Cobre
Quando a parte rica em alumínio da liga de alumínio-cobre é 548, a solubilidade máxima do cobre no alumínio é de 5,65%. Quando a temperatura cai para 302, a solubilidade do cobre é de 0,45%. O cobre é um elemento importante de liga e tem um certo efeito de fortalecimento da solução sólida. Além disso, o Cual2 precipitado pelo envelhecimento tem um efeito de fortalecimento óbvio de envelhecimento. O teor de cobre em ligas de alumínio geralmente está entre 2,5% e 5%, e o efeito de fortalecimento é melhor quando o conteúdo de cobre está entre 4% e 6,8%, portanto, o conteúdo de cobre da maioria das ligas de duralumina está dentro dessa faixa. As ligas de alumínio-cobre podem conter menos silício, magnésio, manganês, cromo, zinco, ferro e outros elementos.
Silício
Quando a parte rica em alumínio do sistema de liga al-Si tem uma temperatura eutética de 577, a solubilidade máxima do silício na solução sólida é de 1,65%. Embora a solubilidade diminua com a diminuição da temperatura, essas ligas geralmente não podem ser fortalecidas pelo tratamento térmico. A liga de alumínio-silício possui excelentes propriedades de fundição e resistência à corrosão. Se magnésio e silício forem adicionados ao alumínio ao mesmo tempo para formar uma liga de alumínio-magnésio-silon, a fase de fortalecimento é MGSI. A proporção de massa de magnésio para silício é de 1,73: 1. Ao projetar a composição da liga al-MG-Si, o conteúdo de magnésio e silício é configurado nessa proporção na matriz. Para melhorar a força de algumas ligas al-MG-Si, é adicionada uma quantidade apropriada de cobre e uma quantidade apropriada de cromo é adicionada para compensar os efeitos adversos do cobre na resistência à corrosão.
A solubilidade máxima do MG2SI no alumínio na parte rica em alumínio do diagrama de fase de equilíbrio do sistema de liga Al-Mg2si é de 1,85%e a desaceleração é pequena à medida que a temperatura diminui. Em ligas de alumínio deformadas, a adição de silício sozinha ao alumínio é limitada a materiais de soldagem, e a adição de silício ao alumínio também tem um certo efeito de fortalecimento.
Magnésio
Embora a curva de solubilidade mostre que a solubilidade do magnésio no alumínio diminui bastante à medida que a temperatura diminui, o teor de magnésio na maioria das ligas de alumínio deformado industrial é inferior a 6%. O conteúdo de silício também é baixo. Esse tipo de liga não pode ser fortalecido pelo tratamento térmico, mas tem boa soldabilidade, boa resistência à corrosão e resistência média. O fortalecimento do alumínio por magnésio é óbvio. Para cada aumento de 1% no magnésio, a resistência à tração aumenta em aproximadamente 34MPa. Se menos de 1% de manganês for adicionado, o efeito de fortalecimento poderá ser complementado. Portanto, a adição de manganês pode reduzir o conteúdo de magnésio e reduzir a tendência de rachaduras a quente. Além disso, o manganês também pode precipitar uniformemente os compostos MG5AL8, melhorando a resistência à corrosão e o desempenho da soldagem.
Manganês
Quando a temperatura eutética do diagrama de fase de equilíbrio plano do sistema de liga Al-Mn é 658, a solubilidade máxima do manganês na solução sólida é de 1,82%. A força da liga aumenta com o aumento da solubilidade. Quando o conteúdo de manganês é de 0,8%, o alongamento atinge o valor máximo. A liga Al-Mn é uma liga de endurecimento não-agrada, ou seja, não pode ser fortalecida pelo tratamento térmico. O manganês pode impedir o processo de recristalização das ligas de alumínio, aumentar a temperatura de recristalização e refinar significativamente os grãos recristalizados. O refinamento de grãos recristalizados se deve principalmente ao fato de que as partículas dispersas de compostos mnal6 dificultam o crescimento de grãos recristalizados. Outra função do mnal6 é dissolver o ferro da impureza para formar (Fe, Mn) AL6, reduzindo os efeitos nocivos do ferro. O manganês é um elemento importante em ligas de alumínio. Pode ser adicionado sozinho para formar uma liga binária al-Mn. Mais frequentemente, é adicionado junto com outros elementos de liga. Portanto, a maioria das ligas de alumínio contém manganês.
Zinco
A solubilidade do zinco em alumínio é de 31,6% a 275 na parte rica em alumínio do diagrama de fase de equilíbrio do sistema de liga Al-Zn, enquanto sua solubilidade cai para 5,6% em 125. Adicionar zinco sozinho ao alumínio tem melhorias muito limitadas em A força da liga de alumínio em condições de deformação. Ao mesmo tempo, há uma tendência para a rachadura na corrosão do estresse, limitando assim sua aplicação. A adição de zinco e magnésio ao alumínio ao mesmo tempo forma a fase de fortalecimento Mg/Zn2, que tem um efeito de fortalecimento significativo na liga. Quando o conteúdo de Mg/Zn2 aumenta de 0,5% para 12%, a resistência à tração e a força de escoamento podem ser significativamente aumentadas. Em ligas de alumínio do super -hard, onde o teor de magnésio excede a quantidade necessária para formar a fase Mg/Zn2, quando a proporção de zinco para magnésio é controlada em torno de 2,7, a resistência à rachadura na corrosão do estresse é maior. Por exemplo, adicionar elemento de cobre ao Al-Zn-MG forma uma liga da série al-ZN-MG-CU. O efeito de fortalecimento da base é o maior entre todas as ligas de alumínio. É também um importante material de liga de alumínio na indústria aeroespacial, da indústria de aviação e energia elétrica.
Ferro e silício
O ferro é adicionado como elementos de liga de alumínio alumínio alumínio al-Cu-Mg-Ni-Fe, e o silício é adicionado como elementos de liga na série Al-Mg-Si Aluminium e nas hastes de soldagem da série al-Si e na fundição de alumínio-silício ligas. Nas ligas de alumínio base, silício e ferro são elementos de impureza comuns, que têm um impacto significativo nas propriedades da liga. Eles existem principalmente como FECL3 e silício livre. Quando o silício é maior que o ferro, a fase β-fesial3 (ou Fe2SI2al9) é formada e, quando o ferro é maior que o silício, é formado α-Fe2Sial8 (ou Fe3SI2al12). Quando a proporção de ferro e silício é imprópria, causará rachaduras no elenco. Quando o teor de ferro no alumínio fundido é muito alto, a fundição ficará quebradiça.
Titânio e boro
O titânio é um elemento aditivo comumente usado em ligas de alumínio, adicionadas na forma de liga principal al-Ti ou Al-B-B. O titânio e o alumínio formam a fase Tial2, que se torna um núcleo não espontâneo durante a cristalização e desempenha um papel no refinamento da estrutura de fundição e da estrutura de solda. Quando as ligas Al-Ti passam por uma reação de pacote, o conteúdo crítico do titânio é de cerca de 0,15%. Se o boro estiver presente, a desaceleração é tão pequena quanto 0,01%.
Cromo
O cromo é um elemento aditivo comum nas séries al-MG-Si, na série al-MG-ZN e em ligas da série Al-MG. A 600 ° C, a solubilidade do cromo no alumínio é de 0,8%e é basicamente insolúvel à temperatura ambiente. O cromo forma compostos intermetálicos como (CRFE) AL7 e (CRMN) AL12 no alumínio, o que dificulta o processo de nucleação e crescimento da recristalização e tem um certo efeito de fortalecimento na liga. Também pode melhorar a resistência da liga e reduzir a suscetibilidade ao estresse por rachaduras por corrosão.
No entanto, o local aumenta a sensibilidade à extinção, tornando o filme anodizado amarelo. A quantidade de cromo adicionada às ligas de alumínio geralmente não excede 0,35%e diminui com o aumento dos elementos de transição na liga.
Estrôncio
O estrôncio é um elemento de superfície ativo que pode alterar o comportamento das fases do composto intermetálico cristalograficamente. Portanto, o tratamento de modificação com elemento de estrôncio pode melhorar a trabalhabilidade plástica da liga e a qualidade do produto final. Devido ao seu longo tempo de modificação eficaz, bom efeito e reprodutibilidade, o estrôncio substituiu o uso de sódio em ligas de fundição al-Si nos últimos anos. A adição de 0,015%~ 0,03%de estrôncio à liga de alumínio para extrusão gira a fase β-infanta no lingote na fase α-infanta, reduzindo o tempo de homogeta de lingote em 60%~ 70%, melhorando as propriedades mecânicas e a processabilidade plástica dos materiais; melhorando a rugosidade da superfície dos produtos.
Para ligas de alumínio deformadas com alto silício (10%~ 13%), adicionando 0,02%~ 0,07%elemento de estrôncio pode reduzir os cristais primários ao mínimo, e as propriedades mecânicas também são significativamente melhoradas. A resistência à tração бb aumentou de 233MPa para 236MPa e a força de escoamento б0,2 aumentou de 204MPa para 210MPa, e o alongamento б5 aumentou de 9% para 12%. A adição de estrôncio à liga al-Si hipereutética pode reduzir o tamanho das partículas primárias de silício, melhorar as propriedades de processamento de plástico e ativar o rolamento quente e frio liso.
Zircônio
O zircônio também é um aditivo comum em ligas de alumínio. Geralmente, a quantidade adicionada às ligas de alumínio é de 0,1%~ 0,3%. O zircônio e o alumínio formam compostos Zral3, que podem impedir o processo de recristalização e refinar os grãos recristalizados. O zircônio também pode refinar a estrutura de fundição, mas o efeito é menor que o titânio. A presença de zircônio reduzirá o efeito de refino de grãos do titânio e do boro. Nas ligas al-Zn-Mg-Cu, como o zircônio tem um efeito menor na sensibilidade ao extinção que o cromo e o manganês, é apropriado usar zircônio em vez de cromo e manganês para refinar a estrutura recristalizada.
Elementos de terras raras
Os elementos de terras raras são adicionadas às ligas de alumínio para aumentar a superconeração de componentes durante a fundição da liga de alumínio, refinar os grãos, reduzir o espaçamento de cristal secundário, reduzir gases e inclusões na liga e tendem a esferoidizar a fase de inclusão. Também pode reduzir a tensão superficial do fundido, aumentar a fluidez e facilitar a fundição em lingotes, o que tem um impacto significativo no desempenho do processo. É melhor adicionar várias terras raras em uma quantidade de cerca de 0,1%. A adição de terras raras mistas (misto la-c-pr-nd etc.) reduz a temperatura crítica para a formação de envelhecimento da zona G? As ligas de alumínio que contêm magnésio podem estimular o metamorfismo dos elementos da Terra Rara.
Impureza
O vanádio forma o composto refratário Val11 em ligas de alumínio, que desempenham um papel no refinamento dos grãos durante o processo de fusão e fundição, mas seu papel é menor que o de titânio e zircônio. O vanádio também tem o efeito de refinar a estrutura recristalizada e aumentar a temperatura de recristalização.
A solubilidade sólida do cálcio em ligas de alumínio é extremamente baixa e forma um composto CAAL4 com o alumínio. O cálcio é um elemento superplástico de ligas de alumínio. Uma liga de alumínio com aproximadamente 5% de cálcio e 5% de manganês tem superplasticidade. O cálcio e o silício formam Casi, que é insolúvel em alumínio. Como a quantidade sólida da solução de silício é reduzida, a condutividade elétrica do alumínio puro industrial pode ser ligeiramente melhorada. O cálcio pode melhorar o desempenho de corte de ligas de alumínio. O CASI2 não pode fortalecer as ligas de alumínio através do tratamento térmico. Quantidades de cálcio são úteis na remoção de hidrogênio do alumínio fundido.
Os elementos de chumbo, estanho e bismuto são metais de baixo ponto de fusão. Sua solubilidade sólida no alumínio é pequena, o que reduz ligeiramente a força da liga, mas pode melhorar o desempenho de corte. O bismuto se expande durante a solidificação, o que é benéfico para a alimentação. Adicionar bismuto a altas ligas de magnésio pode impedir a fragilização do sódio.
O antimônio é usado principalmente como modificador em ligas de alumínio fundido e raramente é usado em ligas de alumínio deformadas. Substitua apenas o bismuto em liga de alumínio al-MG para evitar a fragilização do sódio. O elemento antimônio é adicionado a algumas ligas AL-ZN-MG-CU para melhorar o desempenho dos processos de prensagem a quente e prensagem a frio.
O berílio pode melhorar a estrutura do filme de óxido em ligas de alumínio deformadas e reduzir a perda e inclusões de queimação durante a fusão e a fundição. O berílio é um elemento tóxico que pode causar envenenamento alérgico em humanos. Portanto, o berílio não pode estar contido em ligas de alumínio que entram em contato com alimentos e bebidas. O teor de berílio em materiais de soldagem geralmente é controlado abaixo de 8μg/ml. As ligas de alumínio usadas como substratos de soldagem também devem controlar o conteúdo de berílio.
O sódio é quase insolúvel em alumínio e a solubilidade sólida máxima é inferior a 0,0025%. O ponto de fusão do sódio é baixo (97,8 ℃), quando o sódio está presente na liga, é adsorvido na superfície do dendrito ou no limite de grão durante a solidificação, durante o processamento a quente, o sódio no limite do grão forma uma camada de adsorção líquida, resultando em rachaduras quebradiças, a formação de compostos Naalsi, não existe sódio livre e não produz "quebradiça de sódio".
Quando o teor de magnésio excede 2%, o magnésio tira o silício e precipita o sódio livre, resultando em "fragilidade de sódio". Portanto, a alta liga de alumínio de magnésio não tem permissão para usar o fluxo de sal de sódio. Os métodos para evitar “fragilização do sódio” incluem a cloração, que faz com que o sódio forme NaCl e é descarregado na escória, acrescentando o bismuto para formar Na2bi e entrar na matriz de metal; Adicionar antimônio para formar Na3SB ou adicionar terras raras também pode ter o mesmo efeito.
Editado por May Jiang de Mat Aluminium
Horário de postagem: agosto-08-2024
