Jukumu la vipengele mbalimbali katika aloi za alumini

Shaba

Wakati sehemu yenye utajiri wa alumini ya aloi ya alumini-shaba ni 548, umumunyifu wa juu wa shaba katika alumini ni 5.65%. Wakati joto linapungua hadi 302, umumunyifu wa shaba ni 0.45%. Copper ni kipengele muhimu cha alloy na ina athari fulani ya kuimarisha suluhisho imara. Kwa kuongeza, CuAl2 inayosababishwa na kuzeeka ina athari dhahiri ya kuimarisha kuzeeka. Maudhui ya shaba katika aloi za alumini kawaida huwa kati ya 2.5% na 5%, na athari ya kuimarisha ni bora wakati maudhui ya shaba ni kati ya 4% na 6.8%, hivyo maudhui ya shaba ya aloi nyingi za duralumin ni ndani ya safu hii. Aloi za alumini-shaba zinaweza kuwa na silicon kidogo, magnesiamu, manganese, chromium, zinki, chuma na vipengele vingine.

Silikoni

Wakati sehemu yenye utajiri wa alumini ya mfumo wa aloi ya Al-Si ina joto la eutectic la 577, umumunyifu wa juu wa silicon katika suluhisho imara ni 1.65%. Ingawa umumunyifu hupungua kwa joto linalopungua, aloi hizi kwa ujumla haziwezi kuimarishwa na matibabu ya joto. Aloi ya alumini-silicon ina sifa bora za kutupa na upinzani wa kutu. Ikiwa magnesiamu na silicon huongezwa kwa alumini wakati huo huo ili kuunda aloi ya alumini-magnesiamu-silicon, awamu ya kuimarisha ni MgSi. Uwiano wa wingi wa magnesiamu na silicon ni 1.73: 1. Wakati wa kubuni muundo wa aloi ya Al-Mg-Si, yaliyomo ya magnesiamu na silicon imeundwa kwa uwiano huu kwenye tumbo. Ili kuboresha uimara wa baadhi ya aloi za Al-Mg-Si, kiasi kinachofaa cha shaba huongezwa, na kiasi kinachofaa cha chromium huongezwa ili kukabiliana na athari mbaya za shaba kwenye upinzani wa kutu.

Umumunyifu wa juu wa Mg2Si katika alumini katika sehemu iliyojaa aluminium ya mchoro wa awamu ya usawa wa mfumo wa aloi ya Al-Mg2Si ni 1.85%, na upunguzaji kasi ni mdogo kadri halijoto inavyopungua. Katika aloi za alumini zilizoharibika, kuongeza ya silicon peke yake kwa alumini ni mdogo kwa vifaa vya kulehemu, na kuongeza ya silicon kwa alumini pia ina athari fulani ya kuimarisha.

Magnesiamu

Ingawa mkunjo wa umumunyifu unaonyesha kuwa umumunyifu wa magnesiamu katika alumini hupungua sana joto linavyopungua, maudhui ya magnesiamu katika aloi nyingi za alumini zilizoharibika viwandani ni chini ya 6%. Maudhui ya silicon pia ni ya chini. Aina hii ya aloi haiwezi kuimarishwa na matibabu ya joto, lakini ina weldability nzuri, upinzani mzuri wa kutu, na nguvu za kati. Kuimarishwa kwa alumini na magnesiamu ni dhahiri. Kwa kila ongezeko la 1% la magnesiamu, nguvu ya mkazo huongezeka kwa takriban 34MPa. Ikiwa chini ya 1% ya manganese imeongezwa, athari ya kuimarisha inaweza kuongezwa. Kwa hiyo, kuongeza manganese kunaweza kupunguza maudhui ya magnesiamu na kupunguza tabia ya ngozi ya moto. Kwa kuongezea, manganese pia inaweza kuongeza kasi ya misombo ya Mg5Al8 kwa usawa, kuboresha upinzani wa kutu na utendakazi wa kulehemu.

Manganese

Wakati halijoto ya eutectic ya mchoro wa awamu ya usawa wa gorofa ya mfumo wa aloi ya Al-Mn ni 658, umumunyifu wa juu wa manganese katika suluhisho ngumu ni 1.82%. Nguvu ya aloi huongezeka kwa kuongezeka kwa umumunyifu. Wakati maudhui ya manganese ni 0.8%, elongation hufikia thamani ya juu. Al-Mn alloy ni alloy isiyo ya ugumu wa umri, yaani, haiwezi kuimarishwa na matibabu ya joto. Manganese inaweza kuzuia mchakato wa kufanya fuwele upya wa aloi za alumini, kuongeza halijoto ya kufanya fuwele tena, na kusafisha kwa kiasi kikubwa nafaka zilizosasishwa tena. Uboreshaji wa nafaka zilizosasishwa upya unatokana hasa na ukweli kwamba chembechembe zilizotawanywa za misombo ya MnAl6 huzuia ukuaji wa nafaka zilizosasishwa tena. Kazi nyingine ya MnAl6 ni kuyeyusha chuma chafu kuunda (Fe, Mn)Al6, kupunguza athari mbaya za chuma. Manganese ni kipengele muhimu katika aloi za alumini. Inaweza kuongezwa peke yake ili kuunda aloi ya binary ya Al-Mn. Mara nyingi zaidi, huongezwa pamoja na vipengele vingine vya aloi. Kwa hiyo, aloi nyingi za alumini zina manganese.

Zinki

Umumunyifu wa zinki katika alumini ni 31.6% kwa 275 katika sehemu ya alumini yenye utajiri wa sehemu ya mchoro wa awamu ya usawa wa mfumo wa aloi ya Al-Zn, wakati umumunyifu wake unashuka hadi 5.6% kwa 125. Kuongeza zinki pekee kwa alumini kuna uboreshaji mdogo sana katika nguvu ya aloi ya alumini chini ya hali ya deformation. Wakati huo huo, kuna tabia ya kupasuka kwa kutu ya dhiki, na hivyo kupunguza matumizi yake. Kuongeza zinki na magnesiamu kwa alumini wakati huo huo hufanya awamu ya kuimarisha Mg / Zn2, ambayo ina athari kubwa ya kuimarisha kwenye alloy. Wakati maudhui ya Mg/Zn2 yanapoongezeka kutoka 0.5% hadi 12%, nguvu ya mvutano na nguvu ya mavuno inaweza kuongezeka kwa kiasi kikubwa. Katika aloi za alumini ngumu zaidi ambapo maudhui ya magnesiamu huzidi kiasi kinachohitajika ili kuunda awamu ya Mg/Zn2, wakati uwiano wa zinki na magnesiamu unadhibitiwa karibu 2.7, upinzani wa ngozi ya kutu ni mkubwa zaidi. Kwa mfano, kuongeza kipengele cha shaba kwa Al-Zn-Mg huunda aloi ya mfululizo wa Al-Zn-Mg-Cu. Athari ya kuimarisha msingi ni kubwa zaidi kati ya aloi zote za alumini. Pia ni nyenzo muhimu ya aloi ya alumini katika anga, tasnia ya anga, na tasnia ya nguvu ya umeme.

Chuma na silicon

Chuma huongezwa kama vipengele vya aloi katika mfululizo wa aloi za aluminium za Al-Cu-Mg-Ni-Fe, na silikoni huongezwa kama vipengele vya aloi katika safu ya alumini iliyochongwa ya Al-Mg-Si na katika vijiti vya kulehemu vya Al-Si na urushaji wa alumini-silicon. aloi. Katika aloi za alumini ya msingi, silicon na chuma ni mambo ya kawaida ya uchafu, ambayo yana athari kubwa juu ya mali ya alloy. Zinapatikana hasa kama FeCl3 na silicon ya bure. Wakati silicon ni kubwa kuliko chuma, awamu ya β-FeSiAl3 (au Fe2Si2Al9) huundwa, na chuma kikiwa kikubwa kuliko silicon, α-Fe2SiAl8 (au Fe3Si2Al12) huundwa. Wakati uwiano wa chuma na silicon sio sahihi, itasababisha nyufa katika kutupwa. Wakati maudhui ya chuma katika alumini ya kutupwa ni ya juu sana, utupaji utakuwa brittle.

Titanium na Boroni

Titanium ni kipengee cha kuongezea kinachotumiwa sana katika aloi za alumini, kilichoongezwa kwa njia ya Al-Ti au Al-Ti-B aloi kuu. Titanium na alumini huunda awamu ya TiAl2, ambayo inakuwa msingi usio na hiari wakati wa uangazaji wa fuwele na ina jukumu katika kuboresha muundo wa kutupa na muundo wa weld. Wakati aloi za Al-Ti zinapata majibu ya kifurushi, maudhui muhimu ya titani ni karibu 0.15%. Ikiwa boroni iko, kushuka ni ndogo kama 0.01%.

Chromium

Chromium ni kiungo cha kawaida cha nyongeza katika mfululizo wa Al-Mg-Si, mfululizo wa Al-Mg-Zn, na aloi za mfululizo wa Al-Mg. Kwa 600°C, umumunyifu wa chromium katika alumini ni 0.8%, na kimsingi hauwezi kuyeyushwa kwenye joto la kawaida. Chromium huunda misombo ya metali kama vile (CrFe)Al7 na (CrMn)Al12 katika alumini, ambayo huzuia mchakato wa ugavishaji na ukuaji wa kufanya fuwele na kuwa na athari fulani ya kuimarisha kwenye aloi. Inaweza pia kuboresha ugumu wa aloi na kupunguza uwezekano wa kusisitiza ngozi ya kutu.

Hata hivyo, tovuti huongeza unyeti wa kuzima, na kufanya filamu ya anodized ya njano. Kiasi cha chromium inayoongezwa kwa aloi za alumini kwa ujumla haizidi 0.35%, na hupungua kwa kuongezeka kwa vipengele vya mpito katika aloi.

Strontium

Strontium ni kipengele kinachofanya kazi kwenye uso ambacho kinaweza kubadilisha tabia ya awamu za mchanganyiko wa metali kwa fuwele. Kwa hiyo, matibabu ya urekebishaji na kipengele cha strontium inaweza kuboresha utendakazi wa plastiki wa aloi na ubora wa bidhaa ya mwisho. Kwa sababu ya muda mrefu wa urekebishaji wa ufanisi, athari nzuri na kuzaliana, strontium imechukua nafasi ya matumizi ya sodiamu katika aloi za aloi za Al-Si katika miaka ya hivi karibuni. Kuongeza 0.015% ~ 0.03% strontium kwa aloi ya alumini kwa extrusion hugeuza awamu ya β-AlFeSi katika ingot katika awamu ya α-AlFeSi, kupunguza muda wa ingot homogenization kwa 60% ~ 70%, kuboresha sifa za mitambo na usindikaji wa plastiki wa vifaa; kuboresha ukali wa uso wa bidhaa.

Kwa silicon ya hali ya juu (10% ~ 13%) aloi za alumini zilizoharibika, kuongeza 0.02% ~ 0.07% kipengele cha strontium kinaweza kupunguza fuwele za msingi kwa kiwango cha chini, na sifa za mitambo pia zimeboreshwa kwa kiasi kikubwa. Nguvu ya mkazo ya бb imeongezeka kutoka 233MPa hadi 236MPa, na nguvu ya mavuno б0.2 iliongezeka kutoka 204MPa hadi 210MPa, na urefu wa б5 ​​uliongezeka kutoka 9% hadi 12%. Kuongeza strontium kwenye aloi ya Al-Si ya hypereutectic kunaweza kupunguza ukubwa wa chembe msingi za silikoni, kuboresha sifa za uchakataji wa plastiki, na kuwezesha kuviringika kwa joto na baridi.

Zirconium

Zirconium pia ni nyongeza ya kawaida katika aloi za alumini. Kwa ujumla, kiasi kilichoongezwa kwa aloi za alumini ni 0.1% ~ 0.3%. Zirconium na alumini huunda misombo ya ZrAl3, ambayo inaweza kuzuia mchakato wa kufanya fuwele tena na kuboresha nafaka zilizosasishwa tena. Zirconium pia inaweza kuboresha muundo wa akitoa, lakini athari ni ndogo kuliko titani. Uwepo wa zirconium utapunguza athari ya kusafisha nafaka ya titani na boroni. Katika aloi za Al-Zn-Mg-Cu, kwa kuwa zirconium ina athari ndogo katika unyeti wa kuzima kuliko chromium na manganese, inafaa kutumia zirconium badala ya chromium na manganese ili kuboresha muundo uliofanywa upya.

Vipengele adimu vya ardhi

Vipengele adimu vya dunia huongezwa kwa aloi za alumini ili kuongeza ubaridi wa vipengele wakati wa utupaji wa aloi ya alumini, kusafisha nafaka, kupunguza nafasi ya pili ya fuwele, kupunguza gesi na mjumuisho katika aloi, na huwa na spheroidize awamu ya ujumuishaji. Inaweza pia kupunguza mvutano wa uso wa kuyeyuka, kuongeza unyevu, na kuwezesha utupaji kwenye ingo, ambayo ina athari kubwa katika utendakazi wa mchakato. Ni bora kuongeza ardhi mbalimbali adimu kwa kiasi cha karibu 0.1%. Kuongezwa kwa ardhi adimu iliyochanganyika (mchanganyiko wa La-Ce-Pr-Nd, n.k.) hupunguza halijoto muhimu kwa ajili ya uundaji wa eneo la kuzeeka la G?P katika aloi ya Al-0.65%Mg-0.61%Si. Aloi za alumini zilizo na magnesiamu zinaweza kuchochea metamorphism ya vipengele adimu vya dunia.

Uchafu

Vanadium huunda kiwanja cha kinzani cha VAl11 katika aloi za alumini, ambayo ina jukumu la kusafisha nafaka wakati wa kuyeyuka na kutupwa, lakini jukumu lake ni ndogo kuliko lile la titanium na zirconium. Vanadium pia ina athari ya kusafisha muundo uliosasishwa tena na kuongeza joto la urekebishaji tena.

Umumunyifu thabiti wa kalsiamu katika aloi za alumini ni mdogo sana, na huunda kiwanja cha CaAl4 na alumini. Calcium ni kipengele cha superplastic cha aloi za alumini. Aloi ya alumini yenye takriban 5% ya kalsiamu na 5% ya manganese ina superplasticity. Kalsiamu na silikoni huunda CaSi, ambayo haiwezi kuyeyushwa katika alumini. Kwa kuwa kiasi cha suluhisho dhabiti cha silicon kimepunguzwa, conductivity ya umeme ya alumini safi ya viwanda inaweza kuboreshwa kidogo. Calcium inaweza kuboresha utendaji wa kukata aloi za alumini. CaSi2 haiwezi kuimarisha aloi za alumini kupitia matibabu ya joto. Kufuatilia kiasi cha kalsiamu husaidia katika kuondoa hidrojeni kutoka kwa alumini iliyoyeyuka.

Risasi, bati, na elementi za bismuth ni metali zenye kiwango kidogo cha myeyuko. Umumunyifu wao thabiti katika alumini ni mdogo, ambayo hupunguza kidogo nguvu ya aloi, lakini inaweza kuboresha utendaji wa kukata. Bismuth huongezeka wakati wa kuimarisha, ambayo ni ya manufaa kwa kulisha. Kuongeza bismuth kwenye aloi za juu za magnesiamu kunaweza kuzuia kupunguka kwa sodiamu.

Antimoni hutumiwa zaidi kama kirekebishaji katika aloi za alumini, na haitumiki sana katika aloi za alumini zilizoharibika. Badilisha tu bismuth kwenye aloi ya al-Mg iliyoharibika ili kuzuia upenyezaji wa sodiamu. Kipengele cha Antimoni huongezwa kwa baadhi ya aloi za Al-Zn-Mg-Cu ili kuboresha utendaji wa michakato ya kukandamiza moto na kukandamiza kwa baridi.

Beriliamu inaweza kuboresha muundo wa filamu ya oksidi katika aloi za alumini zilizoharibika na kupunguza upotevu wa kuungua na mjumuisho wakati wa kuyeyuka na kutupwa. Beryllium ni kipengele cha sumu ambacho kinaweza kusababisha sumu ya mzio kwa wanadamu. Kwa hiyo, berili haiwezi kuwa katika aloi za alumini ambazo huwasiliana na chakula na vinywaji. Maudhui ya berili katika vifaa vya kulehemu kawaida hudhibitiwa chini ya 8μg/ml. Aloi za alumini zinazotumiwa kama sehemu ndogo za kulehemu zinapaswa kudhibiti maudhui ya berili.

Sodiamu karibu haina mumunyifu katika alumini, na kiwango cha juu cha umumunyifu thabiti ni chini ya 0.0025%. kiwango myeyuko wa sodiamu ni ya chini (97.8 ℃), wakati sodiamu iko kwenye aloi, inatangazwa kwenye uso wa dendrite au mpaka wa nafaka wakati wa kuganda, wakati wa usindikaji wa moto, sodiamu kwenye mpaka wa nafaka huunda safu ya kioevu ya adsorption; kusababisha kupasuka kwa brittle, uundaji wa misombo ya NaAlSi, hakuna sodiamu ya bure iliyopo, na haitoi "brittle ya sodiamu".

Wakati maudhui ya magnesiamu yanapozidi 2%, magnesiamu huondoa silicon na husababisha sodiamu ya bure, na kusababisha "brittleness ya sodiamu". Kwa hiyo, aloi ya juu ya alumini ya magnesiamu hairuhusiwi kutumia flux ya chumvi ya sodiamu. Njia za kuzuia "embrittlement ya sodiamu" ni pamoja na klorini, ambayo husababisha sodiamu kuunda NaCl na hutolewa kwenye slag, na kuongeza bismuth kuunda Na2Bi na kuingia kwenye tumbo la chuma; kuongeza antimoni kuunda Na3Sb au kuongeza ardhi adimu pia kunaweza kuwa na athari sawa.

Imehaririwa na May Jiang kutoka MAT Aluminium