Восемь основных элементов, которые влияют на эксплуатационные характеристики алюминиевых сплавов, — это металлические элементы, такие как ванадий, кальций, свинец, олово, висмут, сурьма, бериллий и натрий. Из-за различных применений алюминиевые катушки и добавление элементов в процессе обработки, эти примесные элементы имеют разные температуры плавления, разные структуры и разные соединения, образуемые алюминием, поэтому их влияние на свойства алюминиевых сплавов также различно.
1. Металлические элементы: влияние медных элементов
Медь является важным легирующим элементом и имеет определенный эффект упрочнения твердого раствора. Кроме того, CuAl2, осажденный старением, имеет значительный эффект упрочнения старением. Содержание меди в алюминиевой пластине обычно составляет 2.5%-5%, а эффект упрочнения наилучший, когда содержание меди составляет 4%-6.8%, поэтому содержание меди в большинстве твердых алюминиевых сплавов находится в этом диапазоне.
2. Металлические элементы: влияние кремния
Диаграмма фазового равновесия сплава системы Al-Mg2Si Максимальная растворимость Mg2Si в алюминии в богатой алюминием части составляет 1.85%, а замедление мало с понижением температуры. В деформированном алюминиевом сплаве добавление кремния в алюминиевая пластина ограничивается сварочными материалами, а добавление кремния к алюминию ограничивается сварочными материалами. Также есть определенный эффект усиления.
3. Металлические элементы: влияние магния
Упрочняющий эффект магния на алюминиевых катушках значителен. При каждом увеличении магния на 1% прочность на разрыв алюминиевого сплава катушки увеличивается примерно на 34 МПа.
Если добавить менее 1% марганца, прочность алюминиевой катушки может быть повышена. Таким образом, добавление марганца может снизить содержание магния и в то же время уменьшить тенденцию к образованию горячих трещин. Кроме того, марганец может также заставить соединение Mg5Al8 равномерно осаждаться и улучшить коррозионную стойкость и сварочные характеристики алюминиевых катушек.
4. Металлические элементы: влияние марганца
Максимальная растворимость марганца в твердом растворе составляет 1.82%. Прочность сплава непрерывно увеличивается с ростом растворимости. При содержании марганца в алюминиевой катушке 0.8% удлинение достигает максимального значения. Сплав Al-Mn является сплавом длительно- и кратковременно упрочняющимся, то есть его нельзя упрочнить термической обработкой.
5. Металлические элементы: влияние цинка
Добавление цинка к алюминию само по себе имеет очень ограниченное улучшение прочности алюминиевого сплава в условиях деформации. В то же время существует тенденция к коррозионному растрескиванию под напряжением, что ограничивает его применение.
6. Металлические элементы: влияние железа и кремния
Железо добавляется в качестве легирующего элемента в деформируемые алюминиевые сплавы серии Al-Cu-Mg-Ni-Fe, кремний в деформируемый алюминий серии Al-Mg-Si, электроды серии Al-Si и кованые алюминиево-кремниевые сплавы. Кремний и железо являются распространенными примесными элементами в алюминиевых сплавах, и они оказывают значительное влияние на свойства сплава.
Они в основном существуют в виде FeCl3 и свободного кремния. Когда кремния больше, чем железа, образуется фаза β-FeSiAl3 (или Fe2Si2Al9), а когда железа больше, чем кремния, образуется фаза α-Fe2SiAl8 (или Fe3Si2Al12). Если соотношение железа и кремния неправильное, это приведет к трещинам в отливке, а если содержание железа в литом алюминии слишком велико, отливка будет более хрупкой.
7. Металлические элементы: влияние титана и бора
Титан также является широко используемым элементом-добавкой в алюминиевых сплавах, и его добавляют в виде лигатуры Al-Ti или Al-Ti-B. Титан и алюминий образуют фазу TiAl2, которая становится неспонтанным ядром во время кристаллизации и играет роль в улучшении структуры поковки и структуры сварного шва.
При пакетной реакции сплава Al-Ti критическое содержание титана составляет около 0.15%, а при наличии бора оно снижается примерно до 0.01%.
8. Металлические элементы: влияние хрома и стронция
Хром образует в алюминиевой пластине интерметаллические соединения, такие как (CrFe)Al7 и (Crum)Al12, которые препятствуют зарождению и росту процесса рекристаллизации, оказывают определенное упрочняющее действие на сплав, а также могут повысить вязкость сплава и снизить чувствительность к эрозионному растрескиванию под напряжением.
Однако это увеличит чувствительность к закалке и сделает анодированную пленку желтой. Количество хрома, добавляемого в алюминиевые сплавы, обычно не превышает 0.35%, и оно уменьшается с увеличением переходных элементов в сплаве. Стронций добавляется в алюминиевые сплавы для экструзии в количестве 0.015%. %~0.03% стронция, β-AlFeSi в слитке превратится в α-AlFeSi, что сократит среднее время слитка на 60%~70%. Это может улучшить механические свойства материала, пластичность и обрабатываемость алюминиевых рулонов, а также улучшить шероховатость поверхности изделий из алюминиевого сплава.
Добавление 0.02%~0.07% стронция к высококремнистому (10%~13%) деформированному алюминиевому сплаву может уменьшить первичный кристалл до минимума, а также значительно улучшить механическую функцию. Прочность на растяжение бb увеличилась с 233МПа до 236МПа, предел текучести б0.2 увеличился с 204МПа до 210МПа, удлинение б5 увеличилось с 9% до 12%.
Добавление стронция в сплав Al-Si позволяет уменьшить размер первичных частиц кремния, улучшить пластичность и производительность обработки алюминиевых рулонов, а также обеспечить плавную обработку алюминиевых рулонов для горячей и холодной прокатки.
