Đồng
Khi phần giàu nhôm của hợp kim nhôm-đồng là 548, độ hòa tan tối đa của đồng trong nhôm là 5,65%. Khi nhiệt độ giảm xuống còn 302, độ hòa tan của đồng là 0,45%. Đồng là một nguyên tố hợp kim quan trọng và có hiệu ứng tăng cường dung dịch rắn nhất định. Ngoài ra, Cual2 kết tủa do lão hóa có tác dụng tăng cường lão hóa rõ ràng. Hàm lượng đồng trong hợp kim nhôm thường nằm trong khoảng từ 2,5% đến 5% và hiệu ứng tăng cường là tốt nhất khi hàm lượng đồng nằm trong khoảng từ 4% đến 6,8%, do đó, hàm lượng đồng của hầu hết các hợp kim Duralumin nằm trong phạm vi này. Hợp kim nhôm-đồng có thể chứa ít silicon, magiê, mangan, crom, kẽm, sắt và các yếu tố khác.
Silicon
Khi phần giàu nhôm của hệ thống hợp kim Al-Si có nhiệt độ eutectic là 577, độ hòa tan tối đa của silicon trong dung dịch rắn là 1,65%. Mặc dù độ hòa tan giảm khi giảm nhiệt độ, nhưng các hợp kim này thường không thể được tăng cường bằng cách xử lý nhiệt. Hợp kim nhôm-silicon có đặc tính đúc tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn. Nếu magiê và silicon được thêm vào nhôm đồng thời để tạo thành một hợp kim nhôm-magiê-silicon, pha tăng cường là MGSI. Tỷ lệ khối lượng của magiê so với silicon là 1,73: 1. Khi thiết kế thành phần của hợp kim Al-Mg-Si, nội dung của magiê và silicon được cấu hình trong tỷ lệ này trên ma trận. Để cải thiện sức mạnh của một số hợp kim Al-Mg-Si, một lượng đồng thích hợp được thêm vào và một lượng crom thích hợp được thêm vào để bù đắp các tác dụng phụ của đồng đối với khả năng chống ăn mòn.
Độ hòa tan tối đa của MG2SI trong nhôm trong phần giàu nhôm của sơ đồ pha cân bằng của hệ thống hợp kim Al-MG2SI là 1,85%và giảm tốc nhỏ khi nhiệt độ giảm. Trong hợp kim nhôm bị biến dạng, việc bổ sung silicon một mình vào nhôm chỉ giới hạn ở vật liệu hàn, và việc bổ sung silicon vào nhôm cũng có tác dụng tăng cường nhất định.
Magiê
Mặc dù đường cong hòa tan cho thấy độ hòa tan của magiê trong nhôm giảm đáng kể khi nhiệt độ giảm, hàm lượng magiê trong hầu hết các hợp kim nhôm biến dạng công nghiệp là nhỏ hơn 6%. Hàm lượng silicon cũng thấp. Loại hợp kim này không thể được tăng cường bằng cách xử lý nhiệt, nhưng có khả năng hàn tốt, khả năng chống ăn mòn tốt và cường độ trung bình. Việc tăng cường nhôm bằng magiê là rõ ràng. Đối với mỗi lần tăng 1% magiê, cường độ kéo tăng khoảng 34MPa. Nếu ít hơn 1% mangan được thêm vào, hiệu ứng tăng cường có thể được bổ sung. Do đó, việc thêm mangan có thể làm giảm hàm lượng magiê và giảm xu hướng nứt nóng. Ngoài ra, mangan cũng có thể kết tủa các hợp chất MG5AL8, cải thiện khả năng chống ăn mòn và hiệu suất hàn.
Mangan
Khi nhiệt độ eutectic của sơ đồ pha cân bằng phẳng của hệ thống hợp kim Al-MN là 658, độ hòa tan tối đa của mangan trong dung dịch rắn là 1,82%. Sức mạnh của hợp kim tăng lên với sự gia tăng độ hòa tan. Khi hàm lượng mangan là 0,8%, độ giãn dài đạt giá trị tối đa. Hợp kim Al-MN là một hợp kim cứng không tuổi, nghĩa là nó không thể được tăng cường bằng cách xử lý nhiệt. Mangan có thể ngăn chặn quá trình kết tinh lại của hợp kim nhôm, tăng nhiệt độ kết tinh lại và tinh chỉnh đáng kể các hạt kết tinh lại. Sự tinh chỉnh của các hạt kết tinh được chủ yếu là do thực tế là các hạt phân tán của các hợp chất MNAL6 cản trở sự phát triển của các hạt kết tinh. Một chức năng khác của mnal6 là hòa tan sắt tạp chất để hình thành (Fe, Mn) AL6, làm giảm tác động có hại của sắt. Mangan là một yếu tố quan trọng trong hợp kim nhôm. Nó có thể được thêm vào một mình để tạo thành một hợp kim nhị phân Al-MN. Thường xuyên hơn, nó được thêm vào cùng với các yếu tố hợp kim khác. Do đó, hầu hết các hợp kim nhôm có chứa mangan.
Kẽm
Độ hòa tan của kẽm trong nhôm là 31,6% ở mức 275 ở phần giàu nhôm của sơ đồ pha cân bằng của hệ thống hợp kim Al-Zn, trong khi độ hòa tan của nó giảm xuống còn 5,6% ở mức 125. Sức mạnh của hợp kim nhôm trong điều kiện biến dạng. Đồng thời, có xu hướng nứt ăn mòn căng thẳng, do đó hạn chế ứng dụng của nó. Thêm kẽm và magiê vào nhôm đồng thời tạo thành pha tăng cường Mg/Zn2, có tác dụng tăng cường đáng kể đối với hợp kim. Khi hàm lượng Mg/Zn2 tăng từ 0,5% đến 12%, cường độ kéo và cường độ kéo có thể tăng đáng kể. Trong các hợp kim nhôm siêu âm trong đó hàm lượng magiê vượt quá số lượng cần thiết để tạo thành pha Mg/Zn2, khi tỷ lệ kẽm so với magiê được kiểm soát ở khoảng 2,7, khả năng chống nứt ăn mòn ứng suất là lớn nhất. Ví dụ, việc thêm phần tử đồng vào al-Zn-Mg tạo thành một hợp kim AL-ZN-MG-Cu. Hiệu ứng tăng cường cơ bản là lớn nhất trong số tất cả các hợp kim nhôm. Nó cũng là một vật liệu hợp kim nhôm quan trọng trong ngành hàng không vũ trụ, ngành hàng không và công nghiệp điện.
Sắt và silicon
Sắt được thêm vào dưới dạng các yếu tố hợp kim trong các hợp kim aluminum rèn AL-CU-MG-NI-FE, và silicon được thêm vào làm các yếu tố hợp kim trong loạt Al-MG-Si được rèn và trong các thanh hàn AL-SI Sê-ri và đúc nhôm-silicon hợp kim. Trong hợp kim nhôm cơ sở, silicon và sắt là các yếu tố tạp chất phổ biến, có tác động đáng kể đến các tính chất của hợp kim. Chúng chủ yếu tồn tại dưới dạng FECL3 và silicon miễn phí. Khi silicon lớn hơn sắt, pha β-fesial3 (hoặc Fe2Si2al9) được hình thành và khi sắt lớn hơn silicon, α-FE2SIAL8 (hoặc Fe3SI2AL12) được hình thành. Khi tỷ lệ sắt và silicon là không phù hợp, nó sẽ gây ra các vết nứt trong quá trình đúc. Khi hàm lượng sắt trong nhôm đúc quá cao, việc đúc sẽ trở nên giòn.
Titanium và Boron
Titanium là một nguyên tố phụ gia thường được sử dụng trong hợp kim nhôm, được thêm vào dưới dạng hợp kim chính al-ti hoặc al-ti-b. Titanium và nhôm tạo thành pha Tial2, trở thành lõi không tự nhiên trong quá trình kết tinh và đóng vai trò trong việc tinh chỉnh cấu trúc đúc và cấu trúc hàn. Khi các hợp kim Al-Ti trải qua phản ứng gói, hàm lượng quan trọng của titan là khoảng 0,15%. Nếu boron có mặt, sự chậm lại là nhỏ tới 0,01%.
Crom
Chromium là một yếu tố phụ gia phổ biến trong sê-ri Al-Mg-Si, Sê-ri Al-MG-ZN và Hợp kim AL-MG Series. Ở 600 ° C, độ hòa tan của crom trong nhôm là 0,8%và về cơ bản nó không hòa tan ở nhiệt độ phòng. Chromium tạo thành các hợp chất intermetallic như (CRFE) AL7 và (CRMN) AL12 trong nhôm, cản trở quá trình tạo mầm và tăng trưởng của quá trình kết tinh lại và có tác dụng tăng cường nhất định đối với hợp kim. Nó cũng có thể cải thiện độ dẻo dai của hợp kim và giảm độ mẫn cảm với vết nứt ăn mòn căng thẳng.
Tuy nhiên, trang web làm tăng độ nhạy dập tắt, làm cho màng anodized màu vàng. Lượng crom được thêm vào hợp kim nhôm thường không vượt quá 0,35%và giảm khi tăng các yếu tố chuyển tiếp trong hợp kim.
Strontium
Strontium là một yếu tố hoạt động bề mặt có thể thay đổi hành vi của các pha hợp chất intermetallic về mặt tinh thể. Do đó, điều trị sửa đổi với yếu tố strontium có thể cải thiện khả năng làm việc bằng nhựa của hợp kim và chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Do thời gian sửa đổi hiệu quả lâu dài, hiệu quả tốt và khả năng tái sản xuất, Strontium đã thay thế việc sử dụng natri trong hợp kim đúc al-Si trong những năm gần đây. Thêm 0,015%~ 0,03%strontium vào hợp kim nhôm để ép đùn biến pha β-alfesi trong thỏi thành pha α-alfesi, giảm thời gian đồng nhất hóa thỏi 60%~ 70%, cải thiện tính chất cơ học và khả năng xử lý nhựa của vật liệu; Cải thiện độ nhám bề mặt của sản phẩm.
Đối với các hợp kim nhôm biến dạng cao (10%~ 13%), thêm 0,02%~ 0,07%nguyên tố strontium có thể làm giảm các tinh thể chính xuống mức tối thiểu và các tính chất cơ học cũng được cải thiện đáng kể. Độ bền kéo tăng từ 233MPa lên 236MPa và cường độ năng suất б0,2 tăng từ 204MPa lên 210MPa và độ giãn dài 5 tăng từ 9% lên 12%. Thêm strontium vào hợp kim Al-Si hạ huyết áp có thể làm giảm kích thước của các hạt silicon chính, cải thiện các đặc tính xử lý nhựa và cho phép lăn nóng và lạnh.
Zirconium
Zirconium cũng là một phụ gia phổ biến trong hợp kim nhôm. Nói chung, lượng được thêm vào hợp kim nhôm là 0,1%~ 0,3%. Các hợp chất zral3 dạng zirconium và nhôm, có thể cản trở quá trình kết tinh lại và tinh chỉnh các hạt kết tinh lại. Zirconium cũng có thể tinh chỉnh cấu trúc đúc, nhưng hiệu ứng nhỏ hơn titan. Sự hiện diện của zirconium sẽ làm giảm hiệu ứng tinh chế hạt của titan và boron. Trong các hợp kim Al-Zn-Mg-Cu, vì zirconium có tác dụng nhỏ hơn trong việc dập tắt độ nhạy so với crom và mangan, nên việc sử dụng zirconium thay vì crom và mangan để tinh chỉnh cấu trúc kết tinh lại.
Các yếu tố đất hiếm
Các nguyên tố đất hiếm được thêm vào hợp kim nhôm để tăng siêu lạnh thành phần trong quá trình đúc hợp kim nhôm, tinh chế các hạt, giảm khoảng cách tinh thể thứ cấp, giảm khí và vùi trong hợp kim và có xu hướng sử dụng giai đoạn bao gồm. Nó cũng có thể làm giảm sức căng bề mặt của sự tan chảy, tăng tính trôi chảy và tạo điều kiện đúc vào các thỏi, có tác động đáng kể đến hiệu suất của quá trình. Tốt hơn là thêm nhiều trái đất hiếm khác nhau với số lượng khoảng 0,1%. Việc bổ sung các trái đất hiếm hỗn hợp (LA-CE-PR-ND hỗn hợp, v.v.) làm giảm nhiệt độ tới hạn đối với sự hình thành vùng G? P trong Al-0,65%Mg-0,61%SI. Hợp kim nhôm chứa magiê có thể kích thích sự biến chất của các nguyên tố đất hiếm.
Tạp chất
Vanadi tạo thành hợp chất chịu lửa Val11 trong hợp kim nhôm, đóng vai trò tinh chế các hạt trong quá trình nóng chảy và đúc, nhưng vai trò của nó nhỏ hơn so với titan và zirconium. Vanadi cũng có tác dụng tinh chỉnh cấu trúc kết tinh lại và tăng nhiệt độ kết tinh lại.
Độ hòa tan rắn của canxi trong hợp kim nhôm là cực kỳ thấp và nó tạo thành một hợp chất Caal4 với nhôm. Canxi là một yếu tố siêu dẻo của hợp kim nhôm. Một hợp kim nhôm với canxi khoảng 5% và 5% mangan có tính siêu dẻo. Canxi và silicon tạo thành casi, không hòa tan trong nhôm. Do lượng dung dịch rắn của silicon bị giảm, độ dẫn điện của nhôm tinh khiết công nghiệp có thể được cải thiện một chút. Canxi có thể cải thiện hiệu suất cắt của hợp kim nhôm. CASI2 không thể tăng cường hợp kim nhôm thông qua xử lý nhiệt. Dấu vết canxi rất hữu ích trong việc loại bỏ hydro khỏi nhôm nóng chảy.
Các nguyên tố dẫn, thiếc và bismuth là kim loại điểm nóng chảy thấp. Độ hòa tan rắn của chúng trong nhôm là nhỏ, giúp giảm nhẹ cường độ của hợp kim, nhưng có thể cải thiện hiệu suất cắt. Bismuth mở rộng trong quá trình hóa rắn, có lợi cho việc cho ăn. Thêm bismuth vào hợp kim magiê cao có thể ngăn ngừa sự hấp thụ natri.
Antimon chủ yếu được sử dụng làm công cụ sửa đổi trong hợp kim nhôm đúc, và hiếm khi được sử dụng trong các hợp kim nhôm bị biến dạng. Chỉ thay thế bismuth trong hợp kim nhôm bị biến dạng Al-Mg để ngăn chặn sự hấp thụ natri. Phần tử Antimon được thêm vào một số hợp kim Al-Zn-Mg-Cu để cải thiện hiệu suất của các quá trình ép nóng và ép lạnh.
Beryllium có thể cải thiện cấu trúc của màng oxit trong hợp kim nhôm bị biến dạng và giảm tổn thất cháy và vùi trong quá trình tan chảy và đúc. Beryllium là một yếu tố độc hại có thể gây ngộ độc dị ứng ở người. Do đó, beryllium không thể được chứa trong các hợp kim nhôm tiếp xúc với thực phẩm và đồ uống. Hàm lượng beryllium trong vật liệu hàn thường được kiểm soát dưới 8μg/ml. Hợp kim nhôm được sử dụng làm chất nền hàn cũng nên kiểm soát hàm lượng beryllium.
Natri gần như không hòa tan trong nhôm và độ hòa tan rắn tối đa nhỏ hơn 0,0025%. Điểm nóng chảy của natri thấp (97,8), khi natri có trong hợp kim, nó được hấp phụ trên bề mặt dendrite hoặc ranh giới hạt trong quá trình hóa rắn, trong quá trình xử lý nóng, natri trên ranh giới hạt tạo thành lớp hấp phụ chất lỏng, dẫn đến nứt vỡ giòn, sự hình thành các hợp chất Naalsi, không có natri tự do tồn tại và không tạo ra natri natri giòn ”.
Khi hàm lượng magiê vượt quá 2%, magiê sẽ lấy đi silicon và kết tủa natri tự do, dẫn đến natri natri. Do đó, hợp kim nhôm magiê cao không được phép sử dụng thông lượng muối natri. Các phương pháp để ngăn ngừa natri natri, bao gồm quá trình clo, khiến natri hình thành NaCl và được thải vào xỉ, thêm bismuth để tạo thành Na2bi và xâm nhập vào ma trận kim loại; Thêm antimon để tạo thành Na3SB hoặc thêm đất hiếm cũng có thể có tác dụng tương tự.
Được chỉnh sửa bởi May Jiang từ Mat Aluminum
Thời gian đăng: Tháng 8-08-2024
