Kupro
Kiam la aluminio-riĉa parto de la aluminio-kupra alojo estas 548, la maksimuma solvebleco de kupro en aluminio estas 5,65%. Kiam la temperaturo falas al 302, la solvebleco de kupro estas 0,45%. Kupro estas grava aloja elemento kaj havas certan fortigan efikon en solida solvaĵo. Krome, la CuAl2 precipitita per maljuniĝo havas evidentan fortigan efikon de maljuniĝo. La kupro-enhavo en aluminio-alojoj estas kutime inter 2,5% kaj 5%, kaj la fortiga efiko estas plej bona kiam la kupro-enhavo estas inter 4% kaj 6,8%, do la kupro-enhavo de plej multaj duraluminiaj alojoj estas ene de ĉi tiu intervalo. Aluminio-kupraj alojoj povas enhavi malpli da silicio, magnezio, mangano, kromo, zinko, fero kaj aliaj elementoj.
Silicio
Kiam la aluminio-riĉa parto de la Al-Si alojsistemo havas eŭtektikan temperaturon de 577°F (577°F), la maksimuma solvebleco de silicio en la solida solvaĵo estas 1,65%. Kvankam solvebleco malpliiĝas kun malpliiĝanta temperaturo, ĉi tiuj alojoj ĝenerale ne povas esti plifortigitaj per varmotraktado. Aluminio-silicia alojo havas bonegajn fandajn ecojn kaj korodreziston. Se magnezio kaj silicio estas aldonitaj al aluminio samtempe por formi aluminio-magnezio-silician alojon, la plifortiga fazo estas MgSi. La masa proporcio de magnezio al silicio estas 1,73:1. Dum la dizajnado de la konsisto de la Al-Mg-Si alojo, la enhavo de magnezio kaj silicio estas konfigurata en ĉi tiu proporcio sur la matrico. Por plibonigi la forton de iuj Al-Mg-Si alojoj, taŭga kvanto da kupro estas aldonita, kaj taŭga kvanto da kromo estas aldonita por kompensi la malfavorajn efikojn de kupro sur korodreziston.
La maksimuma solvebleco de Mg2Si en aluminio en la aluminio-riĉa parto de la ekvilibra fazodiagramo de la Al-Mg2Si-alojsistemo estas 1.85%, kaj la malakcelo estas malgranda kiam la temperaturo malpliiĝas. En misformitaj aluminiaj alojoj, la aldono de silicio sole al aluminio estas limigita al veldaj materialoj, kaj la aldono de silicio al aluminio ankaŭ havas certan fortigan efikon.
Magnezio
Kvankam la solvebleca kurbo montras, ke la solvebleco de magnezio en aluminio multe malpliiĝas kiam la temperaturo malpliiĝas, la magnezia enhavo en plej multaj industriaj deformitaj aluminiaj alojoj estas malpli ol 6%. La silicia enhavo ankaŭ estas malalta. Ĉi tiu tipo de alojo ne povas esti plifortigita per varmotraktado, sed havas bonan veldeblecon, bonan korodreziston kaj mezan forton. La plifortigo de aluminio per magnezio estas evidenta. Por ĉiu 1% pliiĝo de magnezio, la streĉrezisto pliiĝas je proksimume 34 MPa. Se malpli ol 1% da mangano estas aldonita, la plifortiga efiko povas esti kompletigita. Tial, aldono de mangano povas redukti la magnezian enhavon kaj redukti la tendencon de varma fendado. Krome, mangano ankaŭ povas unuforme precipitigi Mg5Al8-komponaĵojn, plibonigante korodreziston kaj veldan rendimenton.
Mangano
Kiam la eŭtekta temperaturo de la plata ekvilibra fazodiagramo de la Al-Mn-aloja sistemo estas 658, la maksimuma solvebleco de mangano en la solida solvaĵo estas 1,82%. La forto de la alojo pliiĝas kun la pliiĝo de solvebleco. Kiam la mangana enhavo estas 0,8%, la plilongiĝo atingas la maksimuman valoron. Al-Mn-alojo estas ne-aĝ-hardanta alojo, tio estas, ĝi ne povas esti plifortigita per varmotraktado. Mangano povas malhelpi la rekristaliĝan procezon de aluminiaj alojoj, pliigi la rekristaliĝan temperaturon, kaj signife rafini la rekristaligitajn grajnojn. La rafinado de rekristaligitaj grajnoj ŝuldiĝas ĉefe al la fakto, ke la dispersitaj partikloj de MnAl6-komponaĵoj malhelpas la kreskon de rekristaligitaj grajnoj. Alia funkcio de MnAl6 estas dissolvi malpuraĵan feron por formi (Fe, Mn)Al6, reduktante la malutilajn efikojn de fero. Mangano estas grava elemento en aluminiaj alojoj. Ĝi povas esti aldonita sola por formi Al-Mn binaran alojon. Pli ofte, ĝi estas aldonita kune kun aliaj alojaj elementoj. Tial, plej multaj aluminiaj alojoj enhavas manganon.
Zinko
La solvebleco de zinko en aluminio estas 31.6% je 275°C en la aluminio-riĉa parto de la ekvilibra fazodiagramo de la Al-Zn-alojsistemo, dum ĝia solvebleco falas al 5.6% je 125°C. Aldoni zinkon sole al aluminio havas tre limigitan plibonigon en la forto de la aluminia alojo sub deformaj kondiĉoj. Samtempe, ekzistas tendenco al streĉkorodo-fendado, tiel limigante ĝian aplikon. Aldoni zinkon kaj magnezion al aluminio samtempe formas la fortigan fazon Mg/Zn2, kiu havas signifan fortigan efikon sur la alojo. Kiam la Mg/Zn2-enhavo estas pliigita de 0.5% al 12%, la streĉrezisto kaj limstreĉo povas esti signife pliigitaj. En supermalmolaj aluminiaj alojoj, kie la magnezia enhavo superas la bezonatan kvanton por formi la Mg/Zn2-fazon, kiam la proporcio de zinko al magnezio estas kontrolita je ĉirkaŭ 2.7, la rezisto al streĉkorodo-fendado estas plej granda. Ekzemple, aldoni kupran elementon al Al-Zn-Mg formas Al-Zn-Mg-Cu-seriajn alojojn. La efiko de baza fortigo estas la plej granda inter ĉiuj aluminiaj alojoj. Ĝi ankaŭ estas grava aluminia alojmaterialo en la aerspaca, aviada industrio kaj elektroindustrio.
Fero kaj silicio
Fero estas aldonita kiel alojaj elementoj en Al-Cu-Mg-Ni-Fe-seriaj forĝitaj aluminiaj alojoj, kaj silicio estas aldonita kiel alojaj elementoj en Al-Mg-Si-seria forĝita aluminio kaj en Al-Si-seriaj veldstangoj kaj aluminio-siliciaj fandadoj. En bazaj aluminiaj alojoj, silicio kaj fero estas oftaj malpuraĵaj elementoj, kiuj havas signifan efikon sur la ecojn de la alojo. Ili ĉefe ekzistas kiel FeCl3 kaj libera silicio. Kiam silicio estas pli granda ol fero, β-FeSiAl3 (aŭ Fe2Si2Al9) fazo formiĝas, kaj kiam fero estas pli granda ol silicio, α-Fe2SiAl8 (aŭ Fe3Si2Al12) formiĝas. Kiam la proporcio de fero kaj silicio estas neĝusta, ĝi kaŭzos fendetojn en la fandado. Kiam la ferenhavo en fandita aluminio estas tro alta, la fandado fariĝos fragila.
Titanio kaj Boro
Titanio estas ofte uzata aldona elemento en aluminiaj alojoj, aldonita en la formo de Al-Ti aŭ Al-Ti-B ĉefalojo. Titanio kaj aluminio formas la TiAl2-fazon, kiu fariĝas ne-spontanea kerno dum kristaliĝo kaj ludas rolon en rafinado de la fandita strukturo kaj veldstrukturo. Kiam Al-Ti-alojoj spertas pakaĵreakcion, la kritika enhavo de titanio estas ĉirkaŭ 0.15%. Se boro ĉeestas, la malrapidiĝo estas tiel malgranda kiel 0.01%.
Kromo
Kromo estas ofta aldona elemento en la alojoj de la serioj Al-Mg-Si, Al-Mg-Zn, kaj Al-Mg. Je 600 °C, la solvebleco de kromo en aluminio estas 0.8%, kaj ĝi estas baze nesolvebla je ĉambra temperaturo. Kromo formas intermetalajn kombinaĵojn kiel (CrFe)Al7 kaj (CrMn)Al12 en aluminio, kio malhelpas la nukleadon kaj kreskoprocezon de rekristaliĝo kaj havas certan fortigan efikon sur la alojo. Ĝi ankaŭ povas plibonigi la durecon de la alojo kaj redukti la vundeblecon al streĉkorodo-fendado.
Tamen, la loko pliigas la sentemon al malvarmigo, igante la anodigitan filmon flava. La kvanto de kromo aldonita al aluminiaj alojoj ĝenerale ne superas 0.35%, kaj malpliiĝas kun la pliiĝo de transiraj elementoj en la alojo.
Stroncio
Stroncio estas surfac-aktiva elemento, kiu povas kristalografie ŝanĝi la konduton de intermetalaj komponaĵfazoj. Tial, modiftraktado per stroncia elemento povas plibonigi la plastan prilaboreblecon de la alojo kaj la kvaliton de la fina produkto. Pro sia longa efika modiftempo, bona efiko kaj reproduktebleco, stroncio anstataŭigis la uzon de natrio en Al-Si fandadaj alojoj en la lastaj jaroj. Aldono de 0,015%~0,03% da stroncio al la aluminia alojo por eltrudado transformas la β-AlFeSi fazon en la orbriko en α-AlFeSi fazon, reduktante la homogenigan tempon de la orbriko je 60%~70%, plibonigante la mekanikajn ecojn kaj plastan prilaboreblecon de materialoj; kaj plibonigante la surfacan krudecon de produktoj.
Por alt-siliciaj (10%~13%) deformitaj aluminiaj alojoj, aldono de 0,02%~0,07% da stroncia elemento povas minimumigi primarajn kristalojn, kaj la mekanikaj ecoj ankaŭ signife plibonigiĝas. La streĉa forto бb pliiĝas de 233MPa al 236MPa, kaj la limstreĉo б0,2 pliiĝas de 204MPa al 210MPa, kaj la plilongiĝo б5 pliiĝas de 9% al 12%. Aldono de stroncia al hipereŭtekta Al-Si alojo povas redukti la grandecon de primaraj siliciaj partikloj, plibonigi la plastajn prilaborajn ecojn, kaj ebligi glatan varman kaj malvarman ruladon.
Zirkonio
Zirkonio estas ankaŭ ofta aldonaĵo en aluminiaj alojoj. Ĝenerale, la kvanto aldonita al aluminiaj alojoj estas 0.1%~0.3%. Zirkonio kaj aluminio formas ZrAl3-komponaĵojn, kiuj povas malhelpi la rekristaliĝan procezon kaj rafini la rekristaligitajn grajnojn. Zirkonio ankaŭ povas rafini la fanditan strukturon, sed la efiko estas pli malgranda ol tiu de titanio. La ĉeesto de zirkonio reduktos la grajnrafinan efikon de titanio kaj boro. En Al-Zn-Mg-Cu-alojoj, ĉar zirkonio havas pli malgrandan efikon sur malvarmigan sentemon ol kromo kaj mangano, estas konvene uzi zirkonion anstataŭ kromo kaj mangano por rafini la rekristaligitan strukturon.
Rarateraj elementoj
Rarateraj elementoj estas aldonitaj al aluminiaj alojoj por pliigi la supermalvarmigon de komponantoj dum aluminia alojgisado, rafini grajnojn, redukti la interspacon de sekundaraj kristaloj, redukti gasojn kaj enfermaĵojn en la alojo, kaj emas sferoidigi la inkludan fazon. Ĝi ankaŭ povas redukti la surfacan tension de la fanditaĵo, pliigi la fluecon kaj faciligi la gisadon en orbrikojn, kio havas signifan efikon sur la proceza rendimento. Estas pli bone aldoni diversajn rarajn terojn en kvanto de ĉirkaŭ 0.1%. La aldono de miksitaj raraj teroj (miksita La-Ce-Pr-Nd, ktp.) malaltigas la kritikan temperaturon por la formado de maljuniĝanta G?P-zono en Al-0.65%Mg-0.61%Si-alojo. Aluminiaj alojoj enhavantaj magnezion povas stimuli la metamorfismon de raraj teroj.
Malpureco
Vanado formas obstinan komponaĵon VAl11 en aluminiaj alojoj, kiu ludas rolon en la rafinado de grajnoj dum la fandado kaj gisado, sed ĝia rolo estas pli malgranda ol tiu de titanio kaj zirkonio. Vanado ankaŭ havas la efikon rafini la rekristaliĝan strukturon kaj pliigi la rekristaliĝan temperaturon.
La solida solvebleco de kalcio en aluminiaj alojoj estas ekstreme malalta, kaj ĝi formas CaAl4-komponaĵon kun aluminio. Kalcio estas superplasta elemento de aluminiaj alojoj. Aluminia alojo kun proksimume 5% da kalcio kaj 5% da mangano havas superplastecon. Kalcio kaj silicio formas CaSi, kiu estas nesolvebla en aluminio. Ĉar la kvanto de silicio en solida solvaĵo estas reduktita, la elektra konduktiveco de industria pura aluminio povas esti iomete plibonigita. Kalcio povas plibonigi la tranĉan rendimenton de aluminiaj alojoj. CaSi2 ne povas plifortigi aluminiajn alojojn per varmotraktado. Spuroj de kalcio estas helpaj por forigi hidrogenon el fandita aluminio.
Plumbo, stano, kaj bismuto estas metaloj kun malalta fandopunkto. Ilia solida solvebleco en aluminio estas malgranda, kio iomete reduktas la forton de la alojo, sed povas plibonigi la tranĉan rendimenton. Bismuto disetendiĝas dum solidiĝo, kio utilas por nutrado. Aldono de bismuto al alojoj kun alta magnezio povas malhelpi natrian rompiĝon.
Antimono estas ĉefe uzata kiel modifilo en gisitaj aluminiaj alojoj, kaj malofte uzata en misformitaj aluminiaj alojoj. Bismuton anstataŭigu nur en Al-Mg misformitaj aluminiaj alojoj por malhelpi natrian rompiĝon. Antimona elemento estas aldonita al iuj Al-Zn-Mg-Cu alojoj por plibonigi la rendimenton de varmaj kaj malvarmaj premaj procezoj.
Berilio povas plibonigi la strukturon de la oksida filmo en misformitaj aluminiaj alojoj kaj redukti brulperdon kaj enfermaĵojn dum fandado kaj gisado. Berilio estas toksa elemento, kiu povas kaŭzi alergian veneniĝon ĉe homoj. Tial, berilio ne povas esti enhavita en aluminiaj alojoj, kiuj kontaktas manĝaĵojn kaj trinkaĵojn. La berilia enhavo en veldmaterialoj estas kutime kontrolata sub 8μg/ml. Aluminiaj alojoj uzataj kiel veldaj substratoj ankaŭ devus kontroli la berilian enhavon.
Natrio estas preskaŭ nesolvebla en aluminio, kaj la maksimuma solvebleco de solidoj estas malpli ol 0.0025%. La fandopunkto de natrio estas malalta (97.8℃), kiam natrio ĉeestas en la alojo, ĝi adsorbiĝas sur la dendrita surfaco aŭ la grenlimo dum solidiĝo, dum varma prilaborado, la natrio sur la grenlimo formas likvan adsorban tavolon, rezultante en fragila fendado, la formado de NaAlSi-komponaĵoj, ne ekzistas libera natrio, kaj ne produktas "natrian fragilecon".
Kiam la magnezia enhavo superas 2%, magnezio forprenas silicion kaj precipitigas liberan natrion, rezultante en "natria rompiĝemo". Tial, altmagnezia aluminia alojo ne rajtas uzi natrian salfluaĵon. Metodoj por malhelpi "natrian rompiĝemon" inkluzivas klorumadon, kiu igas natrion formi NaCl kaj ĝi estas eligita en la skorion, aldonante bismuton por formi Na2Bi kaj enirante la metalan matricon; aldonante antimonon por formi Na3Sb aŭ aldonante rarajn terojn ankaŭ povas havi la saman efikon.
Redaktita de May Jiang de MAT Aluminum
Afiŝtempo: 8-a de aŭgusto 2024
