Os oito principais elementos que afetam o desempenho das ligas de alumínio são elementos metálicos como vanádio, cálcio, chumbo, estanho, bismuto, antimônio, berílio e sódio. Devido aos diferentes usos de bobinas de alumínio e a adição de elementos durante o processamento, esses elementos de impureza têm diferentes pontos de fusão, diferentes estruturas e diferentes compostos formados pelo alumínio, portanto, o impacto nas propriedades das ligas de alumínio também é diferente.
1. Elementos metálicos: a influência dos elementos de cobre
O cobre é um importante elemento de liga e possui um certo efeito de reforço em solução sólida. Além disso, o CuAl2 precipitado pelo envelhecimento possui um efeito significativo de reforço em solução sólida. O teor de cobre na chapa de alumínio é geralmente de 2.5% a 5%, e o efeito de reforço é máximo quando o teor de cobre é de 4% a 6.8%, portanto, o teor de cobre da maioria das ligas de alumínio duro está nessa faixa.
2. Elementos metálicos: a influência do silício
Diagrama de fases de equilíbrio da liga do sistema de liga Al-Mg2Si. A solubilidade máxima do Mg2Si em alumínio na parte rica em alumínio é de 1.85%, e a desaceleração é pequena com a diminuição da temperatura. Na liga de alumínio deformada, a adição de silício à placa de alumínio limita-se a materiais de soldagem, e a adição de silício ao alumínio limita-se a materiais de soldagem. Há também um certo efeito de fortalecimento.
3. Elementos metálicos: a influência do magnésio
O efeito de fortalecimento do magnésio em bobinas de alumínio é significativo. Para cada aumento de 1% no magnésio, a resistência à tração da bobina de liga de alumínio aumenta em cerca de 34 MPa.
Se menos de 1% de manganês for adicionado, a resistência da bobina de alumínio pode ser aumentada. Portanto, a adição de manganês pode reduzir o teor de magnésio e, ao mesmo tempo, reduzir a tendência à formação de trincas a quente. Além disso, o manganês também pode fazer com que o composto Mg5Al8 precipite uniformemente, melhorando a resistência à corrosão e o desempenho de soldagem das bobinas de alumínio.
4. Elementos metálicos: a influência do manganês
A solubilidade máxima do manganês em solução sólida é de 1.82%. A resistência da liga aumenta continuamente com o aumento da solubilidade. Quando o teor de manganês na bobina de alumínio é de 0.8%, o alongamento atinge o valor máximo. A liga Al-Mn é uma liga de endurecimento de longa e curta duração, ou seja, não pode ser reforçada por tratamento térmico.
5. Elementos metálicos: a influência do zinco
A adição de zinco ao alumínio isoladamente resulta em uma melhoria muito limitada na resistência da liga de alumínio sob a premissa de deformação. Ao mesmo tempo, há uma tendência à corrosão sob tensão, o que limita sua aplicação.
6. Elementos metálicos: a influência do ferro e do silício
O ferro é adicionado como elemento de liga em ligas de alumínio forjado da série Al-Cu-Mg-Ni-Fe, silício em ligas de alumínio forjado da série Al-Mg-Si, eletrodos da série Al-Si e ligas forjadas de alumínio-silício. Silício e ferro são impurezas comuns em ligas de alumínio e têm um impacto significativo nas propriedades da liga.
Eles existem principalmente como FeCl3 e silício livre. Quando o silício é maior que o ferro, forma-se a fase β-FeSiAl3 (ou Fe2Si2Al9), e quando o ferro é maior que o silício, forma-se a fase α-Fe2SiAl8 (ou Fe3Si2Al12). Quando a proporção de ferro e silício não é correta, ocorrem rachaduras na peça fundida, e se o teor de ferro no alumínio fundido for muito alto, a peça fundida se torna mais frágil.
7. Elementos metálicos: a influência do titânio e do boro
O titânio também é um elemento aditivo comumente utilizado em ligas de alumínio, sendo adicionado na forma de liga-mestra Al-Ti ou Al-Ti-B. O titânio e o alumínio formam a fase TiAl2, que se torna o núcleo não espontâneo durante a cristalização e desempenha um papel no refinamento da estrutura de forjamento e da estrutura de solda.
Quando a liga Al-Ti produz uma reação de pacote, o teor crítico de titânio é de cerca de 0.15% e, se houver boro, ele é reduzido para cerca de 0.01%.
8. Elementos metálicos: a influência do crômio e do estrôncio
O cromo forma compostos intermetálicos como (CrFe)Al7 e (Crum)Al12 na placa de alumínio, o que dificulta o processo de nucleação e crescimento da recristalização, tem um certo efeito de fortalecimento na liga e também pode melhorar a tenacidade da liga e reduzir a sensibilidade à corrosão por tensão.
No entanto, aumentará a sensibilidade à têmpera e tornará 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. O estrôncio adiciona 0.015% às ligas de alumínio para extrusão. Com %~0.03% de estrôncio, o β-AlFeSi no lingote se transformará em α-AlFeSi, o que reduz o tempo médio de têmpera do lingote em 60%~70%. Isso pode melhorar as propriedades mecânicas do material, a plasticidade e a processabilidade das bobinas de alumínio, além de melhorar a rugosidade da superfície dos produtos de liga de alumínio.
A adição de 0.02% a 0.07% de elemento de estrôncio à liga de alumínio deformada com alto teor de silício (10% a 13%) pode reduzir o cristal primário ao mínimo, e a função mecânica também é significativamente melhorada. A resistência à tração (b) aumentou de 233 MPa para 236 MPa, o limite de escoamento (b0.2) aumentou de 204 MPa para 210 MPa e o alongamento (b5) aumentou de 9% para 12%.
Adicionar estrôncio à liga Al-Si pode reduzir o tamanho das partículas primárias de silício, melhorar a plasticidade e o desempenho de processamento de bobinas de alumínio e pode processar suavemente bobinas de alumínio para laminação a quente e a frio.
