Χαλκός
Όταν το πλούσιο σε αλουμίνιο τμήμα του κράματος αλουμινίου είναι 548, η μέγιστη διαλυτότητα του χαλκού σε αλουμίνιο είναι 5,65%. Όταν η θερμοκρασία πέσει σε 302, η διαλυτότητα του χαλκού είναι 0,45%. Ο χαλκός είναι ένα σημαντικό στοιχείο κράματος και έχει ένα ορισμένο φαινόμενο ενίσχυσης στερεών διαλύματος. Επιπλέον, το CUAL2 που κατακρημνίζεται από τη γήρανση έχει ένα προφανές αποτέλεσμα ενίσχυσης της γήρανσης. Η περιεκτικότητα σε χαλκό στα κράματα αλουμινίου είναι συνήθως μεταξύ 2,5% και 5% και το αποτέλεσμα ενίσχυσης είναι καλύτερο όταν η περιεκτικότητα σε χαλκό είναι μεταξύ 4% και 6,8%, οπότε η περιεκτικότητα σε χαλκό των περισσότερων κραμάτων Duralumin βρίσκεται εντός αυτού του εύρους. Τα κράματα αλουμινίου-χαλκού μπορούν να περιέχουν λιγότερα πυρίτιο, μαγνήσιο, μαγγάνιο, χρώμιο, ψευδάργυρο, σίδηρο και άλλα στοιχεία.
Πυρίτιο
Όταν το πλούσιο σε αλουμίνιο τμήμα του συστήματος κράματος Al-Si έχει ευτηκτική θερμοκρασία 577, η μέγιστη διαλυτότητα του πυριτίου στο στερεό διάλυμα είναι 1,65%. Αν και η διαλυτότητα μειώνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας, αυτά τα κράματα γενικά δεν μπορούν να ενισχυθούν με θερμική επεξεργασία. Το κράμα αλουμινίου-σιλικόν έχει εξαιρετικές ιδιότητες χύτευσης και αντοχή στη διάβρωση. Εάν το μαγνήσιο και το πυρίτιο προστίθενται ταυτόχρονα στο αλουμίνιο για να σχηματίσουν ένα κράμα αλουμινίου-μαγνητικού-σιλικόν, η φάση ενίσχυσης είναι MGSI. Ο λόγος μάζας του μαγνησίου προς το πυρίτιο είναι 1,73: 1. Κατά το σχεδιασμό της σύνθεσης του κράματος Al-Mg-Si, τα περιεχόμενα του μαγνησίου και του πυριτίου διαμορφώνονται σε αυτή την αναλογία στη μήτρα. Προκειμένου να βελτιωθεί η αντοχή ορισμένων κραμάτων Al-Mg-Si, προστίθεται μια κατάλληλη ποσότητα χαλκού και προστίθεται κατάλληλη ποσότητα χρωμίου για να αντισταθμίσει τις δυσμενείς επιπτώσεις του χαλκού στην αντίσταση στη διάβρωση.
Η μέγιστη διαλυτότητα του MG2SI σε αλουμίνιο στο πλούσιο σε αλουμίνιο τμήμα του διαγράμματος φάσης ισορροπίας του συστήματος κράματος Al-Mg2SI είναι 1,85%και η επιβράδυνση είναι μικρή καθώς η θερμοκρασία μειώνεται. Σε παραμορφωμένα κράματα αλουμινίου, η προσθήκη πυρίτιο μόνο σε αλουμίνιο περιορίζεται σε υλικά συγκόλλησης και η προσθήκη πυρίτιο σε αλουμίνιο έχει επίσης ένα ορισμένο αποτέλεσμα.
Μαγνήσιο
Αν και η καμπύλη διαλυτότητας δείχνει ότι η διαλυτότητα του μαγνησίου σε αλουμίνιο μειώνεται σημαντικά καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, η περιεκτικότητα σε μαγνήσιο στα περισσότερα βιομηχανικά παραμορφωμένα κράματα αλουμινίου είναι μικρότερη από 6%. Το περιεχόμενο του πυριτίου είναι επίσης χαμηλή. Αυτός ο τύπος κράματος δεν μπορεί να ενισχυθεί με θερμική επεξεργασία, αλλά έχει καλή συγκόλληση, καλή αντοχή στη διάβρωση και μεσαία αντοχή. Η ενίσχυση του αλουμινίου από το μαγνήσιο είναι προφανής. Για κάθε 1% αύξηση του μαγνησίου, η αντοχή εφελκυσμού αυξάνεται κατά περίπου 34MPa. Εάν προστεθεί λιγότερο από 1% μαγγάνιο, το αποτέλεσμα ενίσχυσης μπορεί να συμπληρωθεί. Επομένως, η προσθήκη μαγγανίου μπορεί να μειώσει την περιεκτικότητα σε μαγνήσιο και να μειώσει την τάση της καυτής ρωγμής. Επιπλέον, το μαγγάνιο μπορεί επίσης να κατακρημνίσει ομοιόμορφα τις ενώσεις Mg5Al8, βελτιώνοντας την αντοχή στη διάβρωση και την απόδοση συγκόλλησης.
Μαγγάνιο
Όταν η ευτηκτική θερμοκρασία του διαγράμματος φάσης ισορροπίας επίπεδης ισορροπίας του συστήματος κράματος Al-MN είναι 658, η μέγιστη διαλυτότητα του μαγγανίου στο στερεό διάλυμα είναι 1,82%. Η αντοχή του κράματος αυξάνεται με την αύξηση της διαλυτότητας. Όταν το περιεχόμενο μαγγανίου είναι 0,8%, η επιμήκυνση φτάνει στη μέγιστη τιμή. Το κράμα Al-MN είναι κράμα σκλήρυνσης μη ηλικίας, δηλαδή, δεν μπορεί να ενισχυθεί με θερμική επεξεργασία. Το μαγγάνιο μπορεί να αποτρέψει τη διαδικασία ανακρυστάλλωσης των κραμάτων αλουμινίου, να αυξήσει τη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης και να βελτιώσει σημαντικά τους ανακρυσταλλοποιημένους κόκκους. Η βελτίωση των ανακρυσταλλωμένων κόκκων οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι τα διασκορπισμένα σωματίδια των ενώσεων MNAR6 εμποδίζουν την ανάπτυξη ανακρυσταλλοποιημένων κόκκων. Μια άλλη συνάρτηση του MNAR6 είναι η διάλυση του σιδήρου ακαθαρσίας για να σχηματίσει (Fe, MN) al6, μειώνοντας τις βλαβερές επιδράσεις του σιδήρου. Το μαγγάνιο είναι ένα σημαντικό στοιχείο στα κράματα αλουμινίου. Μπορεί να προστεθεί μόνο για να σχηματίσει ένα δυαδικό κράμα Al-MN. Πιο συχνά, προστίθεται μαζί με άλλα στοιχεία κράματος. Ως εκ τούτου, τα περισσότερα κράματα αλουμινίου περιέχουν μαγγάνιο.
Ψευδάργυρος
Η διαλυτότητα του ψευδαργύρου σε αλουμίνιο είναι 31,6% στα 275 στο πλούσιο σε αλουμίνιο τμήμα του διαγράμματος φάσης ισορροπίας του συστήματος κράματος Al-Zn, ενώ η διαλυτότητα του μειώνεται στο 5,6% στα 125. Η προσθήκη ψευδαργύρου μόνο στο αλουμίνιο έχει πολύ περιορισμένη βελτίωση Η αντοχή του κράματος αλουμινίου υπό συνθήκες παραμόρφωσης. Ταυτόχρονα, υπάρχει μια τάση για ρωγμές διάβρωσης στρες, περιορίζοντας έτσι την εφαρμογή της. Η προσθήκη ψευδαργύρου και μαγνησίου σε αλουμίνιο ταυτόχρονα σχηματίζει τη φάση ενίσχυσης Mg/Zn2, η οποία έχει σημαντική επίδραση ενίσχυσης στο κράμα. Όταν η περιεκτικότητα MG/ZN2 αυξάνεται από 0,5% σε 12%, η αντοχή σε εφελκυσμό και η αντοχή απόδοσης μπορεί να αυξηθεί σημαντικά. Στα κράματα αλουμινίου Superhard όπου η περιεκτικότητα σε μαγνήσιο υπερβαίνει την απαιτούμενη ποσότητα για να σχηματίσει τη φάση Mg/Zn2, όταν η αναλογία ψευδαργύρου με μαγνήσιο ελέγχεται σε περίπου 2,7, η αντίσταση στη διάβρωση της διάβρωσης του στρες είναι μεγαλύτερη. Για παράδειγμα, η προσθήκη στοιχείου χαλκού στο Al-Zn-Mg σχηματίζει ένα κράμα σειράς Al-Zn-Mg-Cu. Το φαινόμενο ενίσχυσης της βάσης είναι το μεγαλύτερο μεταξύ όλων των κραμάτων αλουμινίου. Είναι επίσης ένα σημαντικό υλικό κράματος αλουμινίου στην αεροδιαστημική, αεροπορική βιομηχανία και τη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας.
Σίδερο και το πυρίτιο
Ο σίδηρος προστίθεται ως στοιχεία κράματος σε κράματα αλουμινίου Al-Mg-Ni-Ni-Ni-Fe και το πυρίτιο προστίθεται ως στοιχεία κράματος στη σειρά αλουμινίου Al-Si-Si και σε ράβδοι συγκόλλησης σε σειρά Al-Si και χύτευση αλουμινίου-Silicon κράματα. Στα κράματα βάσης αλουμινίου, το πυρίτιο και το σίδερο είναι κοινά στοιχεία ακαθαρσίας, τα οποία έχουν σημαντικό αντίκτυπο στις ιδιότητες του κράματος. Υπάρχουν κυρίως ως FECL3 και ελεύθερο πυρίτιο. Όταν το πυρίτιο είναι μεγαλύτερο από το σίδηρο, σχηματίζεται η β-φυσική 3 (ή Fe2Si2Al9) φάση και όταν ο σίδηρος είναι μεγαλύτερος από το πυρίτιο, σχηματίζεται α-Fe2Sial8 (ή Fe3Si2Al12). Όταν η αναλογία του σιδήρου και του πυριτίου είναι ακατάλληλη, θα προκαλέσει ρωγμές στο χύτευση. Όταν η περιεκτικότητα σε σίδηρο στο αλουμίνιο είναι πολύ υψηλή, η χύτευση θα γίνει εύθραυστη.
Τιτάνιο και βόριο
Το Titanium είναι ένα συνήθως χρησιμοποιούμενο στοιχείο πρόσθετου σε κράματα αλουμινίου, που προστίθεται με τη μορφή Al-Ti ή Al-Ti-B master κράμα. Το τιτάνιο και το αλουμίνιο σχηματίζουν τη φάση TiAL2, η οποία γίνεται ένας μη μυθικός πυρήνας κατά τη διάρκεια της κρυστάλλωσης και παίζει ρόλο στην διύλιση της δομής χύτευσης και της δομής συγκόλλησης. Όταν τα κράματα Al-Ti υποβάλλονται σε αντίδραση συσκευασίας, το κρίσιμο περιεχόμενο του τιτανίου είναι περίπου 0,15%. Εάν υπάρχει βόριο, η επιβράδυνση είναι τόσο μικρή όσο το 0,01%.
Χρώμιο
Το Chromium είναι ένα κοινό στοιχείο πρόσθετων στη σειρά Al-Mg-Si, η σειρά Al-Mg-Zn και τα κράματα σειράς Al-Mg. Στους 600 ° C, η διαλυτότητα του χρωμίου σε αλουμίνιο είναι 0,8%και είναι βασικά αδιάλυτο σε θερμοκρασία δωματίου. Το χρώμιο σχηματίζει διαμεταλλικές ενώσεις όπως (CRFE) AL7 και (CRMN) AL12 σε αλουμίνιο, το οποίο εμποδίζει τη διαδικασία πυρήνωσης και ανάπτυξης της ανακρυστάλλωσης και έχει ορισμένη ενισχυτική επίδραση στο κράμα. Μπορεί επίσης να βελτιώσει την ανθεκτικότητα του κράματος και να μειώσει την ευαισθησία στη διάσπαση της διάβρωσης του άγχους.
Ωστόσο, ο χώρος αυξάνει την ευαισθησία σβέσης, καθιστώντας την κίτρινη μεμβράνη. Η ποσότητα χρωμίου που προστίθεται στα κράματα αλουμινίου γενικά δεν υπερβαίνει το 0,35%και μειώνεται με την αύξηση των μεταβατικών στοιχείων στο κράμα.
Στρόντιο
Το Strondium είναι ένα επιφανειακό ενεργό στοιχείο που μπορεί να αλλάξει τη συμπεριφορά των διαμεταλλικών φάσεων ένωσης κρυσταλλογραφικά. Ως εκ τούτου, η θεραπεία τροποποίησης με στοιχείο Strontium μπορεί να βελτιώσει την πλαστική λειτουργικότητα του κράματος και την ποιότητα του τελικού προϊόντος. Λόγω του μακροχρόνιου χρόνου τροποποίησης, του καλού αποτελέσματος και της αναπαραγωγιμότητας, το στροντίο έχει αντικαταστήσει τη χρήση νατρίου σε κράματα χύτευσης Al-Si τα τελευταία χρόνια. Η προσθήκη 0,015%~ 0,03%στροντίου στο κράμα αλουμινίου για την εξώθηση μετατρέπει τη φάση β-alfesi στην infot σε φάση α-άλφα, μειώνοντας τον χρόνο ομογενοποίησης της αντέικτης κατά 60%~ 70%, βελτιώνοντας τις μηχανικές ιδιότητες και την πλαστική επεξεργασία των υλικών. Βελτίωση της τραχύτητας της επιφάνειας των προϊόντων.
Για τα παραμορφωμένα κράματα αλουμινίου υψηλού σιλικόν (10%~ 13%), η προσθήκη 0,02%~ 0,07%στοιχείο στροντίου μπορεί να μειώσει το ελάχιστο των πρωτογενών κρυστάλλων και οι μηχανικές ιδιότητες βελτιώνονται επίσης σημαντικά. Η αντοχή σε εφελκυσμό ΒΒ αυξάνεται από 233MPa σε 236MPa και η ισχύς απόδοσης β0,2 αυξήθηκε από 204MPa σε 210MPa και η επιμήκυνση β 5 αυξήθηκε από 9% σε 12%. Η προσθήκη στροντίου στο υπερηθετικό κράμα Al-Si μπορεί να μειώσει το μέγεθος των πρωτογενών σωματιδίων πυριτίου, να βελτιώσει τις πλαστικές ιδιότητες επεξεργασίας και να επιτρέψει την ομαλή ζεστή και ψυχρή κυλινδρική.
Ζιρκόνιο
Το ζιρκόνιο είναι επίσης ένα κοινό πρόσθετο σε κράματα αλουμινίου. Γενικά, το ποσό που προστίθεται στα κράματα αλουμινίου είναι 0,1%~ 0,3%. Το ζιρκόνιο και το αλουμίνιο σχηματίζουν ενώσεις Zral3, οι οποίες μπορούν να εμποδίσουν τη διαδικασία ανακρυστάλλωσης και να βελτιώσουν τους ανακρυσταλλοποιημένους κόκκους. Το ζιρκόνιο μπορεί επίσης να βελτιώσει τη δομή χύτευσης, αλλά το αποτέλεσμα είναι μικρότερο από το τιτάνιο. Η παρουσία ζιρκονίου θα μειώσει την επίδραση διύλισης των κόκκων του τιτανίου και του βορίου. Στα κράματα Al-Zn-Mg-Cu, αφού το ζιρκόνιο έχει μικρότερη επίδραση στην ευαισθησία σβέσης από το χρωμίου και το μαγγάνιο, είναι σκόπιμο να χρησιμοποιηθεί το ζιρκόνιο αντί του χρωμίου και του μαγγανίου για να βελτιώσει την ανακρυσταλλοποιημένη δομή.
Στοιχεία σπάνιων γαιών
Τα στοιχεία σπάνιων γαιών προστίθενται στα κράματα αλουμινίου για να αυξήσουν την υπερψύθμιση των συστατικών κατά τη διάρκεια της χύτευσης κράματος αλουμινίου, να βελτιώσουν τους κόκκους, να μειώσουν τη δευτερογενή απόσταση κρυστάλλων, να μειώσουν τα αέρια και τα εγκλείσματα στο κράμα και να τείνουν να σφαιροειδείς τη φάση ένταξης. Μπορεί επίσης να μειώσει την επιφανειακή τάση του τήγματος, να αυξήσει τη ρευστότητα και να διευκολύνει τη χύτευση σε πλινμή, η οποία έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση της διαδικασίας. Είναι καλύτερο να προσθέσετε διάφορες σπάνιες γη σε ποσότητα περίπου 0,1%. Η προσθήκη μικτών σπάνιων γαιών (μικτή LA-CE-PR-ND, κλπ.) Μειώνει την κρίσιμη θερμοκρασία για το σχηματισμό της γήρανσης της ζώνης G? P σε Al-0,65%MG-0,61%κράμα SI. Τα κράματα αλουμινίου που περιέχουν μαγνήσιο μπορούν να διεγείρουν τον μεταμορφισμό στοιχείων σπάνιων γαιών.
Ακαθαρσία
Το βαναδικό σχηματίζει την ανθεκτική ένωση Val11 σε κράματα αλουμινίου, η οποία παίζει ρόλο στη διύλιση των κόκκων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τήξης και χύτευσης, αλλά ο ρόλος του είναι μικρότερος από αυτόν του τιτανίου και του ζιρκονίου. Το βαναδικό έχει επίσης ως αποτέλεσμα να εξευγενίσει την ανακρυσταλλοποιημένη δομή και να αυξάνει τη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης.
Η στερεή διαλυτότητα του ασβεστίου σε κράματα αλουμινίου είναι εξαιρετικά χαμηλή και σχηματίζει μια ένωση Caal4 με αλουμίνιο. Το ασβέστιο είναι ένα υπερπλαστικό στοιχείο των κραμάτων αλουμινίου. Ένα κράμα αλουμινίου με περίπου 5% ασβέστιο και 5% μαγγάνιο έχει υπερπλαστικότητα. Το ασβέστιο και το πυρίτιο σχηματίζουν το Casi, το οποίο είναι αδιάλυτο σε αλουμίνιο. Δεδομένου ότι η ποσότητα πυριτίου στερεού διαλύματος μειώνεται, η ηλεκτρική αγωγιμότητα του βιομηχανικού καθαρού αλουμινίου μπορεί να βελτιωθεί ελαφρώς. Το ασβέστιο μπορεί να βελτιώσει την απόδοση κοπής των κραμάτων αλουμινίου. Το CASI2 δεν μπορεί να ενισχύσει τα κράματα αλουμινίου μέσω θερμικής επεξεργασίας. Οι ποσότητες ιχνοστοιχείων ασβεστίου είναι χρήσιμες στην απομάκρυνση του υδρογόνου από το τετηγμένο αλουμίνιο.
Τα στοιχεία μολύβδου, κασσίτερου και βισμούθιου είναι μέταλλα χαμηλής τήξης. Η συμπαγής διαλυτότητά τους στο αλουμίνιο είναι μικρή, γεγονός που μειώνει ελαφρά τη δύναμη του κράματος, αλλά μπορεί να βελτιώσει την απόδοση κοπής. Το βισμούθιο επεκτείνεται κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης, η οποία είναι επωφελής για τη σίτιση. Η προσθήκη βισμούθιου σε υψηλά κράματα μαγνησίου μπορεί να αποτρέψει την καταστροφή του νατρίου.
Το αντιμόνιο χρησιμοποιείται κυρίως ως τροποποιητής στα κράματα αλουμινίου από χυτοσίδηρο και σπάνια χρησιμοποιείται σε παραμορφωμένα κράματα αλουμινίου. Αντικαταστήστε μόνο το βισμούθιο σε κράμα αλουμινίου παραμορφωμένου Al-MG για να αποφευχθεί η καταστροφή του νατρίου. Το στοιχείο αντιμονίου προστίθεται σε ορισμένα κράματα Al-Zn-Mg-Cu για τη βελτίωση της απόδοσης των διαδικασιών θερμού πιεσμού και ψυχρού πιεσμού.
Το βηρύλλιο μπορεί να βελτιώσει τη δομή της μεμβράνης οξειδίου σε παραμορφωμένα κράματα αλουμινίου και να μειώσει την απώλεια και τα εγκλείσματα κατά τη διάρκεια της τήξης και της χύτευσης. Το Beryllium είναι ένα τοξικό στοιχείο που μπορεί να προκαλέσει αλλεργική δηλητηρίαση στους ανθρώπους. Ως εκ τούτου, το βηρυλλικό δεν μπορεί να περιέχεται σε κράματα αλουμινίου που έρχονται σε επαφή με τα τρόφιμα και τα ποτά. Η περιεκτικότητα σε βηρύλλιο στα υλικά συγκόλλησης ελέγχεται συνήθως κάτω από 8 μg/mL. Τα κράματα αλουμινίου που χρησιμοποιούνται ως υποστρώματα συγκόλλησης θα πρέπει επίσης να ελέγχουν το περιεχόμενο βηρυλλίου.
Το νάτριο είναι σχεδόν αδιάλυτο σε αλουμίνιο και η μέγιστη στερεή διαλυτότητα είναι μικρότερη από 0,0025%. Το σημείο τήξης του νατρίου είναι χαμηλό (97,8 ℃), όταν το νάτριο υπάρχει στο κράμα, προσροφάται στην επιφάνεια των δενδριτών ή στο όριο των κόκκων κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης, κατά τη διάρκεια της θερμής επεξεργασίας, το νάτριο στο όριο των κόκκων σχηματίζει ένα στρώμα προσρόφησης υγρού, Με αποτέλεσμα την εύθραυστη ρωγμή, τον σχηματισμό ενώσεων Naalsi, δεν υπάρχει ελεύθερο νάτριο και δεν παράγει "εύθραυστο νάτριο".
Όταν η περιεκτικότητα σε μαγνήσιο υπερβαίνει το 2%, το μαγνήσιο απομακρύνει το πυρίτιο και κατακρημνίζει ελεύθερο νάτριο, με αποτέλεσμα την «ευγένεια νατρίου». Επομένως, το κράμα αλουμινίου υψηλού μαγνησίου δεν επιτρέπεται να χρησιμοποιεί ροή άλατος νατρίου. Οι μέθοδοι για την πρόληψη της «θυγατρικής νατρίου» περιλαμβάνουν χλωρίωση, η οποία προκαλεί το νάτριο να σχηματίσει NaCl και απελευθερώνεται στην σκωρία, προσθέτοντας βισμόθο για να σχηματίσει Na2bi και να εισέλθει στη μεταλλική μήτρα. Η προσθήκη αντιμονίου για τη μορφή Na3SB ή την προσθήκη σπάνιων γαιών μπορεί επίσης να έχει το ίδιο αποτέλεσμα.
Επεξεργασμένο από τον Μάιο Jiang από το Mat Aluminium
Χρόνος δημοσίευσης: Αυγ-08-2024
