Copr
Pan fo rhan gyfoethog alwminiwm yr aloi alwminiwm-copr yn 548, hydoddedd uchaf copr mewn alwminiwm yw 5.65%. Pan fydd y tymheredd yn gostwng i 302, hydoddedd copr yw 0.45%. Mae copr yn elfen aloi bwysig ac mae ganddo effaith cryfhau datrysiad solet penodol. Yn ogystal, mae'r CuAl2 sy'n cael ei waddodi gan heneiddio yn cael effaith cryfhau heneiddio amlwg. Mae'r cynnwys copr mewn aloion alwminiwm fel arfer rhwng 2.5% a 5%, ac mae'r effaith gryfhau orau pan fo'r cynnwys copr rhwng 4% a 6.8%, felly mae cynnwys copr y rhan fwyaf o aloion duralumin o fewn yr ystod hon. Gall aloion alwminiwm-copr gynnwys llai o silicon, magnesiwm, manganîs, cromiwm, sinc, haearn ac elfennau eraill.
Silicon
Pan fo gan y rhan gyfoethog o alwminiwm o'r system aloi Al-Si dymheredd ewtectig o 577, hydoddedd uchaf silicon yn yr hydoddiant solet yw 1.65%. Er bod hydoddedd yn lleihau gyda thymheredd yn gostwng, yn gyffredinol ni ellir cryfhau'r aloion hyn trwy driniaeth wres. Mae gan aloi alwminiwm-silicon briodweddau castio rhagorol a gwrthsefyll cyrydiad. Os yw magnesiwm a silicon yn cael eu hychwanegu at alwminiwm ar yr un pryd i ffurfio aloi alwminiwm-magnesiwm-silicon, y cyfnod cryfhau yw MgSi. Cymhareb màs magnesiwm i silicon yw 1.73:1. Wrth ddylunio cyfansoddiad aloi Al-Mg-Si, mae cynnwys magnesiwm a silicon wedi'u ffurfweddu yn y gymhareb hon ar y matrics. Er mwyn gwella cryfder rhai aloion Al-Mg-Si, ychwanegir swm priodol o gopr, ac ychwanegir swm priodol o gromiwm i wrthbwyso effeithiau andwyol copr ar ymwrthedd cyrydiad.
Hydoddedd uchaf Mg2Si mewn alwminiwm yn y rhan gyfoethog o alwminiwm o ddiagram cam ecwilibriwm y system aloi Al-Mg2Si yw 1.85%, ac mae'r arafiad yn fach wrth i'r tymheredd ostwng. Mewn aloion alwminiwm anffurfiedig, mae ychwanegu silicon yn unig i alwminiwm yn gyfyngedig i ddeunyddiau weldio, ac mae ychwanegu silicon i alwminiwm hefyd yn cael effaith gryfhau benodol.
Magnesiwm
Er bod y gromlin hydoddedd yn dangos bod hydoddedd magnesiwm mewn alwminiwm yn lleihau'n fawr wrth i'r tymheredd ostwng, mae'r cynnwys magnesiwm yn y rhan fwyaf o aloion alwminiwm dadffurfiedig diwydiannol yn llai na 6%. Mae'r cynnwys silicon hefyd yn isel. Ni ellir cryfhau'r math hwn o aloi trwy driniaeth wres, ond mae ganddo weldadwyedd da, ymwrthedd cyrydiad da, a chryfder canolig. Mae cryfhau alwminiwm gan fagnesiwm yn amlwg. Am bob cynnydd o 1% mewn magnesiwm, mae'r cryfder tynnol yn cynyddu tua 34MPa. Os ychwanegir llai nag 1% o fanganîs, gellir ychwanegu at yr effaith gryfhau. Felly, gall ychwanegu manganîs leihau'r cynnwys magnesiwm a lleihau'r duedd o gracio poeth. Yn ogystal, gall manganîs hefyd waddodi cyfansoddion Mg5Al8 yn unffurf, gan wella ymwrthedd cyrydiad a pherfformiad weldio.
Manganîs
Pan fo tymheredd ewtectig y diagram cam ecwilibriwm gwastad o'r system aloi Al-Mn yn 658, hydoddedd uchaf manganîs yn yr hydoddiant solet yw 1.82%. Mae cryfder yr aloi yn cynyddu gyda'r cynnydd mewn hydoddedd. Pan fydd y cynnwys manganîs yn 0.8%, mae'r elongation yn cyrraedd y gwerth mwyaf posibl. Mae aloi Al-Mn yn aloi caledu di-oed, hynny yw, ni ellir ei gryfhau trwy driniaeth wres. Gall manganîs atal proses ailgrisialu aloion alwminiwm, cynyddu'r tymheredd ailgrisialu, a mireinio'r grawn wedi'i ailgrisialu yn sylweddol. Mae mireinio grawn wedi'u hailgrisialu yn bennaf oherwydd y ffaith bod gronynnau gwasgaredig cyfansoddion MnAl6 yn rhwystro twf grawn wedi'u hailgrisialu. Swyddogaeth arall MnAl6 yw hydoddi haearn amhuredd i ffurfio (Fe, Mn) Al6, gan leihau effeithiau niweidiol haearn. Mae manganîs yn elfen bwysig mewn aloion alwminiwm. Gellir ei ychwanegu ar ei ben ei hun i ffurfio aloi deuaidd Al-Mn. Yn amlach, caiff ei ychwanegu ynghyd ag elfennau aloi eraill. Felly, mae'r rhan fwyaf o aloion alwminiwm yn cynnwys manganîs.
Sinc
Mae hydoddedd sinc mewn alwminiwm yn 31.6% ar 275 yn y rhan gyfoethog o alwminiwm o ddiagram cam ecwilibriwm y system aloi Al-Zn, tra bod ei hydoddedd yn gostwng i 5.6% ar 125. Mae ychwanegu sinc yn unig i alwminiwm wedi gwella cyfyngedig iawn mewn cryfder yr aloi alwminiwm o dan amodau anffurfio. Ar yr un pryd, mae tueddiad i gracio cyrydiad straen, gan gyfyngu ar ei gymhwysiad. Mae ychwanegu sinc a magnesiwm at alwminiwm ar yr un pryd yn ffurfio'r cyfnod cryfhau Mg/Zn2, sy'n cael effaith gryfhau sylweddol ar yr aloi. Pan gynyddir y cynnwys Mg/Zn2 o 0.5% i 12%, gellir cynyddu'r cryfder tynnol a'r cryfder cynnyrch yn sylweddol. Mewn aloion alwminiwm superhard lle mae'r cynnwys magnesiwm yn fwy na'r swm gofynnol i ffurfio'r cyfnod Mg/Zn2, pan fo'r gymhareb sinc i magnesiwm yn cael ei reoli tua 2.7, mae'r ymwrthedd cracio cyrydiad straen ar ei fwyaf. Er enghraifft, mae ychwanegu elfen gopr i Al-Zn-Mg yn ffurfio aloi cyfres Al-Zn-Mg-Cu. Yr effaith cryfhau sylfaen yw'r mwyaf ymhlith yr holl aloion alwminiwm. Mae hefyd yn ddeunydd aloi alwminiwm pwysig yn y diwydiant awyrofod, hedfan, a diwydiant pŵer trydan.
Haearn a silicon
Mae haearn yn cael ei ychwanegu fel elfennau aloi mewn aloion alwminiwm gyr cyfres Al-Cu-Mg-Ni-Fe, ac mae silicon yn cael ei ychwanegu fel elfennau aloi mewn alwminiwm gyr cyfres Al-Mg-Si ac mewn gwiail weldio cyfres Al-Si a castio alwminiwm-silicon aloion. Mewn aloion alwminiwm sylfaen, mae silicon a haearn yn elfennau amhuredd cyffredin, sy'n cael effaith sylweddol ar briodweddau'r aloi. Maent yn bodoli'n bennaf fel FeCl3 a silicon rhydd. Pan fydd silicon yn fwy na haearn, ffurfir cam β-FeSiAl3 (neu Fe2Si2Al9), a phan fydd haearn yn fwy na silicon, ffurfir α-Fe2SiAl8 (neu Fe3Si2Al12). Pan fydd y gymhareb haearn a silicon yn amhriodol, bydd yn achosi craciau yn y castio. Pan fydd y cynnwys haearn mewn alwminiwm bwrw yn rhy uchel, bydd y castio'n mynd yn frau.
Titaniwm a Boron
Mae titaniwm yn elfen ychwanegyn a ddefnyddir yn gyffredin mewn aloion alwminiwm, wedi'i ychwanegu ar ffurf aloi meistr Al-Ti neu Al-Ti-B. Mae titaniwm ac alwminiwm yn ffurfio cyfnod TiAl2, sy'n dod yn graidd di-gymell yn ystod crisialu ac yn chwarae rhan wrth fireinio'r strwythur castio a'r strwythur weldio. Pan fydd aloion Al-Ti yn cael adwaith pecyn, mae cynnwys critigol titaniwm tua 0.15%. Os oes boron yn bresennol, mae'r arafu mor fach â 0.01%.
Cromiwm
Mae cromiwm yn elfen ychwanegyn gyffredin mewn cyfresi Al-Mg-Si, cyfres Al-Mg-Zn, ac aloion cyfres Al-Mg. Ar 600 ° C, hydoddedd cromiwm mewn alwminiwm yw 0.8%, ac yn y bôn mae'n anhydawdd ar dymheredd ystafell. Mae cromiwm yn ffurfio cyfansoddion rhyngfetelaidd fel (CrFe) Al7 a (CrMn) Al12 mewn alwminiwm, sy'n rhwystro'r broses gnewyllo a thwf o ailgrisialu ac yn cael effaith gryfhau benodol ar yr aloi. Gall hefyd wella caledwch yr aloi a lleihau'r tueddiad i gracio cyrydiad straen.
Fodd bynnag, mae'r safle yn cynyddu sensitifrwydd quenching, gan wneud y ffilm anodized yn felyn. Yn gyffredinol, nid yw swm y cromiwm sy'n cael ei ychwanegu at aloion alwminiwm yn fwy na 0.35%, ac mae'n gostwng gyda chynnydd yr elfennau pontio yn yr aloi.
strontiwm
Mae strontiwm yn elfen arwyneb-weithredol a all newid ymddygiad cyfnodau cyfansawdd rhyngfetelaidd yn grisialog. Felly, gall triniaeth addasu gydag elfen strontiwm wella ymarferoldeb plastig yr aloi ac ansawdd y cynnyrch terfynol. Oherwydd ei amser addasu effeithiol hir, effaith dda ac atgynyrchioldeb, mae strontiwm wedi disodli'r defnydd o sodiwm mewn aloion castio Al-Si yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Mae ychwanegu 0.015% ~ 0.03% strontiwm i'r aloi alwminiwm ar gyfer allwthio yn troi'r cyfnod β-AlFeSi yn yr ingot yn gyfnod α-AlFeSi, gan leihau'r amser homogeneiddio ingot 60% ~ 70%, gan wella priodweddau mecanyddol a phrosesadwyedd plastig deunyddiau; gwella garwedd wyneb cynhyrchion.
Ar gyfer aloion alwminiwm anffurfiedig silicon uchel (10% ~ 13%), gall ychwanegu elfen strontiwm 0.02% ~ 0.07% leihau crisialau cynradd i'r lleiafswm, ac mae'r priodweddau mecanyddol hefyd wedi'u gwella'n sylweddol. Cynyddir cryfder tynnol бb o 233MPa i 236MPa, a chynyddodd cryfder cynnyrch б0.2 o 204MPa i 210MPa, a chynyddodd yr elongation б5 o 9% i 12%. Gall ychwanegu strontiwm at aloi Al-Si hypereutectig leihau maint gronynnau silicon cynradd, gwella eiddo prosesu plastig, a galluogi rholio poeth ac oer llyfn.
Sirconiwm
Mae zirconium hefyd yn ychwanegyn cyffredin mewn aloion alwminiwm. Yn gyffredinol, y swm a ychwanegir at aloion alwminiwm yw 0.1% ~ 0.3%. Mae zirconium ac alwminiwm yn ffurfio cyfansoddion ZrAl3, a all rwystro'r broses ailgrisialu a mireinio'r grawn wedi'u hailgrisialu. Gall zirconium hefyd fireinio'r strwythur castio, ond mae'r effaith yn llai na thitaniwm. Bydd presenoldeb zirconium yn lleihau effaith mireinio grawn titaniwm a boron. Mewn aloion Al-Zn-Mg-Cu, gan fod zirconium yn cael effaith lai ar sensitifrwydd diffodd na chromiwm a manganîs, mae'n briodol defnyddio zirconiwm yn lle cromiwm a manganîs i fireinio'r strwythur wedi'i ailgrisialu.
Elfennau prin y ddaear
Mae elfennau prin y ddaear yn cael eu hychwanegu at aloion alwminiwm i gynyddu supercooling cydrannau yn ystod castio aloi alwminiwm, mireinio grawn, lleihau bylchau grisial eilaidd, lleihau nwyon a chynhwysion yn yr aloi, ac yn dueddol o spheroidize y cyfnod cynhwysiant. Gall hefyd leihau tensiwn wyneb y toddi, cynyddu hylifedd, a hwyluso castio i mewn i ingotau, sy'n cael effaith sylweddol ar berfformiad y broses. Mae'n well ychwanegu gwahanol ddaearoedd prin mewn swm o tua 0.1%. Mae ychwanegu priddoedd prin cymysg (cymysg La-Ce-Pr-Nd, ac ati) yn lleihau'r tymheredd hanfodol ar gyfer ffurfio parth G?P sy'n heneiddio yn aloi Al-0.65% Mg-0.61%Si. Gall aloion alwminiwm sy'n cynnwys magnesiwm ysgogi metamorffiaeth elfennau daear prin.
Amhuredd
Mae fanadiwm yn ffurfio cyfansawdd anhydrin VAl11 mewn aloion alwminiwm, sy'n chwarae rhan mewn mireinio grawn yn ystod y broses doddi a chastio, ond mae ei rôl yn llai na rôl titaniwm a zirconium. Mae Vanadium hefyd yn cael yr effaith o fireinio'r strwythur wedi'i ailgrisialu a chynyddu'r tymheredd ail-grisialu.
Mae hydoddedd solet calsiwm mewn aloion alwminiwm yn hynod o isel, ac mae'n ffurfio cyfansawdd CaAl4 gydag alwminiwm. Elfen superplastig o aloion alwminiwm yw calsiwm. Mae gan aloi alwminiwm gyda thua 5% o galsiwm a 5% manganîs uwchblastigedd. Mae calsiwm a silicon yn ffurfio CaSi, sy'n anhydawdd mewn alwminiwm. Gan fod swm datrysiad solet silicon yn cael ei leihau, gellir gwella dargludedd trydanol alwminiwm pur diwydiannol ychydig. Gall calsiwm wella perfformiad torri aloion alwminiwm. Ni all CaSi2 gryfhau aloion alwminiwm trwy driniaeth wres. Mae symiau hybrin o galsiwm yn ddefnyddiol wrth dynnu hydrogen o alwminiwm tawdd.
Mae elfennau plwm, tun a bismuth yn fetelau pwynt toddi isel. Mae eu hydoddedd solet mewn alwminiwm yn fach, sy'n lleihau cryfder yr aloi ychydig, ond gall wella'r perfformiad torri. Mae bismuth yn ehangu yn ystod solidiad, sy'n fuddiol i fwydo. Gall ychwanegu bismuth at aloion magnesiwm uchel atal embrittlement sodiwm.
Defnyddir antimoni yn bennaf fel addasydd mewn aloion alwminiwm cast, ac anaml y caiff ei ddefnyddio mewn aloion alwminiwm anffurfiedig. Dim ond disodli bismuth mewn aloi alwminiwm anffurfiedig Al-Mg i atal embrittlement sodiwm. Ychwanegir elfen antimoni at rai aloion Al-Zn-Mg-Cu i wella perfformiad prosesau gwasgu poeth a gwasgu oer.
Gall beryllium wella strwythur y ffilm ocsid mewn aloion alwminiwm anffurfiedig a lleihau colled llosgi a chynhwysion yn ystod toddi a castio. Mae beryllium yn elfen wenwynig a all achosi gwenwyn alergaidd mewn pobl. Felly, ni ellir cynnwys beryllium mewn aloion alwminiwm sy'n dod i gysylltiad â bwyd a diodydd. Mae cynnwys beryllium mewn deunyddiau weldio fel arfer yn cael ei reoli o dan 8μg / ml. Dylai aloion alwminiwm a ddefnyddir fel swbstradau weldio hefyd reoli'r cynnwys berylliwm.
Mae sodiwm bron yn anhydawdd mewn alwminiwm, ac mae'r hydoddedd solet uchaf yn llai na 0.0025%. mae pwynt toddi sodiwm yn isel (97.8 ℃), pan fo sodiwm yn bresennol yn yr aloi, caiff ei arsugnu ar yr wyneb dendrite neu'r ffin grawn yn ystod solidiad, yn ystod prosesu poeth, mae'r sodiwm ar y ffin grawn yn ffurfio haen arsugniad hylif, gan arwain at gracio brau, ffurfio cyfansoddion NaAlSi, nid oes sodiwm rhydd yn bodoli, ac nid yw'n cynhyrchu “sodiwm brau”.
Pan fydd y cynnwys magnesiwm yn fwy na 2%, mae magnesiwm yn cymryd silicon i ffwrdd ac yn gwaddodi sodiwm rhydd, gan arwain at “brinder sodiwm”. Felly, ni chaniateir i aloi alwminiwm magnesiwm uchel ddefnyddio fflwcs halen sodiwm. Mae dulliau i atal “brwydro sodiwm” yn cynnwys clorineiddiad, sy'n achosi sodiwm i ffurfio NaCl ac yn cael ei ollwng i'r slag, gan ychwanegu bismuth i ffurfio Na2Bi a mynd i mewn i'r matrics metel; gall ychwanegu antimoni i ffurfio Na3Sb neu ychwanegu priddoedd prin hefyd gael yr un effaith.
Golygwyd gan May Jiang o MAT Aluminium
Amser postio: Awst-08-2024
