სხვადასხვა ელემენტების როლი ალუმინის შენადნობებში

სპილენძი

როდესაც ალუმინის მდიდარი ალუმინის მდიდარი ნაწილია 548, სპილენძის მაქსიმალური ხსნადობა ალუმინში არის 5.65%. როდესაც ტემპერატურა 302 -მდე იკლებს, სპილენძის ხსნადობაა 0.45%. სპილენძი არის მნიშვნელოვანი შენადნობის ელემენტი და აქვს გარკვეული მყარი ხსნარის გამაძლიერებელი ეფექტი. გარდა ამისა, დაბერების შედეგად დაჩქარებულ Cual2– ს აშკარა დაბერების გამაძლიერებელი ეფექტი აქვს. ალუმინის შენადნობებში სპილენძის შემცველობა, როგორც წესი, 2.5% და 5% -მდეა, ხოლო გამაძლიერებელი ეფექტი საუკეთესოა, როდესაც სპილენძის შემცველობა 4% და 6.8% -მდეა, ამიტომ დურალუმინის შენადნობების უმეტესობის სპილენძის შემცველობა ამ დიაპაზონშია. ალუმინის სპექტრის შენადნობები შეიძლება შეიცავდეს ნაკლებ სილიკონს, მაგნიუმს, მანგანუმს, ქრომს, თუთია, რკინა და სხვა ელემენტები.

სილიკონი

როდესაც Al-Si შენადნობის სისტემის ალუმინის მდიდარ ნაწილს აქვს ევტექტიკური ტემპერატურა 577, მყარ ხსნარში სილიკონის მაქსიმალური ხსნადობაა 1.65%. მიუხედავად იმისა, რომ ხსნადობა მცირდება ტემპერატურის შემცირებით, ეს შენადნობები ზოგადად არ შეიძლება გაძლიერდეს სითბოს დამუშავებით. ალუმინის-სილიკონის შენადნობას აქვს შესანიშნავი ჩამოსხმის თვისებები და კოროზიის წინააღმდეგობა. თუ მაგნიუმი და სილიკონი ემატება ალუმინს ერთდროულად, რათა შექმნან ალუმინი-მაგნიუმი-სილიკონის შენადნობები, გაძლიერების ფაზა არის MGSI. მაგნიუმის მასობრივი თანაფარდობა სილიკონთან არის 1.73: 1. Al-MG-Si შენადნობის შემადგენლობის შემუშავებისას, მაგნიუმისა და სილიკონის შინაარსი კონფიგურებულია ამ თანაფარდობაში მატრიქსზე. ზოგიერთი AL-MG-SI შენადნობების სიძლიერის გასაუმჯობესებლად, დამატებულია სპილენძის შესაბამისი რაოდენობა, ხოლო ქრომის შესაბამისი რაოდენობა ემატება სპილენძის უარყოფითი ეფექტების შესანარჩუნებლად კოროზიის წინააღმდეგობაზე.

Mg2SI- ის მაქსიმალური ხსნადობა ალუმინში ალუმინით მდიდარ ნაწილში AL-MG2SI შენადნობის სისტემის წონასწორობის ფაზის დიაგრამის ალუმინით მდიდარ ნაწილში არის 1.85%, ხოლო შენელება მცირეა, რადგან ტემპერატურა მცირდება. დეფორმირებული ალუმინის შენადნობებში, მარტო სილიკონის დამატება ალუმინში შემოიფარგლება შედუღების მასალებით, ხოლო სილიკონის ალუმინში დამატებას ასევე აქვს გარკვეული გამაძლიერებელი ეფექტი.

მაგნიუმი

მიუხედავად იმისა, რომ ხსნადობის მრუდი გვიჩვენებს, რომ მაგნიუმის ხსნადობა ალუმინში მნიშვნელოვნად მცირდება, რადგან ტემპერატურა მცირდება, მაგნიუმის შემცველობა უმეტეს ინდუსტრიულ დეფორმირებულ ალუმინის შენადნობებში 6%-ზე ნაკლებია. სილიკონის შემცველობა ასევე დაბალია. ამ ტიპის შენადნობის გამაგრება შეუძლებელია სითბოს დამუშავებით, მაგრამ აქვს კარგი შედუღება, კარგი კოროზიის წინააღმდეგობა და საშუალო სიძლიერე. მაგნიუმის მიერ ალუმინის გაძლიერება აშკარაა. მაგნიუმის ყოველი 1% მატებისთვის, დაძაბულობის ძალა იზრდება დაახლოებით 34 მპა -ით. თუ მანგანუმს 1% -ზე ნაკლები ემატება, გაძლიერების ეფექტი შეიძლება დაემატოს. ამრიგად, მანგანუმის დამატებამ შეიძლება შეამციროს მაგნიუმის შემცველობა და შეამციროს ცხელი დაბზარული ტენდენცია. გარდა ამისა, მანგანუმს ასევე შეუძლია ერთნაირად დააჩქაროს MG5AL8 ნაერთები, გააუმჯობესოს კოროზიის წინააღმდეგობა და შედუღების შესრულება.

მანგანუმი

როდესაც AL-MN შენადნობის სისტემის ბრტყელი წონასწორობის ფაზის დიაგრამის ევტექტიკური ტემპერატურაა 658, მანგანუმის მაქსიმალური ხსნადობა მყარ ხსნარში არის 1.82%. შენადნობის სიძლიერე იზრდება ხსნადობის ზრდით. როდესაც მანგანუმის შინაარსი 0.8%-ს შეადგენს, გახანგრძლივება აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას. Al-MN შენადნობი არის არასასურველი გამკვრივების შენადნობი, ანუ ის ვერ გაძლიერდება სითბოს დამუშავებით. მანგანუმს შეუძლია ხელი შეუშალოს ალუმინის შენადნობების რეკრისტალიზაციის პროცესს, გაზარდოს რეკრისტალიზაციის ტემპერატურა და მნიშვნელოვნად დახვეწოს რეკრისტალიზებული მარცვლები. რეკრისტალიზებული მარცვლების დახვეწა ძირითადად განპირობებულია იმით, რომ MNAL6 ნაერთების დაშლილი ნაწილაკები ხელს უშლის რეკრისტალიზებული მარცვლების ზრდას. MNAL6– ის კიდევ ერთი ფუნქციაა მინარევების რკინის დაშლა (Fe, Mn) AL6, რომელიც ამცირებს რკინის მავნე ზემოქმედებას. მანგანუმი მნიშვნელოვანი ელემენტია ალუმინის შენადნობებში. იგი შეიძლება დაამატოთ მარტო, რომ შექმნან ალ-მნ ორობითი შენადნობი. უფრო ხშირად, მას ემატება სხვა შენადნობის ელემენტებთან ერთად. ამიტომ, ალუმინის შენადნობების უმეტესობა შეიცავს მანგანუმს.

თუთია

თუთიის ხსნადობა ალუმინში შეადგენს 31.6% 275 წელს ალუმინით მდიდარ ნაწილში Al-Zn შენადნობის სისტემის წონასწორობის ფაზის დიაგრამის დროს, ხოლო მისი ხსნადობა 125-ზე 5.6% -მდე. ალუმინის შენადნობის სიძლიერე დეფორმაციის პირობებში. ამავდროულად, არსებობს ტენდენცია სტრესის კოროზიის გახეხვისთვის, რითაც ზღუდავს მის გამოყენებას. თუთიის და მაგნიუმის დამატება ალუმინზე ერთდროულად ქმნის გაძლიერების ფაზას Mg/Zn2, რომელსაც აქვს მნიშვნელოვანი გამაძლიერებელი ეფექტი შენადნობზე. როდესაც Mg/Zn2 შემცველობა იზრდება 0.5% -დან 12% -მდე, შეიძლება მნიშვნელოვნად გაიზარდოს დაძაბულობის ძალა და მოსავლიანობის ძალა. Superhard ალუმინის შენადნობებში, სადაც მაგნიუმის შემცველობა აღემატება საჭირო რაოდენობას Mg/Zn2 ფაზის შესაქმნელად, როდესაც თუთიის თანაფარდობა მაგნიუმთან კონტროლდება 2.7 -ზე, სტრესის კოროზიის გამონაყარის წინააღმდეგობა ყველაზე დიდია. მაგალითად, სპილენძის ელემენტის დამატება Al-Zn-Mg ქმნის Al-Zn-MG-CU სერიის შენადნობას. ბაზის გამაძლიერებელი ეფექტი ყველაზე დიდია ალუმინის ყველა შენადნობში. ის ასევე არის მნიშვნელოვანი ალუმინის შენადნობის მასალა საჰაერო კოსმოსში, საავიაციო ინდუსტრიაში და ელექტროენერგიის ინდუსტრიაში.

რკინა და სილიკონი

რკინის დამატება ხდება, როგორც შენადნობის ელემენტები Al-Cu-MG-Ni-Fe სერიის Wrought Alumin Alumin Alumins, ხოლო Silicon ემატება როგორც Alloying Elements in Al-MG-Si სერიის Wrought Alumin და Al-Si სერიის შედუღების წნელები და ალუმინის-სილიკონის ჩამოსხმა შენადნობები. საბაზო ალუმინის შენადნობებში, სილიკონი და რკინა არის საერთო მინარევების ელემენტები, რომლებიც მნიშვნელოვან გავლენას ახდენენ შენადნობის თვისებებზე. ისინი ძირითადად არსებობს როგორც FECL3 და უფასო სილიკონი. როდესაც სილიკონი უფრო დიდია, ვიდრე რკინა, წარმოიქმნება β- ფესური 3 (ან Fe2Si2Al9) ფაზა, ხოლო როდესაც რკინა უფრო დიდია, ვიდრე სილიკონი, იქმნება α-Fe2Sial8 (ან Fe3Si2Al12). როდესაც რკინის და სილიკონის თანაფარდობა არასწორია, ეს გამოიწვევს კასტინგში ბზარებს. როდესაც მსახიობ ალუმინში რკინის შემცველობა ძალიან მაღალია, კასტინგი გახდება მყიფე.

ტიტანი და ბორონი

ტიტანიუმი არის ხშირად გამოყენებული დანამატის ელემენტი ალუმინის შენადნობებში, რომელიც დამატებულია ალ-ტის ან ალ-ტი-ბ-ის სამაგისტრო შენადნობის სახით. ტიტანი და ალუმინი ქმნიან Tial2 ფაზას, რომელიც ხდება კრისტალიზაციის დროს არა-სპონტანური ბირთვი და როლს ასრულებს კასტინგის სტრუქტურისა და შედუღების სტრუქტურის დახვეწაში. როდესაც Al-Ti შენადნობები განიცდიან პაკეტის რეაქციას, ტიტანის კრიტიკული შინაარსი დაახლოებით 0,15%-ს შეადგენს. თუ ბორონი იმყოფება, შენელება ისეთივე მცირეა, როგორც 0.01%.

ქრომი

Chromium არის საერთო დანამატის ელემენტი Al-MG-Si სერიებში, Al-MG-ZN სერიებში და AL-MG სერიის შენადნობებში. 600 ° C ტემპერატურაზე, ქრომის ხსნადობა ალუმინში არის 0.8%, და ის ძირითადად უხსნილია ოთახის ტემპერატურაზე. Chromium ქმნის ინტერმეტალურ ნაერთებს, როგორიცაა (CRFE) AL7 და (CRMN) AL12 ალუმინში, რაც აფერხებს რეკრისტალიზაციის ბირთვულ და ზრდის პროცესს და აქვს გარკვეული გამაძლიერებელი ეფექტი შენადნობზე. მას ასევე შეუძლია გააუმჯობესოს შენადნობის სიმკაცრე და შეამციროს სტრესის კოროზიის გახეხვისადმი მგრძნობელობა.

ამასთან, საიტი ზრდის ჩაქრობის მგრძნობელობას, რაც ანოდიზებულ ფილმს ყვითელს გახდის. ალუმინის შენადნობებში დამატებული ქრომის ოდენობა ზოგადად არ აღემატება 0.35%-ს და მცირდება შენადნობში გადასვლის ელემენტების ზრდით.

სტრონტიუმი

სტრონტიუმი არის ზედაპირული აქტიური ელემენტი, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს ინტერმეტალური რთული ფაზების ქცევა კრისტალოგრაფიულად. ამრიგად, სტრონტიუმის ელემენტთან მოდიფიკაციამ შეიძლება გააუმჯობესოს შენადნობის პლასტიკური მუშაობა და საბოლოო პროდუქტის ხარისხი. მისი ხანგრძლივი ეფექტური მოდიფიკაციის, კარგი ეფექტისა და რეპროდუქციულობის გამო, სტრონტიუმმა ბოლო წლებში შეცვალა ნატრიუმის გამოყენება ალ-სი-კასტინგის შენადნობებში. ექსტრუზიის ალუმინის შენადნობისთვის 0.015%~ 0.03%სტრონტიუმის დამატება β- ალფესის ფაზაში ინგოტში α-alfesi ფაზაში გადააქცევს, ამცირებს ინგოტის ჰომოგენიზაციის დროს 60%~ 70%-ით, აუმჯობესებს მასალების მექანიკურ თვისებებს და პლასტიკური პროცესის შესაძლებლობებს; პროდუქციის ზედაპირის უხეშობის გაუმჯობესება.

მაღალი სილიკონის (10%~ 13%) დეფორმირებული ალუმინის შენადნობებისთვის, დამატებით 0.02%~ 0.07%სტრონტიუმის ელემენტს შეუძლია შეამციროს პირველადი კრისტალები მინიმუმამდე, ხოლო მექანიკური თვისებები ასევე მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია. დაძაბულობის სიძლიერე бB გაიზარდა 233MPA- დან 236MPA- მდე, ხოლო მოსავლიანობის სიძლიერე б0.2 გაიზარდა 204MPA- დან 210MPA- მდე, ხოლო გახანგრძლივება б5 გაიზარდა 9% -დან 12% -მდე. სტრონტიუმის დამატებას ჰიპერექტიკური AL-SI შენადნობით შეუძლია შეამციროს პირველადი სილიკონის ნაწილაკების ზომა, გააუმჯობესოს პლასტიკური დამუშავების თვისებები და გახადოს გლუვი ცხელი და ცივი მოძრავი.

ცირკონიუმი

ცირკონიუმი ასევე ჩვეულებრივი დანამატია ალუმინის შენადნობებში. საერთოდ, ალუმინის შენადნობებში დამატებული თანხა არის 0.1%~ 0.3%. ცირკონიუმის და ალუმინის ფორმა Zral3 ნაერთები, რამაც შეიძლება ხელი შეუშალოს რეკრისტალიზაციის პროცესს და დახვეწოს რეკრისტალიზებული მარცვლები. ცირკონიუმს ასევე შეუძლია დახვეწოს ჩამოსხმის სტრუქტურა, მაგრამ ეფექტი უფრო მცირეა, ვიდრე ტიტანი. ცირკონიუმის არსებობა შეამცირებს ტიტანის და ბორის მარცვლეულის გადამამუშავებელ ეფექტს. Al-Zn-Mg-Cu შენადნობებში, რადგან ცირკონიუმს უფრო მცირე გავლენა აქვს ქრომისა და მანგანუმის ჩაქრობის მგრძნობელობაზე, მიზანშეწონილია გამოიყენოთ ცირკონიუმი ქრომისა და მანგანუმის ნაცვლად, რათა დახვეწოს რეკრისტალიზებული სტრუქტურა.

იშვიათი დედამიწის ელემენტები

დედამიწის იშვიათ ელემენტებს ემატება ალუმინის შენადნობები, რათა გაზარდოს კომპონენტის სუპერკულაცია ალუმინის შენადნობის ჩამოსხმის დროს, მარცვლეულის დახვეწა, მეორადი ბროლის ინტერვალი, შეამციროს გაზები და ჩანართები შენადნობებში და ტენდენციას უწევს ინკლუზიურობის ფაზას. მას ასევე შეუძლია შეამციროს დნობის ზედაპირული დაძაბულობა, გაზარდოს სითხე და ხელი შეუწყოს ჩასვლას, რაც მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს პროცესის შესრულებაზე. უმჯობესია დაამატოთ სხვადასხვა იშვიათი დედამიწა დაახლოებით 0,1%. შერეული იშვიათი დედამიწების დამატება (შერეული LA-CE-PR-ND და ა.შ.) ამცირებს კრიტიკულ ტემპერატურას ასაკის G? P ზონის ფორმირებისთვის AL-0.65%Mg-0.61%Si შენადნობში. ალუმინის შენადნობებს, რომლებიც შეიცავს მაგნიუმს, შეიძლება სტიმულირდეს დედამიწის იშვიათი ელემენტების მეტამორფიზმის სტიმულირება.

მინარევა

ვანადიუმი ქმნის Val11 ცეცხლგამძლე ნაერთს ალუმინის შენადნობებში, რომელიც როლს ასრულებს მარცვლეულის დახვეწაში დნობის და ჩამოსხმის პროცესში, მაგრამ მისი როლი უფრო მცირეა, ვიდრე ტიტანის და ცირკონიუმის. ვანადიუმს ასევე აქვს რეკრისტალიზებული სტრუქტურის დახვეწის და რეკრისტალიზაციის ტემპერატურის გაზრდის ეფექტი.

კალციუმის მყარი ხსნადობა ალუმინის შენადნობებში უკიდურესად დაბალია და ის ქმნის Caal4 ნაერთს ალუმინით. კალციუმი არის ალუმინის შენადნობების სუპერპლასტიკური ელემენტი. ალუმინის შენადნობას, დაახლოებით 5% კალციუმით და 5% მანგანუმით აქვს სუპერპლასტიკა. კალციუმი და სილიკონი ქმნიან CASI, რომელიც ალუმინში ხსნადია. მას შემდეგ, რაც სილიკონის მყარი ხსნარის რაოდენობა მცირდება, სამრეწველო სუფთა ალუმინის ელექტრული გამტარობა შეიძლება ოდნავ გაუმჯობესდეს. კალციუმს შეუძლია გააუმჯობესოს ალუმინის შენადნობების ჭრის შესრულება. Casi2 ვერ ახდენს ალუმინის შენადნობების გაძლიერებას სითბოს დამუშავების გზით. კალციუმის კვალი თანხები სასარგებლოა წყალბადის ამოღება მდნარი ალუმინისგან.

ტყვიის, კალის და ბისუტის ელემენტები დაბალი დნობის წერტილის ლითონებია. მათი მყარი ხსნადობა ალუმინში მცირეა, რაც ოდნავ ამცირებს შენადნობის სიმტკიცეს, მაგრამ შეუძლია გააუმჯობესოს ჭრის შესრულება. Bismuth აფართოებს გამაგრების დროს, რაც სასარგებლოა საკვების მისაღებად. Bismuth– ის მაღალ მაგნიუმის შენადნობების დამატებამ შეიძლება თავიდან აიცილოს ნატრიუმის ჩაქრობა.

ანტიკონი ძირითადად გამოიყენება როგორც მოდიფიკატორი მსახიობი ალუმინის შენადნობებში და იშვიათად გამოიყენება დეფორმირებული ალუმინის შენადნობებში. მხოლოდ Bismuth შეცვალეთ ალ-მგ დეფორმირებული ალუმინის შენადნობით, რათა თავიდან აიცილოთ ნატრიუმის ჩაქრობა. ანტიმონოპოლური ელემენტი ემატება ზოგიერთ AL-ZN-MG-CU შენადნობას, რათა გააუმჯობესოს ცხელი წნევის და ცივი დაჭერის პროცესების შესრულება.

ბერილიუმს შეუძლია გააუმჯობესოს ოქსიდის ფილმის სტრუქტურა დეფორმირებული ალუმინის შენადნობებში და შეამციროს წვის დაკარგვა და ჩანართები დნობის და ჩამოსხმის დროს. ბერილიუმი არის ტოქსიკური ელემენტი, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ალერგიული მოწამვლა ადამიანებში. ამრიგად, ბერილიუმი არ შეიძლება შეიცავდეს ალუმინის შენადნობებს, რომლებიც კონტაქტში შედიან საკვებთან და სასმელებთან. შედუღების მასალებში ბერილიუმის შემცველობა ჩვეულებრივ კონტროლდება 8μg/ml ქვემოთ. ალუმინის შენადნობები, რომლებიც გამოიყენება შედუღების სუბსტრატებად, ასევე უნდა აკონტროლოს ბერილიუმის შემცველობა.

ნატრიუმი თითქმის ხსნადია ალუმინში, ხოლო მაქსიმალური მყარი ხსნადობა ნაკლებია 0.0025%-ზე. ნატრიუმის დნობის წერტილი დაბალია (97.8 ℃), როდესაც ნატრიუმი იმყოფება შენადნობში, იგი იწევს დენდრიტის ზედაპირზე ან მარცვლეულის საზღვარზე გამაგრების დროს, ცხელი დამუშავების დროს, მარცვლეულის საზღვარზე ნატრიუმი ქმნის თხევადი ადსორბციის ფენას, რის შედეგადაც ხდება მყიფე ბზარი, Naalsi ნაერთების ფორმირება, არ არსებობს უფასო ნატრიუმი და არ წარმოქმნის "ნატრიუმის მყიფე".

როდესაც მაგნიუმის შემცველობა აღემატება 2%-ს, მაგნიუმი წართმევს სილიკონს და აჩქარებს თავისუფალ ნატრიუმს, რის შედეგადაც ხდება "ნატრიუმის სისუფთავე". ამრიგად, მაგნიუმის ალუმინის მაღალი შენადნობის უფლება არ არის ნებადართული ნატრიუმის მარილის ნაკადის გამოყენება. "ნატრიუმის ჩაქრობის" თავიდან ასაცილებლად, მოიცავს ქლორინაციას, რაც იწვევს ნატრიუმის შექმნას NaCl- ს და იწევს წიდაზე, დაამატეთ Bismuth- ს, რომ შექმნან Na2Bi და შეიტანონ ლითონის მატრიქსში; ანტიმონიის დამატება Na3SB- ს შესაქმნელად ან იშვიათი დედამიწის დამატებას ასევე შეიძლება ჰქონდეს იგივე ეფექტი.

რედაქტირებულია მაის ჯიანგის მატი ალუმინისგან