Vanadium bildet in Aluminiumlegierungen die feuerfeste Verbindung VAl11, die beim Schmelz- und Gießprozess zur Kornverfeinerung beiträgt, der Effekt ist jedoch geringer als bei Titan und Zirkonium. Vanadium verfeinert außerdem die Rekristallisationsstruktur und erhöht die Rekristallisationstemperatur.
Die Feststofflöslichkeit von Calcium in Aluminiumlegierungen ist extrem gering, und es bildet mit Aluminium eine CaAl₄-Verbindung. Calcium ist zudem ein superplastisches Element von Aluminiumlegierungen. Aluminiumlegierungen mit etwa 5 % Calcium und 5 % Mangan weisen eine Superplastizität auf. Calcium und Silizium bilden CaSi, das in Aluminium unlöslich ist. Durch die Reduzierung des Silizium-Feststofflösungsanteils kann die Leitfähigkeit von industriell reinem Aluminium leicht verbessert werden. Calcium kann die Schneidleistung von Aluminiumlegierungen verbessern. CaSi₂ kann die Wärmebehandlung von Aluminiumlegierungen nicht verstärken. Spuren von Calcium sind hilfreich, um Wasserstoff aus geschmolzenem Aluminium zu entfernen.
Blei, Zinn und Wismut sind niedrigschmelzende Metalle. Sie sind in Aluminium nur wenig löslich, was die Festigkeit der Legierung leicht mindert, aber die Schneidleistung verbessern kann. Wismut dehnt sich beim Erstarren aus, was sich positiv auf die Zuführung auswirkt. Die Zugabe von Wismut zu magnesiumreichen Legierungen kann die Natriumsprödigkeit verhindern.
Antimon wird hauptsächlich als Modifikator in Aluminiumgusslegierungen und selten in Aluminiumknetlegierungen verwendet. In Al-Mg-Aluminiumknetlegierungen wird Wismut nur durch Wismut ersetzt, um Natriumversprödung zu verhindern. Durch die Zugabe von Antimon zu einigen Al-Zn-Mg-Cu-Legierungen kann die Leistung beim Warm- und Kaltpressen verbessert werden.
Beryllium kann die Struktur der Oxidschicht in geschmiedeten Aluminiumlegierungen verbessern und Abbrandverluste sowie Einschlüsse beim Gießen reduzieren. Beryllium ist ein giftiges Element, das allergische Vergiftungen auslösen kann. Daher dürfen Aluminiumlegierungen, die mit Lebensmitteln und Getränken in Berührung kommen, kein Beryllium enthalten. Der Berylliumgehalt in Schweißmaterialien wird üblicherweise unter 8 μg/ml gehalten. Auch die als Schweißunterlage verwendete Aluminiumlegierung sollte einen kontrollierten Berylliumgehalt aufweisen.
Natrium ist in Aluminium nahezu unlöslich. Die maximale Feststofflöslichkeit liegt unter 0,0025 %, und der Schmelzpunkt von Natrium ist niedrig (97,8 °C). Natrium in der Legierung adsorbiert während der Erstarrung an der Oberfläche von Dendriten oder Korngrenzen. Bei der thermischen Behandlung bildet Natrium an den Korngrenzen eine flüssige Adsorptionsschicht. Bei spröder Rissbildung bildet sich die NaAlSi-Verbindung. Freies Natrium ist nicht vorhanden, und es kommt nicht zu Natriumversprödung. Ab einem Magnesiumgehalt von 2 % nimmt Magnesium Silizium auf und scheidet freies Natrium aus, was zu Natriumversprödung führt. Daher dürfen bei hochmagnesiumhaltigen Aluminiumlegierungen keine Natriumsalzflussmittel verwendet werden. Die Methode zur Vermeidung von Natriumversprödung ist die Chlorierung. Dabei wird Natrium zu NaCl umgesetzt und in die Schlacke abgegeben. Durch Zugabe von Wismut wird Na2Bi gebildet und in die Metallmatrix eingebracht. Die Zugabe von Antimon zur Bildung von Na3Sb oder Seltenen Erden kann die gleiche Wirkung haben.
Herausgegeben von May Jiang von MAT Aluminum
Veröffentlichungszeit: 11. November 2023
