Bakër
Kur pjesa e pasur me alumin e aliazhit 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 i aliazhit dhe ka një efekt të caktuar forcues në tretësirë të ngurtë. Përveç kësaj, CuAl2 i precipituar nga plakja ka një efekt të dukshëm forcues nga plakja. Përmbajtja e bakrit në aliazhet e aluminit është zakonisht midis 2.5% dhe 5%, dhe efekti forcues është më i miri kur përmbajtja e bakrit është midis 4% dhe 6.8%, kështu që përmbajtja e bakrit në shumicën e aliazheve të duraluminës është brenda këtij diapazoni. Aliazhet alumin-bakër mund të përmbajnë më pak silic, magnez, mangan, krom, zink, hekur dhe elementë të tjerë.
Silikon
Kur pjesa e pasur me alumin e sistemit të aliazhit Al-Si ka një temperaturë eutektike prej 577 gradë Celsius, tretshmëria maksimale e silicit në tretësirën e ngurtë është 1.65%. Edhe pse tretshmëria zvogëlohet me uljen e temperaturës, këto aliazhe në përgjithësi nuk mund të forcohen me anë të trajtimit termik. Aliazh alumini-silici ka veti të shkëlqyera derdhjeje dhe rezistencë ndaj korrozionit. Nëse magnezi dhe silici i shtohen aluminit në të njëjtën kohë për të formuar një aliazh alumini-magnezi-silici, faza forcuese është MgSi. Raporti masiv i magnezit me silicin është 1.73:1. Gjatë projektimit të përbërjes së aliazhit Al-Mg-Si, përmbajtja e magnezit dhe silicit konfigurohet në këtë raport në matricë. Për të përmirësuar fortësinë e disa aliazheve 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 fazor të ekuilibrit të sistemit të lidhjeve Al-Mg2Si është 1.85%, dhe ngadalësimi është i vogël me uljen e temperaturës. Në lidhjet e aluminit të deformuara, shtimi vetëm i silikonit në alumin është i kufizuar në materialet e saldimit, dhe shtimi i silikonit në alumin ka gjithashtu një efekt të caktuar forcues.
Magnezi
Edhe pse kurba e tretshmërisë tregon se tretshmëria e magnezit në alumin zvogëlohet shumë me uljen e temperaturës, përmbajtja e magnezit në shumicën e lidhjeve industriale të aluminit të deformuara është më pak se 6%. Përmbajtja e silicit është gjithashtu e ulët. Ky lloj lidhjeje nuk mund të forcohet me trajtim termik, por ka saldueshmëri të mirë, rezistencë të mirë ndaj korrozionit dhe fortësi mesatare. Forcimi i aluminit nga magnezi është i dukshëm. Për çdo rritje prej 1% të magnezit, forca në tërheqje rritet me afërsisht 34MPa. Nëse shtohet më pak se 1% mangan, efekti i forcimit mund të plotësohet. Prandaj, shtimi i manganit mund të zvogëlojë përmbajtjen e magnezit dhe tendencën e çarjes 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 fazor të ekuilibrit të sheshtë të sistemit të lidhjeve Al-Mn është 658, tretshmëria maksimale e manganit në tretësirën e ngurtë është 1.82%. Fortësia e lidhjes rritet me rritjen e tretshmërisë. Kur përmbajtja e manganit është 0.8%, zgjatimi arrin vlerën maksimale. Lidhja Al-Mn është një lidhje që nuk forcohet nga mosha, domethënë nuk mund të forcohet me trajtim termik. Mangani mund të parandalojë procesin e rikristalizimit të lidhjeve të aluminit, të rrisë temperaturën e rikristalizimit dhe të rafinojë ndjeshëm kokrrat e rikristalizuara. Rafinimi i 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 tresë papastërtinë e hekurit për të formuar (Fe, Mn)Al6, duke zvogëluar efektet e dëmshme të hekurit. Mangani është një element i rëndësishëm në lidhjet e aluminit. Mund të shtohet vetëm për të formuar një lidhje binar Al-Mn. Më shpesh, ai shtohet së bashku me elementë të tjerë lidhës. Prandaj, shumica e lidhjeve të aluminit përmbajnë mangan.
Zink
Tretshmëria e zinkut në alumin është 31.6% në 275°C në pjesën e pasur me alumin të diagramit fazor të ekuilibrit të sistemit të lidhjeve Al-Zn, ndërsa tretshmëria e tij bie në 5.6% në 125°C. Shtimi i vetëm zinkut në alumin ka një përmirësim shumë të kufizuar në fortësinë e lidhjes së aluminit në kushte deformimi. Në të njëjtën kohë, ekziston një tendencë për çarje nga korrozioni i stresit, duke kufizuar kështu zbatimin e tij. Shtimi i zinkut dhe magnezit në alumin në të njëjtën kohë formon fazën forcuese Mg/Zn2, e cila ka një efekt të rëndësishëm forcues në lidhje. Kur përmbajtja e Mg/Zn2 rritet nga 0.5% në 12%, rezistenca në tërheqje dhe rezistenca në rrjedhshmëri 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 me magnezin kontrollohet në rreth 2.7, rezistenca ndaj çarjes nga korrozioni i stresit është më e madhja. Për shembull, shtimi i elementit të bakrit në Al-Zn-Mg formon një lidhje serie 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 i lidhjeve të aluminit në industrinë e hapësirës ajrore, të aviacionit dhe të energjisë elektrike.
Hekuri dhe silikoni
Hekuri shtohet si elementë aliazh në lidhjet e aluminit të farkëtuar të serisë Al-Cu-Mg-Ni-Fe, dhe silici shtohet si elementë aliazh në aluminin e farkëtuar të serisë Al-Mg-Si dhe në shufrat e saldimit të serisë Al-Si dhe lidhjet e derdhura alumini-silici. Në lidhjet e aluminit bazë, silici dhe hekuri janë elementë të zakonshëm papastërtish, të cilët kanë një ndikim të rëndësishëm në vetitë e lidhjes. Ato ekzistojnë kryesisht si FeCl3 dhe silic i lirë. Kur silici 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 silicit është i papërshtatshëm, kjo do të shkaktojë çarje në derdhje. Kur përmbajtja e hekurit në aluminin e derdhur është shumë e lartë, derdhja do të bëhet e brishtë.
Titani dhe Bori
Titani është një element shtesë i përdorur zakonisht në lidhjet e aluminit, i shtuar në formën e lidhjes kryesore 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 paketimi, përmbajtja kritike e titanit është rreth 0.15%. Nëse bori është i pranishëm, ngadalësimi është aq i vogël sa 0.01%.
Krom
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 është praktikisht i patretshëm në temperaturën e dhomës. Kromi formon komponime ndërmetalike si (CrFe)Al7 dhe (CrMn)Al12 në alumin, të cilat pengojnë procesin e formimit të bërthamave dhe rritjes së rikristalizimit dhe kanë një efekt të caktuar forcues në lidhje. Ai gjithashtu mund të përmirësojë fortësinë e lidhjes dhe të zvogëlojë ndjeshmërinë ndaj çarjeve nga korrozioni i stresit.
Megjithatë, vendi rrit ndjeshmërinë ndaj shuarjes, duke e bërë filmin e anodizuar të verdhë. Sasia e kromit të shtuar në lidhjet e aluminit në përgjithësi nuk tejkalon 0.35% dhe zvogëlohet me rritjen e elementëve të tranzicionit në lidhje.
Stroncium
Stronciumi është një element sipërfaqësor aktiv që mund të ndryshojë sjelljen e fazave të përbërjeve ndërmetalike në mënyrë kristalografike. Prandaj, trajtimi i modifikimit me elementin e stronciumit mund të përmirësojë përpunueshmërinë plastike të aliazhit dhe cilësinë e produktit përfundimtar. Për shkak të kohës së gjatë efektive të modifikimit, efektit të mirë dhe riprodhueshmërisë, stronciumi ka zëvendësuar përdorimin e natriumit në aliazhet e derdhura Al-Si në vitet e fundit. Shtimi i 0.015%~0.03% stroncium në aliazhin e aluminit për ekstrudim e kthen fazën β-AlFeSi në lingot në fazën α-AlFeSi, duke zvogëluar kohën e homogjenizimit të lingotit me 60%~70%, duke përmirësuar vetitë mekanike dhe përpunueshmërinë plastike të materialeve; duke përmirësuar vrazhdësinë sipërfaqësore të produkteve.
Për lidhjet e aluminit të deformuara me përmbajtje të lartë silikoni (10%~13%), shtimi i elementit stroncium prej 0.02%~0.07% mund të zvogëlojë kristalet primare në minimum, dhe vetitë mekanike gjithashtu përmirësohen ndjeshëm. Rezistenca në tërheqje bb rritet nga 233MPa në 236MPa, dhe kufiri i rrjedhshmërisë b0.2 rritet nga 204MPa në 210MPa, dhe zgjatimi b5 rritet nga 9% në 12%. Shtimi i stronciumit në lidhjen hipereutektike Al-Si mund të zvogëlojë madhësinë e grimcave primare të silikonit, të përmirësojë vetitë e përpunimit të plastikës dhe të mundësojë petëzim të butë në të nxehtë dhe të ftohtë.
Zirkoni
Zirkoniumi është gjithashtu një shtesë e zakonshme në lidhjet e aluminit. Në përgjithësi, sasia e shtuar në lidhjet e aluminit është 0.1%~0.3%. Zirkoniumi dhe alumini formojnë komponime ZrAl3, të cilat mund të pengojnë procesin e rikristalizimit dhe të rafinojnë kokrrat e rikristalizuara. Zirkoniumi gjithashtu mund të rafinojë strukturën e derdhjes, por efekti është më i vogël se titaniumi. Prania e zirkoniumit do të zvogëlojë efektin e rafinimit të kokrrave të titanit dhe borit. Në lidhjet Al-Zn-Mg-Cu, meqenëse zirkoniumi ka një efekt më të vogël në ndjeshmërinë ndaj shuarjes sesa kromi dhe mangani, është e përshtatshme të përdoret zirkoni në vend të kromit dhe manganit për të rafinuar strukturën e rikristalizuar.
Elemente të rralla të tokës
Elementet e rrallë të tokës shtohen në lidhjet e aluminit për të rritur superftohjen e komponentëve gjatë derdhjes së lidhjeve të aluminit, për të rafinuar kokrrat, për të zvogëluar hapësirën midis kristaleve sekondare, për të zvogëluar gazrat dhe përfshirjet në lidhje dhe për të sferoidizuar fazën e përfshirjes. Gjithashtu mund të zvogëlojë tensionin sipërfaqësor të shkrirjes, të rrisë rrjedhshmërinë dhe të lehtësojë derdhjen në lingota, gjë që ka një ndikim të rëndësishëm në performancën e procesit. Është më mirë të shtohen lloje të ndryshme të rrallë të tokës në një sasi prej rreth 0.1%. Shtimi i rrallë i tokës së përzier (La-Ce-Pr-Nd i përzier, etj.) zvogëlon temperaturën kritike për formimin e zonës së plakjes G₂P në lidhjen Al-0.65%Mg-0.61%Si. Lidhjet e aluminit që përmbajnë magnez mund të stimulojnë metamorfizmin e elementeve të rrallë të tokës.
Papastërti
Vanadiumi formon një përbërje zjarrduruese VAl11 në lidhjet e aluminit, e cila luan një rol në rafinimin e kokrrave gjatë procesit të shkrirjes dhe derdhjes, por roli i saj është më i vogël se ai i titanit dhe zirkonit. Vanadiumi gjithashtu ka efektin e rafinimit të strukturës së rikristalizuar dhe rritjes së temperaturës së rikristalizimit.
Tretshmëria e kalciumit në gjendje të ngurtë në lidhjet e aluminit është jashtëzakonisht e ulët dhe ai formon një përbërje CaAl4 me alumin. Kalciumi është një element superplastik i lidhjeve të aluminit. Një lidhje alumini me afërsisht 5% kalcium dhe 5% mangan ka superplasticitet. Kalciumi dhe silici formojnë CaSi, i cili është i patretshëm në alumin. Meqenëse sasia e silicit në tretësirën e ngurtë zvogëlohet, 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 t'i forcojë lidhjet e aluminit përmes trajtimit termik. Sasitë gjurmë të kalciumit janë të dobishme në heqjen e hidrogjenit nga alumini i shkrirë.
Elementet e plumbit, kallajit dhe bizmutit janë metale me pikë shkrirjeje të ulët. Tretshmëria e tyre në gjendje të ngurtë në alumin është e vogël, gjë që e zvogëlon pak fortësinë e aliazhit, por mund të përmirësojë performancën e prerjes. Bizmuti zgjerohet gjatë ngurtësimit, gjë që është e dobishme për t'u furnizuar me magnez. Shtimi i bizmutit në aliazhet me përmbajtje të lartë magnezi mund të parandalojë brishtësinë e natriumit.
Antimoni përdoret kryesisht si modifikues në lidhjet e aluminit të derdhur dhe rrallë përdoret në lidhjet e aluminit të deformuara. Zëvendësoni bizmutin vetëm në lidhjet e aluminit të deformuara 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 oksid në lidhjet e deformuara të aluminit dhe të zvogëlojë humbjen nga djegia dhe përfshirjet gjatë shkrirjes dhe derdhjes. Beriliumi është një element toksik që mund të shkaktojë helmim alergjik tek 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 substrate saldimi duhet gjithashtu të kontrollojnë përmbajtjen e beriliumit.
Natriumi është pothuajse i patretshëm në alumin, dhe tretshmëria maksimale në gjendje të 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 adsorbohet në sipërfaqen e dendritit ose në kufirin e kokrrizave gjatë ngurtësimit, gjatë përpunimit të nxehtë, natriumi në kufirin e kokrrizave formon një shtresë të lëngshme adsorbimi, duke rezultuar në çarje të brishta, formimin e komponimeve NaAlSi, nuk ekziston natrium i lirë dhe nuk prodhon "natrium të brishtë".
Kur përmbajtja e magnezit tejkalon 2%, magnezi largon silicin dhe precipiton natriumin e lirë, duke rezultuar në "brishtësi të natriumit". Prandaj, lidhjet e aluminit me përmbajtje të lartë magnezi nuk lejohen të përdorin fluks kripe natriumi. Metodat për të parandaluar "brishtësinë e natriumit" përfshijnë klorinimin, i cili shkakton formimin e NaCl nga natriumi dhe shkarkohet në skorje, shtimin e bizmutit për të formuar Na2Bi dhe hyrjen në matricën metalike; shtimi i antimonit për të formuar Na3Sb ose shtimi i metaleve të rralla të tokës mund të kenë gjithashtu të njëjtin efekt.
Redaktuar nga May Jiang nga MAT Aluminum
Koha e postimit: 08 Gusht 2024
