Vanadium bildet in Aluminiumlegierungen die feuerfeste Verbindung VAl11, die beim Schmelz- und Gießprozess zur Kornverfeinerung beiträgt, allerdings ist der Effekt geringer als bei Titan und Zirkonium. Vanadium verfeinert außerdem die Rekristallisationsstruktur und erhöht die Rekristallisationstemperatur.
Die Löslichkeit 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 Verringerung der Menge an Silizium in fester Lösung 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 schwer löslich, was die Festigkeit der Legierung leicht reduziert, 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 Aluminium-Knetlegierungen 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 Schweißgrund verwendete Aluminiumlegierung sollte einen kontrollierten Berylliumgehalt aufweisen.
Natrium ist in Aluminium nahezu unlöslich. Die maximale Feststofflöslichkeit beträgt weniger als 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 Wärmebehandlung bildet Natrium an den Korngrenzen eine flüssige Adsorptionsschicht. Bei Sprödbruch bildet sich die NaAlSi-Verbindung. Freies Natrium ist nicht vorhanden, und es kommt nicht zu Natriumversprödung. Übersteigt der Magnesiumgehalt 2 %, nimmt Magnesium Silizium auf und scheidet freies Natrium aus, was zu Natriumversprödung führt. Daher dürfen bei hochmagnesiumhaltigen Aluminiumlegierungen keine Natriumsalzflussmittel verwendet werden. Natriumversprödung kann durch Chlorierung verhindert werden. Dabei bildet Natrium NaCl und wird in die Schlacke abgegeben. Durch Zugabe von Wismut bildet sich Na2Bi und wird 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
