות יש השפעה מחזקת מזדקנת ברורה. תכולת הנחושת בסגסוגות אלומיניום היא בדרך כלל בין 2.5% ל -5%, ואפקט החיזוק הוא הטוב ביותר כאשר תוכן הנחושת הוא בין 4% ל 6.8%, כך שתכולת הנחושת של מרבית סגסוגות הדורומין נמצאת בטווח זה. סגסוגות אלומיניום-נחושת יכולות להכיל פחות סיליקון, מגנזיום, מנגן, כרום, אבץ, ברזל ואלמנטים אחרים.

סִילִיקוֹן

כאשר לחלק העשיר באלומיניום של מערכת סגסוגת AL-SI יש טמפרטורה אאוטקטית של 577, המסיסות המרבית של הסיליקון בתמיסה המוצקה היא 1.65%. למרות שהמסיסות פוחתת עם ירידה בטמפרטורה, בדרך כלל לא ניתן לחזק את הסגסוגות הללו על ידי טיפול בחום. לסגסוגת אלומיניום-סיליקון יש תכונות יציקה מצוינות ועמידות בפני קורוזיה. אם מגנזיום וסיליקון מתווספים לאלומיניום בו זמנית ליצירת סגסוגת אלומיניום-מגניום-סיליקון, שלב החיזוק הוא MGSI. יחס המסה של מגנזיום לסיליקון הוא 1.73: 1. בעת תכנון ההרכב של סגסוגת Al-Mg-Si, תוכן המגנזיום והסיליקון מוגדר ביחס זה על המטריצה. על מנת לשפר את חוזקם של כמה סגסוגות Al-Mg-Si, מתווספים כמות מתאימה של נחושת, ומתווספת כמות מתאימה של כרום כדי לקזז את ההשפעות השליליות של נחושת על עמידות בפני קורוזיה.

המסיסות המרבית של MG2SI באלומיניום בחלק העשיר באלומיניום של תרשים שלב שיווי המשקל של מערכת סגסוגת Al-MG2SI היא 1.85%, וההאטה קטנה ככל שהטמפרטורה פוחתת. בסגסוגות אלומיניום מעוותות, תוספת של סיליקון בלבד לאלומיניום מוגבלת לחומרי ריתוך, ולתוספת סיליקון לאלומיניום יש גם השפעה מחזקת מסוימת.

מגנזיום

למרות שעקומת המסיסות מראה כי המסיסות של המגנזיום באלומיניום פוחתת מאוד ככל שהטמפרטורה פוחתת, תכולת המגנזיום ברוב סגסוגות האלומיניום המעוותות התעשייתיות היא פחות מ -6%. גם תכולת הסיליקון נמוכה. לא ניתן לחזק סוג זה של סגסוגת על ידי טיפול בחום, אך יש לו יכולת ריתוך טובה, עמידות בפני קורוזיה טובה וחוזק בינוני. חיזוק האלומיניום על ידי מגנזיום ברור. עבור כל עלייה של 1% במגנזיום, חוזק המתיחה עולה בכ- 34MPA. אם מוסיפים פחות מ -1% מנגן, ניתן להוסיף את אפקט החיזוק. לכן, הוספת מנגן יכולה להפחית את תכולת המגנזיום ולהפחית את הנטייה של פיצוח חם. בנוסף, מנגן יכול גם לזרז באופן אחיד תרכובות MG5AL8, ולשפר את עמידות בפני קורוזיה וביצועי ריתוך.

מַנגָן

כאשר הטמפרטורה האאוטקטית של תרשים שלב שיווי המשקל השטוח של מערכת הסגסוגת Al-MN היא 658, המסיסות המרבית של המנגן בתמיסה המוצקה היא 1.82%. חוזק הסגסוגת עולה עם העלייה במסיסות. כאשר תוכן המנגן הוא 0.8%, ההתארכות מגיעה לערך המרבי. סגסוגת AL-MN היא סגסוגת התקשות שאינה עולה, כלומר, לא ניתן לחזק אותה על ידי טיפול בחום. מנגן יכול למנוע את תהליך ההתגבשות של סגסוגות אלומיניום, להגביר את טמפרטורת ההתגבשות ולשכלל משמעותית את הדגנים המגובשים מחדש. העידון של דגנים מגובשים מחדש נובע בעיקר מהעובדה שהחלקיקים המפוזרים של תרכובות MNAL6 מפריעות לצמיחת דגנים מגובשים מחדש. פונקציה נוספת של Mnal6 היא להמיס ברזל טומאה ליצירת (Fe, Mn) Al6, ולהפחית את ההשפעות המזיקות של ברזל. מנגן הוא מרכיב חשוב בסגסוגות אלומיניום. ניתן להוסיף אותו לבד ליצירת סגסוגת בינארית של AL-MN. לעתים קרובות יותר, זה מתווסף יחד עם אלמנטים מסגסוגת אחרים. לכן, מרבית סגסוגות האלומיניום מכילות מנגן.

אָבָץ

המסיסות של אבץ באלומיניום היא 31.6% ב 275 בחלק העשיר באלומיניום של דיאגרמת שלב שיווי המשקל של מערכת סגסוגת Al-ZN, בעוד שהמסיסות שלה יורדת ל -5.6% ב 125 חוזק סגסוגת האלומיניום בתנאי עיוות. יחד עם זאת, קיימת נטייה לפיצוח קורוזיה של מתח, ובכך להגביל את יישומה. הוספת אבץ ומגנזיום לאלומיניום בו זמנית מהווה את שלב החיזוק Mg/Zn2, שיש לו השפעה מחזקת משמעותית על הסגסוגת. כאשר תכולת Mg/Zn2 מוגברת מ- 0.5% ל- 12%, ניתן להגדיל משמעותית את חוזק המתיחה וכוח התשואה. בסגסוגות אלומיניום סופרארד בהן תכולת המגנזיום עולה על הכמות הנדרשת ליצירת שלב Mg/Zn2, כאשר היחס בין אבץ למגנזיום נשלט בסביבות 2.7, התנגדות לפיצוח קורוזיה של הלחץ היא הגדולה ביותר. לדוגמה, הוספת אלמנט נחושת ל- AL-ZN-MG יוצרת סגסוגת AL-ZN-MG-CU. אפקט חיזוק הבסיס הוא הגדול ביותר מבין כל סגסוגות האלומיניום. זהו גם חומר סגסוגת אלומיניום חשוב בתעשיית התעופה, תעשיית התעופה ותעשיית הכוח החשמלי.

ברזל וסיליקון

ברזל מתווסף כאלמנטים סגסוגת בסגסוגות אלומיניום מחושל של אל-קו-מ"ג-ני-פה, וסיליקון מתווסף כאלמנטים מסגסוגת בסדרה אל-סי-סי סדרת אלומיניום מחושל ובמוטות ריתוך בסדרה אל-סיס ויציקת אלומיניום-סיליקון סגסוגות. בסגסוגות אלומיניום בסיסיות, סיליקון וברזל הם אלמנטים טומאה נפוצים, שיש להם השפעה משמעותית על תכונות הסגסוגת. הם קיימים בעיקר כ- FECL3 וסיליקון חופשי. כאשר הסיליקון גדול יותר מברזל, נוצר שלב β-fesial3 (או Fe2Si2al9), וכאשר הברזל גדול מסיליקון, נוצר α-fe2sial8 (או Fe3Si2al12). כאשר היחס בין ברזל וסיליקון אינו תקין, הוא יגרום לסדקים ביציקה. כאשר תכולת הברזל באלומיניום יצוק גבוהה מדי, הליהוק יהפוך לשבריר.

טיטניום ובורון

טיטניום הוא אלמנט תוסף נפוץ בסגסוגות אלומיניום, שנוספו בצורה של סגסוגת אב אל-טי או אל-B-B. טיטניום ואלומיניום יוצרים את שלב Tial2, שהופך לליבה לא ספונטנית במהלך ההתגבשות וממלא תפקיד בשכלול מבנה היציקה ומבנה הריתוך. כאשר סגסוגות Al-Ti עוברות תגובת חבילה, התוכן הקריטי של טיטניום הוא בערך 0.15%. אם בורון קיים, ההאטה קטנה כמו 0.01%.

כְּרוֹם

כרום הוא מרכיב תוסף נפוץ בסדרת Al-Mg-Si, סדרת Al-Mg-ZN וסגסוגות סדרות Al-MG. בטמפרטורה של 600 מעלות צלזיוס, המסיסות של הכרום באלומיניום היא 0.8%והיא בעצם אינה מסיסה בטמפרטורת החדר. כרום יוצר תרכובות בין -מטאליות כמו (CRFE) AL7 ו- (CRMN) AL12 באלומיניום, מה שמפריע לתהליך הגרעין והגידול של התגבשות מחדש ויש לו השפעה מחזקת מסוימת על הסגסוגת. זה יכול גם לשפר את הקשיחות של הסגסוגת ולהפחית את הרגישות לפיצוח קורוזיה של לחץ.

עם זאת, האתר מגדיל את הרגישות להרוות, מה שהופך את הסרט האנודייזוז לצהוב. כמות הכרום שנוספה לסגסוגות אלומיניום בדרך כלל אינה עולה על 0.35%, ויורדת עם עליית יסודות המעבר בסגסוגת.

סטרונציום

סטרונציום הוא אלמנט פעיל פני השטח שיכול לשנות את התנהגותם של שלבי תרכובת בין-מטאלית באופן גבישי. לפיכך, טיפול בשינוי באלמנט סטרונציום יכול לשפר את יכולת העבודה הפלסטית של הסגסוגת ואת איכות המוצר הסופי. בשל זמן השינוי האפקטיבי הארוך שלו, השפעה טובה ושחזור, סטרונציום החליף את השימוש בנתרן בסגסוגות היציקה של AL-Si בשנים האחרונות. הוספת 0.015%~ 0.03%סטרונציום לסגסוגת האלומיניום עבור שחול הופכת את שלב ה- β-Alfesi במטיל לשלב α-alfesi, ומפחית את זמן ההומוגניזציה של המטיל ב- 60%~ 70%, תוך שיפור התכונות המכניות ואת יכולת התנהגות הפלסטיק של חומרים; שיפור חספוס פני השטח של המוצרים.

עבור סיליקון גבוה (10%~ 13%) סגסוגות אלומיניום מעוותות, הוספת 0.02%~ 0.07%אלמנט סטרונציום יכול להפחית גבישים ראשוניים למינימום, וגם התכונות המכניות משופרות באופן משמעותי. חוזק המתיחה бB מוגבר מ- 233MPA ל- 236MPA, וחוזק התשואה б0.2 עלה מ- 204MPA ל 210MPA, וההארכה б5 עלתה מ- 9% ל- 12%. הוספת סטרונציום לסגסוגת Al-Si היפראוטקטית יכולה להפחית את גודל חלקיקי הסיליקון הראשוניים, לשפר את תכונות עיבוד הפלסטיק ולאפשר גלגול חם וקור.

זירקוניום

זירקוניום הוא גם תוסף נפוץ בסגסוגות אלומיניום. באופן כללי, הסכום שנוסף לסגסוגות אלומיניום הוא 0.1%~ 0.3%. זירקוניום ואלומיניום יוצרים תרכובות ZRAL3, שיכולות להפריע לתהליך ההתגבשות ולשכלל את הדגנים המגובשים מחדש. זירקוניום יכול גם לשכלל את מבנה היציקה, אך ההשפעה קטנה יותר מטיטניום. נוכחות זירקוניום תפחית את השפעת זיקוק התבואה של טיטניום ובורון. בסגסוגות Al-ZN-MG-CU, מכיוון שלזירקוניום יש השפעה קטנה יותר על הרגישות להרוות מאשר כרום ומנגן, ראוי להשתמש בזירקוניום במקום כרום ומנגן כדי לעדן את המבנה המגובש מחדש.

יסודות אדמה נדירים

אלמנטים נדירים של אדמה מתווספים לסגסוגות אלומיניום כדי להגדיל את קירור העל של רכיב במהלך יציקת סגסוגת אלומיניום, לשכלל גרגרי גרגרים, להפחית את מרווח הגבישים המשני, להפחית גזים ותכלילים בסגסוגת ולנוטים לסדר את שלב ההכללה. זה יכול גם להפחית את מתח פני השטח של ההמסה, להגביר את הנזילות ולהקל על היציקה למטילי מטילי, שיש להם השפעה משמעותית על ביצועי התהליך. עדיף להוסיף אדמות נדירות שונות בכמות של כ- 0.1%. תוספת של אדמות נדירות מעורבות (מעורבות La-Ce-PR-ND וכו ') מצמצמת את הטמפרטורה הקריטית להיווצרות אזור G? P מזדקנים בסגסוגת SI של AL-0.65%מ"ג -0.61%. סגסוגות אלומיניום המכילות מגנזיום יכולות לעורר את המטמורפיזם של יסודות אדמה נדירים.

טוּמאָה

ונדיום יוצר תרכובת עקשן של VAL11 בסגסוגות אלומיניום, הממלאות תפקיד בזיקוק דגנים במהלך תהליך ההיתוך והליהוק, אך תפקידו קטן מזה של טיטניום וזירקוניום. לוונדיום יש גם השפעה של זיקוק המבנה המגובש והגברת טמפרטורת ההתגבשות.

המסיסות המוצקה של סידן בסגסוגות אלומיניום נמוכה ביותר והיא יוצרת תרכובת Caal4 עם אלומיניום. סידן הוא אלמנט סופרפלסטי של סגסוגות אלומיניום. לסגסוגת אלומיניום עם כ -5% סידן ו -5% מנגן יש סופרפלסטיות. סידן וסיליקון יוצרים CASI, שאינו מסיס באלומיניום. מכיוון שכמות הפיתרון המוצקה של הסיליקון מופחתת, ניתן לשפר מעט את המוליכות החשמלית של אלומיניום טהור תעשייתי. סידן יכול לשפר את ביצועי החיתוך של סגסוגות אלומיניום. CASI2 לא יכול לחזק סגסוגות אלומיניום באמצעות טיפול בחום. כמויות עקבות של סידן מועילות להסרת מימן מאלומיניום מותך.

אלמנטים עופרת, פח וביסמות הם מתכות נקודת התכה נמוכות. המסיסות המוצקה שלהם באלומיניום קטנה, מה שמקטין מעט את חוזק הסגסוגת, אך יכול לשפר את ביצועי החיתוך. ביסמוט מתרחב במהלך ההתמצקות, מה שמועיל להאכלה. הוספת ביסמוט לסגסוגות מגנזיום גבוהות יכולה למנוע התפרקות נתרן.

אנטימון משמש בעיקר כשינוי בסגסוגות אלומיניום יצוקות, ולעתים נדירות משמש בסגסוגות אלומיניום מעוותות. החלף רק את ביסמוט בסגסוגת אלומיניום מעוותת אל-מגה כדי למנוע התפרקות נתרן. אלמנט אנטימון מתווסף לכמה סגסוגות AL-ZN-MG-CU כדי לשפר את הביצועים של תהליכי לחיצה חמים ולחיצה קרה.

Beryllium יכול לשפר את מבנה סרט תחמוצת בסגסוגות אלומיניום מעוותות ולהפחית אובדן ותכלילים בוערים במהלך התכה ויציקה. בריליום הוא אלמנט רעיל שיכול לגרום להרעלה אלרגית אצל בני אדם. לכן, לא ניתן להכיל בריליום בסגסוגות אלומיניום שבאות במגע עם מזון ומשקאות. תכולת הבריליום בחומרי ריתוך נשלטת בדרך כלל מתחת ל 8 מיקרוגרם/מ"ל. סגסוגות אלומיניום המשמשות כמצעי ריתוך צריכים גם לשלוט בתוכן הבריליום.

נתרן כמעט בלתי מסיס באלומיניום, והמסיסות המוצקה המרבית היא פחות מ- 0.0025%. נקודת ההיתוך של נתרן נמוכה (97.8 ℃), כאשר נתרן קיים בסגסוגת, הוא סופג על פני הדנדריט או על גבול התבואה במהלך התמצקות, במהלך עיבוד חם, הנתרן על גבול התבואה יוצר שכבת ספיחה נוזלית, וכתוצאה מכך פיצוח שביר, היווצרות תרכובות נאלסי, לא קיים נתרן חופשי ואינו מייצר "נתרן שביר".

כאשר תכולת המגנזיום עולה על 2%, המגנזיום מסיר את הסיליקון ומפיל נתרן חופשי, וכתוצאה מכך "נתרן שבירות". לפיכך, סגסוגת אלומיניום מגנזיום גבוהה אסורה להשתמש בשטף מלח נתרן. שיטות למניעת "התפרקות נתרן" כוללות כלור, הגורמת לנתרן ליצירת NaCl ומשתחררת לסיגים, מוסיפה ביסמוט ליצירת Na2bi ונכנסים למטריצת המתכת; הוספת אנטימון ליצירת Na3SB או הוספת אדמות נדירות יכולה להיות גם השפעה זהה.

נערך על ידי מאי ג'יאנג ממאט אלומיניום