Varis
Kai aliuminio ir vario lydinio dalis, kurioje gausu aliuminio, yra 548, didžiausias vario tirpumas aliuminyje yra 5,65%. Kai temperatūra nukrenta iki 302, vario tirpumas yra 0,45%. Varis yra svarbus lydinio elementas ir turi tam tikrą kietą tirpalą stiprinantį poveikį. Be to, dėl senėjimo nusodintas CuAl2 turi akivaizdų senėjimą stiprinantį poveikį. Vario kiekis aliuminio lydiniuose paprastai yra nuo 2,5% iki 5%, o stiprinamasis poveikis yra geriausias, kai vario kiekis yra nuo 4% iki 6,8%, todėl vario kiekis daugumoje duraliuminio lydinių yra šiame diapazone. Aliuminio-vario lydiniuose gali būti mažiau silicio, magnio, mangano, chromo, cinko, geležies ir kitų elementų.
Silicis
Kai aliuminio turtingos Al-Si lydinio sistemos dalies eutektinė temperatūra yra 577 °C, didžiausias silicio tirpumas kietame tirpale yra 1,65%. Nors tirpumas mažėja mažėjant temperatūrai, šie lydiniai paprastai negali būti sustiprinti termiškai apdorojant. Aliuminio ir silicio lydinys pasižymi puikiomis liejimo savybėmis ir atsparumu korozijai. Jei į aliuminį vienu metu pridedama magnio ir silicio, kad susidarytų aliuminio-magnio ir silicio lydinys, stiprinimo fazė yra MgSi. Magnio ir silicio masės santykis yra 1,73:1. Kuriant Al-Mg-Si lydinio sudėtį, magnio ir silicio kiekis matricoje sukonfigūruojamas tokiu santykiu. Siekiant pagerinti kai kurių Al-Mg-Si lydinių stiprumą, pridedamas atitinkamas kiekis vario ir atitinkamas kiekis chromo, kad būtų kompensuotas neigiamas vario poveikis atsparumui korozijai.
Didžiausias Mg2Si tirpumas aliuminyje Al-Mg2Si lydinio sistemos pusiausvyros fazių diagramos dalyje, kurioje gausu aliuminio, yra 1,85%, o lėtėjimas mažėjant temperatūrai yra mažas. Deformuotuose aliuminio lydiniuose tik silicio įdėjimas į aliuminį apsiriboja suvirinimo medžiagomis, o silicio pridėjimas prie aliuminio taip pat turi tam tikrą stiprinamąjį poveikį.
Magnis
Nors tirpumo kreivė rodo, kad mažėjant temperatūrai magnio tirpumas aliuminyje labai sumažėja, daugumoje pramoninių deformuotų aliuminio lydinių magnio kiekis yra mažesnis nei 6%. Silicio kiekis taip pat mažas. Šio tipo lydinys negali būti sustiprintas termiškai apdorojant, tačiau turi gerą suvirinamumą, gerą atsparumą korozijai ir vidutinį stiprumą. Aliuminio stiprinimas magniu yra akivaizdus. Kiekvieną kartą padidinus magnio kiekį 1%, tempiamasis stipris padidėja maždaug 34 MPa. Jei mangano dedama mažiau nei 1 %, stiprinamąjį poveikį galima papildyti. Todėl mangano pridėjimas gali sumažinti magnio kiekį ir sumažinti karšto įtrūkimo tendenciją. Be to, manganas taip pat gali tolygiai nusodinti Mg5Al8 junginius, pagerindamas atsparumą korozijai ir suvirinimo efektyvumą.
Manganas
Kai Al-Mn lydinio sistemos plokščios pusiausvyros fazių diagramos eutektinė temperatūra yra 658, didžiausias mangano tirpumas kietame tirpale yra 1,82%. Lydinio stiprumas didėja didėjant tirpumui. Kai mangano kiekis yra 0,8%, pailgėjimas pasiekia didžiausią vertę. Al-Mn lydinys yra nesenstantis kietėjantis lydinys, tai yra, jo negalima sustiprinti termiškai apdorojant. Manganas gali užkirsti kelią aliuminio lydinių perkristalizavimo procesui, padidinti perkristalizavimo temperatūrą ir žymiai patobulinti perkristalizuotus grūdus. Perkristalizuotų grūdų tobulinimas daugiausia susijęs su tuo, kad išsklaidytos MnAl6 junginių dalelės trukdo perkristalizuotų grūdų augimui. Kita MnAl6 funkcija yra ištirpinti priemaišą geležį, kad susidarytų (Fe, Mn)Al6, sumažinant žalingą geležies poveikį. Manganas yra svarbus aliuminio lydinių elementas. Jis gali būti pridėtas vienas, kad susidarytų dvejetainis Al-Mn lydinys. Dažniau jis pridedamas kartu su kitais legiravimo elementais. Todėl daugumoje aliuminio lydinių yra mangano.
Cinkas
Al-Zn lydinio sistemos pusiausvyros fazių diagramos dalyje, kurioje yra daug aliuminio, cinko tirpumas aliuminyje yra 31,6%, esant 275 °C, o jo tirpumas sumažėja iki 5,6% esant 125 °C. Vien tik cinko pridėjimas prie aliuminio pagerina labai nedaug aliuminio lydinio stiprumas deformacijos sąlygomis. Tuo pačiu metu pastebima įtempių korozijos įtrūkimų tendencija, todėl ribojamas jo panaudojimas. Kartu į aliuminį pridedant cinko ir magnio susidaro stiprinimo fazė Mg/Zn2, kuri turi reikšmingą lydinį stiprinantį poveikį. Padidinus Mg/Zn2 kiekį nuo 0,5% iki 12%, galima žymiai padidinti tempimo stiprumą ir takumo ribą. Itin kietuose aliuminio lydiniuose, kuriuose magnio kiekis viršija reikalingą kiekį Mg/Zn2 fazei susidaryti, kai cinko ir magnio santykis reguliuojamas maždaug 2,7, atsparumas įtempiams korozijai yra didžiausias. Pavyzdžiui, vario elemento pridėjimas prie Al-Zn-Mg sudaro Al-Zn-Mg-Cu serijos lydinį. Pagrindo stiprinimo efektas yra didžiausias tarp visų aliuminio lydinių. Tai taip pat svarbi aliuminio lydinio medžiaga aviacijos, aviacijos ir elektros energijos pramonėje.
Geležis ir silicis
Geležis dedama kaip legiravimo elementai į Al-Cu-Mg-Ni-Fe serijos kaltinius aliuminio lydinius, o silicio dedama kaip legiravimo elementai į Al-Mg-Si serijos kaltinį aliuminį ir Al-Si serijos suvirinimo strypus bei aliuminio ir silicio liejinius. lydiniai. Pagrindiniuose aliuminio lydiniuose silicis ir geležis yra įprasti priemaišų elementai, kurie turi didelę įtaką lydinio savybėms. Jie daugiausia egzistuoja kaip FeCl3 ir laisvas silicis. Kai silicis yra didesnis už geležį, susidaro β-FeSiAl3 (arba Fe2Si2Al9) fazė, o kai geležis yra didesnė už silicį, susidaro α-Fe2SiAl8 (arba Fe3Si2Al12). Kai geležies ir silicio santykis yra netinkamas, liejinys įtrūks. Kai geležies kiekis aliuminio lydinyje yra per didelis, liejinys taps trapus.
Titanas ir boras
Titanas yra dažniausiai naudojamas aliuminio lydinių priedas, pridedamas kaip pagrindinis Al-Ti arba Al-Ti-B lydinys. Titanas ir aliuminis sudaro TiAl2 fazę, kuri kristalizacijos metu tampa nespontaniška šerdimi ir atlieka svarbų vaidmenį tobulinant liejimo struktūrą ir suvirinimo struktūrą. Kai Al-Ti lydiniai reaguoja į paketą, kritinis titano kiekis yra apie 0,15%. Jei yra boro, sulėtėjimas yra tik 0,01%.
Chromas
Chromas yra įprastas Al-Mg-Si serijos, Al-Mg-Zn serijos ir Al-Mg serijos lydinių priedas. 600°C temperatūroje chromo tirpumas aliuminyje yra 0,8%, o kambario temperatūroje jis iš esmės netirpus. Aliuminyje chromas sudaro tarpmetalinius junginius, tokius kaip (CrFe)Al7 ir (CrMn)Al12, kurie trukdo branduolių susidarymui ir rekristalizavimo augimo procesui bei turi tam tikrą lydinį stiprinantį poveikį. Jis taip pat gali pagerinti lydinio kietumą ir sumažinti jautrumą korozijos įtrūkimams.
Tačiau ši vieta padidina gesinimo jautrumą, todėl anoduota plėvelė tampa geltona. Chromo kiekis, dedamas į aliuminio lydinius, paprastai neviršija 0,35%, o mažėja, kai lydinyje daugėja pereinamųjų elementų.
Stroncis
Stroncis yra paviršinio aktyvumo elementas, galintis kristalografiškai pakeisti intermetalinių junginių fazių elgseną. Todėl modifikavimas stroncio elementu gali pagerinti lydinio plastiškumą ir galutinio produkto kokybę. Dėl ilgo efektyvaus modifikavimo laiko, gero poveikio ir atkuriamumo stroncis pastaraisiais metais pakeitė natrio naudojimą Al-Si liejiniuose lydiniuose. Pridėjus 0,015% ~ 0,03% stroncio į aliuminio lydinį, skirtą ekstruzijai, β-AlFeSi fazė luite paverčiama į α-AlFeSi fazę, sumažinant luito homogenizacijos laiką 60% ~ 70%, pagerinant medžiagų mechanines savybes ir plastinį apdirbamumą; gaminių paviršiaus šiurkštumo gerinimas.
Didelio silicio (10% ~ 13%) deformuotų aliuminio lydinių atveju, pridedant 0,02% ~ 0,07% stroncio elemento, pirminių kristalų kiekis gali būti sumažintas iki minimumo, o mechaninės savybės taip pat žymiai pagerėjo. Tempimo stipris бb padidinamas nuo 233MPa iki 236MPa, o takumo riba б0,2 padidinta nuo 204MPa iki 210MPa, o pailgėjimas б5 padidėjo nuo 9% iki 12%. Pridėjus stroncio į hipereutektinį Al-Si lydinį, galima sumažinti pirminių silicio dalelių dydį, pagerinti plastiko apdirbimo savybes ir užtikrinti sklandų karštą ir šaltą valcavimą.
Cirkonis
Cirkonis taip pat yra dažnas aliuminio lydinių priedas. Paprastai į aliuminio lydinius pridedamas 0,1–0,3% kiekis. Cirkonis ir aliuminis sudaro ZrAl3 junginius, kurie gali trukdyti rekristalizavimo procesui ir patobulinti perkristalizuotus grūdelius. Cirkonis taip pat gali patobulinti liejimo struktūrą, tačiau efektas yra mažesnis nei titano. Cirkonio buvimas sumažins titano ir boro grūdų rafinavimo poveikį. Al-Zn-Mg-Cu lydiniuose, kadangi cirkonis turi mažesnį poveikį gesinimo jautrumui nei chromas ir manganas, tikslinga naudoti cirkonį, o ne chromą ir manganą, kad būtų patobulinta perkristalizuota struktūra.
Retųjų žemių elementai
Retųjų žemių elementai pridedami prie aliuminio lydinių, siekiant padidinti komponentų peršalimą liejant aliuminio lydinį, patobulinti grūdelius, sumažinti antrinį kristalų atstumą, sumažinti lydinyje esančių dujų ir intarpų kiekį ir linkę sferoidizuoti įtraukimo fazę. Tai taip pat gali sumažinti lydalo paviršiaus įtempimą, padidinti sklandumą ir palengvinti liejimą į luitus, o tai turi didelę įtaką proceso našumui. Įvairių retųjų žemių elementų geriau pridėti apie 0,1%. Pridėjus mišrių retųjų žemių metalų (maišyto La-Ce-Pr-Nd ir kt.), sumažėja kritinė temperatūra senėjančios G?P zonos formavimuisi Al-0,65%Mg-0,61%Si lydinyje. Aliuminio lydiniai, kurių sudėtyje yra magnio, gali paskatinti retųjų žemių elementų metamorfizmą.
Nešvarumas
Vanadis sudaro ugniai atsparų junginį VAl11 aliuminio lydiniuose, kuris atlieka vaidmenį rafinuojant grūdus lydymosi ir liejimo proceso metu, tačiau jo vaidmuo yra mažesnis nei titano ir cirkonio. Vanadis taip pat pagerina perkristalizuotą struktūrą ir padidina perkristalizavimo temperatūrą.
Kietas kalcio tirpumas aliuminio lydiniuose yra labai mažas ir jis sudaro CaAl4 junginį su aliuminiu. Kalcis yra superplastiškas aliuminio lydinių elementas. Aliuminio lydinys, kuriame yra maždaug 5% kalcio ir 5% mangano, yra itin plastiškas. Kalcis ir silicis sudaro CaSi, kuris netirpsta aliuminyje. Kadangi silicio kiekis kietajame tirpale sumažėja, pramoninio gryno aliuminio elektrinis laidumas gali būti šiek tiek pagerintas. Kalcis gali pagerinti aliuminio lydinių pjovimo efektyvumą. CaSi2 negali sustiprinti aliuminio lydinių termiškai apdorojant. Nedideli kalcio kiekiai padeda pašalinti vandenilį iš išlydyto aliuminio.
Švino, alavo ir bismuto elementai yra žemos lydymosi temperatūros metalai. Jų kietasis tirpumas aliuminyje yra mažas, o tai šiek tiek sumažina lydinio stiprumą, tačiau gali pagerinti pjovimo našumą. Kietėjimo metu bismutas plečiasi, o tai naudinga maitinimuisi. Bismuto pridėjimas prie didelio magnio lydinių gali užkirsti kelią natrio trapumui.
Stibis daugiausia naudojamas kaip modifikatorius aliuminio lydiniuose ir retai naudojamas deformuotuose aliuminio lydiniuose. Bismutą pakeiskite tik Al-Mg deformuotame aliuminio lydinyje, kad išvengtumėte natrio trapumo. Stibio elementas yra pridedamas prie kai kurių Al-Zn-Mg-Cu lydinių, siekiant pagerinti karšto presavimo ir šalto spaudimo procesų efektyvumą.
Berilis gali pagerinti oksido plėvelės struktūrą deformuotuose aliuminio lydiniuose ir sumažinti degimo nuostolius bei inkliuzus lydymosi ir liejimo metu. Berilis yra toksiškas elementas, galintis sukelti alerginį žmonių apsinuodijimą. Todėl berilio negali būti aliuminio lydiniuose, kurie liečiasi su maistu ir gėrimais. Berilio kiekis suvirinimo medžiagose paprastai kontroliuojamas žemiau 8 μg/ml. Aliuminio lydiniai, naudojami kaip suvirinimo substratai, taip pat turėtų kontroliuoti berilio kiekį.
Natris beveik netirpsta aliuminyje, o didžiausias tirpumas kietajame sluoksnyje yra mažesnis nei 0,0025%. natrio lydymosi temperatūra žema (97,8 ℃), kai lydinyje yra natrio, jis kietėjimo metu adsorbuojamas ant dendrito paviršiaus arba grūdelių ribos, karšto apdorojimo metu natris ant grūdelių ribos sudaro skystą adsorbcijos sluoksnį, dėl to atsiranda trapus įtrūkimų, susidaro NaAlSi junginiai, nėra laisvo natrio ir nesusidaro „natrio trapus“.
Kai magnio kiekis viršija 2%, magnis pašalina silicį ir nusodina laisvą natrį, todėl susidaro „natrio trapumas“. Todėl didelio magnio aliuminio lydinio neleidžiama naudoti natrio druskos srauto. „Natrio trapumo“ prevencijos metodai apima chloravimą, dėl kurio natris susidaro NaCl ir išleidžiamas į šlaką, pridedant bismuto, kad susidarytų Na2Bi, ir į metalinę matricą; pridedant stibio, kad susidarytų Na3Sb arba pridėjus retųjų žemių, taip pat gali būti toks pat poveikis.
Redagavo May Jiang iš MAT Aluminium
Paskelbimo laikas: 2024-08-08
