Bakri
Kur pjesa e pasur me alumin të lidhjes alumin-bakër është 548, tretshmëria maksimale e bakrit në alumin është 5.65%. Kur temperatura bie në 302, tretshmëria e bakrit është 0.45%. Bakri është një element i rëndësishëm aliazh dhe ka një efekt të caktuar forcues të tretësirës së ngurtë. Përveç kësaj, CuAl2 i precipituar nga plakja ka një efekt të dukshëm forcues të plakjes. Përmbajtja e bakrit në lidhjet e aluminit është zakonisht midis 2.5% dhe 5%, dhe efekti forcues është më i mirë kur përmbajtja e bakrit është midis 4% dhe 6.8%, kështu që përmbajtja e bakrit në shumicën e lidhjeve të duraluminit është brenda këtij diapazoni. Lidhjet alumini-bakër mund të përmbajnë më pak silic, magnez, mangan, krom, zink, hekur dhe elementë të tjerë.
Silikoni
Kur pjesa e pasur me alumin të sistemit të aliazhit Al-Si ka një temperaturë eutektike prej 577, tretshmëria maksimale e silikonit në tretësirën e ngurtë është 1,65%. Megjithëse tretshmëria zvogëlohet me uljen e temperaturës, këto lidhje në përgjithësi nuk mund të forcohen me trajtimin termik. Lidhja alumini-silikon ka veti të shkëlqyera derdhjeje dhe rezistencë ndaj korrozionit. Nëse magnezi dhe silikoni i shtohen aluminit në të njëjtën kohë për të formuar një aliazh alumin-magnez-silikon, faza e forcimit është MgSi. Raporti masiv i magnezit ndaj silikonit është 1.73:1. Gjatë projektimit të përbërjes së lidhjes Al-Mg-Si, përmbajtja e magnezit dhe silikonit konfigurohet në këtë raport në matricë. Për të përmirësuar forcën e disa lidhjeve Al-Mg-Si, shtohet një sasi e përshtatshme bakri dhe shtohet një sasi e përshtatshme kromi për të kompensuar efektet negative të bakrit në rezistencën ndaj korrozionit.
Tretshmëria maksimale e Mg2Si në alumin në pjesën e pasur me alumin të diagramit të fazës së ekuilibrit të sistemit të aliazhit Al-Mg2Si është 1.85%, dhe ngadalësimi është i vogël me uljen e temperaturës. Në lidhjet e aluminit të deformuar, shtimi i vetëm i silikonit në alumin është i kufizuar në materialet e saldimit, dhe shtimi i silikonit në alumin gjithashtu ka një efekt të caktuar forcues.
Magnezi
Megjithëse kurba e tretshmërisë tregon se tretshmëria e magnezit në alumin zvogëlohet shumë me uljen e temperaturës, përmbajtja e magnezit në shumicën e lidhjeve të aluminit të deformuar industriale është më pak se 6%. Përmbajtja e silikonit është gjithashtu e ulët. Ky lloj aliazhi nuk mund të forcohet me trajtimin termik, por ka saldim të mirë, rezistencë të mirë ndaj korrozionit dhe forcë mesatare. Forcimi i aluminit nga magnezi është i dukshëm. Për çdo 1% rritje të magnezit, forca në tërheqje rritet me afërsisht 34 MPa. Nëse shtohet më pak se 1% mangan, efekti forcues mund të plotësohet. Prandaj, shtimi i manganit mund të zvogëlojë përmbajtjen e magnezit dhe të zvogëlojë tendencën e plasaritjes së nxehtë. Përveç kësaj, mangani gjithashtu mund të precipitojë në mënyrë uniforme komponimet Mg5Al8, duke përmirësuar rezistencën ndaj korrozionit dhe performancën e saldimit.
Mangani
Kur temperatura eutektike e diagramit të fazës së ekuilibrit të sheshtë të sistemit të aliazhit Al-Mn është 658, tretshmëria maksimale e manganit në tretësirën e ngurtë është 1,82%. Forca e aliazhit rritet me rritjen e tretshmërisë. Kur përmbajtja e manganit është 0,8%, zgjatja arrin vlerën maksimale. Lidhja Al-Mn është një aliazh ngurtësues jo i moshës, domethënë nuk mund të forcohet me trajtimin e nxehtësisë. Mangani mund të parandalojë procesin e rikristalizimit të lidhjeve të aluminit, të rrisë temperaturën e rikristalizimit dhe të rafinojë ndjeshëm kokrrat e rikristalizuara. Përsosja e kokrrave të rikristalizuara është kryesisht për shkak të faktit se grimcat e shpërndara të përbërjeve MnAl6 pengojnë rritjen e kokrrave të rikristalizuara. Një funksion tjetër i MnAl6 është të shpërndajë hekurin e papastër për të formuar (Fe, Mn)Al6, duke reduktuar efektet e dëmshme të hekurit. Mangani është një element i rëndësishëm në lidhjet e aluminit. Mund të shtohet vetëm për të formuar një aliazh binare Al-Mn. Më shpesh, ai shtohet së bashku me elementë të tjerë aliazh. Prandaj, shumica e lidhjeve të aluminit përmbajnë mangan.
Zinku
Tretshmëria e zinkut në alumin është 31.6% në 275 në pjesën e pasur me alumin të diagramit të fazës së ekuilibrit të sistemit të aliazhit Al-Zn, ndërsa tretshmëria e tij bie në 5.6% në 125. Shtimi i vetëm zinkut në alumin ka përmirësim shumë të kufizuar në forca e lidhjes së aluminit në kushte deformimi. Në të njëjtën kohë, ka një tendencë për plasaritje nga korrozioni i stresit, duke kufizuar kështu aplikimin e tij. Shtimi i zinkut dhe magnezit në alumin në të njëjtën kohë formon fazën e forcimit Mg/Zn2, e cila ka një efekt forcues të rëndësishëm në aliazh. Kur përmbajtja Mg/Zn2 rritet nga 0.5% në 12%, forca në tërheqje dhe forca e rrjedhshmërisë mund të rriten ndjeshëm. Në lidhjet super të forta të aluminit ku përmbajtja e magnezit tejkalon sasinë e kërkuar për të formuar fazën Mg/Zn2, kur raporti i zinkut ndaj magnezit kontrollohet në rreth 2.7, rezistenca ndaj plasaritjes ndaj korrozionit të stresit është më e madhe. Për shembull, shtimi i elementit të bakrit në Al-Zn-Mg formon një aliazh të serisë Al-Zn-Mg-Cu. Efekti i forcimit të bazës është më i madhi midis të gjitha lidhjeve të aluminit. Është gjithashtu një material i rëndësishëm aliazh alumini në industrinë e hapësirës ajrore, të aviacionit dhe në industrinë e energjisë elektrike.
Hekuri dhe silikoni
Hekuri shtohet si element aliazh në lidhjet e aluminit të farkëtuar të serisë Al-Cu-Mg-Ni-Fe, dhe silikoni shtohet si elementë aliazh në aluminin e farkëtuar të serisë Al-Mg-Si dhe në shufrat e saldimit të serisë Al-Si dhe derdhjet alumini-silikon lidhjeve. Në lidhjet bazë të aluminit, silikoni dhe hekuri janë elementë të zakonshëm papastërti, të cilët kanë një ndikim të rëndësishëm në vetitë e lidhjes. Ato kryesisht ekzistojnë si FeCl3 dhe silic i lirë. Kur silikoni është më i madh se hekuri, formohet faza β-FeSiAl3 (ose Fe2Si2Al9), dhe kur hekuri është më i madh se silici, formohet α-Fe2SiAl8 (ose Fe3Si2Al12). Kur raporti i hekurit dhe silikonit është i papërshtatshëm, do të shkaktojë çarje në derdhje. Kur përmbajtja e hekurit në alumin e derdhur është shumë e lartë, derdhja do të bëhet e brishtë.
Titan dhe Bor
Titani është një element shtesë i përdorur zakonisht në lidhjet e aluminit, i shtuar në formën e aliazhit kryesor Al-Ti ose Al-Ti-B. Titani dhe alumini formojnë fazën TiAl2, e cila bëhet një bërthamë jo spontane gjatë kristalizimit dhe luan një rol në rafinimin e strukturës së derdhjes dhe strukturës së saldimit. Kur lidhjet Al-Ti i nënshtrohen një reaksioni të paketimit, përmbajtja kritike e titanit është rreth 0.15%. Nëse bor është i pranishëm, ngadalësimi është aq i vogël sa 0.01%.
Kromi
Kromi është një element shtesë i zakonshëm në seritë Al-Mg-Si, seritë Al-Mg-Zn dhe lidhjet e serive Al-Mg. Në 600°C, tretshmëria e kromit në alumin është 0.8%, dhe në thelb është i pazgjidhshëm në temperaturën e dhomës. Kromi formon komponime ndërmetalike si (CrFe)Al7 dhe (CrMn)Al12 në alumin, i cili pengon procesin e bërthamës dhe rritjes së rikristalizimit dhe ka një efekt të caktuar forcues në aliazh. Mund të përmirësojë gjithashtu qëndrueshmërinë e aliazhit dhe të zvogëlojë ndjeshmërinë ndaj plasaritjes nga korrozioni i stresit.
Megjithatë, vendi rrit ndjeshmërinë e shuarjes, duke e bërë filmin e anodizuar të verdhë. Sasia e kromit të shtuar në lidhjet e aluminit në përgjithësi nuk kalon 0.35%, dhe zvogëlohet me rritjen e elementeve kalimtare në aliazh.
Stronciumi
Stronciumi është një element aktiv sipërfaqësor që mund të ndryshojë kristalografikisht sjelljen e fazave të përbërjes ndërmetalike. Prandaj, trajtimi modifikues me elementin stroncium mund të përmirësojë punueshmërinë plastike të aliazhit dhe cilësinë e produktit përfundimtar. Për shkak të kohës së tij të gjatë të modifikimit efektiv, efektit të mirë dhe riprodhueshmërisë, stronciumi ka zëvendësuar përdorimin e natriumit në lidhjet e derdhjes Al-Si në vitet e fundit. Shtimi i 0,015%~0,03% stroncium në aliazhin e aluminit për nxjerrje e kthen fazën β-AlFeSi në shufër në fazën α-AlFeSi, duke reduktuar kohën e homogjenizimit të shufrës me 60%~70%, duke përmirësuar vetitë mekanike dhe përpunimin plastik të materialeve; përmirësimi i vrazhdësisë së sipërfaqes së produkteve.
Për lidhjet e aluminit të deformuar me silic të lartë (10%~13%), shtimi i elementit stroncium 0,02%~0,07% mund të reduktojë kristalet parësore në minimum, dhe vetitë mekanike gjithashtu përmirësohen ndjeshëm. Rezistenca në tërheqje бb është rritur nga 233 MPa në 236 MPa, dhe forca e rrjedhjes б0.2 është rritur nga 204 MPa në 210 MPa, dhe zgjatimi б5 është rritur nga 9% në 12%. Shtimi i stronciumit në aliazhin hipereutektik Al-Si mund të zvogëlojë madhësinë e grimcave primare të silikonit, të përmirësojë vetitë e përpunimit të plastikës dhe të mundësojë petëzimin e qetë të nxehtë dhe të ftohtë.
Zirkoni
Zirkoni është gjithashtu një shtesë e zakonshme në lidhjet e aluminit. Në përgjithësi, sasia e shtuar në lidhjet e aluminit është 0.1%~0.3%. Zirkoni dhe alumini formojnë komponime ZrAl3, të cilat mund të pengojnë procesin e rikristalizimit dhe të rafinojnë kokrrat e rikristalizuara. Zirkoni gjithashtu mund të rafinojë strukturën e derdhjes, por efekti është më i vogël se titani. Prania e zirkonit do të zvogëlojë efektin e rafinimit të kokrrave të titanit dhe borit. Në lidhjet Al-Zn-Mg-Cu, meqenëse zirkonium ka një efekt më të vogël në ndjeshmërinë e shuarjes sesa kromi dhe mangani, është e përshtatshme të përdoret zirkonium në vend të kromit dhe manganit për të rafinuar strukturën e rikristalizuar.
Elemente të rralla të tokës
Elementët e tokës të rrallë u shtohen lidhjeve të aluminit për të rritur superftohjen e komponentëve gjatë derdhjes së aliazhit të aluminit, për të rafinuar kokrrat, për të reduktuar hapësirën e kristaleve dytësore, për të reduktuar gazrat dhe përfshirjet në aliazh dhe kanë tendencë të sferoidizojnë fazën e përfshirjes. Mund të zvogëlojë gjithashtu tensionin sipërfaqësor të shkrirjes, të rrisë rrjedhshmërinë dhe të lehtësojë derdhjen në shufra, gjë që ka një ndikim të rëndësishëm në performancën e procesit. Është më mirë të shtohen toka të ndryshme të rralla në një sasi prej rreth 0.1%. Shtimi i tokave të rralla të përziera (të përziera La-Ce-Pr-Nd, etj.) redukton temperaturën kritike për formimin e zonës së plakjes G?P në aliazhin Al-0,65%Mg-0,61%Si. Lidhjet e aluminit që përmbajnë magnez mund të stimulojnë metamorfizmin e elementeve të rralla të tokës.
Papastërti
Vanadiumi formon përbërjen zjarrduruese VAl11 në lidhjet e aluminit, i cili luan një rol në rafinimin e kokrrave gjatë procesit të shkrirjes dhe derdhjes, por roli i tij është më i vogël se ai i titanit dhe zirkonit. Vanadiumi gjithashtu ka efektin e rafinimit të strukturës së rikristalizuar dhe rritjen e temperaturës së rikristalizimit.
Tretshmëria e ngurtë e kalciumit në lidhjet e aluminit është jashtëzakonisht e ulët dhe formon një përbërje CaAl4 me aluminin. Kalciumi është një element superplastik i lidhjeve të aluminit. Një aliazh alumini me afërsisht 5% kalcium dhe 5% mangan ka superplasticitet. Kalciumi dhe silikoni formojnë CaSi, i cili është i pazgjidhshëm në alumin. Meqenëse sasia e tretësirës së ngurtë të silikonit është zvogëluar, përçueshmëria elektrike e aluminit të pastër industrial mund të përmirësohet pak. Kalciumi mund të përmirësojë performancën e prerjes së lidhjeve të aluminit. CaSi2 nuk mund të forcojë lidhjet e aluminit përmes trajtimit termik. Gjurmët e kalciumit ndihmojnë në largimin e hidrogjenit nga alumini i shkrirë.
Elementet e plumbit, kallajit dhe bismutit janë metale me pikë shkrirjeje të ulët. Tretshmëria e tyre e ngurtë në alumin është e vogël, gjë që zvogëlon pak forcën e aliazhit, por mund të përmirësojë performancën e prerjes. Bismuti zgjerohet gjatë ngurtësimit, gjë që është e dobishme për të ushqyerit. Shtimi i bismutit në lidhjet me magnez të lartë mund të parandalojë brishtësinë e natriumit.
Antimoni përdoret kryesisht si modifikues në lidhjet e derdhura të aluminit dhe përdoret rrallë në lidhjet e aluminit të deformuar. Zëvendësoni bismutin vetëm në aliazh alumini të deformuar Al-Mg për të parandaluar brishtësinë e natriumit. Elementi i antimonit shtohet në disa lidhje Al-Zn-Mg-Cu për të përmirësuar performancën e proceseve të presimit të nxehtë dhe të ftohtë.
Beriliumi mund të përmirësojë strukturën e filmit të oksidit në lidhjet e deformuara të aluminit dhe të zvogëlojë humbjen e djegies dhe përfshirjet gjatë shkrirjes dhe derdhjes. Beriliumi është një element toksik që mund të shkaktojë helmim alergjik te njerëzit. Prandaj, beriliumi nuk mund të përmbahet në lidhjet e aluminit që vijnë në kontakt me ushqimin dhe pijet. Përmbajtja e beriliumit në materialet e saldimit zakonisht kontrollohet nën 8μg/ml. Lidhjet e aluminit të përdorura si nënshtresa saldimi duhet të kontrollojnë gjithashtu përmbajtjen e beriliumit.
Natriumi është pothuajse i pazgjidhshëm në alumin, dhe tretshmëria maksimale e ngurtë është më pak se 0,0025%. pika e shkrirjes së natriumit është e ulët (97.8℃), kur natriumi është i pranishëm në aliazh, ai absorbohet në sipërfaqen e dendritit ose në kufirin e kokrrës gjatë ngurtësimit, gjatë përpunimit të nxehtë, natriumi në kufirin e kokrrizave formon një shtresë të lëngshme adsorbimi; duke rezultuar në plasaritje të brishtë, formimin e komponimeve NaAlSi, nuk ekziston natriumi i lirë dhe nuk prodhon "të brishtë natriumi".
Kur përmbajtja e magnezit tejkalon 2%, magnezi largon silikonin dhe precipiton natriumin e lirë, duke rezultuar në "brrishtësinë e natriumit". Prandaj, aliazh alumini me magnez të lartë nuk lejohet të përdorë fluksin e kripës së natriumit. Metodat për të parandaluar "thjeshtësinë e natriumit" përfshijnë klorinimin, i cili bën që natriumi të formojë NaCl dhe të shkarkohet në skorje, duke shtuar bismut për të formuar Na2Bi dhe duke hyrë në matricën metalike; Shtimi i antimonit për të formuar Na3Sb ose shtimi i tokave të rralla mund të ketë gjithashtu të njëjtin efekt.
Redaktuar nga May Jiang nga MAT Aluminium
Koha e postimit: Gusht-08-2024
