Kupfer
Wenn der Aluminium-reiche Teil der Aluminium-Koper-Legierung 548 beträgt, beträgt die maximale Kupferlöslichkeit von Kupfer in Aluminium 5,65%. Wenn die Temperatur auf 302 sinkt, beträgt die Löslichkeit von Kupfer 0,45%. Kupfer ist ein wichtiges Legierungselement und hat eine bestimmte feste Lösungsverstärkungseffekt. Darüber hinaus hat das durch das Altern ausgestrahlte Cual2 einen offensichtlichen Altersverstärkungseffekt. Der Kupfergehalt in Aluminiumlegierungen liegt normalerweise zwischen 2,5% und 5%, und der Stärkungseffekt ist am besten, wenn der Kupfergehalt zwischen 4% und 6,8% liegt, sodass der Kupfergehalt der meisten Duraluminlegierungen in diesem Bereich liegt. Aluminium-Koper-Legierungen können weniger Silizium, Magnesium, Mangan, Chrom, Zink, Eisen und andere Elemente enthalten.
Silizium
Wenn der aluminiumreiche Teil des Al-Si-Legierungssystems eine eutektische Temperatur von 577 aufweist, beträgt die maximale Löslichkeit von Silizium in der festen Lösung 1,65%. Obwohl die Löslichkeit mit abnehmender Temperatur abnimmt, können diese Legierungen im Allgemeinen nicht durch Wärmebehandlung gestärkt werden. Aluminium-Silicon-Legierung hat hervorragende Gusseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit. Wenn Magnesium und Silizium gleichzeitig zu Aluminium zugesetzt werden, um eine Aluminium-Magnesium-Silicon-Legierung zu bilden, lautet die Stärkungsphase MGSI. Das Massenverhältnis von Magnesium zu Silizium beträgt 1,73: 1. Bei der Gestaltung der Zusammensetzung der Al-Mg-Si-Legierung ist der Inhalt von Magnesium und Silizium in diesem Verhältnis auf der Matrix konfiguriert. Um die Stärke einiger Al-Mg-Si-Legierungen zu verbessern, wird eine angemessene Menge Kupfer hinzugefügt, und es wird eine angemessene Menge an Chrom hinzugefügt, um die nachteiligen Auswirkungen von Kupfer auf die Korrosionsbeständigkeit auszugleichen.
Die maximale Löslichkeit von MG2SI im Aluminium im Aluminium-reichen Teil des Gleichgewichtsphasendiagramms des Al-Mg2SI-Legierungssystems beträgt 1,85%und die Verzögerung ist gering, wenn die Temperatur abnimmt. In deformierten Aluminiumlegierungen ist die Zugabe von Silizium allein zu Aluminium auf Schweißmaterialien beschränkt, und die Zugabe von Silizium zu Aluminium hat auch einen gewissen Stärkungseffekt.
Magnesium
Obwohl die Löslichkeitskurve zeigt, dass die Löslichkeit von Magnesium in Aluminium mit Abneiung der Temperatur stark abnimmt, beträgt der Magnesiumgehalt in den meisten industriellen deformierten Aluminiumlegierungen weniger als 6%. Der Siliziumgehalt ist ebenfalls gering. Diese Art von Legierung kann nicht durch Wärmebehandlung gestärkt werden, hat aber eine gute Schweißbarkeit, eine gute Korrosionsbeständigkeit und eine mittlere Festigkeit. Die Stärkung des Aluminiums durch Magnesium ist offensichtlich. Bei jeder 1% igen Zunahme des Magnesiums steigt die Zugfestigkeit um ungefähr 34 MPa. Wenn weniger als 1% Mangan hinzugefügt wird, kann der Stärkungseffekt ergänzt werden. Das Hinzufügen von Mangan kann daher den Magnesiumgehalt reduzieren und die Tendenz des heißen Risses verringern. Darüber hinaus kann Mangan gleichmäßig MG5AL8 -Verbindungen ausführen, was die Korrosionsbeständigkeit und die Schweißleistung verbessert.
Mangan
Wenn die eutektische Temperatur des flachen Gleichgewichtsphasendiagramms des Al-Mn-Legierungssystems 658 beträgt, beträgt die maximale Löslichkeit von Mangan in der festen Lösung 1,82%. Die Stärke der Legierung nimmt mit zunehmender Löslichkeit zu. Wenn der Mangangehalt 0,8%beträgt, erreicht die Dehnung den Maximalwert. Al-Mn-Legierung ist eine nicht-alter-Härtungslegierung, dh sie kann nicht durch Wärmebehandlung gestärkt werden. Mangan kann den Rekristallisationsprozess von Aluminiumlegierungen verhindern, die Rekristallisierungstemperatur erhöhen und die rekristallisierten Körner signifikant verfeinern. Die Verfeinerung rekristallisierter Körner ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die dispergierten Partikel von Mnal6 -Verbindungen das Wachstum von rekristallisierten Körnern behindern. Eine weitere Funktion von MNAL6 besteht darin, Verunreinigungseisen auf die Bildung (Fe, Mn) Al6 aufzulösen, wodurch die schädlichen Wirkungen von Eisen verringert werden. Mangan ist ein wichtiges Element in Aluminiumlegierungen. Es kann allein hinzugefügt werden, um eine Al-Mn-Binärlegierung zu bilden. Häufiger wird es mit anderen Legierungselementen zusammengestellt. Daher enthalten die meisten Aluminiumlegierungen Mangan.
Zink
Die Löslichkeit von Zink im Aluminium beträgt 31,6% bei 275 im aluminiumreichen Teil des Gleichgewichtsphasendiagramms des Al-Zn-Legierungssystems, während seine Löslichkeit auf 5,6% bei 125 sinkt. Die Stärke der Aluminiumlegierung unter Deformationsbedingungen. Gleichzeitig besteht die Tendenz zu Stresskorrosionsrissen, wodurch die Anwendung einschränkt. Das Hinzufügen von Zink und Magnesium zu Aluminium gleichzeitig bildet die Verstärkungsphase Mg/Zn2, die einen signifikanten Verstärkungseffekt auf die Legierung hat. Wenn der Mg/Zn2 -Gehalt von 0,5% auf 12% erhöht wird, kann die Zugfestigkeit und Ertragsfestigkeit signifikant erhöht werden. In Superhard -Aluminiumlegierungen, bei denen der Magnesiumgehalt die erforderliche Menge zur Bildung der Mg/Zn2 -Phase überschreitet, ist der Spannungskorrosionsrisswiderstand am größten. Zum Beispiel bildet das Hinzufügen von Kupferelement zu al-Zn-Mg eine Al-Zn-Mg-Cu-Serie-Legierung. Der Basisverstärkungseffekt ist der größte unter allen Aluminiumlegierungen. Es ist auch ein wichtiges Aluminium -Legierungsmaterial in der Luft- und Raumfahrt-, Luftfahrtindustrie und Elektrostromindustrie.
Eisen und Silizium
Eisen wird als Legierungselemente in Al-Cu-Mg-Ni-Fe-Serien-Aluminium-Legierungen hinzuge Legierungen. In Basis -Aluminiumlegierungen sind Silizium und Eisen häufige Verunreinigungselemente, die einen signifikanten Einfluss auf die Eigenschaften der Legierung haben. Sie existieren hauptsächlich als FECL3 und freies Silizium. Wenn Silizium größer als Eisen ist, wird β-Fesial3 (oder Fe2SI2Al9) -Phase gebildet, und wenn Eisen größer als Silizium ist, wird α-FE2SIAL8 (oder Fe3SI2AL12) gebildet. Wenn das Verhältnis von Eisen und Silizium unangemessen ist, verursacht es Risse im Gießen. Wenn der Eisengehalt im Aluminium in Guss zu hoch ist, wird das Casting spröde.
Titan und Bor
Titan ist ein häufig verwendetes additives Element in Aluminiumlegierungen, das in Form von Al-Ti oder Al-Ti-B-Masterlegierung hinzugefügt wird. Titan und Aluminium bilden die Tial2-Phase, die während der Kristallisation zu einem nicht spontanen Kern wird und eine Rolle bei der Verfeinerung der Gussstruktur und der Schweißstruktur spielt. Wenn Al-Ti-Legierungen einer Paketreaktion unterzogen werden, beträgt der kritische Inhalt von Titan bei etwa 0,15%. Wenn Bor vorhanden ist, beträgt die Verlangsamung nur 0,01%.
Chrom
Chrom ist ein häufiges additives Element in der Al-Mg-Si-Serie, in Al-Mg-Zn-Serien- und Al-Mg-Serien-Legierungen. Bei 600 ° C beträgt die Löslichkeit von Chrom in Aluminium 0,8%und ist bei Raumtemperatur im Grunde unlöslich. Chrom bildet intermetallische Verbindungen wie (CRFe) Al7 und (CRMN) al12 im Aluminium, was den Keimbildungs- und Wachstumsprozess der Rekristallisation behindert und eine gewisse Stärkung auf die Legierung hat. Es kann auch die Zähigkeit der Legierung verbessern und die Anfälligkeit für Stresskorrosionsrisse verringern.
Der Standort erhöht jedoch die Quenching -Empfindlichkeit und macht den anodierten Film gelb. Die Menge an Chrom zu Aluminiumlegierungen überschreitet im Allgemeinen nicht 0,35%und nimmt mit zunehmender Übergangselemente in der Legierung ab.
Strontium
Strontium ist ein oberflächenaktives Element, das das Verhalten der intermetallischen Verbindungsphasen kristallografisch verändern kann. Daher kann eine Modifikationsbehandlung mit Strontiumelement die plastische Verarbeitbarkeit der Legierung und die Qualität des Endprodukts verbessern. Aufgrund seiner lang wirksamen Modifikationszeit, einer guten Wirkung und seiner Reproduzierbarkeit hat Strontium in den letzten Jahren die Verwendung von Natrium in Al-Si-Gusslegierungen ersetzt. Durch das Hinzufügen von 0,015%~ 0,03%Strontium zur Aluminiumlegierung zur Extrusion verwandelt die β-Alfesi-Phase im IngOT in die α-Alfesi-Phase, wodurch die Ingot-Homogenisierungszeit um 60%~ 70%verkürzt wird, wodurch die mechanischen Eigenschaften und die plastische Verschreibungsfähigkeit von Materialien verbessert werden. Verbesserung der Oberflächenrauheit von Produkten.
Für Hochschild (10%~ 13%) deformierte Aluminiumlegierungen, die 0,02%~ 0,07%Strontiumelement addiert, können Primärkristalle auf ein Minimum reduzieren, und die mechanischen Eigenschaften sind ebenfalls signifikant verbessert. Die Zugfestigkeit бb wird von 233 MPa auf 236 MPa erhöht, und die Streckgrenze von б0,2 von 204 MPa auf 210 MPa und die Dehnung б5 von 9% auf 12%. Durch das Hinzufügen von Strontium zur überdurchschnittlichen Al-Si-Legierung kann die Größe von primären Siliziumpartikeln verringert, die Eigenschaften der Kunststoffverarbeitungen verbessert und ein glattes heißes und kaltes Rollen ermöglichen.
Zirkonium
Zirkonium ist auch in Aluminiumlegierungen ein häufiger Additiv. Im Allgemeinen beträgt die zu Aluminiumlegierungen hinzugefügte Menge 0,1%~ 0,3%. Zirkonium und Aluminium bilden Zral3 -Verbindungen, die den Rekristallisationsprozess behindern und die rekristallisierten Körner verfeinern. Zirkonium kann auch die Gussstruktur verfeinern, aber der Effekt ist kleiner als Titan. Das Vorhandensein von Zirkonium verringert den Getreidempfindungseffekt von Titan und Bor. In al-Zn-Mg-Cu-Legierungen, da Zirkonium einen geringeren Einfluss auf die Quenchierungsempfindlichkeit als Chrom und Mangan hat, ist es angebracht, Zirkonium anstelle von Chrom und Mangan zu verwenden, um die rekristallisierte Struktur zu verfeinern.
Seltenerdelemente
Aluminiumlegierungen werden zu seltenen Erdelementen hinzugefügt, um die Unterkühlung des Komponenten während des Aluminiumlegierungsgusses zu erhöhen, Körner zu verfeinern, den sekundären Kristallabstand zu verringern, Gase und Einschlüsse in der Legierung zu reduzieren und die Einschlussphase zu sphäide. Es kann auch die Oberflächenspannung der Schmelze verringern, die Flüssigkeit erhöhen und das Gießen in Ingots erleichtern, was einen signifikanten Einfluss auf die Prozessleistung hat. Es ist besser, verschiedene Seltene Erden in einer Menge von etwa 0,1%hinzuzufügen. Die Zugabe von gemischten Seltenen erden (gemischte La-CE-Pr-ND usw.) verringert die kritische Temperatur für die Bildung der Alterungszone in Al-0,65%mg-0,61%Si-Legierung. Aluminiumlegierungen, die Magnesium enthalten, können den Metamorphismus von Seltenen erdelementen stimulieren.
Verunreinigung
Vanadium bildet in Aluminiumlegierungen eine refraktäre Verbindung von VAL11, die während des Schmelz- und Gussprozesses eine Rolle bei der Verfeinerung von Körnern spielt, aber seine Rolle ist kleiner als die von Titan und Zirkonium. Vanadium hat auch den Einfluss, die rekristallisierte Struktur zu verfeinern und die Rekristallisierungstemperatur zu erhöhen.
Die feste Löslichkeit von Calcium in Aluminiumlegierungen ist extrem niedrig und bildet eine CaAL4 -Verbindung mit Aluminium. Kalzium ist ein superplastisches Element von Aluminiumlegierungen. Eine Aluminiumlegierung mit ungefähr 5% Kalzium und 5% Mangan hat eine Superplastizität. Calcium und Silizium bilden CASI, das im Aluminium unlöslich ist. Da die feste Siliziummenge reduziert ist, kann die elektrische Leitfähigkeit von industriellem reinem Aluminium leicht verbessert werden. Kalzium kann die Schnittleistung von Aluminiumlegierungen verbessern. CASI2 kann Aluminiumlegierungen durch Wärmebehandlung nicht stärken. Spurenmengen Kalzium sind hilfreich bei der Entfernung von Wasserstoff aus geschmolzenem Aluminium.
Blei-, Zinn- und Wismutelemente sind niedrige Schmelzpunktmetalle. Ihre solide Löslichkeit im Aluminium ist klein, was die Festigkeit der Legierung leicht verringert, aber die Schneidleistung verbessern kann. Wismut erweitert sich während der Verfestigung, was für die Fütterung von Vorteil ist. Das Hinzufügen von Wismut zu hohen Magnesiumlegierungen kann Natrium -Verspritzung verhindern.
Antimon wird hauptsächlich als Modifikator in Gussaluminiumlegierungen verwendet und in deformierten Aluminiumlegierungen selten verwendet. Ersetzen Sie nur Wismut in al-mg deformierter Aluminiumlegierung, um Natrium-Verspritzung zu verhindern. Einige Al-Zn-Mg-Cu-Legierungen werden ein Antimonelement hinzugefügt, um die Leistung von heißen Presse- und Kaltpresse zu verbessern.
Beryllium kann die Struktur des Oxidfilms in deformierten Aluminiumlegierungen verbessern und den Verbrennungsverlust und die Einschlüsse während des Schmelzens und Gießens verringern. Beryllium ist ein giftiges Element, das beim Menschen eine allergische Vergiftung verursachen kann. Daher kann Beryllium nicht in Aluminiumlegierungen enthalten sein, die mit Lebensmitteln und Getränken in Kontakt kommen. Der Berylliumgehalt in Schweißmaterialien wird normalerweise unter 8 μg/ml gesteuert. Als Schweißsubstrate verwendete Aluminiumlegierungen sollten auch den Berylliumgehalt steuern.
Natrium ist im Aluminium fast unlöslich und die maximale feste Löslichkeit beträgt weniger als 0,0025%. Der Schmelzpunkt von Natrium ist niedrig (97,8 ℃), wenn Natrium in der Legierung vorhanden ist, wird es während der Erstfestung auf der Dendritoberfläche oder der Korngrenze adsorbiert, während der Heißverarbeitung bildet das Natrium an der Korngrenze eine flüssige Adsorptionsschicht, das Natrium an der Korngrenze, eine flüssige Adsorptionsschicht,, Die Bildung von NaALSI -Verbindungen führt zu einem spröden Knacken, kein freies Natrium und produziert nicht „Natriumfrüchte“.
Wenn der Magnesiumgehalt 2%überschreitet, nimmt Magnesium Silizium weg und fällt freies Natrium aus, was zu „Natriumbrötchen“ führt. Daher darf eine Aluminiumlegierung mit hoher Magnesium keinen Natriumsalzfluss verwenden. Zu den Methoden zur Verhinderung von „Natrium -Verspritzung“ umfasst Chlorierung, die dazu führen, dass Natrium NaCl bildet und in die Schlacke eingeleitet wird, wobei Wismut zur Bildung von Na2bi und die Eingabe der Metallmatrix hinzugefügt wird. Das Hinzufügen von Antimon zur Bildung von Na3SB oder dem Hinzufügen von Seltenen erden kann ebenfalls den gleichen Effekt haben.
Herausgegeben von Mai Jiang von Mat Aluminium
Postzeit: Aug-08-2024
