Kopar
Þegar álríki hlutinn í ál-kopar málmblöndunni er 548 gráður, er hámarksleysanleiki kopars í áli 5,65%. Þegar hitastigið lækkar í 302 gráður, er leysni kopars 0,45%. Kopar er mikilvægt málmblönduefni og hefur ákveðin styrkjandi áhrif í föstu formi. Að auki hefur CuAl2 sem fellur út við öldrun augljós öldrunarstyrkjandi áhrif. Koparinnihald í álblöndum er venjulega á bilinu 2,5% til 5%, og styrkingaráhrifin eru best þegar koparinnihaldið er á bilinu 4% til 6,8%, þannig að koparinnihald flestra dúrálmálmblöndu er innan þessa bils. Ál-kopar málmblöndur geta innihaldið minna af sílikoni, magnesíum, mangan, krómi, sinki, járni og öðrum frumefnum.
Sílikon
Þegar álríki hluti Al-Si málmblöndukerfisins hefur evtektískt hitastig upp á 577°C er hámarksleysanleiki kísils í föstu formi 1,65%. Þó að leysni minnki með lækkandi hitastigi er almennt ekki hægt að styrkja þessar málmblöndur með hitameðferð. Ál-kísill málmblöndur hafa framúrskarandi steypueiginleika og tæringarþol. Ef magnesíum og kísill eru bætt við ál á sama tíma til að mynda ál-magnesíum-kísill málmblöndu, er styrkingarfasinn MgSi. Massahlutfall magnesíums og kísils er 1,73:1. Við hönnun samsetningar Al-Mg-Si málmblöndunnar er innihald magnesíums og kísils stillt í þessu hlutfalli á grunnefninu. Til að bæta styrk sumra Al-Mg-Si málmblöndu er viðeigandi magn af kopar bætt við og viðeigandi magn af krómi er bætt við til að vega upp á móti skaðlegum áhrifum kopars á tæringarþol.
Hámarksleysanleiki Mg2Si í áli í álríka hluta jafnvægisfasaritsins í Al-Mg2Si málmblöndukerfinu er 1,85% og hraðaminnkunin er lítil eftir því sem hitastigið lækkar. Í aflöguðum álblöndum er viðbót kísils við álið eitt og sér takmörkuð við suðuefni og viðbót kísils við álið hefur einnig ákveðin styrkjandi áhrif.
Magnesíum
Þó að leysniferillinn sýni að leysni magnesíums í áli minnki verulega með lækkandi hitastigi, þá er magnesíuminnihald flestra iðnaðaraflöguðra álblöndu minna en 6%. Kísilinnihaldið er einnig lágt. Þessa tegund álblöndu er ekki hægt að styrkja með hitameðferð, en hún hefur góða suðuhæfni, góða tæringarþol og miðlungsstyrk. Styrking áls með magnesíum er augljós. Fyrir hverja 1% aukningu á magnesíum eykst togstyrkurinn um það bil 34 MPa. Ef minna en 1% mangan er bætt við má auka styrkingaráhrifin. Þess vegna getur viðbót mangans dregið úr magnesíuminnihaldi og dregið úr tilhneigingu til heitsprungna. Að auki getur mangan einnig jafnt fellt út Mg5Al8 efnasambönd, sem bætir tæringarþol og suðuárangur.
Mangan
Þegar jafnvægishitastig jafnvægisfasaritsins í Al-Mn málmblöndukerfinu er 658°C, er hámarksleysanleiki mangans í föstu formi 1,82%. Styrkur málmblöndunnar eykst með aukinni leysni. Þegar manganinnihaldið er 0,8% nær teygjanleikastigið hámarksgildi. Al-Mn málmblöndu er málmblöndu sem herðir ekki með öldrun, það er að segja, hún er ekki styrkt með hitameðferð. Mangan getur komið í veg fyrir endurkristöllunarferli álblöndu, aukið endurkristöllunarhitastigið og hreinsað endurkristölluð korn verulega. Hreinsun endurkristölluðra korna stafar aðallega af því að dreifðar agnir MnAl6 efnasambanda hindra vöxt endurkristölluðra korna. Annað hlutverk MnAl6 er að leysa upp óhreint járn til að mynda (Fe, Mn)Al6, sem dregur úr skaðlegum áhrifum járns. Mangan er mikilvægt frumefni í álblöndum. Það er hægt að bæta því við eitt og sér til að mynda tvíþætta Al-Mn málmblöndu. Oftast er það bætt við ásamt öðrum málmblönduþáttum. Þess vegna innihalda flestar álblöndur mangan.
Sink
Leysni sinks í áli er 31,6% við 275°C í álríka hluta jafnvægisfasaritsins í Al-Zn málmblöndukerfinu, en leysni þess lækkar í 5,6% við 125°C. Að bæta eingöngu sinki við ál hefur mjög takmarkaða aukningu á styrk álblöndunnar við aflögunaraðstæður. Á sama tíma er tilhneiging til spennutæringarsprungna, sem takmarkar notkun þess. Að bæta sinki og magnesíum við ál á sama tíma myndar styrkingarfasann Mg/Zn2, sem hefur veruleg styrkingaráhrif á málmblönduna. Þegar Mg/Zn2 innihaldið er aukið úr 0,5% í 12% getur togstyrkur og sveigjanleiki aukist verulega. Í ofurhörðum álblöndum þar sem magnesíuminnihaldið fer yfir það magn sem þarf til að mynda Mg/Zn2 fasann, þegar hlutfall sinks og magnesíums er stýrt við um 2,7, er spennutæringarsprunguþolið mest. Til dæmis myndar að bæta koparþætti við Al-Zn-Mg Al-Zn-Mg-Cu málmblöndu. Áhrifin á grunnstyrkingu eru mest meðal allra álblöndu. Það er einnig mikilvægt álblönduefni í geimferðaiðnaði, flugiðnaði og raforkuiðnaði.
Járn og kísill
Járn er bætt við sem álfelgur í Al-Cu-Mg-Ni-Fe seríunni af smíðuðum álfelgum, og sílikon er bætt við sem álfelgur í Al-Mg-Si seríunni af smíðuðum áli og í Al-Si seríunni af suðustöngum og ál-sílikon steyptum málmblöndum. Í grunnálfelgum eru sílikon og járn algeng óhreinindi sem hafa veruleg áhrif á eiginleika málmblöndunnar. Þau eru aðallega til staðar sem FeCl3 og frítt sílikon. Þegar sílikon er stærra en járn myndast β-FeSiAl3 (eða Fe2Si2Al9) fasi, og þegar járn er stærra en sílikon myndast α-Fe2SiAl8 (eða Fe3Si2Al12). Þegar hlutfall járns og sílikons er óviðeigandi veldur það sprungum í steypunni. Þegar járninnihaldið í steyptu áli er of hátt verður steypan brothætt.
Títan og bór
Títan er algengt aukefni í álblöndum, bætt við í formi Al-Ti eða Al-Ti-B aðalblöndu. Títan og ál mynda TiAl2 fasa, sem verður að ósjálfráðum kjarna við kristöllun og gegnir hlutverki í að fínpússa steypubyggingu og suðubyggingu. Þegar Al-Ti málmblöndur gangast undir pakkaviðbrögð er mikilvægasta títaninnihaldið um 0,15%. Ef bór er til staðar er hægagangin aðeins 0,01%.
Króm
Króm er algengt aukefni í Al-Mg-Si, Al-Mg-Zn og Al-Mg málmblöndum. Við 600°C er leysni króms í áli 0,8% og það er í grundvallaratriðum óleysanlegt við stofuhita. Króm myndar millimálmasambönd eins og (CrFe)Al7 og (CrMn)Al12 í áli, sem hindrar kjarnamyndun og vaxtarferli endurkristöllunar og hefur ákveðin styrkjandi áhrif á málmblönduna. Það getur einnig bætt seigju málmblöndunnar og dregið úr næmi fyrir spennutæringu.
Hins vegar eykur þessi síða næmi slökkviefnisins, sem gerir anóðíseraða filmuna gula. Magn króms sem bætt er við álfelgur fer almennt ekki yfir 0,35% og minnkar með aukningu á umbreytingarþáttum í málmblöndunni.
Strontíum
Strontíum er yfirborðsvirkt frumefni sem getur breytt hegðun millimálma efnasambanda kristallafræðilega. Þess vegna getur breytingarmeðferð með strontíum frumefni bætt plastvinnsluhæfni málmblöndunnar og gæði lokaafurðarinnar. Vegna langs virkrar breytingartíma, góðrar áhrifa og endurtekningarhæfni hefur strontíum komið í stað natríums í Al-Si steypumálmblöndum á undanförnum árum. Með því að bæta 0,015%~0,03% strontíum við álblönduna fyrir útdrátt breytist β-AlFeSi fasinn í álstönginni í α-AlFeSi fasa, sem styttir einsleitni álstönglanna um 60%~70%, bætir vélræna eiginleika og plastvinnsluhæfni efnanna og bætir yfirborðsgrófleika vara.
Fyrir aflöguð álblöndur með háu kísillinnihaldi (10%~13%) getur viðbót 0,02%~0,07% strontíumþáttar dregið úr frumkristalla í lágmarki og vélrænir eiginleikar batnað verulega. Togstyrkurinn бb eykst úr 233 MPa í 236 MPa, og sveigjanleiki б0,2 eykst úr 204 MPa í 210 MPa og teygjanleiki б5 eykst úr 9% í 12%. Með því að bæta strontíum við ofur-eutectíska Al-Si málmblöndu er hægt að minnka stærð frumkísilagna, bæta eiginleika plastvinnslu og gera kleift að velta bæði heitu og köldu efni.
Sirkon
Sirkon er einnig algengt aukefni í álblöndum. Almennt er magnið sem bætt er við álblöndur 0,1%~0,3%. Sirkon og ál mynda ZrAl3 efnasambönd, sem geta hindrað endurkristöllunarferlið og hreinsað endurkristölluðu kornin. Sirkon getur einnig hreinsað steypubygginguna, en áhrifin eru minni en títan. Nærvera sirkons dregur úr hreinsandi áhrifum títans og bórs. Í Al-Zn-Mg-Cu málmblöndum, þar sem sirkon hefur minni áhrif á slökkvunarnæmi en króm og mangan, er viðeigandi að nota sirkon í stað króms og mangans til að hreinsa endurkristöllunina.
Sjaldgæf jarðefni
Sjaldgæfum jarðefnum er bætt við álblöndur til að auka ofurkælingu íhluta við steypu álblöndunnar, fínpússa korn, minnka bil milli annars stigs kristalla, draga úr lofttegundum og innilokunum í álblöndunni og hafa tilhneigingu til að kúlulaga innilokunarfasann. Það getur einnig dregið úr yfirborðsspennu bráðins, aukið flæði og auðveldað steypu í stálstöngla, sem hefur veruleg áhrif á afköst ferlisins. Það er betra að bæta við ýmsum sjaldgæfum jarðefnum í magni sem nemur um 0,1%. Viðbót blandaðra sjaldgæfra jarðefna (blandað La-Ce-Pr-Nd o.s.frv.) lækkar mikilvægan hita fyrir myndun öldrunar G?P svæðis í Al-0,65%Mg-0,61%Si álblöndu. Álblöndur sem innihalda magnesíum geta örvað myndbreytingu sjaldgæfra jarðefna.
Óhreinindi
Vanadíum myndar eldfasta VAl11 efnasambandið í álblöndum, sem gegnir hlutverki við hreinsun korna við bræðslu og steypu, en hlutverk þess er minna en títan og sirkon. Vanadíum hefur einnig áhrif á að hreinsa endurkristöllunarbyggingu og auka endurkristöllunarhitastig.
Leysni kalsíums í föstu formi í álblöndum er afar lítil og það myndar CaAl4 efnasamband með áli. Kalsíum er ofurplastískt frumefni í álblöndum. Álblöndur með um það bil 5% kalsíum og 5% mangan hafa ofurplastískt efni. Kalsíum og kísill mynda CaSi, sem er óleysanlegt í áli. Þar sem magn kísils í föstu formi minnkar er hægt að bæta rafleiðni iðnaðarhreins áls lítillega. Kalsíum getur bætt skurðargetu álblöndu. CaSi2 getur ekki styrkt álblöndur með hitameðferð. Snemma magns af kalsíum er gagnlegt til að fjarlægja vetni úr bráðnu áli.
Blý, tin og bismút eru málmar með lágt bræðslumark. Leysni þeirra í föstu formi í áli er lítil, sem dregur lítillega úr styrk málmblöndunnar, en getur bætt skurðargetu. Bismút þenst út við storknun, sem er gagnlegt fyrir fóðrun. Með því að bæta bismút við málmblöndur með háu magnesíuminnihaldi er hægt að koma í veg fyrir natríumsprökkun.
Antimon er aðallega notað sem breytiefni í steyptum álblöndum og er sjaldan notað í aflöguðum álblöndum. Aðeins er hægt að skipta út bismút í aflöguðum Al-Mg álblöndum til að koma í veg fyrir natríumsprúðun. Antimon er bætt við sumar Al-Zn-Mg-Cu málmblöndur til að bæta afköst heitpressunar- og kaldpressunarferla.
Beryllíum getur bætt uppbyggingu oxíðfilmunnar í aflöguðum álblöndum og dregið úr brunatapi og innilokunum við bræðslu og steypu. Beryllíum er eitrað frumefni sem getur valdið ofnæmiseitrun hjá mönnum. Þess vegna má beryllíum ekki vera í álblöndum sem komast í snertingu við matvæli og drykki. Beryllíuminnihald í suðuefnum er venjulega stjórnað undir 8μg/ml. Álblöndur sem notaðar eru sem suðuundirlag ættu einnig að stjórna beryllíuminnihaldi.
Natríum er næstum óleysanlegt í áli og hámarksleysanleiki í föstu formi er minni en 0,0025%. Bræðslumark natríums er lágt (97,8 ℃). Þegar natríum er til staðar í málmblöndunni aðsogast það á yfirborð dendrítanna eða kornamörkin við storknun. Við heitvinnslu myndar natríum á kornamörkunum fljótandi aðsogslag, sem leiðir til sprungna og myndunar NaAlSi efnasambanda. Ekkert frítt natríum er til staðar og veldur ekki „natríumbrotleika“.
Þegar magnesíuminnihaldið fer yfir 2%, tekur magnesíum burt sílikon og fellur út frítt natríum, sem leiðir til „natríumbrotleika“. Þess vegna er ekki leyfilegt að nota natríumsaltflæði í álblöndu með háu magnesíuminnihaldi. Aðferðir til að koma í veg fyrir „natríumbrotleika“ eru meðal annars klórun, sem veldur því að natríum myndar NaCl og losnar í gjallið, bætir við bismút til að mynda Na2Bi og fer inn í málmgrindina; bætir við antimoni til að mynda Na3Sb eða bætir við sjaldgæfum jarðefnum getur einnig haft sömu áhrif.
Ritstýrt af May Jiang frá MAT Aluminum
Birtingartími: 8. ágúst 2024
