медзь
Калі багатая алюмініем частка алюмініева-меднага сплаву складае 548, максімальная растваральнасць медзі ў алюмініі складае 5,65%. Калі тэмпература апускаецца да 302, растваральнасць медзі складае 0,45%. Медзь з'яўляецца важным элементам сплаву і мае пэўны эфект умацавання цвёрдага раствора. Акрамя таго, CuAl2, выкладзены ў выніку старэння, мае відавочны эфект узмацнення старэння. Утрыманне медзі ў алюмініевых сплавах звычайна складае ад 2,5% да 5%, а эфект умацавання найлепшы, калі ўтрыманне медзі складае ад 4% да 6,8%, таму ўтрыманне медзі ў большасці дзюралюмініевых сплаваў знаходзіцца ў гэтым дыяпазоне. Алюмінева-медныя сплавы могуць утрымліваць менш крэмнія, магнію, марганца, хрому, цынку, жалеза і іншых элементаў.
Крэмній
Калі багатая алюмініем частка сістэмы сплаву Al-Si мае эўтэктычную тэмпературу 577, максімальная растваральнасць крэмнія ў цвёрдым растворы складае 1,65%. Хоць растваральнасць памяншаецца з паніжэннем тэмпературы, гэтыя сплавы звычайна не могуць быць умацаваны тэрмічнай апрацоўкай. Алюмініева-крэмніевы сплаў валодае выдатнымі ліцейнымі ўласцівасцямі і ўстойлівасцю да карозіі. Калі да алюмінію адначасова дадаваць магній і крэмній для адукацыі сплаву алюмінію, магнію і крэмнію, фазай умацавання з'яўляецца MgSi. Масавыя суадносіны магнію і крэмнію 1,73:1. Пры распрацоўцы складу сплаву Al-Mg-Si ўтрыманне магнію і крэмнію наладжваецца ў такім суадносінах на матрыцы. Для павышэння трываласці некаторых сплаваў Al-Mg-Si дадаецца адпаведная колькасць медзі і адпаведная колькасць хрому, каб кампенсаваць негатыўны ўплыў медзі на каразійную ўстойлівасць.
Максімальная растваральнасць Mg2Si ў алюмініі ў багатай алюмініем частцы раўнаважнай фазавай дыяграмы сістэмы сплаву Al-Mg2Si складае 1,85%, а запаволенне невялікае пры паніжэнні тэмпературы. У дэфармаваных алюмініевых сплавах даданне толькі крэмнію ў алюміній абмяжоўваецца зварачнымі матэрыяламі, а даданне крэмнію ў алюміній таксама аказвае пэўны ўмацоўваючы эфект.
магній
Нягледзячы на тое, што крывая растваральнасці паказвае, што растваральнасць магнію ў алюмініі значна памяншаецца з паніжэннем тэмпературы, утрыманне магнію ў большасці прамысловых дэфармаваных алюмініевых сплаваў складае менш за 6%. Утрыманне крэмнія таксама нізкае. Гэты тып сплаву не можа быць умацаваны тэрмічнай апрацоўкай, але мае добрую свариваемость, добрую ўстойлівасць да карозіі і сярэднюю трываласць. Ўмацаванне алюмінія магніем відавочна. На кожны 1% павелічэння магнію трываласць на разрыў павялічваецца прыблізна на 34 МПа. Пры даданні марганца менш за 1% ўмацоўвае эфект можна дапоўніць. Такім чынам, даданне марганца можа паменшыць утрыманне магнію і знізіць тэндэнцыю да гарачых расколін. Акрамя таго, марганец можа таксама раўнамерна асаджваць злучэнні Mg5Al8, паляпшаючы каразійную ўстойлівасць і прадукцыйнасць зваркі.
Марганец
Калі эўтэктычная тэмпература плоскай раўнаважнай фазавай дыяграмы сістэмы сплаву Al-Mn роўная 658, максімальная растваральнасць марганца ў цвёрдым растворы складае 1,82%. Трываласць сплаву павялічваецца з павелічэннем растваральнасці. Пры змесце марганца 0,8% падаўжэнне дасягае максімальнага значэння. Сплаў Al-Mn з'яўляецца нестарэючым сплавам, гэта значыць ён не можа быць умацаваны тэрмічнай апрацоўкай. Марганец можа прадухіліць працэс рэкрышталізацыі алюмініевых сплаваў, павысіць тэмпературу рэкрышталізацыі і значна ачысціць рэкрышталізаваныя збожжа. Драбненне рэкрышталізаваных зерняў адбываецца галоўным чынам з-за таго, што дысперсныя часціцы злучэнняў MnAl6 перашкаджаюць росту рэкрышталізаваных зерняў. Іншая функцыя MnAl6 - раствараць прымешка жалеза з адукацыяй (Fe, Mn)Al6, памяншаючы шкоднае ўздзеянне жалеза. Марганец з'яўляецца важным элементам у алюмініевых сплавах. Яго можна дадаваць асобна, каб утварыць бінарны сплаў Al-Mn. Часцей за ўсё яго дадаюць разам з іншымі легіруючымі элементамі. Такім чынам, большасць алюмініевых сплаваў змяшчае марганец.
цынк
Растваральнасць цынку ў алюмініі складае 31,6% пры 275 у багатай алюмініем частцы раўнаважнай фазавай дыяграмы сістэмы сплаву Al-Zn, у той час як яго растваральнасць падае да 5,6% пры 125. Даданне аднаго цынку да алюмінію мае вельмі абмежаванае паляпшэнне трываласць алюмініевага сплаву ва ўмовах дэфармацыі. У той жа час існуе тэндэнцыя да каразійнага расколіны пад напругай, што абмяжоўвае яго прымяненне. Адначасовае даданне цынку і магнію да алюмінію ўтварае ўмацоўваючую фазу Mg/Zn2, якая аказвае значнае ўмацоўвае дзеянне на сплаў. Калі ўтрыманне Mg/Zn2 павялічваецца з 0,5% да 12%, трываласць на разрыў і мяжа цякучасці могуць быць значна павялічаны. У звышцвёрдых алюмініевых сплавах, у якіх утрыманне магнію перавышае неабходную колькасць для ўтварэння фазы Mg/Zn2, калі суадносіны цынку і магнію кантралюецца на ўзроўні каля 2,7, устойлівасць да каразійнага расколіны пад напругай найбольшая. Напрыклад, даданне элемента медзі да Al-Zn-Mg утварае сплаў серыі Al-Zn-Mg-Cu. Эфект умацавання падставы найбольшы сярод усіх алюмініевых сплаваў. Гэта таксама важны матэрыял з алюмініевага сплаву ў аэракасмічнай, авіяцыйнай прамысловасці і электраэнергетыцы.
Жалеза і крэмній
Жалеза дадаецца ў якасці легіруючых элементаў у каваныя алюмініевыя сплавы серыі Al-Cu-Mg-Ni-Fe, а крэмній дадаецца ў якасці легіруючых элементаў у каваны алюміній серыі Al-Mg-Si і ў зварачныя стрыжні серыі Al-Si і алюмініева-крэмніевае ліццё сплавы. У базавых алюмініевых сплавах крэмній і жалеза з'яўляюцца агульнымі прымешкамі, якія аказваюць істотны ўплыў на ўласцівасці сплаву. У асноўным яны існуюць у выглядзе FeCl3 і вольнага крэмнію. Калі крэмній большы за жалеза, утвараецца фаза β-FeSiAl3 (або Fe2Si2Al9), а калі жалеза большы за крэмній, утвараецца α-Fe2SiAl8 (або Fe3Si2Al12). Калі суадносіны жалеза і крэмнія неналежныя, гэта прывядзе да расколін у адліўцы. Калі ўтрыманне жалеза ў літым алюмініі занадта высокае, адліўка стане далікатнай.
Тытан і бор
Тытан з'яўляецца звычайна выкарыстоўваным дадатковым элементам у алюмініевых сплавах, які дадаецца ў выглядзе лігатуры Al-Ti або Al-Ti-B. Тытан і алюміній утвараюць фазу TiAl2, якая становіцца неспантанным ядром падчас крышталізацыі і гуляе ролю ў рафінаванні структуры адліўкі і структуры зварнога шва. Калі сплавы Al-Ti падвяргаюцца пакетнай рэакцыі, крытычнае ўтрыманне тытана складае каля 0,15%. Калі бор прысутнічае, запаволенне складае ўсяго 0,01%.
Хром
Хром з'яўляецца звычайнай дабаўкай у сплавах серыі Al-Mg-Si, Al-Mg-Zn і Al-Mg. Пры 600°C растваральнасць хрому ў алюмініі складае 0,8%, і ён у асноўным нерастваральны пры пакаёвай тэмпературы. Хром утварае ў алюмініі інтэрметалідныя злучэнні, такія як (CrFe)Al7 і (CrMn)Al12, якія перашкаджаюць працэсу зараджэння і росту рэкрышталізацыі і аказваюць пэўны ўмацоўваючы эфект на сплаў. Гэта можа таксама палепшыць трываласць сплаву і паменшыць успрымальнасць да каразійнага расколіны пад напругай.
Аднак сайт павышае адчувальнасць да гашэння, робячы анадаваную плёнку жоўтай. Колькасць хрому, які дадаецца ў алюмініевыя сплавы, звычайна не перавышае 0,35% і памяншаецца з павелічэннем пераходных элементаў у сплаве.
Стронцый
Стронцый з'яўляецца павярхоўна-актыўным элементам, які можа крышталяграфічна змяняць паводзіны фаз інтэрметалідных злучэнняў. Такім чынам, мадыфікацыйная апрацоўка элементам стронцыю можа палепшыць пластычную працаздольнасць сплаву і якасць канчатковага прадукту. Дзякуючы доўгаму эфектыўнаму часу мадыфікацыі, добраму эфекту і ўзнаўляльнасці, у апошнія гады стронцый замяніў выкарыстанне натрыю ў ліцейных сплавах Al-Si. Даданне 0,015% ~ 0,03% стронцыю ў алюмініевы сплаў для экструзіі ператварае фазу β-AlFeSi ў злітку ў фазу α-AlFeSi, памяншаючы час гамагенізацыі злітка на 60% ~ 70%, паляпшаючы механічныя ўласцівасці і пластычную перапрацоўку матэрыялаў; паляпшэнне шурпатасці паверхні вырабаў.
Для дэфармаваных алюмініевых сплаваў з высокім утрыманнем крэмнію (10%~13%) даданне 0,02%~0,07% элемента стронцыю можа звесці першасныя крышталі да мінімуму, і механічныя ўласцівасці таксама значна паляпшаюцца. Мяжа трываласці на разрыў бб павялічана з 233 МПа да 236 МПа, а мяжа цякучасці б0,2 павялічана з 204 МПа да 210 МПа, адноснае падаўжэнне б5 павялічана з 9% да 12%. Даданне стронцыю ў заэўтэктычны сплаў Al-Si можа паменшыць памер часціц першаснага крэмнію, палепшыць пластычныя ўласцівасці апрацоўкі і забяспечыць гладкую гарачую і халодную пракатку.
Цырконій
Цырконій таксама з'яўляецца звычайнай дабаўкай у алюмініевых сплавах. Як правіла, колькасць дадаванага ў алюмініевыя сплавы складае 0,1%~0,3%. Цырконій і алюміній утвараюць злучэнні ZrAl3, якія могуць перашкаджаць працэсу перакрышталізацыі і ачышчаць перакрышталізаваныя збожжа. Цырконій таксама можа палепшыць структуру адліўкі, але эфект меншы, чым тытан. Наяўнасць цырконія знізіць ачышчальны эфект тытана і бору. У сплавах Al-Zn-Mg-Cu, паколькі цырконій мае меншы ўплыў на адчувальнасць да загартоўкі, чым хром і марганец, мэтазгодна выкарыстоўваць цырконій замест хрому і марганца для ачысткі рэкрышталізаванай структуры.
Рэдказямельныя элементы
Рэдказямельныя элементы дадаюцца ў алюмініевыя сплавы для павелічэння пераахаладжэння кампанентаў падчас ліцця алюмініевага сплаву, ачысткі збожжа, памяншэння адлегласці паміж другаснымі крышталямі, памяншэння колькасці газаў і ўключэнняў у сплаве і імкнення да сфероидизации фазы ўключэнняў. Гэта таксама можа паменшыць павярхоўнае нацяжэнне расплаву, павялічыць цякучасць і палегчыць ліццё ў зліткі, што істотна ўплывае на прадукцыйнасць працэсу. Лепш дадаваць розныя рэдказямельныя рэчывы ў колькасці каля 0,1%. Даданне змешаных рэдказямельных элементаў (змешаных La-Ce-Pr-Nd і г.д.) зніжае крытычную тэмпературу для фарміравання зоны старэння G?P у сплаве Al-0,65%Mg-0,61%Si. Алюмініевыя сплавы, якія змяшчаюць магній, могуць стымуляваць метамарфізм рэдказямельных элементаў.
Прымешка
Ванадый утварае тугаплаўкую сумесь VAl11 у алюмініевых сплавах, якая гуляе пэўную ролю ў рафінаванні зерняў у працэсе плаўкі і ліцця, але яго роля меншая, чым у тытана і цырконія. Ванадый таксама аказвае эфект рафінавання рэкрышталізаванай структуры і павышэння тэмпературы рэкрышталізацыі.
Цвёрдая растваральнасць кальцыя ў алюмініевых сплавах надзвычай нізкая, і ён утварае злучэнне CaAl4 з алюмініем. Кальцый - звышпластычны элемент алюмініевых сплаваў. Алюмініевы сплаў з прыкладна 5% кальцыя і 5% марганца валодае звышпластычнасцю. Кальцый і крэмній утвараюць CaSi, які нерастваральны ў алюмініі. Паколькі колькасць крэмнію ў цвёрдым растворы памяншаецца, электраправоднасць прамысловага чыстага алюмінія можа быць крыху палепшана. Кальцый можа палепшыць рэжучыя характарыстыкі алюмініевых сплаваў. CaSi2 не можа ўмацоўваць алюмініевыя сплавы шляхам тэрмічнай апрацоўкі. Слядовыя колькасці кальцыя карысныя для выдалення вадароду з расплаўленага алюмінія.
Свінец, волава і вісмут - металы з нізкай тэмпературай плаўлення. Іх цвёрдая растваральнасць у алюмініі невялікая, што нязначна зніжае трываласць сплаву, але можа палепшыць характарыстыкі рэзкі. Вісмут пашыраецца падчас застывання, што спрыяльна для кармлення. Даданне вісмута ў сплавы з высокім утрыманнем магнію можа прадухіліць натрыевую далікатнасць.
Сурма ў асноўным выкарыстоўваецца ў якасці мадыфікатара ў літых алюмініевых сплавах і рэдка выкарыстоўваецца ў дэфармаваных алюмініевых сплавах. Замяняйце вісмут толькі ў дэфармаваным алюмініевым сплаве Al-Mg, каб прадухіліць натрыевую далікатнасць. Элемент сурмы дадаецца ў некаторыя сплавы Al-Zn-Mg-Cu для паляпшэння прадукцыйнасці працэсаў гарачага і халоднага прэсавання.
Берылій можа палепшыць структуру аксіднай плёнкі ў дэфармаваных алюмініевых сплавах і паменшыць страты пры гарэнні і ўключэнні падчас плаўлення і ліцця. Берылій - таксічны элемент, здольны выклікаць алергічныя атручвання ў чалавека. Такім чынам, берылій не можа ўтрымлівацца ў алюмініевых сплавах, якія кантактуюць з ежай і напоямі. Змест берылію ў зварачных матэрыялах звычайна кантралюецца ніжэй за 8 мкг/мл. Алюмініевыя сплавы, якія выкарыстоўваюцца ў якасці зварачных падкладак, таксама павінны кантраляваць утрыманне берылію.
Натрый амаль не раствараецца ў алюмініі, а максімальная растваральнасць у цвёрдых рэчывах складае менш за 0,0025%. тэмпература плаўлення натрыю нізкая (97,8 ℃), калі натрый прысутнічае ў сплаве, ён адсарбуецца на паверхні дендрытаў або на мяжы зерняў падчас зацвярдзення, падчас гарачай апрацоўкі натрый на мяжы зерняў утварае вадкі адсарбцыйны пласт, што прыводзіць да далікатнага парэпання, утварэння злучэнняў NaAlSi, вольнага натрыю не існуе і не стварае «крохкага натрыю».
Калі ўтрыманне магнію перавышае 2%, магній забірае крэмній і асаджвае свабодны натрый, што прыводзіць да «ломкасці натрыю». Такім чынам, алюмініевы сплаў з высокім утрыманнем магнію не дазваляецца выкарыстоўваць флюс натрыевай солі. Метады прадухілення «натрыевай далікатнасці» ўключаюць хлараванне, якое прымушае натрый утвараць NaCl і выкідвацца ў дзындра, дадаючы вісмут з адукацыяй Na2Bi і трапляючы ў металічную матрыцу; даданне сурмы з адукацыяй Na3Sb або даданне рэдказямельных элементаў таксама можа мець той жа эфект.
Пад рэдакцыяй Мэй Цзян з MAT Aluminium
Час публікацыі: 8 жніўня 2024 г
