Տարբեր տարրերի դերը ալյումինե համաձուլվածքներում

Պղինձ

Երբ ալյումին-պղնձի համաձուլվածքի ալյումինով հարուստ մասը 548 է, պղնձի առավելագույն լուծելիությունը ալյումինում կազմում է 5,65%: Երբ ջերմաստիճանը իջնում ​​է մինչև 302, պղնձի լուծելիությունը կազմում է 0,45%: Պղինձը համաձուլվածքի կարևոր տարր է և ունի որոշակի պինդ լուծույթի ամրապնդման ազդեցություն։ Բացի այդ, ծերացման արդյունքում առաջացած CuAl2-ն ունի ակնհայտ ծերացման ամրապնդման ազդեցություն: Ալյումինի համաձուլվածքներում պղնձի պարունակությունը սովորաբար կազմում է 2,5% և 5%, իսկ ամրապնդման ազդեցությունը լավագույնն է, երբ պղնձի պարունակությունը 4% և 6,8% է, ուստի դյուրալյումինի համաձուլվածքների մեծ մասում պղնձի պարունակությունը գտնվում է այս միջակայքում: Ալյումին-պղնձի համաձուլվածքները կարող են պարունակել ավելի քիչ սիլիցիում, մագնեզիում, մանգան, քրոմ, ցինկ, երկաթ և այլ տարրեր:

Սիլիկոն

Երբ Al-Si համաձուլվածքի համակարգի ալյումինով հարուստ մասը ունի 577 էվեկտիկական ջերմաստիճան, ապա պինդ լուծույթում սիլիցիումի առավելագույն լուծելիությունը կազմում է 1,65%: Թեև լուծելիությունը նվազում է ջերմաստիճանի նվազմամբ, այդ համաձուլվածքները սովորաբար չեն կարող ամրապնդվել ջերմային մշակմամբ: Ալյումին-սիլիկոնային համաձուլվածքն ունի հիանալի ձուլման հատկություններ և կոռոզիոն դիմադրություն: Եթե ​​մագնեզիումը և սիլիցիումը միաժամանակ ավելացվեն ալյումինին՝ ալյումին-մագնեզիում-սիլիկոն համաձուլվածք ստեղծելու համար, ապա ամրացման փուլը MgSi է: Մագնեզիումի և սիլիցիումի զանգվածային հարաբերակցությունը 1,73:1 է։ Al-Mg-Si խառնուրդի բաղադրությունը նախագծելիս մագնեզիումի և սիլիցիումի պարունակությունը կազմաձևվում է մատրիցայի վրա այս հարաբերակցությամբ: Որոշ Al-Mg-Si համաձուլվածքների ամրությունը բարելավելու համար ավելացվում է համապատասխան քանակությամբ պղինձ և ավելացվում է համապատասխան քանակությամբ քրոմ՝ կոռոզիոն դիմադրության վրա պղնձի բացասական ազդեցությունը փոխհատուցելու համար:

Ալյումինում Mg2Si-ի առավելագույն լուծելիությունը Al-Mg2Si համաձուլվածքի համակարգի հավասարակշռության փուլային դիագրամի ալյումինով հարուստ մասում կազմում է 1,85%, իսկ դանդաղումը փոքր է, քանի որ ջերմաստիճանը նվազում է: Դեֆորմացված ալյումինի համաձուլվածքներում միայն սիլիցիումի ավելացումը ալյումինին սահմանափակվում է եռակցման նյութերով, իսկ սիլիցիումի ավելացումը ալյումինին ունի նաև որոշակի ամրացնող ազդեցություն։

Մագնեզիում

Թեև լուծելիության կորը ցույց է տալիս, որ մագնեզիումի լուծելիությունը ալյումինում զգալիորեն նվազում է, երբ ջերմաստիճանը նվազում է, արդյունաբերական դեֆորմացված ալյումինի համաձուլվածքների մեծ մասում մագնեզիումի պարունակությունը 6%-ից պակաս է: Սիլիցիումի պարունակությունը նույնպես ցածր է: Այս տեսակի համաձուլվածքը չի կարող ամրապնդվել ջերմային մշակմամբ, սակայն ունի լավ եռակցվածություն, լավ կոռոզիոն դիմադրություն և միջին ուժ: Ակնհայտ է ալյումինի մագնեզիումի ուժեղացումը։ Մագնեզիումի յուրաքանչյուր 1% աճի դեպքում առաձգական ուժը մեծանում է մոտավորապես 34 ՄՊա-ով: Եթե ​​ավելացվի 1%-ից պակաս մանգան, ապա ուժեղացնող ազդեցությունը կարող է լրացվել: Հետևաբար, մանգան ավելացնելը կարող է նվազեցնել մագնեզիումի պարունակությունը և նվազեցնել տաք ճաքերի միտումը: Բացի այդ, մանգանը կարող է նաև միատեսակ նստեցնել Mg5Al8 միացությունները՝ բարելավելով կոռոզիոն դիմադրությունը և եռակցման աշխատանքը:

Մանգան

Երբ Al-Mn համաձուլվածքի համակարգի հարթ հավասարակշռության փուլային դիագրամի էվեկտիկական ջերմաստիճանը 658 է, ապա պինդ լուծույթում մանգանի առավելագույն լուծելիությունը կազմում է 1,82%: Խառնուրդի ամրությունը մեծանում է լուծելիության մեծացման հետ։ Երբ մանգանի պարունակությունը կազմում է 0,8%, երկարացումը հասնում է առավելագույն արժեքի։ Al-Mn համաձուլվածքը ոչ տարիքային կարծրացնող համաձուլվածք է, այսինքն՝ այն չի կարող ամրապնդվել ջերմային մշակմամբ։ Մանգանը կարող է կանխել ալյումինի համաձուլվածքների վերաբյուրեղացման գործընթացը, բարձրացնել վերաբյուրեղացման ջերմաստիճանը և զգալիորեն զտել վերաբյուրեղացած հատիկները: Վերաբյուրեղացած հատիկների զտումը հիմնականում պայմանավորված է նրանով, որ MnAl6 միացությունների ցրված մասնիկները խոչընդոտում են վերաբյուրեղացած հատիկների աճին։ MnAl6-ի մեկ այլ գործառույթ է կեղտոտ երկաթի լուծարումը` առաջացնելով (Fe, Mn)Al6` նվազեցնելով երկաթի վնասակար ազդեցությունը: Մանգանը ալյումինի համաձուլվածքների կարևոր տարր է: Այն կարող է միայնակ ավելացվել Al-Mn երկուական համաձուլվածք ստեղծելու համար: Ավելի հաճախ այն ավելացվում է այլ համաձուլվածքային տարրերի հետ միասին։ Հետեւաբար, ալյումինի համաձուլվածքների մեծ մասը պարունակում է մանգան:

Ցինկ

Ալյումինում ցինկի լուծելիությունը Al-Zn համաձուլվածքի հավասարակշռության փուլային դիագրամի ալյումինով հարուստ մասում 31,6% է 275-ում, մինչդեռ դրա լուծելիությունը նվազում է մինչև 5,6% 125-ում: Ալյումինին միայն ցինկ ավելացնելը շատ սահմանափակ բարելավում ունի: ալյումինի համաձուլվածքի ամրությունը դեֆորմացիայի պայմաններում. Միևնույն ժամանակ, նկատվում է սթրեսային կոռոզիայից ճաքելու միտում՝ դրանով իսկ սահմանափակելով դրա կիրառումը։ Միաժամանակ ալյումինին ավելացնելով ցինկ և մագնեզիում, ձևավորվում է ուժեղացման փուլ Mg/Zn2, որը զգալի ուժեղացնող ազդեցություն ունի համաձուլվածքի վրա: Երբ Mg/Zn2-ի պարունակությունը 0,5%-ից ավելանում է մինչև 12%, առաձգական ուժը և ելքի ուժը կարող են զգալիորեն աճել: Գերկարծր ալյումինի համաձուլվածքներում, որտեղ մագնեզիումի պարունակությունը գերազանցում է պահանջվող քանակությունը Mg/Zn2 փուլը ձևավորելու համար, երբ ցինկի և մագնեզիումի հարաբերակցությունը վերահսկվում է մոտ 2.7, սթրեսի կոռոզիայից ճաքելու դիմադրությունը ամենամեծն է: Օրինակ, պղնձի տարր ավելացնելով Al-Zn-Mg-ին, ձևավորվում է Al-Zn-Mg-Cu շարքի համաձուլվածք: Հիմքի ամրապնդման ազդեցությունը ամենամեծն է բոլոր ալյումինե համաձուլվածքների մեջ: Այն նաև ալյումինե խառնուրդի կարևոր նյութ է օդատիեզերական, ավիացիոն արդյունաբերության և էլեկտրաէներգիայի արդյունաբերության մեջ:

Երկաթ և սիլիցիում

Երկաթն ավելացվում է որպես համաձուլվածքային տարրեր Al-Cu-Mg-Ni-Fe շարքի ալյումինի դարբնոցային համաձուլվածքներում, իսկ սիլիցիումը որպես համաձուլման տարրեր ավելացվում է Al-Mg-Si սերիայի դարբնոցային ալյումինում և Al-Si սերիայի եռակցման ձողերում և ալյումին-սիլիկոնի ձուլման մեջ: համաձուլվածքներ. Հիմնական ալյումինի համաձուլվածքներում սիլիցիումը և երկաթը սովորական կեղտոտ տարրեր են, որոնք էական ազդեցություն ունեն համաձուլվածքի հատկությունների վրա: Դրանք հիմնականում գոյություն ունեն որպես FeCl3 և ազատ սիլիցիում։ Երբ սիլիցիումը երկաթից մեծ է, առաջանում է β-FeSiAl3 (կամ Fe2Si2Al9) փուլ, իսկ երբ երկաթը սիլիցիումից մեծ է՝ α-Fe2SiAl8 (կամ Fe3Si2Al12): Երբ երկաթի և սիլիցիումի հարաբերակցությունը սխալ է, դա կառաջացնի ճաքեր ձուլման մեջ: Երբ ձուլածո ալյումինում երկաթի պարունակությունը չափազանց բարձր է, ձուլումը դառնում է փխրուն:

Տիտանի և բոր

Տիտանը սովորաբար օգտագործվող հավելանյութ է ալյումինե համաձուլվածքներում, որը ավելացվում է Al-Ti կամ Al-Ti-B հիմնական խառնուրդի տեսքով: Տիտանը և ալյումինը կազմում են TiAl2 փուլը, որը բյուրեղացման ժամանակ դառնում է ոչ ինքնաբուխ միջուկ և դեր է խաղում ձուլման կառուցվածքի և եռակցման կառուցվածքի մաքրման գործում: Երբ Al-Ti համաձուլվածքները ենթարկվում են փաթեթավորման ռեակցիայի, տիտանի կրիտիկական պարունակությունը կազմում է մոտ 0,15%: Եթե ​​բորն առկա է, ապա դանդաղումը կազմում է 0,01%:

Chromium

Քրոմը սովորական հավելանյութ է Al-Mg-Si շարքի, Al-Mg-Zn շարքի և Al-Mg սերիայի համաձուլվածքներում: 600°C-ում քրոմի լուծելիությունը ալյումինում կազմում է 0,8%, և այն հիմնականում անլուծելի է սենյակային ջերմաստիճանում։ Ալյումինում քրոմը ձևավորում է միջմետաղային միացություններ, ինչպիսիք են (CrFe)Al7 և (CrMn)Al12, ինչը խոչընդոտում է վերաբյուրեղացման միջուկացման և աճի գործընթացին և որոշակի ուժեղացնող ազդեցություն ունի համաձուլվածքի վրա։ Այն կարող է նաև բարելավել համաձուլվածքի ամրությունը և նվազեցնել սթրեսային կոռոզիայից ճաքերի նկատմամբ զգայունությունը:

Այնուամենայնիվ, կայքը մեծացնում է մարման զգայունությունը՝ դարձնելով անոդացված թաղանթը դեղին: Ալյումինի համաձուլվածքներին ավելացված քրոմի քանակը հիմնականում չի գերազանցում 0,35%-ը և նվազում է համաձուլվածքում անցումային տարրերի ավելացման հետ:

Ստրոնցիում

Ստրոնցիումը մակերեսային ակտիվ տարր է, որը կարող է բյուրեղագրական կերպով փոխել միջմետաղային միացությունների փուլերի վարքը։ Հետևաբար, ստրոնցիումի տարրով մոդիֆիկացիոն մշակումը կարող է բարելավել համաձուլվածքի պլաստիկ աշխատունակությունը և վերջնական արտադրանքի որակը: Իր երկար արդյունավետ փոփոխման ժամանակի, լավ ազդեցության և վերարտադրելիության շնորհիվ ստրոնցիումը վերջին տարիներին փոխարինել է նատրիումի օգտագործումը Al-Si ձուլման համաձուլվածքներում: Էքստրուզիայի համար ալյումինի համաձուլվածքին 0,015%~0,03% ստրոնցիում ավելացնելը ձուլակտորում β-AlFeSi փուլը վերածում է α-AlFeSi փուլի` նվազեցնելով ձուլակտորների համասեռացման ժամանակը 60%~70%-ով, բարելավելով նյութերի մեխանիկական հատկությունները և պլաստիկ մշակելիությունը; արտադրանքի մակերեսի կոշտության բարելավում.

Բարձր սիլիցիումով (10% ~ 13%) դեֆորմացված ալյումինե համաձուլվածքների համար 0,02%~0,07% ստրոնցիումի տարր ավելացնելը կարող է նվազագույնի հասցնել առաջնային բյուրեղները, և մեխանիկական հատկությունները նույնպես զգալիորեն բարելավվել են: Առաձգական ուժը бb-ն ավելացել է 233 ՄՊա-ից մինչև 236 ՄՊա, իսկ թողունակությունը б0.2-ն աճել է 204 ՄՊա-ից մինչև 210 ՄՊա, իսկ б5 երկարացումը՝ 9%-ից մինչև 12%: Ստրոնցիումի ավելացումը հիպերէվեկտիկական Al-Si համաձուլվածքին կարող է նվազեցնել առաջնային սիլիցիումի մասնիկների չափը, բարելավել պլաստիկի մշակման հատկությունները և ապահովել տաք և սառը սահուն գլանումը:

Ցիրկոնիում

Ցիրկոնը նույնպես սովորական հավելում է ալյումինի համաձուլվածքներում: Ընդհանուր առմամբ, ալյումինի համաձուլվածքներին ավելացված քանակությունը կազմում է 0,1%~0,3%: Ցիրկոնը և ալյումինը ձևավորում են ZrAl3 միացություններ, որոնք կարող են խանգարել վերաբյուրեղացման գործընթացին և զտել վերաբյուրեղացած հատիկները։ Ցիրկոնը կարող է նաև կատարելագործել ձուլման կառուցվածքը, սակայն ազդեցությունը ավելի փոքր է, քան տիտանը: Ցիրկոնիումի առկայությունը կնվազեցնի տիտանի և բորի հացահատիկի մաքրման ազդեցությունը: Al-Zn-Mg-Cu համաձուլվածքներում, քանի որ ցիրկոնիումն ավելի փոքր ազդեցություն ունի մարման զգայունության վրա, քան քրոմը և մանգանը, նպատակահարմար է օգտագործել ցիրկոնիումը՝ քրոմի և մանգանի փոխարեն՝ վերաբյուրեղացված կառուցվածքը զտելու համար:

Հազվագյուտ հողային տարրեր

Հազվագյուտ հողային տարրեր ավելացվում են ալյումինե համաձուլվածքներին, որպեսզի ավելացնեն բաղադրիչների գերհովացումը ալյումինե համաձուլվածքի ձուլման ժամանակ, մաքրեն հատիկները, կրճատեն բյուրեղների երկրորդական տարածությունը, նվազեցնեն գազերը և ընդգրկումները համաձուլվածքում և հակված են գնդաձևացնել ներառման փուլը: Այն կարող է նաև նվազեցնել հալման մակերևութային լարվածությունը, բարձրացնել հեղուկությունը և հեշտացնել ձուլակտորների մեջ ձուլումը, ինչը զգալի ազդեցություն ունի գործընթացի կատարման վրա: Ավելի լավ է ավելացնել տարբեր հազվագյուտ հողեր մոտ 0,1% քանակով: Խառը հազվագյուտ հողերի ավելացումը (խառը La-Ce-Pr-Nd և այլն) նվազեցնում է Al-0,65%Mg-0,61%Si խառնուրդում ծերացող G?P գոտու ձևավորման կրիտիկական ջերմաստիճանը: Մագնեզիում պարունակող ալյումինի համաձուլվածքները կարող են խթանել հազվագյուտ հողային տարրերի մետամորֆիզմը։

Անմաքրություն

Վանադիումը ալյումինի համաձուլվածքներում ձևավորում է VAl11 հրակայուն միացություն, որը դեր է խաղում հալման և ձուլման գործընթացում հացահատիկի զտման մեջ, սակայն դրա դերը ավելի փոքր է, քան տիտանի և ցիրկոնիումը: Վանադիումը ունի նաև վերաբյուրեղացված կառուցվածքը զտելու և վերաբյուրեղացման ջերմաստիճանի բարձրացման ազդեցություն:

Ալյումինի համաձուլվածքներում կալցիումի պինդ լուծելիությունը չափազանց ցածր է, և այն ալյումինի հետ կազմում է CaAl4 միացություն: Կալցիումը ալյումինի համաձուլվածքների գերպլաստիկ տարր է: Մոտավորապես 5% կալցիումով և 5% մանգանով ալյումինի համաձուլվածքն ունի գերպլաստիկություն: Կալցիումը և սիլիցիումը առաջացնում են CaSi, որը անլուծելի է ալյումինի մեջ։ Քանի որ սիլիցիումի պինդ լուծույթի քանակը կրճատվում է, արդյունաբերական մաքուր ալյումինի էլեկտրական հաղորդունակությունը կարող է մի փոքր բարելավվել: Կալցիումը կարող է բարելավել ալյումինե համաձուլվածքների կտրման աշխատանքը: CaSi2-ը չի կարող ամրացնել ալյումինե համաձուլվածքները ջերմային մշակման միջոցով: Կալցիումի հետքերն օգտակար են հալած ալյումինից ջրածնի հեռացման համար:

Կապարը, անագը և բիսմութի տարրերը ցածր հալման կետի մետաղներ են։ Ալյումինում դրանց պինդ լուծելիությունը փոքր է, ինչը մի փոքր նվազեցնում է համաձուլվածքի ուժը, բայց կարող է բարելավել կտրման աշխատանքը: Բիսմութն ընդլայնվում է պնդացման ժամանակ, ինչը օգտակար է կերակրման համար: Բարձր մագնեզիումի համաձուլվածքներին բիսմուտ ավելացնելը կարող է կանխել նատրիումի փխրունությունը:

Անտիմոնը հիմնականում օգտագործվում է որպես մոդիֆիկատոր ձուլածո ալյումինի համաձուլվածքներում, և հազվադեպ է օգտագործվում դեֆորմացված ալյումինի համաձուլվածքներում։ Փոխարինեք բիսմութը միայն Al-Mg դեֆորմացված ալյումինի համաձուլվածքի մեջ՝ նատրիումի փխրունությունը կանխելու համար: Անտիմոնի տարրը ավելացվում է որոշ Al-Zn-Mg-Cu համաձուլվածքների վրա՝ տաք սեղմման և սառը սեղմման գործընթացների արդյունավետությունը բարելավելու համար:

Բերիլիումը կարող է բարելավել օքսիդային թաղանթի կառուցվածքը դեֆորմացված ալյումինե համաձուլվածքներում և նվազեցնել այրման կորուստը և ընդգրկումները հալման և ձուլման ժամանակ: Բերիլիումը թունավոր տարր է, որը կարող է մարդկանց մոտ ալերգիկ թունավորումներ առաջացնել: Հետևաբար, բերիլիումը չի կարող պարունակվել ալյումինի համաձուլվածքներում, որոնք շփվում են սննդի և խմիչքների հետ: Եռակցման նյութերում բերիլիումի պարունակությունը սովորաբար վերահսկվում է 8 մկգ/մլ-ից ցածր: Որպես եռակցման հիմքեր օգտագործվող ալյումինե համաձուլվածքները նույնպես պետք է վերահսկեն բերիլիումի պարունակությունը:

Նատրիումը գրեթե անլուծելի է ալյումինի մեջ, իսկ առավելագույն պինդ լուծելիությունը 0,0025%-ից պակաս է։ նատրիումի հալման կետը ցածր է (97,8℃), երբ նատրիումը առկա է համաձուլվածքում, այն ներծծվում է դենդրիտային մակերեսի կամ հատիկի սահմանի վրա՝ պնդացման ժամանակ, տաք մշակման ժամանակ, հացահատիկի սահմանին գտնվող նատրիումը կազմում է հեղուկ կլանման շերտ, ինչը հանգեցնում է փխրուն ճաքերի, NaAlSi միացությունների ձևավորմանը, ազատ նատրիում գոյություն չունի և չի առաջացնում «նատրիումի փխրուն»:

Երբ մագնեզիումի պարունակությունը գերազանցում է 2%-ը, մագնեզիումը վերցնում է սիլիցիումը և նստեցնում ազատ նատրիումը, ինչը հանգեցնում է «նատրիումի փխրունության»: Հետեւաբար, բարձր մագնեզիումի ալյումինի համաձուլվածքը չի թույլատրվում օգտագործել նատրիումի աղի հոսքը: «Նատրիումի փխրունությունը» կանխելու մեթոդները ներառում են քլորացումը, որը առաջացնում է նատրիումի ձևավորում NaCl և արտանետվում խարամի մեջ՝ ավելացնելով բիսմուտ՝ Na2Bi ձևավորելու և մետաղական մատրիցա մտնելու համար։ Նույն ազդեցությունը կարող է ունենալ նաև անտիմոնի ավելացումը Na3Sb ձևավորման համար կամ հազվագյուտ հողերի ավելացումը:

Խմբագրվել է May Jiang-ի կողմից MAT Aluminium-ից