Rame
Quando la parte ricca di alluminio della lega in alluminio è 548, la solubilità massima del rame in alluminio è del 5,65%. Quando la temperatura scende a 302, la solubilità del rame è dello 0,45%. Il rame è un elemento in lega importante e ha un certo effetto di rafforzamento della soluzione solida. Inoltre, il Cual2 precipitato dall'invecchiamento ha un evidente effetto di rafforzamento dell'invecchiamento. Il contenuto di rame nelle leghe di alluminio è di solito compreso tra il 2,5% e il 5% e l'effetto di rafforzamento è il migliore quando il contenuto di rame è compreso tra il 4% e il 6,8%, quindi il contenuto di rame della maggior parte delle leghe di Duralumin si trova all'interno di questo intervallo. Le leghe in alluminio possono contenere meno silicio, magnesio, manganese, cromo, zinco, ferro e altri elementi.
Silicio
Quando la parte ricca di alluminio del sistema in lega AL-SI ha una temperatura eutettica di 577, la solubilità massima del silicio nella soluzione solida è dell'1,65%. Sebbene la solubilità diminuisca con la temperatura decrescente, queste leghe generalmente non possono essere rafforzate dal trattamento termico. La lega di alluminio-silicio ha eccellenti proprietà di fusione e resistenza alla corrosione. Se il magnesio e il silicio vengono aggiunti all'alluminio contemporaneamente per formare una lega in alluminio-magnesio-silicio, la fase di rafforzamento è MGSI. Il rapporto di massa tra magnesio e silicio è 1,73: 1. Quando si progettano la composizione della lega AL-MG-SI, il contenuto di magnesio e silicio sono configurati in questo rapporto sulla matrice. Al fine di migliorare la resistenza di alcune leghe AL-MG-Si, viene aggiunta una quantità adeguata di rame e viene aggiunta una quantità adeguata di cromo per compensare gli effetti avversi del rame sulla resistenza alla corrosione.
La solubilità massima di MG2SI in alluminio nella parte ricca di alluminio del diagramma di fase di equilibrio del sistema in lega AL-MG2SI è dell'1,85%e la decelerazione è piccola quando la temperatura diminuisce. Nelle leghe di alluminio deformate, l'aggiunta di silicio da solo all'alluminio è limitata ai materiali di saldatura e anche l'aggiunta di silicio all'alluminio ha un certo effetto di rafforzamento.
Magnesio
Sebbene la curva di solubilità mostri che la solubilità del magnesio in alluminio diminuisce notevolmente quando la temperatura diminuisce, il contenuto di magnesio nella maggior parte delle leghe di alluminio deformato industriale è inferiore al 6%. Anche il contenuto di silicio è basso. Questo tipo di lega non può essere rafforzato dal trattamento termico, ma ha una buona saldabilità, una buona resistenza alla corrosione e una resistenza media. Il rafforzamento dell'alluminio da parte del magnesio è ovvio. Per ogni aumento dell'1% di magnesio, la resistenza alla trazione aumenta di circa 34 MPA. Se viene aggiunto meno dell'1% di manganese, l'effetto di rafforzamento può essere integrato. Pertanto, l'aggiunta di manganese può ridurre il contenuto di magnesio e ridurre la tendenza del cracking a caldo. Inoltre, il manganese può anche precipitare uniformemente i composti MG5AL8, migliorando la resistenza alla corrosione e le prestazioni di saldatura.
Manganese
Quando la temperatura eutettica del diagramma di fase di equilibrio piatto del sistema in lega AL-MN è di 658, la solubilità massima del manganese nella soluzione solida è dell'1,82%. La forza della lega aumenta con l'aumento della solubilità. Quando il contenuto di manganese è dello 0,8%, l'allungamento raggiunge il valore massimo. La lega Al-MN è una lega non agevole, cioè non può essere rafforzata dal trattamento termico. Il manganese può prevenire il processo di ricristallizzazione delle leghe di alluminio, aumentare la temperatura di ricristallizzazione e perfezionare in modo significativo i grani ricristallizzati. Il perfezionamento dei grani ricristallizzati è principalmente dovuto al fatto che le particelle disperse dei composti MNAL6 ostacolano la crescita dei grani ricristallizzati. Un'altra funzione di MNAL6 è quella di dissolvere il ferro impurità per formare (Fe, Mn) Al6, riducendo gli effetti dannosi del ferro. Il manganese è un elemento importante nelle leghe di alluminio. Può essere aggiunto da solo per formare una lega binaria AL-MN. Più spesso, viene sommato insieme ad altri elementi legati. Pertanto, la maggior parte delle leghe di alluminio contengono manganese.
Zinco
La solubilità dello zinco in alluminio è del 31,6% a 275 nella parte ricca di alluminio del diagramma di fase di equilibrio del sistema in lega Al-Zn, mentre la sua solubilità scende al 5,6% a 125. Aggiunta di zinco da solo all'alluminio ha un miglioramento molto limitato in La forza della lega di alluminio in condizioni di deformazione. Allo stesso tempo, c'è una tendenza alla corrosione dello stress, limitando così la sua applicazione. L'aggiunta di zinco e magnesio all'alluminio forma contemporaneamente la fase di rafforzamento Mg/Zn2, che ha un effetto di rafforzamento significativo sulla lega. Quando il contenuto di Mg/Zn2 è aumentato dallo 0,5% al 12%, la resistenza alla trazione e la resistenza alla snervamento possono essere significativamente aumentate. Nelle leghe di alluminio superhard in cui il contenuto di magnesio supera la quantità richiesta per formare la fase Mg/Zn2, quando il rapporto tra zinco e magnesio è controllato a circa 2,7, la resistenza alla corrosione dello stress è massima. Ad esempio, l'aggiunta di elemento di rame ad al-Zn-MG forma una lega di serie Al-Zn-MG-Cu. L'effetto di rafforzamento della base è il più grande tra tutte le leghe di alluminio. È anche un importante materiale in lega di alluminio nell'industria aerospaziale, dell'aviazione e dell'energia elettrica.
Ferro e silicio
Il ferro viene aggiunto come elementi legati nelle leghe di alluminio con la serie di al-Cu-Mg-Ni-Fe, e il silicio viene aggiunto come elementi legati nella serie di alumini alla serie AL-MG-SI e nelle aste di saldatura della serie AL-SI e nel casting di alluminio-silicio leghe. Nelle leghe di alluminio di base, il silicio e il ferro sono elementi di impurità comuni, che hanno un impatto significativo sulle proprietà della lega. Esistono principalmente come FECL3 e silicio libero. Quando il silicio è più grande del ferro, si forma una fase β-Fesial3 (o Fe2si2al9) e quando il ferro è più grande del silicio, si forma α-Fe2Sial8 (o Fe3SI2al12). Quando il rapporto tra ferro e silicio è improprio, causerà crepe nella fusione. Quando il contenuto di ferro in alluminio fuso è troppo alto, il casting diventerà fragile.
Titanio e boro
Il titanio è un elemento additivo comunemente usato nelle leghe di alluminio, aggiunto sotto forma di lega principale di al-ti o al-ti-b. Il titanio e l'alluminio formano la fase TIAL2, che diventa un nucleo non spontaneo durante la cristallizzazione e svolge un ruolo nel perfezionare la struttura del fusione e la struttura della saldatura. Quando le leghe AL-TI subiscono una reazione di pacchetto, il contenuto critico del titanio è di circa lo 0,15%. Se è presente il boro, il rallentamento è piccolo dello 0,01%.
Cromo
Il cromo è un elemento additivo comune nella serie AL-MG-SI, nella serie AL-MG-ZN e in leghe della serie AL-MG. A 600 ° C, la solubilità del cromo in alluminio è dello 0,8%ed è sostanzialmente insolubile a temperatura ambiente. Il cromo forma composti intermetallici come (CRFE) AL7 e (CRMN) AL12 in alluminio, che ostacola il processo di nucleazione e crescita della ricristallizzazione e ha un certo effetto di rafforzamento sulla lega. Può anche migliorare la tenacità della lega e ridurre la suscettibilità allo stress di rottura della corrosione.
Tuttavia, il sito aumenta la sensibilità di estinzione, rendendo il film anodizzato giallo. La quantità di cromo aggiunta alle leghe di alluminio generalmente non supera lo 0,35%e diminuisce con l'aumento degli elementi di transizione in lega.
Stronzio
Lo strontium è un elemento attivo superficiale che può cambiare cristalgraficamente il comportamento delle fasi dei composti intermetallici. Pertanto, il trattamento di modifica con elemento stronzio può migliorare la lavorabilità plastica della lega e la qualità del prodotto finale. A causa del suo lungo tempo di modifica efficace, buon effetto e riproducibilità, Strontium ha sostituito l'uso del sodio nelle leghe di fusione di al-SI negli ultimi anni. L'aggiunta di 0,015%~ 0,03%di stronzio alla lega di alluminio per l'estrusione trasforma la fase β-alfesi nel lingotto nella fase α-alfesi, riducendo il tempo di omogeneizzazione del lingotto del 60%~ 70%, migliorando le proprietà meccaniche e la procedura plastica dei materiali; Migliorare la rugosità superficiale dei prodotti.
Per le leghe di alluminio deformate ad alto silicio (10%~ 13%), l'aggiunta di 0,02%~ 0,07%di elemento di stronzio può ridurre al minimo i cristalli primari e anche le proprietà meccaniche sono significativamente migliorate. La resistenza alla trazione бB è aumentata da 233 MPA a 236 MPA e la resistenza alla snervamento б0.2 è aumentata da 204 MPA a 210 MPA e l'allungamento б5 è aumentata dal 9% al 12%. L'aggiunta di stronzio alla lega di al-Si ipereutettica può ridurre le dimensioni delle particelle di silicio primario, migliorare le proprietà di elaborazione della plastica e consentire il rotolamento a freddo e liscio.
Zirconio
Lo zirconio è anche un additivo comune nelle leghe di alluminio. In generale, l'importo aggiunto alle leghe di alluminio è dello 0,1%~ 0,3%. Zirconio e alluminio formano composti Zral3, che possono ostacolare il processo di ricristallizzazione e perfezionare i grani ricristallizzati. Lo zirconio può anche perfezionare la struttura del fusione, ma l'effetto è più piccolo del titanio. La presenza di zirconio ridurrà l'effetto di raffinazione del grano del titanio e del boro. Nelle leghe al-Zn-Mg-Cu, poiché lo zirconio ha un effetto minore sulla sensibilità di estinzione rispetto al cromo e al manganese, è opportuno usare zirconio anziché cromo e manganese per perfezionare la struttura ricristallizzata.
Elementi di terra rara
Elementi di terre rare vengono aggiunti alle leghe di alluminio per aumentare il supercooling dei componenti durante la fusione in lega di alluminio, perfezionare i cereali, ridurre la spaziatura dei cristalli secondari, ridurre i gas e le inclusioni in lega e tendere a sferoidizzare la fase di inclusione. Può anche ridurre la tensione superficiale del fuso, aumentare la fluidità e facilitare la fusione in lingotti, il che ha un impatto significativo sulle prestazioni del processo. È meglio aggiungere varie terre rare in una quantità di circa lo 0,1%. L'aggiunta di terre rare miste (la-CE-PR-ND miste, ecc.) Riduce la temperatura critica per la formazione dell'invecchiamento della zona G? P in AL-0,65%Mg-0,61%in lega Si. Le leghe di alluminio contenenti magnesio possono stimolare il metamorfismo degli elementi delle terre rare.
Impurità
Il vanadio forma il composto refrattario Val11 in leghe di alluminio, che svolge un ruolo nella raffinazione dei cereali durante il processo di fusione e fusione, ma il suo ruolo è più piccolo di quello del titanio e dello zirconio. Il vanadio ha anche l'effetto di perfezionare la struttura ricristallizzata e aumentare la temperatura di ricristallizzazione.
La solubilità solida del calcio nelle leghe di alluminio è estremamente bassa e forma un composto Caal4 con alluminio. Il calcio è un elemento superplastico delle leghe di alluminio. Una lega di alluminio con circa il 5% di calcio e il manganese al 5% ha una superplasticità. Il calcio e il silicio formano casi, che è insolubile in alluminio. Poiché la quantità di soluzione solida di silicio è ridotta, la conduttività elettrica dell'alluminio puro industriale può essere leggermente migliorata. Il calcio può migliorare le prestazioni di taglio delle leghe di alluminio. CASI2 non può rafforzare le leghe di alluminio attraverso il trattamento termico. Le quantità di tracce di calcio sono utili per rimuovere l'idrogeno dall'alluminio fuso.
Gli elementi di piombo, stagno e bismuto sono metalli a basso punto di fusione. La loro solida solubilità in alluminio è piccola, il che riduce leggermente la forza della lega, ma può migliorare le prestazioni di taglio. Il bismuto si espande durante la solidificazione, il che è benefico per l'alimentazione. L'aggiunta di bismuto a leghe ad alto contenuto di magnesio può prevenire il sodio abbraccio.
L'antimonio è utilizzato principalmente come modificatore in leghe di alluminio fuso ed è raramente utilizzata nelle leghe di alluminio deformate. Sostituisci solo il bismuto in AL-MG deformata in lega di alluminio per prevenire il sodio. L'elemento antimonio viene aggiunto ad alcune leghe Al-Zn-MG-Cu per migliorare le prestazioni dei processi di pressione a caldo e pressatura a freddo.
Il berillio può migliorare la struttura del film di ossido in leghe di alluminio deformate e ridurre la perdita di combustione e le inclusioni durante lo scioglimento e il casting. Il berillio è un elemento tossico che può causare avvelenamento allergico nell'uomo. Pertanto, il berillio non può essere contenuto in leghe di alluminio che entrano in contatto con cibo e bevande. Il contenuto di berillio nei materiali di saldatura è generalmente controllato al di sotto di 8μg/mL. Le leghe di alluminio utilizzate come substrati di saldatura dovrebbero anche controllare il contenuto di berillio.
Il sodio è quasi insolubile in alluminio e la solubilità solida massima è inferiore allo 0,0025%. Il punto di fusione del sodio è basso (97,8 ℃), quando il sodio è presente in lega, viene adsorbito sulla superficie del dendrite o sul confine del grano durante la solidificazione, durante la lavorazione a caldo, il sodio sul confine del grano forma uno strato di adsorbimento liquido, risultando in fragili crepiti, la formazione di composti naali, non esiste sodio libero e non produce "fragile sodio".
Quando il contenuto di magnesio supera il 2%, il magnesio porta via il silicio e precipita sodio libero, con conseguente "fragilità di sodio". Pertanto, la lega di alluminio ad alto magnesio non è consentito utilizzare il flusso di sale di sodio. I metodi per prevenire il "sodio abbracci" includono la clorazione, che fa sì che il sodio formi il NaCl e viene dimesso nelle scorie, aggiungendo il bismuto per formare Na2BI e entrare nella matrice metallica; L'aggiunta di antimonio per formare Na3SB o l'aggiunta di terre rare può anche avere lo stesso effetto.
A cura di May Jiang dall'alluminio Mat
Tempo post: agosto-08-2024
