Copr
Pan fo rhan gyfoethog alwminiwm yr aloi alwminiwm-copr yn 548, hydoddedd mwyaf 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 toddiant solet benodol. Yn ogystal, mae gan y CuAl2 a gynhyrchir trwy heneiddio effaith cryfhau heneiddio amlwg. Mae cynnwys copr mewn aloion alwminiwm fel arfer rhwng 2.5% a 5%, ac mae'r effaith gryfhau orau pan fydd 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 fydd gan y rhan o'r system aloi Al-Si sy'n gyfoethog mewn alwminiwm dymheredd ewtectig o 577, hydoddedd mwyaf silicon yn y toddiant solet yw 1.65%. Er bod hydoddedd yn lleihau wrth i'r tymheredd ostwng, ni ellir cryfhau'r aloion hyn yn gyffredinol trwy driniaeth wres. Mae gan aloi alwminiwm-silicon briodweddau castio rhagorol a gwrthiant cyrydiad. Os ychwanegir magnesiwm a silicon 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 yr 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 wrthiant cyrydiad.
Hydoddedd mwyaf Mg2Si mewn alwminiwm yn rhan gyfoethog alwminiwm y diagram cyfnod ecwilibriwm o'r system aloi Al-Mg2Si yw 1.85%, ac mae'r arafiad yn fach wrth i'r tymheredd ostwng. Mewn aloion alwminiwm wedi'u dadffurfio, mae ychwanegu silicon yn unig at alwminiwm yn gyfyngedig i ddeunyddiau weldio, ac mae ychwanegu silicon at 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 cynnwys magnesiwm yn y rhan fwyaf o aloion alwminiwm anffurfiedig diwydiannol yn llai na 6%. Mae 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 manganîs, gellir ychwanegu at yr effaith gryfhau. Felly, gall ychwanegu manganîs leihau cynnwys magnesiwm a lleihau'r duedd i gracio poeth. Yn ogystal, gall manganîs hefyd waddodi cyfansoddion Mg5Al8 yn unffurf, gan wella ymwrthedd cyrydiad a pherfformiad weldio.
Manganîs
Pan fo tymheredd ewtectig diagram cyfnod ecwilibriwm gwastad y system aloi Al-Mn yn 658, hydoddedd mwyaf manganîs yn y toddiant solet yw 1.82%. Mae cryfder yr aloi yn cynyddu gyda'r cynnydd mewn hydoddedd. Pan fo cynnwys manganîs yn 0.8%, mae'r ymestyniad yn cyrraedd y gwerth mwyaf. Mae aloi Al-Mn yn aloi caledu nad yw'n heneiddio, hynny yw, ni ellir ei gryfhau trwy driniaeth wres. Gall manganîs atal y broses ailgrisialu o aloion alwminiwm, cynyddu'r tymheredd ailgrisialu, a mireinio'r grawn wedi'u hailgrisialu'n sylweddol. Mae mireinio grawn wedi'u hailgrisialu yn bennaf oherwydd bod gronynnau gwasgaredig cyfansoddion MnAl6 yn rhwystro twf grawn wedi'u hailgrisialu. Swyddogaeth arall MnAl6 yw diddymu 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 rhan gyfoethog alwminiwm y diagram cyfnod ecwilibriwm o'r system aloi Al-Zn, tra bod ei hydoddedd yn gostwng i 5.6% ar 125. Mae ychwanegu sinc yn unig at alwminiwm yn cynnig gwelliant cyfyngedig iawn yng nghryfder yr aloi alwminiwm o dan amodau dadffurfiad. Ar yr un pryd, mae tuedd 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, sydd ag 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 caled iawn lle mae'r cynnwys magnesiwm yn fwy na'r swm gofynnol i ffurfio'r cyfnod Mg/Zn2, pan reolir y gymhareb o sinc i fagnesiwm tua 2.7, mae'r ymwrthedd i gracio cyrydiad straen ar ei fwyaf. Er enghraifft, mae ychwanegu elfen copr at Al-Zn-Mg yn ffurfio aloi cyfres Al-Zn-Mg-Cu. Yr effaith cryfhau sylfaen yw'r fwyaf ymhlith yr holl aloion alwminiwm. Mae hefyd yn ddeunydd aloi alwminiwm pwysig yn y diwydiant awyrofod, awyrenneg, a'r diwydiant pŵer trydan.
Haearn a silicon
Ychwanegir haearn fel elfennau aloi mewn aloion alwminiwm gyr cyfres Al-Cu-Mg-Ni-Fe, ac ychwanegir silicon fel elfennau aloi mewn alwminiwm gyr cyfres Al-Mg-Si ac mewn gwiail weldio cyfres Al-Si ac aloion castio alwminiwm-silicon. Mewn aloion alwminiwm sylfaen, mae silicon a haearn yn elfennau amhuredd cyffredin, sydd ag effaith sylweddol ar briodweddau'r aloi. Maent yn bodoli'n bennaf fel FeCl3 a silicon rhydd. Pan fydd silicon yn fwy na haearn, ffurfir cyfnod β-FeSiAl3 (neu Fe2Si2Al9), a phan fydd haearn yn fwy na silicon, ffurfir α-Fe2SiAl8 (neu Fe3Si2Al12). Pan fydd cymhareb haearn a silicon yn amhriodol, bydd yn achosi craciau yn y castio. Pan fydd cynnwys haearn mewn alwminiwm bwrw yn rhy uchel, bydd y castio'n mynd yn frau.
Titaniwm a Boron
Mae titaniwm yn elfen ychwanegol 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'r cyfnod TiAl2, sy'n dod yn graidd an-ddigymell 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 arafwch mor fach â 0.01%.
Cromiwm
Mae cromiwm yn elfen ychwanegol gyffredin mewn aloion cyfres Al-Mg-Si, cyfres Al-Mg-Zn, a chyfres Al-Mg. Ar 600°C, mae hydoddedd cromiwm mewn alwminiwm yn 0.8%, ac mae'n anhydawdd yn y bôn ar dymheredd ystafell. Mae cromiwm yn ffurfio cyfansoddion rhyngmetalaidd fel (CrFe)Al7 a (CrMn)Al12 mewn alwminiwm, sy'n rhwystro'r broses niwcleiadu a thyfu o ailgrisialu ac mae ganddo effaith gryfhau benodol ar yr aloi. Gall hefyd wella caledwch yr aloi a lleihau'r duedd i gracio cyrydiad straen.
Fodd bynnag, mae'r safle'n cynyddu sensitifrwydd diffodd, gan wneud y ffilm anodized yn felyn. Nid yw faint o gromiwm a ychwanegir at aloion alwminiwm yn gyffredinol yn fwy na 0.35%, ac mae'n lleihau gyda chynnydd elfennau pontio yn yr aloi.
Strontiwm
Mae strontiwm yn elfen arwyneb-weithredol a all newid ymddygiad cyfnodau cyfansawdd rhyngmetallig yn grisialog. Felly, gall triniaeth addasu gydag elfen strontiwm wella gweithiadwyedd plastig yr aloi ac ansawdd y cynnyrch terfynol. Oherwydd ei amser addasu effeithiol hir, effaith dda ac atgynhyrchadwyedd, mae strontiwm wedi disodli'r defnydd o sodiwm mewn aloion castio Al-Si yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Mae ychwanegu 0.015% ~ 0.03% o strontiwm at yr 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; gan wella 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 gwella'n sylweddol. Mae'r cryfder tynnol бb wedi cynyddu o 233MPa i 236MPa, a'r cryfder cynnyrch б0.2 wedi cynyddu o 204MPa i 210MPa, a'r ymestyniad б5 wedi cynyddu o 9% i 12%. Gall ychwanegu strontiwm at aloi Al-Si hyperewtectig leihau maint gronynnau silicon cynradd, gwella priodweddau prosesu plastig, a galluogi rholio poeth ac oer llyfn.
Sirconiwm
Mae sirconiwm hefyd yn ychwanegyn cyffredin mewn aloion alwminiwm. Yn gyffredinol, y swm sy'n cael ei ychwanegu at aloion alwminiwm yw 0.1% ~ 0.3%. Mae sirconiwm ac alwminiwm yn ffurfio cyfansoddion ZrAl3, a all rwystro'r broses ailgrisialu a mireinio'r grawn wedi'u hailgrisialu. Gall sirconiwm hefyd fireinio'r strwythur castio, ond mae'r effaith yn llai na thitaniwm. Bydd presenoldeb sirconiwm yn lleihau effaith mireinio grawn titaniwm a boron. Mewn aloion Al-Zn-Mg-Cu, gan fod gan sirconiwm effaith lai ar sensitifrwydd diffodd na chromiwm a manganîs, mae'n briodol defnyddio sirconiwm yn lle chromiwm a manganîs i fireinio'r strwythur wedi'i ailgrisialu.
Elfennau daear prin
Ychwanegir elfennau daear prin at aloion alwminiwm i gynyddu uwch-oeri cydrannau yn ystod castio aloi alwminiwm, mireinio grawn, lleihau bylchau rhwng crisialau eilaidd, lleihau nwyon a chynhwysiadau yn yr aloi, a thueddu i sfferoideiddio'r cyfnod cynhwysiant. Gall hefyd leihau tensiwn wyneb y toddiant, cynyddu hylifedd, a hwyluso castio i ingotau, sydd â dylanwad sylweddol ar berfformiad y broses. Mae'n well ychwanegu amrywiol ddaearoedd prin mewn swm o tua 0.1%. Mae ychwanegu daearoedd prin cymysg (La-Ce-Pr-Nd cymysg, ac ati) yn lleihau'r tymheredd critigol 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 metamorffedd elfennau daear prin.
Amhuredd
Mae fanadiwm yn ffurfio cyfansoddyn anhydrin VAl11 mewn aloion alwminiwm, sy'n chwarae rhan wrth fireinio grawn yn ystod y broses toddi a chastio, ond mae ei rôl yn llai na rôl titaniwm a sirconiwm. Mae gan fanadiwm hefyd yr effaith o fireinio'r strwythur ailgrisialu a chynyddu'r tymheredd ailgrisialu.
Mae hydoddedd solet calsiwm mewn aloion alwminiwm yn isel iawn, ac mae'n ffurfio cyfansoddyn CaAl4 gydag alwminiwm. Mae calsiwm yn elfen uwchblastig o aloion alwminiwm. Mae gan aloi alwminiwm gyda thua 5% o galsiwm a 5% o manganîs uwchblastigedd. Mae calsiwm a silicon yn ffurfio CaSi, sy'n anhydawdd mewn alwminiwm. Gan fod swm yr hydoddiant solet o 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 gael gwared â hydrogen o alwminiwm tawdd.
Mae elfennau plwm, tun, a bismuth yn fetelau â phwynt 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 solidio, sy'n fuddiol i fwydo. Gall ychwanegu bismuth at aloion magnesiwm uchel atal brau sodiwm.
Defnyddir antimoni yn bennaf fel addasydd mewn aloion alwminiwm bwrw, ac anaml y caiff ei ddefnyddio mewn aloion alwminiwm wedi'u hanffurfio. Dim ond i atal brau sodiwm rhag mynd yn frau y dylid disodli bismuth. Ychwanegir elfen antimoni at rai aloion Al-Zn-Mg-Cu i wella perfformiad prosesau gwasgu poeth a gwasgu oer.
Gall berylliwm wella strwythur y ffilm ocsid mewn aloion alwminiwm wedi'u hanffurfio a lleihau colledion llosgi a chynhwysiadau yn ystod toddi a chastio. Mae berylliwm yn elfen wenwynig a all achosi gwenwyno alergaidd mewn bodau dynol. Felly, ni ellir cynnwys berylliwm mewn aloion alwminiwm sy'n dod i gysylltiad â bwyd a diodydd. Fel arfer, rheolir cynnwys berylliwm mewn deunyddiau weldio islaw 8μg/ml. Dylai aloion alwminiwm a ddefnyddir fel swbstradau weldio hefyd reoli cynnwys berylliwm.
Mae sodiwm bron yn anhydawdd mewn alwminiwm, ac mae'r hydoddedd solet mwyaf yn llai na 0.0025%. Mae pwynt toddi sodiwm yn isel (97.8 ℃), pan fydd sodiwm yn bresennol yn yr aloi, caiff ei amsugno ar wyneb y dendrit neu'r ffin grawn yn ystod solidio, yn ystod prosesu poeth, mae'r sodiwm ar y ffin grawn yn ffurfio haen amsugno 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 tynnu silicon i ffwrdd ac yn gwaddodi sodiwm rhydd, gan arwain at "frau sodiwm". Felly, ni chaniateir defnyddio fflwcs halen sodiwm mewn aloi alwminiwm magnesiwm uchel. Mae dulliau i atal "brau sodiwm" yn cynnwys clorineiddio, sy'n achosi i sodiwm ffurfio NaCl ac yn cael ei ollwng i'r slag, 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 Aluminum
Amser postio: Awst-08-2024
