Cobre
Cuando la parte rica en aluminio de la aleación de aluminio-cobre es 548, la solubilidad máxima del cobre en aluminio es del 5,65%. Cuando la temperatura cae a 302, la solubilidad del cobre es del 0,45%. El cobre es un elemento de aleación importante y tiene un cierto efecto de fortalecimiento de la solución sólida. Además, el Cual2 precipitado por el envejecimiento tiene un efecto de fortalecimiento de envejecimiento obvio. El contenido de cobre en las aleaciones de aluminio suele ser entre 2.5% y 5%, y el efecto de fortalecimiento es mejor cuando el contenido de cobre está entre 4% y 6.8%, por lo que el contenido de cobre de la mayoría de las aleaciones de dones de duración está dentro de este rango. Las aleaciones de aluminio-cobre pueden contener menos silicio, magnesio, manganeso, cromo, zinc, hierro y otros elementos.
Silicio
Cuando la parte rica en aluminio del sistema de aleación al-Si tiene una temperatura eutéctica de 577, la solubilidad máxima de silicio en la solución sólida es del 1.65%. Aunque la solubilidad disminuye al disminuir la temperatura, estas aleaciones generalmente no pueden fortalecerse mediante el tratamiento térmico. La aleación de aluminio-silicio tiene excelentes propiedades de fundición y resistencia a la corrosión. Si el magnesio y el silicio se agregan al aluminio al mismo tiempo para formar una aleación de aluminio-magnesio-silicio, la fase de fortalecimiento es MGSI. La relación de masa de magnesio a silicio es 1.73: 1. Al diseñar la composición de la aleación al-MG-Si, el contenido de magnesio y silicio se configuran en esta relación en la matriz. Para mejorar la resistencia de algunas aleaciones al-mg-si, se agrega una cantidad apropiada de cobre y se agrega una cantidad apropiada de cromo para compensar los efectos adversos del cobre en la resistencia a la corrosión.
La solubilidad máxima de MG2SI en aluminio en la parte rica en aluminio del diagrama de fase de equilibrio del sistema de aleación AL-MG2SI es 1.85%, y la desaceleración es pequeña a medida que disminuye la temperatura. En las aleaciones de aluminio deformadas, la adición de silicio solo al aluminio se limita a los materiales de soldadura, y la adición de silicio al aluminio también tiene un cierto efecto de fortalecimiento.
Magnesio
Aunque la curva de solubilidad muestra que la solubilidad del magnesio en el aluminio disminuye en gran medida a medida que disminuye la temperatura, el contenido de magnesio en la mayoría de las aleaciones de aluminio deformado industrial es inferior al 6%. El contenido de silicio también es bajo. Este tipo de aleación no se puede fortalecer mediante el tratamiento térmico, pero tiene buena soldabilidad, buena resistencia a la corrosión y resistencia media. El fortalecimiento del aluminio por magnesio es obvio. Por cada aumento del 1% en el magnesio, la resistencia a la tracción aumenta en aproximadamente 34MPa. Si se agrega menos del 1% de manganeso, el efecto de fortalecimiento puede complementarse. Por lo tanto, agregar manganeso puede reducir el contenido de magnesio y reducir la tendencia del agrietamiento en caliente. Además, el manganeso también puede precipitar uniformemente los compuestos MG5Al8, mejorando la resistencia a la corrosión y el rendimiento de la soldadura.
Manganeso
Cuando la temperatura eutéctica del diagrama de fase de equilibrio plano del sistema de aleación Al-MN es 658, la solubilidad máxima del manganeso en la solución sólida es 1.82%. La fuerza de la aleación aumenta con el aumento de la solubilidad. Cuando el contenido de manganeso es de 0.8%, la alargamiento alcanza el valor máximo. La aleación al-MN es una aleación de endurecimiento de la época, es decir, no se puede fortalecer mediante el tratamiento térmico. El manganeso puede evitar el proceso de recristalización de las aleaciones de aluminio, aumentar la temperatura de recristalización y refinar significativamente los granos recristalizados. El refinamiento de los granos recristalizados se debe principalmente al hecho de que las partículas dispersas de los compuestos MNAL6 obstaculizan el crecimiento de los granos recristalizados. Otra función de MNAL6 es disolver el hierro de la impureza para formar (Fe, Mn) AL6, reduciendo los efectos nocivos del hierro. El manganeso es un elemento importante en las aleaciones de aluminio. Se puede agregar solo para formar una aleación binaria Al-MN. Más a menudo, se agrega junto con otros elementos de aleación. Por lo tanto, la mayoría de las aleaciones de aluminio contienen manganeso.
Zinc
La solubilidad del zinc en aluminio es del 31,6% a 275 en la parte rica en aluminio del diagrama de fase de equilibrio del sistema de aleación Al-Zn, mientras que su solubilidad cae a 5,6% a 125. Agregar zinc solo al aluminio tiene una mejora muy limitada en La resistencia de la aleación de aluminio en condiciones de deformación. Al mismo tiempo, existe una tendencia al agrietamiento de la corrosión del estrés, lo que limita su aplicación. Agregar zinc y magnesio al aluminio al mismo tiempo forma la fase de fortalecimiento Mg/Zn2, que tiene un efecto de fortalecimiento significativo en la aleación. Cuando el contenido de Mg/Zn2 aumenta del 0.5% al 12%, la resistencia a la tracción y la resistencia al rendimiento pueden aumentar significativamente. En las aleaciones de aluminio sobrehardado donde el contenido de magnesio excede la cantidad requerida para formar la fase Mg/Zn2, cuando la relación de zinc a magnesio se controla a alrededor de 2.7, la resistencia a la corrosión de estrés es mayor. Por ejemplo, agregar elemento de cobre a Al-Zn-Mg forma una aleación de la serie Al-Zn-Mg-Cu. El efecto de fortalecimiento de la base es el más grande entre todas las aleaciones de aluminio. También es un importante material de aleación de aluminio en la industria de la industria aeroespacial, de la aviación y la energía eléctrica.
Hierro y silicio
El hierro se agrega como elementos de aleación en aleaciones de aluminio de aluminio de la serie Al-CU-MG-NI-FE, y el silicio se agrega como elementos de aleación en aluminio forjado de la serie al-mg-si y en las varillas de soldadura de la serie Al-Si y la fundición de aluminio-silicio aleaciones. En las aleaciones de aluminio base, el silicio y el hierro son elementos de impurezas comunes, que tienen un impacto significativo en las propiedades de la aleación. Existen principalmente como FECL3 y silicio libre. Cuando el silicio es más grande que el hierro, se forma la fase β-fesial3 (o Fe2Si2al9), y cuando el hierro es más grande que el silicio, se forma α-Fe2sial8 (o Fe3Si2al12). Cuando la proporción de hierro y silicio es incorrecta, causará grietas en el fundición. Cuando el contenido de hierro en aluminio fundido es demasiado alto, la fundición se volverá frágil.
Titanio y Borón
El titanio es un elemento aditivo comúnmente utilizado en aleaciones de aluminio, agregado en forma de aleación maestra Al-Ti o Al-B-B. El titanio y el aluminio forman la fase Tial2, que se convierte en un núcleo no espontáneo durante la cristalización y juega un papel en la refinación de la estructura de fundición y la estructura de soldadura. Cuando las aleaciones de Al-TI sufren una reacción de paquete, el contenido crítico del titanio es de aproximadamente 0.15%. Si Boron está presente, la desaceleración es tan pequeña como 0.01%.
Cromo
El cromo es un elemento aditivo común en la serie Al-MG-Si, la serie Al-MG-ZN y las aleaciones de la serie Al-MG. A 600 ° C, la solubilidad del cromo en el aluminio es del 0,8%, y es básicamente insoluble a temperatura ambiente. El cromo forma compuestos intermetálicos como (CRFE) AL7 y (CRMN) AL12 en aluminio, lo que dificulta el proceso de nucleación y crecimiento de recristalización y tiene un cierto efecto de fortalecimiento en la aleación. También puede mejorar la dureza de la aleación y reducir la susceptibilidad a las grietas por corrosión del estrés.
Sin embargo, el sitio aumenta la sensibilidad de enfriamiento, haciendo que la película anodizada sea amarilla. La cantidad de cromo agregada a las aleaciones de aluminio generalmente no excede el 0,35%, y disminuye con el aumento de los elementos de transición en la aleación.
Estroncio
El estroncio es un elemento de superficie activo que puede cambiar el comportamiento de las fases compuestas intermetálicas cristalográficamente. Por lo tanto, el tratamiento de modificación con el elemento Strontium puede mejorar la trabajabilidad plástica de la aleación y la calidad del producto final. Debido a su largo tiempo de modificación efectivo, buen efecto y reproducibilidad, Strontium ha reemplazado el uso de sodio en aleaciones de fundición al-Si en los últimos años. Agregar 0.015%~ 0.03%de estroncio a la aleación de aluminio para la extrusión convierte la fase β-Alfesi en el lingote en la fase α-Alfesi, reduciendo el tiempo de homogeneización del lingote en un 60%~ 70%, mejorando las propiedades mecánicas y la procesabilidad plástica de los materiales; Mejora de la rugosidad de la superficie de los productos.
Para las aleaciones de aluminio deformadas de alto silicio (10%~ 13%), agregar 0.02%~ 0.07%del elemento de estroncio puede reducir los cristales primarios al mínimo, y las propiedades mecánicas también mejoran significativamente. La resistencia a la tracción бb aumenta de 233MPa a 236MPa, y la resistencia al rendimiento б0.2 aumentó de 204MPa a 210MPa, y la alargamiento б5 aumentó del 9% al 12%. Agregar estroncio a la aleación hipereutéctica al-Si puede reducir el tamaño de las partículas primarias de silicio, mejorar las propiedades de procesamiento de plástico y permitir el encierro liso y frío.
Circonio
El circonio también es un aditivo común en las aleaciones de aluminio. En general, la cantidad agregada a las aleaciones de aluminio es 0.1%~ 0.3%. El circonio y el aluminio forman compuestos ZRAL3, que pueden obstaculizar el proceso de recristalización y refinar los granos recristalizados. El circonio también puede refinar la estructura de fundición, pero el efecto es más pequeño que el titanio. La presencia de circonio reducirá el efecto de refinación de grano de titanio y boro. En las aleaciones Al-Zn-Mg-Cu, dado que el circonio tiene un efecto menor en la sensibilidad de enfriamiento que el cromo y el manganeso, es apropiado usar circonio en lugar de cromo y manganeso para refinar la estructura recristalizada.
Elementos de tierras raras
Se agregan elementos de tierras raras a las aleaciones de aluminio para aumentar el superenfriamiento de los componentes durante la fundición de aleación de aluminio, refinar granos, reducir el espacio secundario de cristal, reducir los gases y las inclusiones en la aleación, y tienden a esferoidizar la fase de inclusión. También puede reducir la tensión superficial de la fusión, aumentar la fluidez y facilitar la fundición a lingotes, lo que tiene un impacto significativo en el rendimiento del proceso. Es mejor agregar varias tierras raras en una cantidad de aproximadamente 0.1%. La adición de tierras raras mixtas (LA-CE-P-ND mixtas, etc.) reduce la temperatura crítica para la formación de la zona G? P envejecida en AL-0.65%mg-0.61%de aleación de Si. Las aleaciones de aluminio que contienen magnesio pueden estimular el metamorfismo de los elementos de tierras raras.
Impureza
Vanadium forma compuesto refractario Val11 en aleaciones de aluminio, que juega un papel en la refinación de granos durante el proceso de fusión y fundición, pero su papel es más pequeño que el de titanio y circonio. El vanadio también tiene el efecto de refinar la estructura recristalizada y aumentar la temperatura de recristalización.
La solubilidad sólida del calcio en las aleaciones de aluminio es extremadamente baja, y forma un compuesto Caal4 con aluminio. El calcio es un elemento superplástico de las aleaciones de aluminio. Una aleación de aluminio con aproximadamente 5% de calcio y 5% de manganeso tiene superplasticidad. El calcio y el silicio forman CASI, que es insoluble en aluminio. Dado que se reduce la cantidad de solución sólida de silicio, la conductividad eléctrica del aluminio puro industrial puede mejorarse ligeramente. El calcio puede mejorar el rendimiento de corte de las aleaciones de aluminio. CASI2 no puede fortalecer las aleaciones de aluminio a través del tratamiento térmico. Las pequeñas cantidades de calcio son útiles para eliminar el hidrógeno del aluminio fundido.
Los elementos de plomo, estaño y bismuto son metales de bajo punto de fusión. Su solubilidad sólida en el aluminio es pequeña, lo que reduce ligeramente la resistencia de la aleación, pero puede mejorar el rendimiento de corte. El bismuto se expande durante la solidificación, que es beneficioso para la alimentación. Agregar bismuto a aleaciones de magnesio altos puede prevenir la fragilidad de sodio.
El antimonio se usa principalmente como un modificador en aleaciones de aluminio fundido, y rara vez se usa en aleaciones de aluminio deformadas. Solo reemplace el bismuto en la aleación de aluminio deformada de Al-MG para evitar el fragilidad de sodio. El elemento de antimonía se agrega a algunas aleaciones al-Zn-Mg-CU para mejorar el rendimiento de los procesos de presión en caliente y prensado en frío.
El berilio puede mejorar la estructura de la película de óxido en aleaciones de aluminio deformadas y reducir la pérdida de ardor e inclusiones durante la fusión y la fundición. El berilio es un elemento tóxico que puede causar envenenamiento alérgico en humanos. Por lo tanto, el berilio no puede estar contenido en aleaciones de aluminio que entran en contacto con alimentos y bebidas. El contenido de berilio en los materiales de soldadura generalmente se controla por debajo de 8 μg/ml. Las aleaciones de aluminio utilizadas como sustratos de soldadura también deben controlar el contenido de berilio.
El sodio es casi insoluble en aluminio, y la solubilidad sólida máxima es inferior al 0,0025%. El punto de fusión del sodio es bajo (97.8 ℃), cuando el sodio está presente en la aleación, se adsorbe en la superficie de dendrita o en el límite de grano durante la solidificación, durante el procesamiento en caliente, el sodio en el límite de grano forma una capa de adsorción líquida, dando como resultado un agrietamiento quebradizo, la formación de compuestos de Naalsi, no existe sodio libre y no produce "sodio quebradizo".
Cuando el contenido de magnesio excede el 2%, el magnesio elimina el silicio y precipita el sodio libre, lo que resulta en "fragilidad de sodio". Por lo tanto, la aleación de aluminio de magnesio alto no puede usar el flujo de sal de sodio. Los métodos para prevenir el "fragilización de sodio" incluyen cloración, lo que hace que el sodio forme NaCl y se descarga en la escoria, agregando bismuto para formar NA2BI e ingresar a la matriz metálica; Agregar antimonio para formar NA3SB o agregar tierras raras también puede tener el mismo efecto.
Editado por May Jiang de Mat Aluminium
Tiempo de publicación: agosto-08-2024
